JP4928218B2 - 有道床軌道における道床補修方法 - Google Patents

Description

本発明は、有道床軌道における道床の補修方法に関し、より具体的には、レール継目部などにおける列車通過の衝撃により細粒化されたバラストと雨水などの水分との混合によって噴泥化した道床をそのまま利用し、浮きまくらぎ、軌道狂いなどを抑制するとともに、噴泥箇所がさらに噴泥化することを防止することによって、補修周期を改善し、経費面及び環境面に対する負荷を低減させるための方法に関する。

有道床軌道は、最も一般的に用いられている軌道であり、路盤上にバラスト（砕石）からなる道床（バラストの集合体）を構築し、その上に、レール締結装置を介してレールをまくらぎに固定した軌きょうを敷設した構造体である。有道床軌道は、車両を案内するとともに、通過する車両の荷重を、レール、まくらぎ、道床、路盤の順に伝達、分散させる機能を有する。有道床軌道におけるレールの継目部などにおいては、列車通過時に衝撃荷重がまくらぎを介して道床に加わる。その結果、まくらぎ下のバラスト（道床を構成する砕石）が、列車通過による繰り返し荷重によって互いにこすれ合って細粒化し、細粒化されたバラストと雨水や地下水などが混合して道床の空隙に充満することによって道床の噴泥化が生じ、これが、道床弾性力の低下、軌道狂い、列車動揺による乗り心地の悪化などをもたらす。また、噴泥化した箇所は、水はけの悪い不透水層を形成するため、雨水や地下水などがさらに滞水する。雨水や地下水などが細粒化されたバラストと混ざり合った泥水が、列車通過時の衝撃で軌道上に飛散することによって、まくらぎ下に空間が生じる。この状態を「浮きまくらぎ」と呼び、浮きまくらぎが発生すると、列車衝撃荷重がさらに増大し、さらなる噴泥化、軌道狂いが生じ、列車動揺が大きくなることから、乗り心地をさらに悪化させることになる。

このような噴泥（繰り返し荷重によって細粒化されたバラストと、雨水や地下水などの水分とが混合したもの）を含む道床を補修するために、従来は、小規模な補修方法又は大規模な補修方法が行われてきた。小規模な補修方法は、噴泥を掻き出して溜まった水分を排水し、噴泥を掻き出した部分に、その周囲にある健全なバラストを掻き入れた後、その箇所をタイタンパーなどによって突き固め、道床の弾性を回復するものである。一方、大規模な補修方法は、噴泥を含む道床全体を撤去し、健全なバラストからなる新たな道床に交換するものである。

有道床軌道において道床を補修する方法又は噴泥化を防止する方法が、幾つかの特許文献において開示されている。特許文献１は、有道床軌道に作用する過大な衝撃荷重により発生する落ち込み、浮きまくらぎ、噴泥化、並びに軌道狂いなどの各種の障害を抑制し、保守管理の軽減等に有効な弾性構造を構築することができる、有道床軌道の弾性化工法である。本方法は、有道床軌道を弾性化させるため、高分子弾性材の小片をまくらぎ下方のバラスト中に加振しながら埋入し、道床抵抗力を確保するため、高分子弾性材の小片が埋入された道床部分に合成樹脂からなる道床安定剤を散布してバラスト及び高分子弾性材の小片を相互に結合することを特徴とする。本方法は、高分子弾性材の小片が、道床部分を全体的に弾性化する機能を果たし、道床安定剤が、三次元網目状に広がることによって、適度な可撓性をもって互いに隣接するバラストや高分子弾性材の小片を一体化する。

特許文献２は、排水不良によって溜まる雨水や水位の上昇した地下水により道床下の路盤表層土が泥状化（スラリー化）することによる路盤噴泥現象を防止するために、鉄道軌道の路盤表層部に噴泥防止用の遮水層を形成する工法である。路盤表層部の土、砂利などに、水硬性ウレタン樹脂の原液又はこれに水を添加した水分散液を浸透又は混合させ、土、砂利などに含まれている水分又は新たに加えた水によって水硬反応を起こさせて、弾性を有しかつ遮水性能の良好な所要厚さの連続した遮水層を路盤表層部に形成する。

特許文献３は、レール継目部のまくらぎ下に生じる間隙に、フロータイム及びゲルタイムがコントロールされた安定剤を注入し、道床バラストの間隙を充填して短時間に安定化させることによって、道床バラスト強化を図るための工法である。

特開平１１−２０９９０３ 特公昭６０−２４２４３ 特開２００２−２４２１０４

前述のとおり、噴泥を含む道床を補修する従来の方法は、噴泥を含む道床の一部を撤去するか、又は道床全体を交換するものであった。しかしながら、前者、すなわち噴泥を含む道床の一部を撤去する方法は、雨水や地下水への対策が行われないためあくまでも一時的な補修に過ぎず、雨水や地下水などがバラストの間隙に再び浸入することよって早期に噴泥化が生じることが多い。一方、後者、すなわち道床全体を新たな道床に交換する場合は、道床全体の交換に伴う大きな労力及び経費が必要となる。また、交換後の道床は産業廃棄物となるため、環境面からも問題がある。

特許文献１に開示されている技術は、道床の弾性力及び抵抗力を増大させることを目的として、「有道床軌道を弾性化させる」ために高分子弾性材を道床中に「加振しながら埋入」し、「道床抵抗力を確保する」ために道床安定剤を散布するものである。しかしながら、この技術は、道床安定剤を散布することによってバラスト及び高分子弾性材の小片を相互に結合一体化させ、それにより軌道の道床横抵抗を増強することはできるが、道床のバラストの間隙に存在する水分への対策が行われていない。すなわち、道床の噴泥化した部分には水分が存在しており、細粒化したバラストを十分に固着させることはできないため、既に噴泥化した部分に道床安定剤を散布しても必要な固着強度が得られない可能性がある。

また、列車通過時の荷重を吸収するためにはまくらぎ下面に隣接する部分に弾性材を投入することが効果的である。しかしながら、特許文献１に開示されている技術は、まくらぎの間に高分子弾性材を投入し、投入された高分子弾性材をタイタンパーにより加振しながら埋入するため、高分子弾性材をまくらぎの下面に確実に配置することができる技術ではない。

特許文献２に開示されている技術は、水を吸収して硬化する樹脂に、路盤中に含まれる水分を吸収させることによって遮水層を形成する技術であるが、この技術は、道床の下に位置する路盤に「予め」遮水層を形成して路盤が噴泥化するのを防止するものである。したがって、この技術は、一部が噴泥化した道床において、噴泥そのものを利用して道床を固化し、噴泥土への雨水又は地下水の混入を防止することによって噴泥化の進行を防止し、浮きまくらぎなどによる列車動揺を抑制する技術ではない。さらに、この技術は、「路盤」の噴泥化に対する対策技術であり、「路盤上の道床」の噴泥化の進行を抑制するものではない。

さらに、特許文献１及び特許文献３に開示されている技術は、いずれも道床におけるバラストの間隙に浸入する水分に関する対策が全く行われていない。特に北海道などの積雪寒冷地においては、初冬の降雪時期に降った雪が解けて水になり、その水が道床中に浸透し、細粒化されたバラストと混合して噴泥化することが多い。したがって、特に冬期間に積雪する地域における有道床軌道の噴泥化対策においては、補修後にさらに水分が浸入しないようにすることも重要である。
以上のとおり、可能な限り現状の構造を維持したまま噴泥化した道床の補修を行うことによって補修周期を改善し、それにより線路維持に係る経費及び労力を抑制することができる低廉な方法が求められている。

本発明の発明者らは、上記の課題を解決するために、既存の有道床軌道において、図１に示されるように、冬期間においてはまくらぎ下方の噴泥部分（帯水部分）が凍結、すなわち噴泥土粒子同士が固着し、噴泥化した箇所の列車動揺が減少するとともに、泥水の飛散も見られなくなることを発見した。これは、気温低下による凍結によって、噴泥に含まれる細粒化されたバラスト同士が結合し、まくらぎ浮き量が減少するためであると考えられる。

本発明は、冬期間及び非冬期間において水分及び浮きまくらぎが噴泥に及ぼす影響を調査検討した結果、非冬期間においても、特にまくらぎの下面近くにおいて噴泥に含まれる水分を除去し、噴泥に含まれる細粒化されたバラスト同士の固着状態を作り出すとともに、水分のさらなる浸入を防ぐことにより噴泥化した箇所の再噴泥化を防止することによって、噴泥を撤去することなく、むしろ噴泥をそのまま利用して、補修周期を改善し、噴泥又は道床全体を交換することによる経費及び労力の増大並びに環境への悪影響を抑制しながら通年で列車動揺を抑えることが可能であるという知見に基づいて完成されたものである。

本発明の１つの態様によれば、本発明は、細粒化されたバラストと水分とが混合することによって生成される噴泥を利用して道床を補修するための方法であって、噴泥を含む道床上における少なくとも１つのまくらぎの下に、少なくとも１つのまくらぎの下面に隣接する空間を設け、その空間に、噴泥に含まれる水分を吸収し結晶鉱物を生成する水吸収結晶化材料を配置する工程を含むことを特徴とする。本発明の方法は、少なくとも１つのまくらぎの下面に隣接する空間に、噴泥に含まれる細粒化されたバラスト同士を固着させることを主な目的とする合成樹脂からなる液状硬化剤を散布する工程をさらに含むこともできる。また、本発明の方法は、少なくとも１つのまくらぎの下面に隣接する空間に、列車通過時に少なくとも１つのまくらぎを介して道床に加わる荷重を吸収することを主な目的とする弾性材を配置する工程をさらに含むこともできる。

本発明の別の態様によれば、本発明は、有道床軌道において、細粒化されたバラストと水分とが混合することによって生成される噴泥を利用して道床を補修するための方法であって、噴泥を含む道床上における少なくとも１つのまくらぎの一方の端部又は両方の端部に隣接するバラストを撤去して、少なくとも１つのまくらぎの一方の端部又は両方の端部の端面を露出させ、少なくとも１つのまくらぎの下に、まくらぎの下面に隣接する空間を設け、露出させた少なくとも１つのまくらぎの一方の端部又は両方の端部の端面方向から、噴泥に含まれる水分を吸収し結晶鉱物を生成する水吸収結晶化材料を載せた水吸収結晶化材料挿入手段を水吸収結晶化材料と共に空間に挿入し、水吸収結晶化材料を空間に残しながら水吸収結晶化材料挿入手段のみを引き抜く工程を含むことを特徴とする。本発明の方法は、露出させた少なくとも１つのまくらぎの一方の端部又は両方の端部の端面方向から、合成樹脂からなる液状硬化剤をまくらぎの下面に隣接する空間に散布する工程をさらに含むこともできる。本発明の方法は、露出させた少なくとも１つのまくらぎの一方の端部又は両方の端部の端面方向から、弾性材を載せた弾性材挿入手段を弾性材と共にまくらぎの下面に隣接する空間に挿入し、弾性材を空間に残しながら弾性材挿入手段のみを引き抜く工程をさらに含むことができる。

本発明のさらに別の態様によれば、本発明は、有道床軌道において道床を補修するための方法であって、道床上における少なくとも１つのまくらぎの一方の端部又は両方の端部に隣接するバラストを撤去して、少なくとも１つのまくらぎの一方の端部又は両方の端部の端面を露出させ、少なくとも１つのまくらぎの下に、少なくとも１つのまくらぎの下面に隣接する空間を設け、露出させた少なくとも１つのまくらぎの一方の端部又は両方の端部の端面方向から、道床を補修するための補修材料を載せた補修材料挿入手段を補修材料と共に空間に挿入し、補修材料を空間に残しながら補修材料挿入手段のみを引き抜く工程を含むことを特徴とする。この補修材料挿入手段を、板状体の上に紙又は布のシートを載せた挿入手段として、補修材料挿入手段のみを引き抜く工程を、補修材料と紙又は布のシートとを空間に残しながら板状体のみを引き抜く工程に置き換えることもできる。

本発明の方法によれば、まず、まくらぎ下面に隣接する空間に配置された水吸収結晶化材料の水分吸収作用により、まくらぎ下方の噴泥に含まれる水分が除去され、それにより、細粒化されたバラスト同士を固着させる液状硬化剤の働きを妨げる水分が減少するとともに、さらなる噴泥化を抑制することができる。また、水吸収結晶化材料の反応により生成される物質がまくらぎ下方の噴泥内における細粒化されたバラストの間の隙間を充填することによって、噴泥箇所が緻密化して道床の弾性が確保されるとともに、噴泥箇所に水分がさらに浸入するのを防止することができる。また、まくらぎ下面に隣接する空間に散布される合成樹脂からなる液状硬化剤により、噴泥内の細粒化されたバラスト同士を固着させることによって、道床の噴泥箇所を固化させて道床の弾性を確保するとともに、噴泥の流動及び水分のさらなる浸入を防止することができる。さらに、まくらぎ下面に隣接する空間に弾性材を配置することによって、まくらぎ下と道床との間の隙間を充填して浮きまくらぎ状態を解消するとともに、まくらぎがばたついてバラストがさらに粉砕され道床の弾性が失われることを防止することができる。

以下に、添付図面を参照して、本発明を詳細に説明する。
図２は、本発明に係る方法の一実施形態の工程フローである。また、図３は、本発明に係る方法の一実施形態を実施する施工箇所、すなわち噴泥を含む道床上のまくらぎ及び線路を示す斜視図である。以下、図２に示される工程フローにしたがって、各工程を詳細に説明する。まず、工程１において、道床の噴泥箇所すなわち施工箇所におけるまくらぎ２の一方の端部２ａに隣接するバラスト３を撤去して端部２ａの端面２ａａを露出させる（バラスト撤去前は、図２においてまくらぎ２’の端部２ａ’の近傍に示されるように、まくらぎの端面がバラストによって隠れた状態になっている）。撤去するバラスト３の量は、撤去後にまくらぎ２の端部２ａの側方に残るバラストの高さが、少なくともまくらぎ２の底面の高さより低くなるような量であることが望ましい。このようにバラスト３を撤去することによって、後述する水吸収結晶化材料及び弾性材の配置が容易になる。例えば単線区間などにおいては、施工性をより向上させるため、まくらぎ２の一方の端部２ａだけでなく、両方の端部２ａ及び２ｂに隣接するバラスト３を撤去して端部２ａ及び２ｂの端面２ａａ及び２ｂｂを露出させ、後述するように水吸収結晶化材料及び弾性材をまくらぎ２の両端の端面２ａａ及び２ｂｂ方向から挿入するようにしてもよい。本発明の一実施形態においては、まくらぎ２の端部２ａ及び／又は２ｂに隣接するバラスト３を撤去するが、本発明の別の実施形態においては、まくらぎ２の側部、すなわち、まくらぎ２の線路１に垂直な辺の一方（２ｃ又は２ｄ）又は両方（２ｃ及び２ｄ）に隣接するバラストを撤去して２ｃ及び／又は２ｄの側面を露出させ、このようにしてバラストを撤去した部分を介して後述する工程を行うこともできる。

次いで、工程２においては、ジャッキ（図示せず）などの扛上（こうじょう）装置を用いてまくらぎ２をレール１と共にジャッキアップすることによって、図４に示されるように、まくらぎ２の下に所定の高さを有する空間Ｈを設ける。ジャッキアップは、まくらぎ２の一方の端部２ａ又は２ｂにおいて行うか、又は、両方の端部２ａ及び２ｂにおいて同時に行う。ジャッキアップ量、すなわち、まくらぎ２の下面とまくらぎ２下の道床４の上面との間に設ける空間Ｈの高さは、少なくとも、まくらぎ２の落ち込み量と、後述する水吸収結晶化材料及び弾性材を載せた挿入手段の挿入が可能な高さとの合計であることが好ましい。本発明の一実施形態においては、ジャッキアップ量は約３０ｍｍである。ジャッキアップは、一度に所定の量まで行うか、又は、工程の経過に応じて何回かに分けて最終的に所定の量になるように行うことができる。

次いで、工程３においては、工程２においてまくらぎ２の下に設けた空間Ｈに、水分を吸収し結晶鉱物を生成する水吸収結晶化材料を配置する。水吸収結晶化材料は、ケイ素化合物とカルシウム化合物との混合物を含むことが好ましく、本発明の一実施形態においては、水吸収結晶化材料は、シリカゲル（ＳｉＯ_２・ｎＨ_２Ｏ）と水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）_２）との混合物を含む。シリカゲル及び水酸化カルシウムは、いずれも単体で水を吸収する作用があり、これらの混合物をまくらぎ２下方の噴泥箇所に配置することによって、噴泥に含まれる水分を吸収することができる。このように噴泥に含まれる水分を吸収することによって、後の工程でまくらぎ２下の空間Ｈに散布される液状硬化剤による細粒化されたバラスト同士の固着が、効果的に行われる。

シリカゲル及び水酸化カルシウムの混合物はまた、「ポゾラン反応」と呼ばれる長期的な反応を生じる。ポゾラン反応は、混合物に含まれるケイ素がカルシウムイオンと反応して、水に不溶の安定した結晶鉱物（ケイ酸カルシウム（ＣａＳｉＯ_３）水和物）を長期的に生成する反応であり、以下の反応式（１）で表される。
（化１）
ＳｉＯ_２＋Ｃａ（ＯＨ）_２ → ＣａＳｉＯ_３＋Ｈ_２Ｏ （１）
まくらぎ２の下にシリカゲルと水酸化カルシウムとの混合物を配置することによりポゾラン反応によって生じた結晶鉱物は、噴泥内における細粒化したバラストの間の隙間にゲル状となって発生し、時間をかけて安定な結晶鉱物となって、噴泥内の隙間を充填する。したがって、まくらぎ２下方の噴泥箇所は、長期的に隙間が減少し緻密化して強度が増加し、透水係数が低くなる。これにより、噴泥箇所の弾性が長期的に維持されるとともに、内部への水の浸入が防止されることになる。

本発明の一実施形態においては、混合物中のシリカゲルと水酸化カルシウムとの重量比は、特に限定されないが、１：０．５〜１：５であることが好ましく、１：１〜１：１．２であることがさらに好ましい。理論的には、式（１）から分かるように、シリカゲルと水酸化カルシウムとの重量比が１：１．２の場合に全量が反応する。しかしながら、未反応のシリカゲル又は水酸化カルシウムが存在しても、いずれも噴泥又は周囲のバラスト内の水分を吸水する働きをすると考えられるため、シリカゲルと水酸化カルシウムとの重量比が１：１．２以外であってもよい。配置するシリカゲル及び水酸化カルシウムの量は、噴泥内の水分を吸収するとともに、噴泥内の隙間を埋めるのに十分な量の結晶鉱物を生成させるために必要な量であればよい。

本発明の一実施形態においては、水吸収結晶化材料は、シリカゲルと水酸化カルシウムとの混合物であるが、これらに限定されるものではなく、噴泥に含まれる水分を吸収するとともに、ポゾラン反応を生成する混合物であればよい。例えば、水吸収結晶化材料は、シリカゲルと酸化カルシウム（ＣａＯ）との混合物、又は酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）と酸化カルシウムとの混合物とすることもできる。

水吸収結晶化材料を、工程２においてまくらぎ２の下に設けた空間Ｈに配置する方法は、特に限定されない。しかしながら、道床が噴泥化する主な要因は、上述のように、まくらぎ２を介して加わる列車通過時の衝撃加重によりまくらぎ２の下に存在するバラストが細粒化し、これと水が混合することである。したがって、まくらぎ２の下に存在する水分を確実に除去するとともに、まくらぎ２の下に結晶鉱物を生成させるためには、水吸収結晶化材料を、まくらぎ２の下に設けた空間Ｈの所定の位置に確実に配置することが望ましい。水吸収結晶化材料をまくらぎ２の下に確実に配置するために、工程１においてまくらぎ２の端部２ａ及び／又は２ｂに隣接するバラストを撤去する本発明の一実施形態においては、水吸収結晶化材料挿入手段を用いる。図５は、挿入手段と、挿入手段をまくらぎ２の下に設けた空間Ｈに挿入することによって水吸収結晶化材料を配置する方法とを示す。水吸収結晶化材料挿入手段は、板状体（例えば、ベニヤ板、ＦＲＰ板など）５の上に、該板状体５の上面の面積と少なくとも同じ面積を有する紙（例えば、障子紙など）又は布６を敷いたものである。挿入手段に用いる板状体５の長さ及び幅は、長さが少なくともまくらぎ２の長さ（約２００ｃｍ）の半分程度であり、幅が少なくともまくらぎ２の幅（大判まくらぎの場合は約３０ｃｍ、並まくらぎの場合は約２０ｃｍ）と同程度であり、好ましくは、長さが約１００ｃｍ、幅が約２０〜３０ｃｍである。しかしながら、長さ及び幅は、これらに限定されるものではなく、まくらぎ２の下に設けた空間Ｈの所定の位置に水吸収結晶化材料７が確実に配置できるものであればよい。工程１において撤去するバラストの位置によって、すなわち、まくらぎ２の一方の端部２ａ又は２ｂに隣接するバラストを撤去するか、又はまくらぎ２の両方の端部２ａ及び２ｂに隣接するバラストを撤去するかによって、挿入手段の長さを変えることが好ましい。すなわち、一方の端部２ａ又は２ｂに隣接するバラストのみを撤去した場合には、まくらぎ２の長さと同程度の長さ、すなわち約２００ｃｍの長さの挿入手段を用いることが望ましく、両方の端部２ａ及び２ｂに隣接するバラストを撤去した場合には、少なくともまくらぎ２の半分程度の長さ、すなわち約１００ｃｍの長さの挿入手段を用いればよい。１つの実施形態においては、相互に連結するための連結手段を各々に設けた、まくらぎ２の半分の長さの板状体５を２枚用意し、両方の端部２ａ及び２ｂに隣接するバラストを撤去した場合には半分の長さの板状体５を用い、一方の端部２ａ又は２ｂに隣接するバラストを撤去した場合には、２枚の板状体５を連結してまくらぎ２の長さと同程度の長さの板状体として用いることができる。

水吸収結晶化材料７の配置は、上述の水吸収結晶化材料挿入手段の上に水吸収結晶化材料７（本発明の一実施形態においては、シリカゲルと水酸化カルシウムとの混合物）を敷き詰め、それを、まくらぎ２の一方の端部２ａ又は２ｂの露出させた端面２ａａ又は２ｂｂ方向からまくらぎ２の下に設けた空間Ｈに挿入し、次いで、水吸収結晶化材料挿入手段のうちの板状体５のみを、例えば振動させながら引き抜くことによって行われる。このような方法で水吸収結晶化材料７を配置することによって、道床や線路の状態をできるだけ維持したまま、まくらぎ２の下に設けた空間Ｈに確実に水吸収結晶化材料７を配置することが可能になり、これにより、施工性の向上及び経費の低減が可能になる。本発明の他の実施形態においては、工程１において、まくらぎ２の両端２ａ及び２ｂに隣接するバラストを撤去する。この場合は、まくらぎ２の一方の端部２ａ又は２ｂに隣接するバラストのみを撤去した場合と同様の作業を、まくらぎ２の両端から行うことができ、さらにより確実に水吸収結晶化材料７をまくらぎ２の下に配置することができる。工程１においてまくらぎ２の側部２ｃ及び／又は２ｄに隣接するバラストを撤去する本発明の別の実施形態においては、上述の水吸収結晶化材料挿入手段をまくらぎ２と平行になるようにまくらぎ２の下の空間Ｈに挿入し、板状体のみを引き抜くことによって、水吸収結晶化材料を配置することができる。

本発明の他の実施形態においては、水吸収結晶化材料挿入手段として、板状体５の上に紙又は布６を敷かずに板状体５のみを用い、その上に水吸収結晶化材料７を直接敷き詰めて、挿入手段及び水吸収結晶化材料７をまくらぎ２の下に設けた空間Ｈに挿入し、板状体５のみを引き抜く方法によって、水吸収結晶化材料を配置することもできる。なお、水吸収結晶化材料は、コンプレッサを用いてまくらぎ２の下に設けた空間Ｈに散布することもできる。

工程３において水吸収結晶化材料をまくらぎ２の下に設けた空間Ｈに配置した後、工程４において、該空間に、噴泥内の細粒化されたバラスト同士を固着させるための液状硬化剤を散布する。本発明の一実施形態においては、液状硬化剤は、合成樹脂からなる道床安定剤とすることができ、合成樹脂の例として、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、エマルジョン樹脂などを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。合成樹脂からなる道床安定剤は、一般には、道床のバラストを固めることにより軌道の横抵抗力を増大させることを主な目的としてまくらぎ周辺に散布されるものである。しかしながら、本発明においては、道床安定剤は、道床の噴泥箇所を固化させて道床の弾性を確保するとともに、噴泥の流動及び水分のさらなる浸入を防止することを主な目的として、水吸収結晶化材料を配置したまくらぎ２の下の空間Ｈに散布する。このように、水吸収結晶化材料を配置した箇所に液状硬化剤を散布することにより、噴泥に含まれる水分が水吸収結晶化材料に吸収され、水分が液状硬化剤の働きを阻害する可能性が極めて低くなるという利点がある。

液状硬化剤は、本発明の一実施形態においては工程１においてバラストを撤去したまくらぎ２の端部２ａ及び／又は２ｂの露出させた端面２ａａ及び／又は２ｂｂ方向から、又は、本発明の別の実施形態においては工程１においてバラストを撤去したまくらぎ２の側部２ｃ及び／又は２ｄの露出させた側面方向から、まくらぎ２の下に設けた空間Ｈに管を挿入し、コンプレッサを用いて、該管を通してまくらぎ２の下の空間Ｈにムラなく散布することが好ましい。しかしながら、液状硬化剤の散布方法はこれに限定されるものではなく、まくらぎ２の下に設けた空間Ｈに配置された水吸収結晶化材料の上に、できるだけムラにならないように散布できる方法であればよい。また、液状硬化剤を散布する量については、特に限定されるものではなく、細粒化されたバラスト同士を固着させるために必要な量であればよい。

次いで、工程５において、まくらぎ２と道床４との間の隙間を充填して、浮きまくらぎ状態を解消するとともに、列車通過時にまくらぎ２を介して道床４に加わる荷重を吸収するための弾性材を、工程１においてまくらぎ２の下に設けた空間Ｈに配置する。弾性材は、本発明の一実施形態においては古タイヤを破砕したゴムチップを用いるが、これに限定されるものではない。弾性材は、例えばウレタン樹脂又はゴム板などといった、まくらぎ２と道床４との間の隙間を充填することができ、かつ、弾性を有する材料であればよい。本発明の一実施形態においては、ゴムチップの大きさは、約１０ｍｍ〜約２０ｍｍであることが好ましい。また、配置するゴムチップの量は、施工後の列車通過による沈下を考慮して、ジャッキアップしたまくらぎ２を最終的に降ろした状態で１０ｍ弦の高低を５〜７ｍｍ程度とするのに必要な量であることが好ましい。

弾性材をまくらぎ２の下に設けた空間Ｈに配置するための方法は、工程３において水吸収結晶化材料を配置した方法と同様である（図５を参照されたい）。すなわち、弾性材の配置は、工程２において用いられる水吸収結晶化材料挿入手段と同様の構成の弾性材挿入手段を準備し、弾性材挿入手段の上に弾性材（本発明の一実施形態においては、ゴムチップ）を敷き詰め、それを、まくらぎ２の一方の端部２ａ又は２ｂの露出させた端面２ａａ又は２ｂｂ方向からまくらぎ２の下に設けた空間Ｈに挿入し、次いで、弾性材挿入手段のうちの板状体のみを、例えば振動させながら引き抜くことによって行われる。このような方法で弾性材を配置することによって、まくらぎ２の下に設けた空間Ｈに確実に弾性材を配置することが可能になる。なお、工程２において説明したように、工程１においてまくらぎ２の両端２ａ及び２ｂに隣接するバラストを撤去した場合には、まくらぎ２の一方の端部に隣接するバラストのみを撤去した場合と同様の作業を、まくらぎ２の両端から行うことができ、さらにより容易かつ確実に弾性材をまくらぎ２の下に配置することができる。さらに、工程１においてまくらぎ２の側部２ｃ及び／又は２ｄに隣接するバラストを撤去する本発明の別の実施形態においても、水吸収結晶化材料を挿入するための上述の方法と同様の方法で、弾性材を配置することができる。

本発明の他の実施形態においては、弾性材挿入手段として、板状体の上に紙又は布を敷かずに板状体のみを用い、その上に弾性材を直接敷き詰めて、挿入手段及び弾性材をまくらぎ２下に設けた空間Ｈに挿入し、板状体のみを引き抜く方法によって、弾性材を配置することもできる。

本発明の一実施形態においては、工程４において液状硬化剤（合成樹脂からなる道床安定剤）を散布し、工程５において弾性材（ゴムチップ）を配置するが、液状硬化剤を散布する工程と弾性材を配置する工程の順序は、逆にすることもできる。しかしながら、この順序で施工した場合には、先に配置した弾性材の上から液状硬化剤を散布することになるため、液状硬化剤によって弾性材が固まり、弾性材が本来有する弾性力が完全には得られない可能性もある。したがって、上述のように、先に液状硬化剤を散布し、その後に弾性材を配置することがより好ましい。なお、必要に応じて、工程５において弾性材を配置した後、さらに道床安定剤をまくらぎ２の周囲に散布して、バラストを安定させるようにしてもよい。

また、本発明のさらに別の実施形態においては、水吸収結晶化材料を固化させて板状体として、その上面に固化させて板状体にしたゴムチップ又はゴム板若しくはウレタン樹脂板を載せた積層体を準備し、この積層体をまくらぎ２の下に設けた空間Ｈに挿入することによって、より確実に水吸収結晶化材料及び弾性材の空間Ｈへの配置が実現可能となる。水吸収結晶化材料及び弾性材は、樹脂で固める、可溶性フィルムによって包装する、バインダーを用いてプレス成形する、又は生分解性プラスチックの容器に入れるなどの手段によって、板状体の形状にすることができる。積層体の大きさは、使用する噴泥箇所のまくらぎの大きさに応じて変えることが好ましく、例えば、大判まくらぎの下に挿入する場合には、幅約３０ｃｍ、長さ約２００ｃｍの大きさのものが好ましい。また、積層体は、幾つかの部分に分割されたものを準備し、現場で必要な長さに組み合わせて使用可能な構成とすることができる。

図６〜図８及び図９は、本発明の方法にしたがって道床補修を行った施工箇所における、列車動揺加速度の推移及び軌道高低狂い量の推移をそれぞれ示す。

図６〜図８は、噴泥箇所のうち、本発明の方法にしたがって道床補修を行った箇所（以下、施工箇所という）及び補修を行わなかった箇所（以下、非施工箇所という）における、列車動揺加速度値の推移を示す。これらの図において、横軸は測定地点、縦軸は列車動揺加速度値（ｇ）を示し、横軸の測定地点のうち、四角で囲った地点（２７１０８６、２７１１１２、及び２７１４３６）が施工箇所であり、それ以外は非施工箇所である。図６は、工程１においてまくらぎ２の側部２ｃ及び２ｄに隣接するバラストを撤去してまくらぎ２の側面を露出させ、まくらぎ２の露出させた側面方向から水吸収結晶化材料（シリカゲルと水酸化カルシウムの混合物）及び液状硬化剤（道床安定剤）を投入し、かつ、弾性材（ゴムチップ）を配置した場合（以下、施工方法１とする）の結果である。図７は、施工方法１において弾性材を配置しなかった場合（以下、施工方法２とする）の結果である。また、図８は、工程１においてまくらぎ２の端部２ａ及び２ｂに隣接するバラストを撤去してまくらぎ２の端面２ａａ及び２ｂｂを露出させ、露出させた端面２ａａ及び２ｂｂ方向から水吸収結晶化材料及び液状硬化剤を投入し、かつ、弾性材を配置した場合（以下、施工方法３とする）の結果である。いずれの施工方法においても、レールの継目部に使用される幅３０ｃｍの大判まくらぎの下と、その前後２カ所における幅２０ｃｍの並まくらぎの下に、上記の各材料を配置又は散布した。水吸収結晶化材料、すなわちシリカゲルと水酸化カルシウムとを、大判まくらぎの下には、それぞれ約１．８ｋｇ配置し、並まくらぎの下には、それぞれ約２．２ｋｇ（１．１ｋｇ×２カ所）配置した。液状硬化剤、すなわち道床安定剤（株式会社アレン製、製品名アレンロックＲ２）は、１缶当たり１５ｋｇ入りのものを２缶散布した。また、弾性材、すなわちゴムチップは、大判まくらぎの下には約７ｋｇ、並まくらぎの下には約８ｋｇ（４ｋｇ×２カ所）を配置した。いずれの施工方法においても、施工箇所において、施工前には大きな列車動揺加速度を示していたが、施工直後には列車動揺加速度はほぼ０となり、施工３ヶ月後もその状態を維持していることが分かる。

図９は、本発明の方法にしたがって道床補修を行った施工箇所における高低狂い量（５ｍ弦）の推移を示す。図９において、横軸は測定時期を示し、縦軸は、高低狂い量（ｍｍ）を示す。図９において、◆で示されるデータは施工方法１による施工箇所であり、■で示されるデータは施工方法２による施工箇所であり、▲で示されるデータは施工方法３による施工箇所である。通常のムラ直しによる補修箇所（図９において、ＭＴＴ補修箇所及びＴＴ補修箇所として示されるデータ）においては、補修後１週間で約３ｍｍ〜約６ｍｍの狂いが生じ、補修後２ヶ月程度でほぼ施工前の狂い量まで戻った。一方、施工方法１、施工方法２、及び施工方法３によって補修を行った場合には、時間の経過による軌道狂い量の大きな変化は見られなかった。特に、施工方法１によって補修を行った場合には、施工後１年間に生じた最大狂い量が約２ｍｍ以内に留まり、施工方法３によって補修を行った場合には、施工後の最大狂い量が約１ｍｍ以内に留まっていることが分かる。

列車動揺超過箇所における噴泥起因箇所の割合を月別に示す。 本発明に係る方法の一実施形態の工程フローを示す。 本発明に係る方法の一実施形態を実施する施工箇所、すなわち噴泥を含む道床上のまくらぎ及び線路を示す斜視図を示す。 本発明に係る方法の一実施形態にしたがって、まくらぎの下に所定の高さを有する空間を設けた状態の部分断面斜視図を示す。 本発明に係る方法の一実施形態にしたがって、挿入手段と、挿入手段をまくらぎの下に設けた空間に挿入することによって水吸収結晶化材料を配置する方法とを示す。 噴泥箇所のうち、本発明に係る方法の一実施形態にしたがって道床補修を行った箇所、及び補修を行わなかった箇所における、列車動揺加速度の推移を示す。 噴泥箇所のうち、本発明に係る方法の一実施形態にしたがって道床補修を行った箇所、及び補修を行わなかった箇所における、列車動揺加速度の推移を示す。 噴泥箇所のうち、本発明に係る方法の一実施形態にしたがって道床補修を行った箇所、及び補修を行わなかった箇所における、列車動揺加速度の推移を示す。 本発明に係る方法の一実施形態にしたがって、道床補修を行った施工箇所における高低狂い量の推移を示す。

符号の説明

１：線路
２、２’：まくらぎ
２ａ、２ａ’、２ｂ：まくらぎの端部
２ｃ、２ｄ：まくらぎの側部
２ａａ、２ｂｂ：まくらぎの端面
３：まくらぎ２に隣接したバラストを撤去した部分
４：道床
５：板状体
６：紙又は布のシート
７：水吸収結晶化材料又は弾性材
Ｈ：まくらぎ下に設けた空間

Claims (12)

1. 有道床軌道において、細粒化されたバラストと水分とが混合することによって生成される噴泥を利用して道床を補修するための方法であって、
   前記噴泥を含む前記道床上における少なくとも１つのまくらぎの下に、前記少なくとも１つのまくらぎの下面に隣接する空間を設け、
   前記空間に、前記噴泥に含まれる前記水分を吸収し結晶鉱物を生成する水吸収結晶化材料を配置する、
   工程を含むことを特徴とする方法。
2. 前記水吸収結晶化材料は、ケイ素化合物とカルシウム化合物との混合物を含み、前記ケイ素化合物と前記カルシウム化合物との反応によって、前記噴泥内の隙間を埋めるようにケイ酸カルシウムが生成することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記水吸収結晶化材料は、シリカゲルと水酸化カルシウムとの混合物を含むことを特徴とする、請求項２に記載の方法。
4. 前記空間に合成樹脂からなる液状硬化剤を散布する工程をさらに含むことを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記空間に弾性材を配置する工程をさらに含むことを特徴とする、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の方法。
6. 有道床軌道において、細粒化されたバラストと水分とが混合することによって生成される噴泥を利用して道床を補修するための方法であって、
   前記噴泥を含む前記道床上における少なくとも１つのまくらぎの一方の端部又は両方の端部に隣接するバラストを撤去して、前記少なくとも１つのまくらぎの前記一方の端部又は両方の端部の端面を露出させ、
   前記少なくとも１つのまくらぎの下に、前記少なくとも１つのまくらぎの下面に隣接する空間を設け、
   露出させた前記少なくとも１つのまくらぎの前記一方の端部又は両方の端部の前記端面方向から、前記噴泥に含まれる前記水分を吸収し結晶鉱物を生成する水吸収結晶化材料を載せた水吸収結晶化材料挿入手段を前記水吸収結晶化材料と共に前記空間に挿入し、
   前記水吸収結晶化材料を前記空間に残しながら前記水吸収結晶化材料挿入手段のみを引き抜くことによって、前記空間に前記水吸収結晶化材料を配置する、
   工程を含むことを特徴とする方法。
7. 前記水吸収結晶化材料挿入手段は、板状体の上に紙又は布のシートを載せた挿入手段であり、前記水吸収結晶化材料挿入手段のみを引き抜く前記工程は、前記水吸収結晶化材料と前記紙又は布のシートとを前記空間に残しながら前記板状体のみを引き抜く工程を含むことを特徴とする、請求項６に記載の方法。
8. 前記水吸収結晶化材料は、ケイ素化合物とカルシウム化合物との混合物を含み、前記ケイ素化合物と前記カルシウム化合物との反応によって、前記噴泥内の隙間を埋めるようにケイ酸カルシウムが生成することを特徴とする、請求項６又は請求項７に記載の方法。
9. 前記水吸収結晶化材料は、シリカゲルと水酸化カルシウムとの混合物を含むことを特徴とする、請求項８に記載の方法。
10. 露出させた前記少なくとも１つのまくらぎの前記一方の端部又は両方の端部の前記端面方向から、合成樹脂からなる液状硬化剤を前記空間に散布する工程をさらに含むことを特徴とする、請求項６から請求項９のいずれか一項に記載の方法。
11. 露出させた前記少なくとも１つのまくらぎの前記一方の端部又は両方の端部の前記端面方向から、弾性材を載せた弾性材挿入手段を前記弾性材と共に前記空間に挿入し、
    前記弾性材を前記空間に残しながら前記弾性材挿入手段のみを引き抜く、
    工程をさらに含むことを特徴とする、請求項６から請求項１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 前記弾性材挿入手段は、板状体の上に紙又は布のシートを載せた挿入手段であり、前記弾性材挿入手段のみを引き抜く前記工程は、前記弾性材と前記紙又は布のシートとを前記空間に残しながら前記板状体のみを引き抜く工程を含むことを特徴とする、請求項１１に記載の方法。