JP5554176B2 - 軌道の支持力補強工法 - Google Patents

Description

本発明は軌道の支持力補強工法に係り、特に地盤上に形成された填充層に設けられた枕木によりレールを支持する省力化軌道を有する軌道の支持力補強工法に関する。

バラスト軌道の上部50cm程度のバラスト（レールの下に敷き詰められている砕石）をセメント注入材で固結して填充層とした省力化軌道は、バラストの抜け出しを防ぐことができる。また、かかる省力化軌道は、バラスト上に直接枕木を設置したバラスト軌道より道床劣化や軌道狂いが生じにくい等の利点があり、さらには、バラストの補充等の作業を低減することができる利点がある。
しかし、バラスト軌道より軌道狂いが生じにくいとはいえ、軌道下の地盤は殆どがＮ値自沈（構造物自体の重みで沈んでしまう）からＮ値が５以下程度のローム層の軟弱な盛土（軟弱地盤）となっており、列車の振動加重等で省力化軌道毎に異なる地盤沈下（不同沈下）を起こしている。
従来、レール面での許容沈下量は2cm程度であり、この許容沈下量を超えた部分では、軌道両サイドの掘削を行い、ジャッキを差し込み、省力化軌道全体をリフトアップさせ、リフトアップ状態において省力化軌道底盤部の間隙にセメント系注入材を填充材として補充し、補充後レールを許容高さに調整して列車を通している（特許文献１）。図２０は、地盤沈下対策の工程を示す断面図であり、バラスト軌道１の上部50cm程度のバラスト部分がセメント注入材で固結されて填充層２が形成されており、該填充層２上に枕木３の一部が埋設、固定され、その上にレール４ａ、４ｂが取り付けられて省力化軌道５が形成されている。
図２０（A）に示すように、沈下量が許容沈下量を超えると、図２０（B）に示すように、省力化軌道５の両サイドのバラスト部分１ａ、１ｂを掘削し、掘削部にジャッキ６a、６ｂを差し込み、省力化軌道全体を所定の高さまでリフトアップさせ、かかる状態で軌道底盤部の間隙７にセメント系注入材８を填充材として補充し（Ａ矢印参照）、補充完了後レールを許容高さに調整し、最後に図２０（C）に示すように、軌道両サイドの掘削部にバラストを埋め込んで地盤沈下対策を完了する。

特開２００７−２４７３５６号公報

しかし、かかる従来方法は、リフトアップして形成した間隙にセメント系注入材を填充材として補充して地盤沈下の修復を行なうのみである。すなわち、従来方法の填充材の注入は基本的な地盤沈下対策でないため、修復を行なった後も地盤沈下は止まらず、軌道が許容沈下量を超えるたびに大掛かりなリフトアップ作業を行なわなければならない。
以上から、本発明の目的は、地盤沈下の修復と同時に地盤沈下対策を行えるようにすることである。

本発明は、地盤上に形成された填充層に設けられた枕木によりレールを支持する省力化軌道を有する軌道の支持力補強工法であり、前記填充層を貫通して地盤に外周に多数の孔を有するマイクロパイル鋼管を打設すると共に、前記省力化軌道をリフトアップして該省力化軌道の下方に空隙部を形成し、前記マイクロパイル鋼管内へ注入パイプを挿入し、該注入パイプより、該マイクロパイル鋼管周囲の地盤、前記空隙部及び前記マイクロパイル鋼管内部に注入材を注入する。
また、上記支持力補強工法において、前記空隙部より下側のマイクロパイル鋼管の外周に布袋を被覆させておき、前記注入パイプより注入された注入材で該布袋をマイクロパイル鋼管周囲の地盤中で膨張させて地盤補強する。

本発明によれば、省力化軌道をリフトアップして該省力化軌道の下方に空隙部を形成し、該省力化軌道のリフトアップ前あるいは後に、前記填充層を貫通して地中に孔あき鋼管を打設し、前記孔あき鋼管より、該孔あき鋼管周囲の地中、前記空隙部及び前記孔あき鋼管内部に注入材を注入するようにしたから、空隙部への注入材の填充による地盤沈下の修復工と孔あき鋼管周囲の地中への注入材の注入による地盤強化（地盤沈下対策)を同時に行なうことができ、地盤沈下修復後の地盤沈下を抑止することができる。
また、本発明によれば、空隙部より下側の孔あき鋼管の外周に布袋を被覆させておき、注入材で該布袋を鋼管周囲の地中で膨張させて地盤補強するようにしたから、透水層へのセメントミルク（地盤改良用グラウト）の逸走が防止されて限定的な地盤改良を図ることが可能となり、より確実な地盤補強効果を得ることができる。

本発明の省力化軌道を含む軌道全体の断面図である。 ボルト材の省力化軌道への打設説明図である。 孔あき鋼管の打設説明図である。 孔あき鋼管である注入管併用マイクロパイルを、マイクロパイル設置用削孔機を用いて打設する説明図である。 リフトアップ装置の設置説明図である。 リフトアップ装置の設置完了状態図である。 リフトアップ装置の平面図、側面図である。 リフトアップ装置による省力化軌道の引き上げ説明図である。 地盤強化工程説明図である。 図９の一部拡大図である。 省力化軌道下の地盤修復工程説明図である。 省力化軌道下の地盤修復と地盤補強完了後の断面図である。 第２実施例の孔あき鋼管の打設説明図である。 第２実施例の孔あき鋼管である注入管併用マイクロパイルを、マイクロパイル設置用削孔機を用いて打設する説明図である。 省力化軌道の両サイドの掘削、リフト用ジャッキの設置説明図である。 省力化軌道の引き上げ説明図である。 地盤強化工程説明図である。 省力化軌道下の地盤修復工程説明図である。 第２実施例の省力化軌道下の地盤修復と地盤補強完了後の断面図である。 従来の地盤沈下対策の工程を示す断面図である。

(Ａ)軌道構成
図１は本発明の省力化軌道を含む軌道全体の断面図であり、バラスト軌道１１の上部50cm程度のバラスト部分がセメント注入材で固結されて填充層１２が形成されており、該填充層１２上にコンクリート製の枕木１３が埋設、固定され、その上にレール１４ａ、１４ｂが取り付けられて省力化軌道１５が構成されている。バラスト軌道１１は路盤（地盤）１６上に設置され、省力化軌道１５を除いたバラスト部１１aは透水層を形成する。なお、省力化軌道１５には予めボルト材１７ａ〜１７ｃが打設されているが、沈下修復・地盤強化時に打設することも可能である。
（Ｂ）第１実施例の沈下修復・地盤強化
地盤沈下が許容沈下量を超えると沈下修復・地盤強化を行なう必要がある。かかる沈下修復・地盤強化を行なうには、まず、ボルト材１７ａ〜１７ｃを打設する。なお、既にボルト材１７ａ〜１７ｃの打設がなされている場合にはこの工程は不要である。
ボルト材１７ａ〜１７ｃは例えばケミカルアンカーである。図２（Ａ）に示すように、（１）ハンマードリルにより枕木１３を介して填充層１２の所定深さまで削孔し、（２）削孔後、削孔部にボルト材１７ａ〜１７ｃを打設すると共に、各アンカー材の手元側ボルト部に接続ナット１７ｄを設置し、（３）しかる後、ナット１７ｄに防護蓋１７ｅをはめ込む。図２（Ｂ）は詳細なボルト材の打設手順説明図であり、（１）枕木１３を介して填充層１２を削孔し、孔内を清掃し、（２）削孔・清掃後、削孔部に定着材カプセル１７ｆを挿入し、（３）カプセル挿入後、手元側にネジ部を有するボルト材１７ａを挿入すると共に、該ネジ部にナット１７ｄをはめ込み、（４）最後に防護蓋１７ｅを被せる。後の省力化軌道１５のリフティングに際して、（５）各ボルト材(図ではボルト材１７ａ)の防護蓋１７ｅを外し、引き上げ用ＰＣ鋼材２４ａをナット１７ｄにねじ込んで、該引き上げ用ＰＣ鋼材を介してボルト材１７ａと引き上げ部(図示せず)間を接続する。

ボルト材１７ａ〜１７ｃの打設が終了すれば、地盤沈下の修復工と同時に地盤沈下対策工（地盤補強工）を行なえるようにするために、図３に示すように孔あき鋼管１８を枕木１３および填充層１２を貫通して地中１６に打設する。孔あき鋼管１８は、外周に多数の注入材吐出用の孔１８ａを備えており、例えば注入管併用マイクロパイルを採用することができる。この注入管併用マイクロパイルを打設するには、図４に示すように枕木１３上に削孔機用鋼製架台３１を設置し、その上に公知のマイクロパイル設置用削孔機３２を載せ、（１）該マイクロパイル設置用削孔機３２により枕木１３、填充層１２、透水層１１ａを貫通して地盤１６まで削孔し、（２）削孔完了後、注入管併用マイクロパイル１８を貫入し、その注入口に防護蓋１９を設置する。孔あき鋼管１８の打設に際して、少なくも１つの孔１８ａが、後の省力化軌道のリフティング工程で発生する空隙部（図示せず）に位置するように注入管併用マイクロパイル１８を打設する必要がある。なお、図示しないが注入管併用マイクロパイル１８の下方には好ましくは後述する布袋（図示せず）を被せる。

孔あき鋼管（注入管併用マイクロパイル）１８の貫入が完了すれば、削孔機用鋼製架台３１およびマイクロパイル設置用削孔機３２を撤去し、リフトアップ装置をセットする。すなわち、図５に示すように、省力化軌道１５の両側４箇所にそれぞれ支持部（リフト用ジャッキ）２１ａ〜２１ｂを設置し、該支持部に反力用架台２２を載せてボルト止め固定し、架台を軌道上方に作成する。ついで、牽引手段としてのI型鋼２３ａ〜２３ｃを反力用架台２２上に万力固定し、しかる後、支持部（リフト用ジャッキ）２１ａ〜２１ｂにより反力用架台２２の設置高さを調整する。各支持部２１ａ、２１ｂは、例えば耐力１０００ＫＮ、質量７５Ｋｇのリフト用ジャッキ（キリンジャッキ）であり、反力用架台２２は、仮設山留め材Ｈ鋼である。
設置高さの調整が完了すれば、各ボルト材１７ａ〜１７ｃの防護蓋１７ｅを外し、引き上げ用ＰＣ鋼材２４ａ〜２４ｃ(図６参照)の先端ネジ部をナット１７ｄにねじ込んでボルト材１７ａ〜１７ｃと接続する。ついで、ボルト材１７ａ〜１７ｃの真上位置において、センターホールジャッキ２５ａ〜２５ｃをI型鋼２３ａ〜２３ｃに万力固定すると共に、引き上げ用ＰＣ鋼材２４ａ〜２４ｃの他端を該センターホールジャッキ２５ａ〜２５ｃに設置する。また、各センターホールジャッキ２５ａ〜２５ｃを個別に油圧ユニット（図示せず）に接続する。以上により、リフトアップ装置のセットが完了し、図６に示す状態になる。図７（A）、(B)はリフトアップ装置の平面図、側面図である。
かかる状態において、図示しない油圧ユニットより引き上げ部であるセンターホールジャッキ２５ａ〜２５ｃに省力化軌道の引き上げ力を発生すると、該引き上げ力の反力が反力用架台２２を介して支持部２１ａ、２１ｂに受け止められて、図８に示すように省力化軌道１５が引き上がり、該省力化軌道１５の底盤部と地盤間に空隙部２０が発生する。

ついで、注入管併用マイクロパイル１８内へ一端が注入プラント（図示せず）に接続された注入パイプ４１を、図９の（１）に示すように、スキングラウト用高圧パッカー４２が空隙部２０辺りに位置するまで挿入し、該パッカー４２に水圧３Ｍｐを加えて加圧膨張する。図１０は図９のＡ部分の拡大図であり、４３は注入管併用マイクロパイル１８を被覆する布製パッカーである。
（２）かかる状態で、セメントミルク（地盤改良用グラウト）を注入パイプ４１より注入する。注入されたセメントミルクは注入管併用マイクロパイル１８に形成された多数の孔１８ａから吐き出される。この結果、注入管併用マイクロパイル１８を被覆する布製パッカー４３が吐き出されたセメントミルクにより周辺地盤１６及び透水層１１ａにおいて加圧膨張し、地盤を強化改良する。なお、注入管併用マイクロパイル１８の内部もセメントミルクで満たされる。
布製パッカー４３により、透水層１１ａへのセメントミルク（地盤改良用グラウト）の逸走が防止されて限定的な地盤改良を図ることが可能となり、より確実な地盤補強効果を得ることができる。しかし、布製パッカー４３は必須ではない。布製パッカー４３がない場合には、セメントミルクが直接注入管併用マイクロパイル１８の周辺地盤１６及び透水層１１ａに注入されてゆき地盤を強化改良する。

周辺地盤へのセメントミルクの注入が完了すれば、パッカー４２を収縮させ、該パッカー４２が填充部１２の中間部辺りに位置するまで引き上げ、ついで、該パッカー４２に水圧３Ｍｐを加えて加圧膨張する。この状態で、セメントミルクを注入パイプ４１より注入する(図１１参照)。注入されたセメントミルクは、注入管併用マイクロパイル１８に形成された孔１８ａから省力化軌道１５の底盤部と地盤間に生成された空隙部２０に注入され、該空隙部２０を充填する。しかる後、パッカー４２を口元まで引き上げて注入管併用マイクロパイル１８の内部をセメントミルクで満たし、注入装置やリフトアップ装置を撤去すれば、省力化軌道下の地盤修復と地盤補強が完了する。図１２は省力化軌道下の地盤修復と地盤補強完了後の断面図である。
以上のように、第１実施例によれば、地盤沈下の修復工と同時に基本的な地盤沈下対策工（地盤補強工）を行なうことができる。

（Ｃ）第２実施例の沈下修復・地盤強化
第１実施例では引き上げ力に応じた反力を反力用架台を介して支持部で受け止めて省力化軌道をリフティングするリフトアップ装置を用いて該省力化軌道の底部下方に空隙部を発生したが、かかるリフトアップ装置を用いずに省力化軌道の底部下方に空隙部を発生して沈下修復・地盤強化を行なうことができる。

地盤沈下が許容沈下量を超えると、図１３に示すように孔あき鋼管１８を枕木１３および填充層１２を貫通して地中１６に打設する。孔あき鋼管１８は注入材吐出用の多数の孔１８ａを備え、第１実施例と同様に例えば注入管併用マイクロパイルである。注入管併用マイクロパイルを打設するには、図１４に示すように枕木１３上に削孔機用鋼製架台３１を設置し、その上にマイクロパイル設置用削孔機３２を載せ、（１）該マイクロパイル設置用削孔機３２により枕木１３、填充層１２、透水層１１ａを貫通して地盤１６まで削孔し、（２）削孔完了後、注入管併用マイクロパイル１８を貫入し、その注入口に防護蓋１９を設置する。ただし、打設に際して、少なくも１つの孔１８ａが、後の省力化軌道のリフティング工程で発生する空隙部（図示せず）に位置するように注入管併用マイクロパイル１８を打設する必要がある。また、注入管併用マイクロパイル１８の下方には好ましくは後述する布袋（図示せず）を被せる。

孔あき鋼管（注入管併用マイクロパイル）１８の貫入が完了すれば、削孔機用鋼製架台３１およびマイクロパイル設置用削孔機３２を撤去し、省力化軌道１５の両サイドをそれぞれ幅５０cm×深さ６０cm程度掘削する(図１５参照)。掘削後、掘削部５１を介してリフトアップ用ジャッキのリフト部６１を省力化軌道１５の下部に設置する。リフトアップ用ジャッキとしては、例えば、先端ゴム袋に高圧エアを吹き込んで膨張させ、その膨張力で省力化軌道１５を持ち上げるリフトアップ用バルーン型ジャッキを用いることができる。
リフトアップ用バルーン型ジャッキを設置後、該ジャッキを膨張させ、その膨張力で省力化軌道１５を持ち上げれば、図１６に示すように省力化軌道１５の底盤部と地盤間に空隙部２０が発生する。

ついで、注入管併用マイクロパイル１８内へ、一端が注入プラント（図示せず）に接続された注入パイプ４１を図１７の（１）に示すように、スキングラウト用高圧パッカー４２が空隙部２０辺りに位置するまで挿入し、該パッカー４２に水圧３Ｍｐを加えて加圧膨張する。（２）かかる状態で、セメントミルク（地盤改良用グラウト）を注入パイプ４１より注入する。注入されたセメントミルクは注入管併用マイクロパイル１８に形成された多数の孔１８ａから吐き出される。この結果、注入管併用マイクロパイル１８を被覆する布製パッカー４３が吐き出されたセメントミルクにより周辺地盤１６及び透水層１１ａにおいて加圧膨張し、地盤を強化改良する。なお、注入管併用マイクロパイル１８の内部もセメントミルクで満たされる。布製パッカー４３により、透水層１１ａへのセメントミルク（地盤改良用グラウト）の逸走が防止されて限定的な地盤改良を図ることが可能となり、より確実な地盤補強効果を得ることができる。ただし、布製パッカー４３は必ずしも必要ではない。

周辺地盤へのセメントミルクの注入が完了すれば、パッカー４２を収縮させ、該パッカー４２が填充部１２の中間部辺りに位置するまで引き上げ、ついで、該パッカー４２に水圧３Ｍｐを加えて加圧膨張する。この状態で、セメントミルクを注入パイプ４１より注入する(図１８参照)。注入されたセメントミルクは、注入管併用マイクロパイル１８に形成された孔１８ａから省力化軌道１５の底盤部と地盤間に生成された空隙部２０に注入され、該空隙部２０を充填する。しかる後、パッカー４２を口元まで引き上げて注入管併用マイクロパイル１８の内部をセメントミルクで満たし、注入装置やリフトアップ用ジャッキを撤去し、軌道両サイドの掘削部５１にバラストを埋め込めば、省力化軌道下の地盤修復と地盤補強が完了する。図１９は省力化軌道下の地盤修復と地盤補強完了後の断面図である。
第２実施例によれば、地盤沈下の修復工と同時に基本的な地盤沈下対策工（地盤補強工）を行なうことができる。また、第１実施例のようにボルト材を省力化軌道に打設する必要はない。
以上の説明では、孔あき鋼管の外側を布製パッカーで覆った場合について説明したが、布製パッカーは必ずしも必要ではない。
また、以上の説明では、バラスト軌道の上部50cm程度のバラストをセメント注入材で固結して填充層とした軌道を省力化軌道として説明したが、省力化軌道は、かかる構成に限らない。例えば、幅は実施例と同等で、全深さのバラストをセメント注入材で固結して填充層とする省力化軌道下の地盤修復と地盤補強にも本発明は適用可能である。

１１ バラスト軌道
１２ 填充層
１３ 枕木
１４ａ、１４ｂ レール
１５ 省力化軌道
１６ 路盤（地盤）
１７ａ、１７ｂ、１７ｃ ボルト材
１８ 孔あき鋼管
２０ 空隙部
２１ａ〜２１ｂ 支持部（リフト用ジャッキ）
２２ 反力用架台
２３ａ〜２３ｃ I型鋼
２４ａ〜２４ｃ 引き上げ用ＰＣ鋼材
２５ａ〜２５ｃ 引き上げ部（センターホールジャッキ）
４１ 注入パイプ
５１ 掘削部
６１ リフト用ジャッキ

Claims (2)

1. 地盤上に形成された填充層に設けられた枕木によりレールを支持する省力化軌道を有する軌道の支持力補強工法において、
   前記填充層を貫通して地盤に外周に多数の孔を有するマイクロパイル鋼管を打設すると共に、前記省力化軌道をリフトアップして該省力化軌道の下方に空隙部を形成し、
   前記マイクロパイル鋼管内へ注入パイプを挿入し、該注入パイプより、該マイクロパイル鋼管周囲の地盤、前記空隙部及び前記マイクロパイル鋼管内部に注入材を注入する、
   ことを特徴とする軌道の支持力補強工法。
2. 前記空隙部より下側のマイクロパイル鋼管の外周に布袋を被覆させておき、前記注入パイプより注入された注入材で該布袋をマイクロパイル鋼管周囲の地盤中で膨張させて地盤補強する、
   ことを特徴とする請求項１記載の軌道の支持力補強工法。

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