JP2002227101A - 鉄道線路用マクラギ一体型コンクリート道床構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の砕石道床に変わる防音防振性に優れ、
施工に当たっても短い工期で完成することのできる、鉄
道線路用マクラギ一体型コンクリート道床構造を開発す
ること。 【解決手段】 工場内で一定の大きさのコンクリート製
ブロック１を製造し、このブロック１の上面に設けた空
洞部３に弾性部材２とマクラギ４を組み込んだ後、施工
現場に輸送し、仮配置と位置決めをした上で、ブロック
１と路盤１１をモルタル層１０で結合し道床を構築す
る。この道床構造は、あらゆる曲線区間に対応でき、施
工時の現地作業と施工後の保守作業を軽減できる。しか
もレール１４とマクラギ４の間、およびマクラギ４とブ
ロック１の間の弾性部材２、およびブロック１と路盤１
１の間のモルタル層１０、計３カ所で列車通過時の衝撃
を吸収することで防音防振性に優れている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄道線路の基礎を
構成する軌道において、列車の通過によるマクラギから
の荷重を受け止め、路盤に伝達する役目を果たす鉄道線
路用マクラギ一体型コンクリート道床の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄道線路において、通過列車の荷重を路
盤に広く分散するため、また衝撃吸収や防音のため、マ
クラギと路盤の間に砕石を台形状に積み重ねた砕石道床
が現在でも広く普及している。この砕石道床は建設費用
が比較的少ないものの、列車の通過に伴う道床の沈下や
砕石の破壊などは避けられず、一定の期間ごとに保守作
業が必要である。特に列車の通過速度が高い幹線や運転
本数の多い大都市部の路線では砕石道床の劣化も激しく
保守作業の頻度も高くなる。しかもこの保守作業は列車
の運転されない深夜に実施する必要があり、費用がかか
る上に要員の確保や作業時の騒音など多くの問題を抱え
ている。

【０００３】この保守作業を軽減するため、地下鉄道を
はじめとするトンネル内では路盤となるコンクリートを
凝固させる際、マクラギをコンクリートの中に埋め込み
固定する、直結道床と呼ばれる砕石を使用しない軌道構
造も広く採用されている。直結道床は衝撃を吸収しにく
いためレールとマクラギは弾性的に締結されるのが普通
であり、トンネル以外の高架区間でも一部採用されてい
る。

【０００４】さらに山陽新幹線以降に建設された新幹線
では、スラブ軌道と呼ばれる軌道構造が広く採用されて
いる。スラブ軌道は図７に示す構造であり、道床とマク
ラギに相当する軌道スラブ５１は長さ約５m，幅約２m，
厚さ約２０cmの矩形状で工場にて製作される。軌道スラ
ブ５１はモルタル層５２を介して路盤５３の上に設置さ
れ、その両端は路盤から突出しているストッパ５４で固
定されている。レール５５と軌道スラブ５１は弾性的に
締結され、モルタル層５２も弾性があるため砕石道床に
は及ばないが、ある程度の衝撃吸収能力がある。スラブ
軌道は現地での敷設作業が簡略化され、工期が短縮で
き、開通後の保守作業も軽減できるため、新幹線以外の
近年建設された路線でも採用されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】線路と道路が平面交差
する踏切を解消するため、線路を高架化する連続立体交
差化事業が大都市部を中心に進められている。この際、
新たに建設される線路は列車の運転本数が多く、砕石道
床では保守作業の頻度が高くなるため、これを採用する
のは賢明ではない。

【０００６】コンクリート路盤に直接マクラギを固定す
る直結道床は、保守作業は軽減できるものの、列車の通
過による衝撃を吸収できる箇所がレールとマクラギの締
結部だけであり、振動や騒音が砕石道床に比べ大きくな
る。この点はトンネルでは列車内の環境が悪化するだけ
の問題だが、大都市部の高架区間では沿線居住者の生活
環境も悪化する大問題となる。したがって大都市部の高
架区間で直結道床を採用する際は、マクラギの底面と側
面に弾性部材を介在させ、振動と騒音を低減させてい
る。この方式の直結道床は、高架橋などの上に弾性部材
・マクラギ・レールを所定の位置に敷設後、軌道側面に
型枠を設置してコンクリートを流し込み、凝固後型枠を
撤去して完成となる。この工法は現地での作業量が多い
ため、品質管理が大変であり、作業速度も遅く、天候に
も影響されやすいなど様々な問題がある。

【０００７】スラブ軌道は、新幹線など新規に大規模に
着工する場合を前提に開発されており、使用箇所も原則
的に直線または緩い曲線区間である。これに対し連続立
体交差化事業の場合、着工距離が短い上、用地の問題や
新設の高架線と既設線の接続などのため垂直・水平方向
のいずれにも急曲線が発生してしまう。軌道スラブは１
枚あたり約５メートルの長さがあるため、これらの急曲
線に倣って敷設することが困難である。また軌道スラブ
は路盤から突き出たストッパに固定されているため、竣
工後に改めて線路を移動させるのは困難で、高架区間を
順次延長する場合など線路の切り替えが予想される区間
には使用できない。さらにスラブ軌道は、前述のように
保守作業は軽減できるが、振動や騒音という面では砕石
道床には及ばない。

【０００８】また直結道床とスラブ軌道のいずれも、既
設の砕石道床から改築するには長期に渡り列車の運行を
中止する必要があり、改築はほとんど行われていないの
が現実である。

【０００９】本発明はこうした実情を踏まえて成された
ものであり、従来の砕石道床と同等の防音防振機能を備
え、保守作業を軽減でき、かつ施工も容易に行うことが
できるマクラギ一体型コンクリート道床構造の提供を目
的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記の課題を達成するた
め請求項１記載の発明は、コンクリート製ブロックに弾
性部材とマクラギを組み込んだ道床を工場で製作し、こ
れを現地へ輸送し据え付け作業を行う方式とするもので
ある。レールの軌間や施工現場の実情や輸送手段や建設
機械の能力を考慮し、ブロックの長さ・幅・厚さは決定
される。またブロックに組み込まれるマクラギは汎用の
完成品を使用し、材質は特に限定されないが、耐久性や
費用の面からコンクリート製が最適である。マクラギは
ブロック上面の空洞部に収容され、マクラギとブロック
との間には振動や騒音を吸収するための弾性部材が実装
されている。弾性部材の実装は、後述の請求項３記載の
方法のほか、ゴムなどの弾性体を箱形に成形してブロッ
クに埋め込む方法や、弾性体をあらかじめ組み込んだ専
用のマクラギを製作し、これをブロックに埋め込む方法
などが考えられる。

【００１１】高架橋の工事が完了すると次は軌道の敷設
が行われる。本発明のコンクリート道床は工場で製作さ
れた後、施工現場へ輸送され、所定の据え付け位置に仮
置きされる。次にブロックの四隅に設けられたレベル調
整穴にジャッキボルトを通し、ブロック底面を路盤から
浮き上がらせると同時にレールが設計どおりの位置を通
るよう調整する。なおレベル調整穴の内部にはジャッキ
ボルトを受け止めるナットが埋め込まれている。位置決
め後ブロックの側面に型枠を取り付け、型枠の内部にモ
ルタルを流し込む。モルタルは型枠と路盤とブロックの
間に拡がり、凝固後ブロックは路盤に固定される。なお
モルタルは、凝固後も柔軟性を持つ素材を使用するため
防音防振の効果も発揮する。

【００１２】ブロック底面が平面であれば、列車の通過
によって生じる水平方向の力は、ブロックとモルタル層
との接着力のみで受け止めることになる。この接着力の
負担を軽減するため、請求項２記載の発明のようにブロ
ック底面に結合力増強手段、例えば凹凸をつけることが
効果的である。ブロック底面の凹凸部にモルタルが流れ
込み凝固すると、ブロックとモルタル層の間に噛み合い
部が生じるため確実に力を伝達することができる。凹凸
の形態については、モルタルの流れ込み易さや監視のた
め側面寄りに凹状部を設けるのが望ましい。同様に路盤
とモルタル層との接合も、路盤上にごく浅い溝やピット
を追加工し表面を荒らすことで、結合力を高めることが
できる。

【００１３】請求項３記載の発明は、弾性部材を形成す
る方法の一例であり、マクラギと弾性部材の収容空間を
持つブロックを製作した後、マクラギを所定の位置に仮
配置し、次にブロックとマクラギの間の空洞部に弾性部
材となる流動性素材を注入後、加熱や時間経過などで硬
化させるものである。流動性素材はブロックとマクラギ
の間にスキマ無く流れ込む性質を持つ必要がある。さら
に硬化後は、列車の加重を受け止める強度と衝撃吸収の
能力を合わせ持つ必要がある。なおコンクリートマクラ
ギは通常、横断面が下広がりの台形状であり流動性素材
の注入のみで固定される。流動性素材は、これらの要件
を満たした上でブロックやマクラギと同等の寿命を持つ
ことが望ましい。

【００１４】１個のブロックに収納するマクラギの本数
については、特に限定するものではないが、請求項４記
載の発明のように１個のブロックあたり２本のマクラギ
とすれば、ブロックの長さを抑えることが可能であり、
大都市部の鉄道に多用される急曲線（水平・垂直方向の
いずれも）に対し柔軟に倣うことができる上、ブロック
の重量が軽い（狭軌用がマクラギを合わせて１個あたり
約３トン）ため、施工に必要な建設機械や輸送手段の自
由度が高まる。また列車が曲線区間を通過する際に発生
する遠心力をうち消すため、左右のレール高さを変える
カントも、個々のブロックごとに細かく設定できる。さ
らに据え付け済みのブロックを持ち上げ、モルタル層か
ら一旦引き離し、再度据え付けることで線路の移設も可
能である。加えてマクラギや弾性部材が万一損傷した場
合もブロック単位で交換ができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１および図２は、本発明のコン
クリート道床の構造を示している。コンクリート製のブ
ロック１は、上面に弾性部材２を組み込むための空洞部
３が確保されており、弾性部材２の内部には汎用のコン
クリート製マクラギ４がはめ込まれている。ブロック１
底面の四隅には凹状部５が形成されており、中央部には
底面にモルタルを送り込むための注入口６が２カ所設け
られている。さらに据え付けの際の高さ調整のためレベ
ル調整穴７があり、内部にはナット１８が埋め込まれて
いる。ブロック１は必要十分な強度が確保されているこ
とを前提に極力軽量化することが望ましいので、中央部
に中抜き部１３を設けてもよい。

【００１６】図３および図４は施工の状態を示してい
る。空洞部３に弾性部材２とマクラギ４を組み込んだブ
ロック１は、工場から施工現場に輸送された後、線路中
心線１６に沿って全てのマクラギ４が等間隔で並ぶよ
う、隣接するブロック１を一定の距離を離して配置す
る。またブロック１を敷設する路盤１１の表面には、あ
らかじめ溝１２を彫り込んでおく。路盤１１に並んだブ
ロック１のレベル調整穴７にジャッキボルト８を通し、
ブロック１の底面を路盤１１から遊離させた後、マクラ
ギ４上面の高さや水平度を調整する。この後ブロック１
の側面を型枠９で取り囲み、凝固後も柔軟性を持つモル
タルを型枠９の周辺から流し込む。モルタルはブロック
１の下面四隅の凹状部５や、路盤１１に刻まれた溝１２
の中にも入り込むため、ブロック１は水平方向の力に対
しても十分な抗力を発揮する。モルタル層１０が凝固す
る頃に型枠９を取り外し、レール１４を弾性的に取り付
けると軌道は完成する。なお注入口６はモルタル層１０
が劣化した際の補修に使用するもので、新規に施工する
際は使用しない。また中抜き部１３に砕石を詰めると反
響音の一部が吸収され騒音の低減が期待できる。

【００１７】弾性部材２の実装は、ゴムなどの弾性体を
箱形に成型してブロック１に埋め込む方法や、弾性体を
あらかじめ組み込んだ専用のマクラギを製作し、これを
ブロック１に埋め込む方法など多種多様に考えられ、図
５はそれらの内、一つの実施形態例を示している。ブロ
ック１の上面には、弾性部材２が収容できるだけの空洞
部３が確保されており、この空洞部３にマクラギ４を仮
配置後、流動性素材１７を充填する。流動性素材１７は
ブロック１とマクラギ４の両方に密着できるよう、十分
な流動性を持つ必要がある。また充填後は、加熱や時間
経過などで硬化する性質を持つことも必須の条件であ
る。さらに硬化後は、列車の加重を受け止めた上で衝撃
を吸収する能力も必要である。ブロック１と流動性素材
１７の結合を強固にするため空洞部３の側面には複数の
くぼみ１５が形成されている。なお流動性素材１７が劣
化した場合、単体で交換することは難しいため、経年劣
化が少ないことも要求される。

【００１８】図６は、半径３５ｍの線路中心線１６に沿
ってブロック１を配置し、レール１４を敷設した状態を
示している。ブロック１は狭軌用で、長さ１２５０mm，
幅２３００mmの大きさであり、２本のマクラギ４を６７
０mm間隔で収容している。このブロック１を直線で使用
した場合、隣接するブロック１の間隔は９０mmだが、こ
の曲線区間ではブロック１の内側端で４５mm，外側端で
１３５mmになる。このような場合でも隣接するブロック
１は接触することがなく、十分使用可能である。なお半
径３５mの曲線は路面電車のみに使用される急曲線であ
り、一般の鉄道の曲線区間の敷設には全く問題がない。
また曲線に伴うカントも個々のブロック１ごとに設定で
きるため、カントを滑らかに変化させることもできる。

【００１９】

【発明の効果】本発明のうち請求項１記載のコンクリー
ト道床構造は、砕石が不要で保守作業が大幅に軽減され
ることに加え、レールとマクラギの締結部・マクラギと
ブロックの間の弾性部材・路盤とブロックの間のモルタ
ル層の３カ所で衝撃を吸収できるため、直結道床やスラ
ブ式軌道に比べ振動や騒音が軽減でき、沿線居住者と乗
客の快適性を向上できる。施工方法についても、直結道
床に比べて現地での作業量が少なく施工速度を向上でき
るほか、マクラギの組み込みまでを工場で行うことが可
能で品質管理が行き届きやすく、高架橋などの工事の進
捗状況をもとに計画的にブロックの生産ができ、野外工
事の削減で天候にも影響されにくいなど多くの利点があ
る。

【００２０】本発明のうち請求項２記載の発明は、道床
に加わる水平方向の力を路盤に伝達するための結合力増
強手段（凹状部）をブロック底面に設けることで、従来
のスラブ軌道では、軌道スラブの水平方向の移動を防止
するためのストッパが必要であったが、本発明ではスト
ッパが不要であり、路盤は単純な平面で済む特徴があ
る。

【００２１】本発明のうち請求項３記載の発明は、流動
性素材の充填のみで弾性部材を形成できるため、ブロッ
ク製作時の作業量が削減できるほか、弾性部材とブロッ
クおよびマクラギが接合面全体で結合できるため、長期
に渡り確実にマクラギを保持することができる。

【００２２】本発明のうち請求項４記載の発明はブロッ
クの長さを抑えることで、現地への輸送や据え付け作業
が行いやすい上、あらゆる曲線区間に対応することがで
きる。また砕石道床の改築にも対応でき、既設の道床の
高さに合わせたブロックを製作した後、工事開始地点か
ら順次、砕石とマクラギを撤去しブロックを敷設する
と、一度に大がかりな工事を行わずに済み、列車の運行
を止める必要がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】（イ）（ロ）（ハ）本発明のコンクリート製ブ
ロックの構造を示す図面で、（イ）は平面図、（ロ）は
正面図、（ハ）は左側面図を示している。

【図２】（イ）（ロ）（ハ）本発明のコンクリート製ブ
ロックの断面構造を示す図面で、（イ）は図１のＡ−Ａ
断面図、（ロ）は図１のＢ−Ｂ断面図、（ハ）は図１の
Ｃ−Ｃ断面図を示している。

【図３】本発明のコンクリート製ブロックを路盤に敷設
した状態を示す平面図である。

【図４】（イ）（ロ）本発明のコンクリート製ブロック
を路盤に敷設する際の状態を示す断面図で、（イ）は敷
設途中、（ロ）は敷設完了後を示している。

【図５】請求項３記載の弾性部材の形成方法、およびマ
クラギを固定する方法を示す断面図である。

【図６】本発明のコンクリートブロックを曲線区間に敷
設した状態を示す平面図である。

【図７】従来のスラブ軌道の構造を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ ブロック ２ 弾性部材 ３ 空洞部 ４ マクラギ ５ 凹状部（結合力増強手段） １０ モルタル層 １１ 路盤 １７ 流動性素材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小川 光治 東京都渋谷区代々木２丁目28番12号 小田 急電鉄株式会社内 Ｆターム(参考） 2D056 AA02 AA07 AA09 CA01 CA05

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マクラギ（４）、およびマクラギ（４）
   を弾性支持するための弾性部材（２）が組み込まれた、
   コンクリート製ブロック（１）を路盤（１１）に配置
   し、モルタル層（１０）を介在させブロック（１）を路
   盤（１１）に結合する鉄道線路用マクラギ一体型コンク
   リート道床構造。
2. 【請求項２】 ブロック（１）の底面に少なくとも一カ
   所以上の結合力増強手段（５）が形成されていることを
   特徴とする請求項１記載の鉄道線路用マクラギ一体型コ
   ンクリート道床構造。
3. 【請求項３】 弾性部材（２）は、ブロック（１）が凝
   固後、マクラギ（４）を所定の位置に仮配置して、ブロ
   ック（１）とマクラギ（４）の間の空洞部（３）に流動
   性素材（１７）を流し込み硬化させて形成することを特
   徴とする請求項１または２記載の鉄道線路用マクラギ一
   体型コンクリート道床構造。
4. 【請求項４】 ブロック（１）は、１個あたり２本のマ
   クラギ（４）を備えていることを特徴とする請求項１，
   ２または３記載の鉄道線路用マクラギ一体型コンクリー
   ト道床構造。