JPS6024243B2 - 鉄道軌道における路盤噴泥防止工法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は鉄道軌道の路盤表層部に贋泥防止用の遮水層を
形成する工法に関するものである。

近年鉄道輸送の高速化、通過重量トソ数の増加に伴い、
軌道レベルを沈下させ軌道の機能を阻害する路盤頃泥現
象が保線上大きな問題になっている。路盤頃泥現象は路
盤中の泥状物が殊に列車通過時に、バラスト道床中のバ
ラスト間の隙間に噴出される現象であって、その発生原
因には路盤、道床部の排水不良やその材質に原因がある
など多くの要因が関与しているが、最も重要な原因は路
盤表層士が排水不良により溜った雨水や水位の上がつた
地下水により泥状化（スラリー化）することである。従
って路盤表層士の泥状化を防止することが路盤燈泥現象
を防止することにつながり、そのためには路盤表層部に
遮水層を設けることである。第１図は従釆工法により路
盤噴泥現象を防止した鉄道軌道の横断面図を示し、１は
路盤、２は路盤表層上に形成した排水層、３ａ，３ｂは
路盤１の両側に形成した排水孔３を有する排水溝で、排
水層２および有孔排水溝３ａ，３ｂは路盤１の内部の地
下水を排水するためのものである。

路盤１の表層面は道床６内の雨水の排水に適応するため
３／１００以上の勾配面になっている。４は雨水の路盤
１への浸入を防止するための保護層５付きの遮水シート
で排水層２上に敷設されている。

６はこの保護層５付きの遮水シート４上に設けた道床で
、その上に枕木７としール８が敷設されている。

従来は遮水層がシート状であるため道床６の小石の食い
込みにより破損して遮水層を維持できずに、噴泥防止効
果、該効果の耐久性に欠けるばかりでなく、路盤１の表
層部に遮水シート４を敷設するものであるから、既設軌
道の路盤階泥防止の際は道床６のバラストの撤去を要し
経済性、施工性に欠ける欠点がある。

また、いわゆるグラウト材としてマレィン酸スチレン／
ィタコン酸スチレン共重合体等を用いて路盤表層に泥状
化しがたい土粒塊を形成する方法もあるが、軌道用路盤
の苛酸な振動等の条件下では耐久性のある遮水効果を得
ることはできない。

本発明は上記の欠点を解決し、頃泥防止効果、効果の耐
久性に優れ、経済的で施工の容易な路盤贋泥防止工法を
提供するものである。まず第２図によって本発明工法の
要旨を説明すれば、本発明工法は路盤１の表層部の土、
砂利等に、水硬性ウレタン樹脂の原液またはこれに水を
添加した分散液を注入または散布して浸透または混合さ
せ、士、砂利等に含まれている水分または新たに添加し
た水により水硬反応を起させて路盤１の表層部に、弾性
を有しかつ遮水性館の良好な所要の厚さの連続した遮水
層（固結層）９を形成することを特徴とする鉄道軌道に
おける路盤燈泥防止正法である。

本発明に用いる水硬性ウィタン樹脂原液とは、水に対す
る親和性が良好で、かつ水との反応により硬化する性質
を有するポリウレタン化合物を主体とするものであり、
その組成はポリイソシアネート化合物とポリェーテルポ
リオ−ル化合物から得られるウレタンプレポリマーとポ
リイソシアネート化合物からなる。

ウレタンプレポリマーと共存せしめるポリィソシアネー
トは、水硬反応によって架橋ゲルを生成させるのに重要
で、ポリエーテルポリオール化合物とポリィソシアネー
トとを反応させてウレタンプレポリマーを得る際に当量
よりも大過剰に添加することにより未反応分として残し
てもよいし、また、該ウレタンプレポリマ−を得た後に
更に添加してもよく、要は水との水硬反応に際して共存
しておればよい。

本発明において、特にポリエーテルポリオール化合物を
用いるのは、ウレタン樹脂の主鎖中のエーテル結合が略
儀表層部において水分との作用で抱水状のゲルを生成し
易く、かかるゲルが鉄道軌道から負荷される列車の重力
、振動等の特異な条件に対して特に弾力性等を具備した
耐久性の遮水層を形成するのに適するからである。

また、ウレタン樹脂原液は、必要に応じて溶媒を混合さ
せたものとしてもよいし、更に該ウレタン樹脂原液は施
工現場での使用に際して水に混合分散して使用してもよ
い。

施工時の作業性および形成された遮水層９の強度を考慮
するとウレタンプレポリマー６０〜９虫重量％，ポリィ
ソシアネート化合物１〜２の重量％，溶媒０〜２の重量
％よりなることが好ましい。

溶媒は、ウレタン樹脂と水との接触を効率的にするため
に、水に対する溶解性の高いものがよい。ポリィソシア
ネート化合物は２の重量％を越えると、路盤１の表層部
に充分に浸透し驚くなり、即ちゲル化速度が早くなり過
ぎて所望の品質あるいは厚さの遮水層が得難くなり、遮
水性能、列車重量に対する強度が劣る。また１重量％よ
り少なくなると、逆に鉄道軌道用路盤に用いるにはゲル
化が不足するため、安定な遮水層が得難くなり、列車重
量に対する強度が不足する。溶媒２の重量％を越えると
、かかるウレタン樹脂原液を直接路盤に浸透させて使用
するに際しては土、砂利等に対する浸透性が大きすぎて
安定な遮水層が得難くなり列車重量に対する強度が不足
する。また、かかるウレタン樹脂原液を水に分散させて
使用するに際しては、溶媒が２の重量％を越えても水と
ウレタン樹脂との接触効率はさらに改良されることはな
いので２の重量％で十分である。本発明でポリィソシア
ネート化合物とは、２個以上のィソシアネート基を有す
る化合物であり、例を挙げるならば、トリレンジィソシ
アネート，ジフユニルメタンジイソシアネート，ジフエ
ニルジイソシアネート，ナフタリンジイソシアネート，
キシリレンジイソシアネート，ヘキサメチレンジイソシ
アネート，トリフエニルメタントリイソシアネート，テ
トラメチレンジイソシアネート，シクロヘキサンジイソ
シアネート，メチレンビス（シクロヘキシルイソシアネ
−ト）、フエニレンジィソシアネ−トなどの多価ィソシ
アネートの単独または混合物である。

ポリエーテルポリオール化合物とはエーテル結合による
主鏡を有しかつ２個以上の水酸基を有する化合物であり
、分子量は１０００〜２００００のものが好ましい。

例を挙げれば、エチレングリコール，グリセリン，トリ
メチロールプロパン，トリメチロールエタン，ジエタノ
ールアミン，トリヱタノールアミン，ベンタエリスリト
ール，ソルピトール，シユークローズ，メチルグルコキ
シド，プロピレングリコール，ヘキサントリオール，お
よびマレィン酸，フマール酸，ヒマシ油，トール油等を
ポリオール化変成したものあるいはエチレンオキサイド
，プロピレンオキサイド，プチレンオキサィド等のアル
キレンオキサィド等を単独又は混合して付加させて得ら
れる。アルキレンオキサイドとして炭素数３もしくはそ
れ以上のものを単独で使用、又は併用することによって
ウレタン樹脂の水に対する親和性を制御することができ
る。ウレタンプレポリマーはポリエーテルポリオール化
合物とポリオールの有する水酸基に比しィソシアネート
基数を過剰とすべく計量されたポリィソシアネート化合
物を混合し、その混合物を代表的には３０〜１２０ｑｏ
の温度で３０分〜７日間反応させて製造する。この結果
、遊離のポリィソシアネート化合物を残すことができる
。製造に際し必要に応じて３級アミン、金属錨体等の触
媒を加えてもよい。溶媒はィソシアネートに対する活性
がなく、かつ水に対する溶解度の高いものが適当であり
、例を挙げれば、メチルエチルケトン、酢酸エチル、ｙ
−ブチルラクトン、テトラヒドロフラン等の水落性のウ
レタン用溶媒の単独または混合物である。

本発明工法では更に施工時の作業性を考慮し硬化時間を
コントロールすることを目的とした助剤を添加してもよ
く、例を挙げれば、エチルクロラィド、ベンジルクロラ
ィド等の有機塩化物類、滑落性界面活性剤類、およびフ
ェノール、ジケトン、酸性亜硫酸ナトリウムなどのィソ
シアネートマスキング剤類などの単独または混合物より
なる硬化遅延剤あるいは３級アミン、有機スズ化合物な
どの硬化促進剤である。

本発明における水硬性ウレタン樹脂は透液係数が大きく
土、砂利等への浸透性が良好であり、特に頃泥発生箇所
のような紬粒土質への使用に適し、土砂中の水分と反応
して遮水層９を形成する特長をもち、形成された遮水層
９は、雨水の路盤１への浸入しや断を果すと共に、圧縮
強度の割に変形係数が小さ〈即ち弾性を有しているので
、振動伝播の緩和に役立つばかりでなく所望の厚さ‘こ
形成することによって列車通過重量トン数の増加にも十
分に耐える路盤強化の役割を果し、路盤１の表層勾配面
を保持して贋泥発生防止を長期に亘り達成するものであ
る。

次に本発明の代表的な施工法について例示する。

水硬反応により遮水層９を形成する部分は各施工例とも
共通なので省略する。

第１の施工例は道床６を撤去することなく道床表面より
ロート等の注入機をノズル先端が路盤１の表層部に届く
まで挿入した後、水硬性ウレタン樹脂の分散液を注入す
る方法である。

路盤表層部の土砂に対する水硬性ウレタン樹脂の分散液
の浸透性を良好にするために注入機設置に先だって振動
縄梓機等により処理対象層をほぐし空隙比を高める前処
理を施しておくとよい。本工法において水硬性ウレタン
樹脂分散液の濃度は３〜４の重量％の間、好ましくは５
〜２の重量％とするのがよい。

即ち３重量％以下の濃度においては樹脂成分の濃度が低
くなりすぎ、抱水ゲルが形成されず、４の重量％以上の
濃度の場合は分散液の粘度が高くなり浸透が不十分にな
るためである。本工法は路盤表層士に道床がめり込んで
いる場所および路盤士が砂質士系で比較的水の浸透性の
よい場所への適応が考えられ、装置が簡単でしかも道床
の撤去が不要である点が特徴である。

第２の施工例は道床６の表面から振動型注入機を使用し
その先端ノズルが路盤１の表層部に届く深さまで挿入し
、水硬性ウレタン樹脂原液を注入しつつ路盤１の表層部
士との混合を行う方法である。振動型注入機は公知のも
のでよく、水硬性ウレタン樹脂原液用タンクおよび水用
タンク内の水硬性ウレタン樹脂原液および水をそれぞれ
ウレタン用ポンプおよび水用ポンプによりホースを介し
て振動機により振動せしめられた振動部のノズルより注
入できる構造のものである。振動機としてはタィタンバ
ーの如く振動を発生するもの、ハンマドリルの如く振動
と回転の両方を発生するもののいずれを用いてもよい。
振動部はタイタンバーの先端の如く鋤型のもの、ドリル
先端部の如き形状のものが作業性、混合効果の点から好
ましい。ノズル構造については先端の出口付近で水硬性
ウレタン樹脂原液と水を混合する方式および水硬性ウレ
タン樹脂原液と水をそれぞれ独立した出口より出た直後
に混合する方式のいずれでもよい。本工法の場合、水硬
性ウレタン樹脂原液と水の混合比は作業性および効果を
考慮すると水硬性ウレタン樹脂原液の濃度を３〜９の重
量％の範囲、好ましくは１０〜３の重量％の範囲とすべ
く設定するのが望ましい。３重量％以下では土砂に対す
る浸透性が大きくなりすぎ遮水層を形成すべきエリア外
へ路盤の勾配面に沿って逸散するおそれが大となる。

９の重量％を越えると該混合液目体粘鋼性が増大して、
土、砂中への浸透性が低下することがある。

水硬性ウレタン樹脂原液の使用量は処理対象士の性状に
より最適値を設定する必要があるが、通常は２〜６夕／
めで厚さ５伽以上の遮水層９を形成することができる。
本工法は処理対象士が粘性士である、あるし・は含水比
が高い等の理由により水硬性ウレタン樹脂分散液の自然
浸透が困難な土質の場合に適している。

第３の施工例は道床６を除去した後、水硬性ウレタン樹
脂原液または分散液を路盤１の表層部に散布し、水硬性
ウレタン樹脂原液、水溶液と路盤表層士を濃浮浪合して
遮水層９を形成する方法である。

この場合も水硬性ウレタン樹脂原液の使用量は２〜６〆
／わが適当である。本工法において水硬性ウレタン樹脂
原液、分散液と路盤表層士との混合は処理面積が少し、
場合は手動式のミキサ、広い面積の場合はスタピラィザ
または耕運機の如き機械的混合機を用いるのが便利であ
る。

また混合に先立って路盤土をよくほぐしておくと均質な
遮水層の形成が容易になる。本工法は第１，第２の施工
例に比べ道床６を撤去する作業が加わるが水硬性ウレタ
ン樹脂原液、分散液の浸透性の著しく悪い路盤に対して
も遮水層を形成することができる点が特長である。第４
の施工例は路盤１の表層士を砕石に置換した後、この表
層部に水硬性ウレタン樹脂分散液を散布して浸透させ、
遮水層９を形成する方法である。砕石としては現場発生
士を飾ったもの、または０〜４０肋粒調砕石、６号程度
の単粒度石を単独または混合して用いると水硬性ウレタ
ン樹脂原液の浸透がよくかつ形成された遮水層の性能も
良好である。散布する水硬性ウレタン樹脂原液の濃度は
３〜３の重量％、好ましくは７〜２の重量％が適してい
る。また水硬性ウレタン樹脂液の散布方法としては処理
面積が少し、場合はじようろタイプの容器内で原液と水
を混合する方法が簡便であり、大きな面積の場合は自動
計量型定量吐出ポンプで原液と水をそれぞれ一定割合で
吐出し、先端ノズルで原液と水を混合散布する装置を用
いるのが便利である。本工法は道床６が路盤１の表層士
にめり込み、しかも路盤±により強固に固結している、
あるいは路盤表層士がローム質である等の理由で原液の
自然浸透、損拝混合が共に困難な場合に適用するとよい
。

なお、本発明のいずれの施工法においても第２図示のよ
うに遮水層９の下部に砂、通水性の不織布マット、連続
気泡を有する発泡体等の排水層２を好ましくは１〜３０
弧の厚さに形成すると共に路盤１の両側に有孔排水溝３
ａ，３ｂを設けておけば、路盤下部からの地下水の上昇
に対してもこの地下水を排水層２に沿って有孔排水溝３
ａ，３ｂに排水し、良好な曙泥防止効果を期待すること
ができる。

以下実施例により本発明工法をより具体的に示す。

実施例 １ 含水比２０％の粘性砂質土からなる路盤の上に敷設され
た道床の表面から直径４仇肌の振動ドリルを挿入し、厚
さ約１０肌の路盤表層士を損梓処理する。

この処理は３〜５分／〆程度の時間をかけ、処理対象部
全体に均等に実施する。次に道床表面より先端にノズル
を有するロートを一辺が８５伽の正三角形の頂点位置に
それぞれ打設配置し、この３個のロートよりそれぞれ水
硬性ウレタン樹脂原液の２の重量％分散液を各ロート毎
に１０その割合で注入し、注入後各ロートを引き抜く。
水硬性ウレタン樹脂原液は平均分子量１０００のポリオ
キシェチレングリコ−ル１０碇部（重量単位、以下と同
じ）とトリレンジィソシアネート５５部を９０こ０で２
時間反応させて製造ししたものをメチルエチルケトンの
８５％溶液としたものを用いた。本実施法により厚さ１
０伽の遮水層が形成された。実施例 ２ 含水比１９％の粘性士からなる路盤の上に敷設された道
床の表面からタイタンバーの先端に注入ノズルを取付け
た振動注入機を挿入し振動しつつ水硬性ウレタン樹脂の
２の重量％分散液を路盤表層士に注入した。

注入速度は３夕／分で、注入時間は１め当り約４分間と
した。本実施法により厚さ１０地の遮水層が形成された
。実施例 ３ 含水比２６％の泥状化しつつある粘土質の路盤上に水硬
化ウレタン樹脂原液を４そ／〆の割合で散布し、ハンド
ミキサにより水硬性ウレタン樹脂原液と土を混合し、厚
さ約１０肌の遮水層が形成された。

水硬性ウレタン樹脂原液は平均分子量２０００のエチレ
ンオキサィド８５部とプロピレンオキサイド１５部との
共重合体のジオール２０峠部とトリレンジイソシアネー
ト５５部を９０ｑｏで３時間反応させて得られたもので
ある。実施例 ４ 頃泥現象が発生した鉄道軌道の道床を撤去し、更に道床
砕石のめりこんだ路盤表層士を厚さ１０狐掘削し、その
後に０〜４暁泣調砕石を厚さ１０伽に敷設した。

次にこの路盤表層部の砕石に水硬性ウレタン樹脂の１の
重量％分散液を自動計量散布機により４０そ／〆の割合
で散布し、厚さ１０肌の遮水層を形成した。上記実施例
１〜４に用いた水硬性ウレタン樹脂組成と形成された遮
水層の性状および参考のため比較例１，２も併せ示すと
下表の通りである。

なお、比較例１，２において形成した遮水層の厚みは、
それぞれ１０肌，１０肌である。注１ 一柳ｔｉ；縮強
度：ＪＩＳ−ＡＩ２１６注２ 透水係数：ＪＩＳ−ＡＩ
２１８注３ 波 労 特性：レール・枕木上に侃心ヵム
を水平方向のｌ肋の回りに回転させ、枕木底而Ｋ接遮水
層面に対し、繰返し上１二縮荷電１〜３Ｋタイのを繰返
し速度５００回分で付与する。

以上詳細に説明したことから明らかなように本発明工法
によれば、路盤表層部に、水硬性ウレタン樹脂の原液ま
たは水溶液を注入または散布して浸透または混合させ、
水により水硬反応を起させて路盤表層部に、所要厚さの
連続した遮水層を形成する方法であるから、新設軌道の
鰭泥発生防止に適用できることはもちろん、水硬性ウレ
タン樹脂の抱水ゲル（固結体）化能力が大きいため泥状
化し項泥の発生している既設軌道の路盤に適用して泥状
内水分を硬化用または抱水ゲル用に利用して遮水層を形
成することにより頃泥現象を防止でき、しかも遮水性能
のみならず弾性を有する水硬性ウレタン樹脂による遮水
層を所要厚さ（５肌以上）に形成することにより列車通
過時のし−ル振動の路盤への伝播を緩和でき、かつ土砂
、小石の移動防止と小石のクラック発生防止を果し、路
盤を強化して列車通過重量トン数の増大にも十分に耐え
るようにでき、贋泥発生防止効果を長期に亘つて維持で
きるばかりでなく、水硬性ウレタン樹脂の原液または分
散液を路盤表層部に注入または散布すればよいので、施
工が容易であり経済的に実施できる等の効果がある。

なお、第２図示の如く排水層と有孔排水溝を併設すれば
、贋泥防止効果を一層向上できることはもちろんである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来工法の一例を適用した鉄道軌道の横断面図
、第２図は本発明工法の一例を適用した鉄道軌道の横断
面図である。 １……路盤、６・・・・・・道床、９…・・・遮水層。 第１図第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 鉄道軌道におけるバラスト道床下の路盤表層部に、
   水硬性ウレタン樹脂の原液または水分散液を浸透または
   混合させ、水により水硬反応を起させて路盤表層部に、
   所要厚さの連続した遮水層を形成することを特徴とする
   鉄道軌道における路盤噴泥防止工法。