JP2016014243A - 強制振動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】可搬性及び作業性に優れ、低コストで締め固め作業を行うことができる強制振動装置を提供する。
【解決手段】鉄道路盤における締め固め箇所に強制的に振動を与えて、当該締め固め箇所を締め固める強制振動装置１は、杭２と、杭２に振動を加えて杭２を締め固め箇所に圧入させる振動機３と、杭２に対して交差して延在し、二人の作業員がそれぞれ両端を把持可能な２本の把手部４、５と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、強制振動装置に関する。

鉄道の路線下には、周辺の排水や用水のために、伏びや暗渠が存在する。これらの構造物に亀裂や目違いが生ずると、その上方の路盤の土が吸い出されて、路盤に緩みや空隙が発生し、これが次第に大きな空洞になることがある。このような空洞が発生すると、路盤が列車荷重や道床（砕石）の自重に耐え切れなくなり、路盤に陥没や道床沈下が発生してしまう。

鉄道路盤に陥没が発生する事態を未然に防止するためには、伏びの内視検査、路線下空洞探査装置等による検査を行って、鉄道路盤の緩みや空洞等の有無を確認することが必要である。そして、このような変状が確認された箇所に陥没が発生する前に、強制振動を加えて、緩みや空洞が無くなるまで十分に締め固めることが必要である。

このような作業を行う際には、従来は、締め固め作業用の軌陸作業車が使用されている。軌陸作業車の荷台には強制振動ユニットが搭載されており、当該強制振動ユニットが路盤の締め固め箇所に振動杭を圧入するとともに振動杭を加振することで、路盤面の十分に深い位置まで締め固めることができる（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−１７６３６号公報

ところで、上記強制振動ユニットが搭載された軌陸作業車は大型であるため、進入箇所が限定され、現場から遠く離れた位置から進入せざるを得ない場合がある。このような場合、緊急時に現場に急行することができないといった問題があった。また、上記技術にあっては、事前に強制振動ユニットを軌陸作業車に搭載する作業が必要であるため、その際に多くの人手と時間を要するとともに、現場で締め固め作業を行う際にも強制振動ユニットの操作者は有資格者に限定され、作業を効率的に行うことができなかった。このように、締め固め作業を行う上で多くの手間と人手を要するため、作業コストも大きい。

そこで、本発明の課題は、可搬性及び作業性に優れ、低コストで締め固め作業を行うことができる強制振動装置を提供することである。

以上の課題を解決するため、本発明の一態様によれば、
鉄道路盤における締め固め箇所に強制的に振動を与えて、当該締め固め箇所を締め固める強制振動装置であって、
杭と、
前記杭に振動を加えて前記杭を前記締め固め箇所に圧入させる振動機と、
前記杭に対して交差して延在し、二人の作業員がそれぞれ両端を把持可能な２本の把手部と、を備えることを特徴とする強制振動装置が提供される。

上記強制振動装置において、好ましくは、
前記振動機は、前記杭の軸方向から見て、前記２本の把手部の延在方向に直交する方向に張り出すように配置されている。

上記強制振動装置において、好ましくは、
前記２本の把手部のうち少なくとも一つは、弾性部材からなる防振部材を介して前記杭に対して取り付けられている。

上記強制振動装置において、好ましくは、
前記防振部材は、Ｖ字形に形成された防振ゴムである。

上記強制振動装置において、好ましくは、
前記２本の把手部は、前記杭の軸方向の同じ位置において、互いに平行に設けられている。

上記強制振動装置において、好ましくは、
前記杭の前記締め固め箇所に圧入される位置には、側方に向けて凸設される凸部が設けられている。

本発明によれば、可搬性及び作業性に優れ、低コストで締め固め作業を行うことができる強制振動装置を提供することができる。

本発明の強制振動装置を示す正面図である。 本発明の強制振動装置を示す側面図である。 本発明の強制振動装置を示す平面図である。 本発明の強制振動装置の使用状態を示す斜視図である。

以下、本発明の実施の形態に係る強制振動装置について、図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明の範囲は図示例に限定されるものではない。

図１〜図４を参照して、本発明の強制振動装置１について説明する。図１〜図３はそれぞれ、本発明の強制振動装置１を示す正面図、側面図、平面図である。図４は、本発明の強制振動装置１の使用状態を示す斜視図であって、強制振動装置１を構成する杭２の一部が鉄道路盤内に圧入された状態を示す図である。

本発明の強制振動装置１は、鉄道路盤における締め固め箇所に強制的に振動を与えて、当該締め固め箇所を締め固めるものであって、杭２と、当該杭２に振動を加えて杭２を締め固め箇所に圧入する振動機３、杭２に対して交差して延在し、二人の作業員がそれぞれ両端を把持可能な２本の把手部４、５、杭２と２本の把手部４、５との間にそれぞれ設けられる防振部材６、７、防振部材６、７を杭２に対してそれぞれ固定する固定部材８、９等を備えて構成されている。
ここで、以下の説明において、杭２の軸方向をＺ方向、Ｚ方向に垂直で把手部４、５の延在方向をＸ方向、Ｘ方向及びＺ方向に直交する方向をＹ方向とする。

杭２は、強制振動装置１の使用時に、締め固め箇所において鉄道路盤に対して垂直に配置される円柱形状の棒状部材である。ここで、杭２において、鉄道路盤に対して垂直とは、鉄道路盤に対して厳密に垂直である場合に限られるものではなく、杭２が鉄道路盤に圧入され得るものであれば鉄道路盤に対する垂直方向から傾いていても良い。
杭２は、振動機３から振動が加えられることで、鉄道路盤面に対して徐々に圧入されながら、当該鉄道路盤面の締め固め箇所に振動を伝播させて、当該箇所を締め固める。

杭２の長さ及び径は、締め固め箇所の土質や、締め固め箇所における空隙等の形状や位置、状態に応じて適宜選択されるものであるが、例えば、長さとしては１３００〜１７００ｍｍ程度、直径としては３０〜６０ｍｍ程度である。また、杭２の材料としては、鉄道路盤に圧入できる強度を備えるものであれば良く、例えば鋼材等が用いられる。

また、杭２の締め固め箇所側の先端部２１は、先細るように形成されており、これによって、杭２が締め固め箇所に対して圧入されやすくなっている。また、当該先端部２１の周面には側方に向けて凸設される凸部２２が設けられている。これにより、杭２が締め固め箇所に十分に振動を伝播させることなく簡単に圧入されてしまうことを抑制でき、締め固め箇所に十分に振動を伝えて当該箇所をより確実に締め固めることができる。凸部２２は、杭２の先端部２１において周面に沿った輪状に形成されており、杭２よりも高硬度に構成されている。なお、図示例では、凸部２２は、先端部２１に一つだけ設けられているものとしたが、杭２のうち鉄道路盤内に圧入される部分のいずれかに複数設けられているものとしても良いし、凸部２２が設けられていなくても良い。また、凸部２２の形状は、杭２の周面に沿った輪状に限られるものではなく、杭２が鉄道路盤内へ圧入される際の抵抗力を高めることができる形状であれば良い。

このような杭２としては、円柱形状の棒状部材に限られるものではなく、角柱形状に形成された棒状部材であっても良いし、等辺山型鋼、Ｈ形鋼、溝型鋼等であっても良い。

振動機３は、杭２に対して取り付けられ、Ｚ方向に振動を加えることで締め固め箇所に振動を与える部材である。振動機３は、杭２のうち鉄道路盤内に圧入されない部分にローラチェーンによって取り付けられている。振動機３は、油圧ホース３１、３２を介して油圧発生装置（図示略）に接続され、当該油圧ホース３１、３２を介して振動機３の内部の油圧振動モーターに作動油が供給されることにより振動を発生する。このような振動機３としては、従来公知の杭圧入装置や杭引抜装置の振動発生部と同様の構成を採用することができる。なお、振動機３としては、杭２に対して振動を加えることができれば油圧式に限られるものではなく、機械式や導電式であっても良い。

また、上記した振動機３は、図３に示すように、Ｙ方向に張り出すように配置されている。これにより、振動機３が把手部４、５の両端部を把持する二人の作業員の間に配置され、振動機３が作業員に接触することが抑制されている。

なお、振動機３は、杭２に対してローラチェーンで取り付けられているものとしたが、杭２に対して効率的に振動を加えることができればいずれの固定方法であっても良く、例えば、杭２に対して溶接等により取り付けられて一体的に構成されているものとしても良い。

把手部４、５は、互いに略同様に構成されており、杭２に対してそれぞれ交差して設けられ、両端部がそれぞれ二人の作業員に把持される。すなわち、図４に示すように、把手部４の端部４１及び把手部５の端部５１が二人の作業員のうちの一方にそれぞれ両手で把持され、把手部４の端部４２及び把手部５の端部５２が二人の作業員のうちの他方にそれぞれ両手で把持される。図３に示すように、Ｚ方向から見て、把手部４、５は、杭２を挟んで両側に設けられている。また、把手部４、５は、杭２のＺ方向における同じ箇所に取り付けられて互いに平行に配置されている。これにより、二人の作業員がそれぞれ把手部４、５を両手で把持しやすく、強制振動装置１による締め固め作業をより効率的に行うことができる。また、把手部４、５は、杭２に対して直交して設けられているため、二人の作業員が強制振動装置１をより確実に支えることができ、締め固め作業中に強制振動装置１が傾くことを抑制できる。更に、把手部４、５は、杭２において振動機３よりも締め固め箇所の反対側、すなわち、杭２において振動機３よりも他端部２３側に設けられており、振動機３の作業員への接触が抑制されている。

なお、図示例では、把手部４、５はそれぞれ、側断面視Ｌ字形の板状部材に直線状の棒部材が固定されて構成されているものとしたが、直線状の棒部材は湾曲又は屈曲されて形成されていても良いし、断面Ｌ字形の板状部材は設けられていなくても良い。

防振部材６、７は、それぞれ杭２と把手部４、５との間に設けられている。すなわち、防振部材６は、杭２と把手部４との間にＸ方向に沿って２つ設けられ、これにより、把手部４が防振部材６を介して杭２に対して取り付けられている。同様に、防振部材７は、杭２と把手部５との間にＸ方向に沿って２つ設けられ、これにより、把手部５が防振部材７を介して杭２に対して取り付けられている。
また、杭２と把手部４との間に設けられた防振部材６は、固定部材８にボルト締結されて固定され、当該固定部材８が杭２の他端部２３の近傍に設けられている。同様に、杭２と把手部５との間に設けられた防振部材７は、固定部材９にボルト締結されて固定され、当該固定部材９が杭２の他端部２３の近傍に設けられている。
上記把手部４、５は、防振部材６、７を介して杭２に取り付けられているため、振動機３から把手部４、５に伝播する振動が減衰し、把手部４、５を把持する作業員への負荷が軽減されている。

また、防振部材６、７としては、略Ｖ字形に形成された防振ゴム、いわゆるＶ型防振ゴムが用いられ、当該Ｖ型防振ゴムのＶ形の先細り側が杭２に対向するように配置されている。Ｖ型防振ゴムが用いられていることで、把手部４、５に伝播する振動をより減衰することができ、作業員への負荷をより軽減することができる。
なお、防振部材６、７としてＶ型防振ゴムが用いられるものとしたが、弾性部材であればいずれであっても良く、円筒型や角型等の防振ゴムであっても良いし、バネ部材等であっても良い。

固定部材８、９は、防振部材６、７を杭２に対して固定する。すなわち、固定部材８は、単クランプ８１が板状部材８２にボルト締結されて構成されており、板状部材８２に上記防振部材６が固定されている。同様に、固定部材９は、単クランプ９１が板状部材９２にボルト締結されて構成されており、板状部材９２に上記防振部材７が固定されている。単クランプ８１、９１がそれぞれ杭２に取り付けられることで、固定部材８、９が杭２に対して着脱自在に固定されている。
なお、固定部材８、９はそれぞれ、単クランプ８１、９１により杭２に対して固定されるものでなくとも良く、杭２に対して溶接等されることで一体的に構成されていても良い。

このように構成される強制振動装置１を用いた締め固め作業について説明する。
強制振動装置１は、図４に示すように、二人の作業員によって使用される。まず、二人の作業員は、強制振動装置１を鉄道路盤の締め固め箇所まで搬送する。ここで、強制振動装置１は、軌陸作業車に比べて小型であるため、踏切等に限らずいずれの位置からでも軌道内に進入することができる。次に、締め固め箇所において杭２が鉄道路盤に対して略垂直に配置されるように、強制振動装置１を設置する。このとき、杭２の先端部２１が下方（締め固め箇所側）となる。二人の作業員のうちの一方が把手部４、５の端部４１、５１を両手で把持し、他方が把手部４、５の端部４２、５２を両手で把持して、強制振動装置１を支持する。杭２の先端部２１を鉄道路盤面に接触させた状態で、振動機３を起動する。振動機３から杭２へ振動が伝播して杭２が徐々に鉄道路盤内に圧入されるとともに、杭２から鉄道路盤内へ振動が伝播して締め固め箇所が徐々に締め固められる。杭２が先端部２１側から約１ｍ程度圧入されてから所定時間振動を継続し、締め固め作業を終了する。締め固め作業終了後は、ハイジャッキや杭抜き機を用いて、強制振動装置１の杭２を鉄道路盤から引き抜く。
以上のようにして、上記強制振動装置１を用いた締め固め作業を行うことができる。

以上、上記した実施形態によれば、鉄道路盤における締め固め箇所に強制的に振動を与えて、当該締め固め箇所を締め固める強制振動装置１が、杭２と、当該杭２に振動を加えて杭２を締め固め箇所に圧入させる振動機３と、杭２に対して交差して延在し、二人の作業員がそれぞれ両端を把持可能な２本の把手部４、５と、を備えて構成されているので、軌陸作業車等を用いる必要がなく、締め固め箇所まで容易に搬送することができ、可搬性に優れている。また、強制振動装置１が上記のように構成されているため作業前の事前準備が容易であり、締め固め作業自体も作業員が二人いれば容易に行えるため、作業性を高めることができる。また、強制振動装置１は可搬性及び作業性に優れるため、搬送や締め固め作業に人手を要することがなく、しかも、軌陸作業車等が軌道内に進入することによる軌道整備費や保安費がかからないため低コストで締め固め作業を行うことができる。

また、振動機３は、Ｙ方向に張り出すように配置されているので、振動機３が把手部４、５の両端部を把持する二人の作業員の間に配置され、振動機３が作業員に接触することが抑制されている。

また、２本の把手部４、５は、弾性部材からなる防振部材６、７を介してそれぞれ杭２に対して取り付けられているため、振動機３から杭２を介して把手部４、５に伝播する振動を減衰し、当該強制振動装置１を用いて締め固め作業を行う作業員への負荷を軽減することができる。

また、防振部材６、７は、Ｖ字形に形成された防振ゴムであるため、振動機３から杭２を介して把手部４、５に伝播する振動をより確実に減衰し、当該強制振動装置１を用いて締め固め作業を行う作業員への負荷を更に軽減することができる。

また、２本の把手部４、５は、杭２のＺ方向における同じ位置において、互いに平行に設けられているため、二人の作業員が強制振動装置１をより確実に支えることができ、締め固め作業中に強制振動装置１が傾くことを抑制できる。

また、杭２の締め固め箇所側の先端部２１には、側方に向けて凸設される凸部２２が設けられているため、杭２が鉄道路盤に圧入される際の抵抗力を高めて、杭２から締め固め箇所へ効率的に振動を伝播させることができ、締め固め作業を効率的に行うことができる。

なお、上記した実施形態では、把手部４、５がそれぞれ防振部材６、７及び固定部材８、９を介して杭２に取り付けられているものとしたが、固定部材８、９が設けられていなくても良く、この場合、防振部材６、７が直接的に杭２に対して固定されているものとしても良い。また、防振部材６、７及び固定部材８、９が全て設けられておらず、把手部４、５が杭２に直接的に取り付けられているものとしても良い。更に、防振部材６、７のうちいずれか一つが設けられていなくても良い。

また、上記した実施形態では、強制振動装置１を用いた締め固め作業において、杭２が約１ｍ程度圧入されて所定時間経過後に作業を終了するものとしたが、締め固め作業を終了するタイミングは、締め固め箇所の状態や強制振動装置１の構成等、状況に応じて適宜設定すれば良い。

１ 強制振動装置
２ 杭
３ 振動機
４、５ 把手部
６、７ 防振部材
８、９ 固定部材
２１ 先端部
２２ 凸部
２３ 他端部
３１、３２ 油圧ホース
４１、４２、５１、５２ 端部
８１、９１ 単クランプ
８２、９２ 板状部材

Claims (6)

1. 鉄道路盤における締め固め箇所に強制的に振動を与えて、当該締め固め箇所を締め固める強制振動装置であって、
   杭と、
   前記杭に振動を加えて前記杭を前記締め固め箇所に圧入させる振動機と、
   前記杭に対して交差して延在し、二人の作業員がそれぞれ両端を把持可能な２本の把手部と、を備えることを特徴とする強制振動装置。
2. 前記振動機は、前記杭の軸方向から見て、前記２本の把手部の延在方向に直交する方向に張り出すように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の強制振動装置。
3. 前記２本の把手部のうち少なくとも一つは、弾性部材からなる防振部材を介して前記杭に対して取り付けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の強制振動装置。
4. 前記防振部材は、Ｖ字形に形成された防振ゴムであることを特徴とする請求項３に記載の強制振動装置。
5. 前記２本の把手部は、前記杭の軸方向の同じ位置において、互いに平行に設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の強制振動装置。
6. 前記杭の前記締め固め箇所に圧入される位置には、側方に向けて凸設される凸部が設けられていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の強制振動装置。

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