JP2005344475A - 路盤補修方法および路盤 - Google Patents

Abstract

【課題】粘性土からなる路盤上に形成されたてん充層によってまくらぎを支持する省力化軌道において、路盤変状の補修効果を長期にわたって維持する。
【解決手段】吸水膨潤性を備えた粉末状の高塑性材料（例えば、ベントナイト粉末など）を路盤２の空洞４に注入する。その後、空洞４に補修用てん充材（例えば、セメントアスファルトモルタルなど）を注入して、高塑性材料からなる路盤表面保護層１３を路盤２の表面に形成して一体化させる。路盤表面保護層１３のコンシステンシー特性Icは１０以下（望ましくは５以下）とする。ここで、Ic＝０．７３WL−Ip（WL：液性限界、Ip：塑性指数）である。これにより、路盤２の表面からの噴泥が防止され、路盤２の表面における新たな空洞の発生・成長が阻止される。しかも、高塑性材料が粉末状であるため、空洞が大きくても少量の高塑性材料で事足り、材料コストおよび施工コストが抑制される。
【選択図】図１

Description

本発明は、特に粘性土からなる路盤上に形成されたてん充層によってまくらぎを支持する省力化軌道に適用される路盤補修方法および路盤に関するものである。

この種の省力化軌道においては、列車などの交通荷重によって発生する路盤の表面の水圧変動は多くとも１ｍ未満であって、その圧力自体で土を破壊するほど大きなものではない。しかし、てん充層と路盤との動的変位に位相差があったり、もともと隙間があったりするような箇所では、路盤の泥土（以下、路盤土という。）の拘束圧が不足し、強度が極めて低くなるため、その程度の水圧変動であっても水みちがあれば流出してしまう。そして、路盤の表面において、路盤土が流動化して流出した跡に空洞が発生し、それが徐々に成長することにより、路盤変状が発生する。

従来、こうして路盤変状が発生してしまった場合には、空洞に砕石を投入したり、コンクリートを打設したりして、空洞を充填することにより、路盤変状を補修していた。

しかし、これでは、空洞に充填された砕石やコンクリートの下面から噴泥し、空洞の発生を繰り返すことが多い。したがって、路盤変状の補修効果が一時的なものとなり、長期的に見れば有効な補修とは言えないという不都合があった。

このことは、省力化軌道に限らず、自動車などの交通荷重を受ける道路についても同様である。

本発明は、このような事情に鑑み、省力化軌道や道路において、路盤変状の補修効果を長期にわたって維持することが可能な路盤補修方法および路盤を提供することを目的とする。

まず、請求項１に係る発明は、路盤の表面に発生した空洞を充填することにより、路盤変状を補修する路盤補修方法であって、前記空洞に粉末状の高塑性材料を注入することにより、当該高塑性材料からなる路盤表面保護層を前記路盤に一体化させて形成することを特徴とする。
また、請求項２に係る発明は、路盤の表面に発生した空洞を充填することにより、路盤変状を補修する路盤補修方法であって、前記空洞に粉末状の高塑性材料を注入した後、前記空洞に補修用てん充材を注入することにより、当該高塑性材料からなる路盤表面保護層を前記路盤に一体化させて形成することを特徴とする。
また、請求項３に係る発明は、前記路盤表面保護層は、吸水膨潤性を備えていることを特徴とする。
また、請求項４に係る発明は、前記路盤表面保護層は、コンシステンシー特性が１０以下であることを特徴とする。
また、請求項５に係る発明は、前記路盤表面保護層は、コンシステンシー特性が５以下であることを特徴とする。
また、請求項６に係る発明は、前記高塑性材料は、ベントナイト粉末であることを特徴とする。
また、請求項７に係る発明は、前記補修用てん充材は、セメントアスファルトモルタルであることを特徴とする。
また、請求項８に係る発明は、請求項１乃至７のいずれかに記載の路盤補修方法により補修されたことを特徴とする。

本発明によれば、路盤の表面からの噴泥を防ぎ、路盤の表面における新たな空洞の発生・成長を阻止することができる。したがって、省力化軌道や道路において、路盤変状の補修効果を長期にわたって維持することが可能となる。しかも、空洞に注入される高塑性材料が粉末状であるため、空洞が大きくても少量の高塑性材料で事足りる結果、材料コストおよび施工コストを抑制することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

省力化軌道１は、図１（ａ）に示すように、粘性土からなる路盤２を有しており、路盤２の上側には、てん充層５が形成されている。てん充層５の上側には複数本のまくらぎ６が、図１紙面と直角な方向に沿って所定の間隔で配設されており、これらまくらぎ６の上側には２本一対のレール７が、図１紙面と直角な方向に延伸する形で載置されている。さらに、路盤２の上側には多数個のバラスト９が、てん充層５およびまくらぎ６の周囲に敷設されている。

そして、この省力化軌道１において、図１（ａ）に示すように、列車などの交通荷重に起因して路盤２の表面に空洞４が発生した場合には、次の手順に従って路盤補修を行う。

すなわち、まず１次施工として、吸水膨潤性を備えた粉末状の高塑性材料であるベントナイト粉末を空洞４に注入する。それには、図１（ａ）に示すように、空洞４の真上から空洞４に達するようにベントナイト注入管２０を下向きに差し込んで設置し、図示しない空圧源（例えば、小型のコンプレッサや圧縮空気ボンベ等）を用いて、ベントナイト注入管２０からベントナイト粉末を空気と一緒に空洞４に吹き込む。すると、空洞４にベントナイト粉末が供給されて散布される。

このとき、ベントナイト粉末は空洞４内になるべく多く注入するのが理想であるが、通常は空洞４の内壁は湿っており、この内壁にベントナイト粉末が付着して自然にコーティングされるため、空洞４内をすべてベントナイト粉末で満たさなくても、ベントナイト粉末が一定の厚さ（例えば、５ｍｍ程度）に達すれば、それ以上の空洞４の成長を防止することができる。したがって、空洞４が大きくても少量のベントナイト粉末で事足りるため、材料コストおよび施工コストを抑制することが可能となる。

次いで、２次施工に移行し、補修用てん充材であるセメントアスファルトモルタルを空洞４に注入する。それには、図１（ｂ）に示すように、空洞４の真上から空洞４に達するようにモルタル注入管２１およびベントナイト排出管２２を下向きに差し込んで設置し、このモルタル注入管２１からセメントアスファルトモルタルを打設する。すると、セメントアスファルトモルタルが空洞４に流入し、１次施工で注入されたベントナイト粉末を押し出す形でベントナイト排出管２２から排出する。

その後、所定の養生時間が経過すると、空洞４内でセメントアスファルトモルタルが水和反応によって硬化し、空洞充填層１５が形成される。また、路盤２と空洞充填層１５との間に、ベントナイトからなる路盤表面保護層１３が路盤２に密着一体化して形成される。ここで、路盤補修が終了する。

したがって、この路盤表面保護層１３により、路盤土が流動化して流出するのを防ぐことができる。また、路盤表面保護層１３は、てん充層５の動的変形と路盤土の動的変形との位相差を吸収するため、路盤２の表面に一時的にでも新たに空洞（図示せず）が発生する事態を防止することができる。しかも、２次施工として、セメントアスファルトモルタル（補修用てん充材）を注入することで、空洞４の成長を防止しつつ路盤２の支持力を回復することができる。さらに、路盤表面保護層１３は吸水膨潤性を備えているので、万一、路盤土が流出して路盤２の表面に新たに空洞が発生したとしても、路盤表面保護層１３が吸水膨潤して空洞に充填されるので、空洞の成長を阻止することができる。これらの結果、路盤変状の補修効果を長期にわたって維持することが可能となる。

上述した効果を確認するため、路盤表面保護層１３のコンシステンシー（固さや流動性）を表す指数として、塑性指数Ipと液性限界WLにより、コンシステンシー特性IcをIc＝０．７３WL−Ipと定義した。例えば、これを日本統一土質分類に当てはめると、Ic≦１４．６が粘土、Ic≧１４．６がシルトとなる。そして、このコンシステンシー特性Icを−７〜１３の範囲内で変えたとき、列車荷重による路盤土の流出量がどのように変化するかを実験で求めた。

その結果、図２に示すように、路盤土の流出量は路盤表面保護層１３のコンシステンシー特性Icに対して非常に敏感であることが判明した。すなわち、路盤表面保護層１３のコンシステンシー特性Icが１３である場合、路盤土の流出量は１００ｇ強であった。これに対し、路盤表面保護層１３のコンシステンシー特性Icが１２になると、路盤土の流出量が約２０ｇに、路盤表面保護層１３のコンシステンシー特性Icが１０になると、路盤土の流出量が約５ｇにと急激に低下した。また、路盤表面保護層１３のコンシステンシー特性Icが５以下では、路盤土の流出量がゼロになる結果が得られた。したがって、高塑性材料からなる路盤表面保護層１３により、路盤土の流出量が大幅に削減され、特に路盤表面保護層１３のコンシステンシー特性Icが５以下の場合、列車荷重レベルでは路盤２に変状を生じないことが明らかとなった。

なお、上述の実施形態では、ベントナイト粉末を空洞４に注入する際に、空洞４の真上からベントナイト注入管２０を下向きに差し込んだが、特に空洞４が偏っている場合は、図３に示すように、空洞４の脇からベントナイト注入管２０をほぼ水平に差し込むようにしても構わない。

また、上述の実施形態では、ベントナイト粉末を空洞４に注入する際に、ベントナイト注入管２０を単独で使用する場合について説明した。しかし、空洞４の内壁があまり湿っていない場合などは、必要に応じて、図４に示すように、ベントナイト注入管２０に噴霧管２３を付設しておき、ベントナイト注入管２０からベントナイト粉末を吐出すると同時に、噴霧管２３から霧状の水を噴霧することもできる。このとき、ベントナイト注入管２０から吐出されたベントナイト粉末は、噴霧管２３から噴霧された水と微粒子の状態で均一に混ざり、所定の含水比に達するので、ベントナイト粉末の周辺環境への飛散を防止するとともに、空洞４内にベントナイト粉末を適切な含水比で充填することが可能となる。ここで、ベントナイト注入管２０に対する噴霧管２３の前後位置関係は、ベントナイト注入管２０と噴霧管２３のいずれを前方にしてもよいが、図４に示すように、噴霧管２３がベントナイト注入管２０より前方に位置していると、ベントナイト注入管２０に水が付着しにくい点で好都合である。なお、噴霧管２３は、ベントナイト注入管２０に固定しても固定しなくてもよい。

また、上述の実施形態では、１次施工としてベントナイト粉末を空洞４に注入した後、２次施工としてセメントアスファルトモルタルを空洞４に注入する場合について説明した。しかし、空洞４があまり大きくない場合は、２次施工を省くことにより、工期を短縮することができる。

また、上述の実施形態では、高塑性材料としてベントナイト粉末を用いた場合について説明したが、石灰粉末やセメント粉末などを代用することもできる。特に空洞４が大きい場合は、ベントナイト粉末と砂との混合物を用いることができる。この場合、混合物中の砂が強度を発現し、混合物中のベントナイト粉末が粘着剤（バインダ）として機能するため、空隙補修と噴泥防止の両方の効果が期待される。

また、上述の実施形態では、セメントアスファルトモルタルを補修用てん充材として使用したが、セメントアスファルトモルタル以外の補修用てん充材（例えば、砂、礫など）を代用しても構わない。

また、上述の実施形態では、省力化軌道について説明したが、自動車などの交通荷重を受ける道路に本発明を適用することもできる。

本発明に係る路盤補修方法の一実施形態を示す工程図である。 路盤変状再現試験における路盤表面保護層のコンシステンシー特性と路盤土流出量との関係を示すグラフである。 本発明に係る路盤補修方法の別の実施形態を示す工程図である。 ベントナイト注入管に噴霧管を付設した状態を示す断面図である。

符号の説明

１……省力化軌道
２……路盤
４……空洞
５……てん充層
６……まくらぎ
７……レール
９……バラスト
１３……路盤表面保護層
１５……空洞充填層
２０……ベントナイト注入管
２１……モルタル注入管
２２……ベントナイト排出管
２３……噴霧管

Claims (8)

1. 路盤の表面に発生した空洞を充填することにより、路盤変状を補修する路盤補修方法であって、
   前記空洞に粉末状の高塑性材料を注入することにより、当該高塑性材料からなる路盤表面保護層を前記路盤に一体化させて形成することを特徴とする路盤補修方法。
2. 路盤の表面に発生した空洞を充填することにより、路盤変状を補修する路盤補修方法であって、
   前記空洞に粉末状の高塑性材料を注入した後、前記空洞に補修用てん充材を注入することにより、当該高塑性材料からなる路盤表面保護層を前記路盤に一体化させて形成することを特徴とする路盤補修方法。
3. 前記路盤表面保護層は、吸水膨潤性を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の路盤補修方法。
4. 前記路盤表面保護層は、コンシステンシー特性が１０以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の路盤補修方法。
5. 前記路盤表面保護層は、コンシステンシー特性が５以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の路盤補修方法。
6. 前記高塑性材料は、ベントナイト粉末であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の路盤補修方法。
7. 前記補修用てん充材は、セメントアスファルトモルタルであることを特徴とする請求項２乃至６のいずれかに記載の路盤補修方法。
8. 請求項１乃至７のいずれかに記載の路盤補修方法により補修されたことを特徴とする路盤。
   
   
   

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