JP6823389B2 - 軌きょう支持構造 - Google Patents

Description

本発明は、地盤の上に敷設された軌道の軌きょうを支持するための構造に関する。

地盤の上に敷設されている軌道の下には、道路を通すために地盤の中に埋設されたボックスカルバートや、橋りょうの上部構造を支持するために地盤の端面に構築された橋台といった線路下を横断する構造物が存在することがある。
こうした構造物には、従来、その近傍（ボックスカルバートの場合は両脇、橋台の場合は背後）の地盤が沈下し易いという問題があった。つまり、線路下を横断する構造物の上に敷設される軌道は、構造物によって強固に支持された地盤と、沈下を生じ易い地盤とを跨ぐことになる。そして、地盤が沈下すると、道床が崩れて軌きょうの下に空隙ができ、列車を通行させることが困難な状態になってしまう。

そこで、近年、地中構造物と、土嚢または鋼製枠による壁面を有し地中構造物の両側方に設けられた一対の補強土擁壁と、からなる構築物（特許文献１参照）や、一体橋梁の脇の地盤を改良してなるアプローチブロックと、一体橋梁とアプローチブロックとの間に積まれた土嚢（補強材）と、からなる連続補強土一体橋梁（特許文献２参照）等が、地盤沈下を防ぐための構造として提案されている。

特開２０１４−１２５７６１号公報 特開２０１４−０２０１６８号公報

特許文献１，２に示したような従来の地盤沈下防止構造は、線路下を横断する構造物近傍の地盤が沈下するのを防ぐので、確かに、軌道を列車が通行できる状態に保つ上で効果的である。しかし、このような構造とするには、構造物の側面全体を覆うように土嚢を積む必要がある上、軌道の真下を含む広範囲の地盤を改良する必要がある。軌道を新設する場合にはあまり問題にはならないかもしれないが、軌道が既に敷設されている地盤をこうした構造にしようとすると、軌道を一旦撤去し、施工後に敷設し直す必要が生じるので、手間とコストがかかってしまう。また、施工後も、改良された地盤が固まるまで列車を通行させることができなくなってしまう。更に、大量の固化材が必要となるので更にコストがかかってしまう。
つまり、従来の地盤沈下防止構造は、軌道が既に敷設されている地盤へ適用するのが困難であった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、既存の軌道下の地盤にも容易かつ低コストで適用でき、かつ、地盤が沈下した場合であっても、軌きょうを列車の通行が可能な状態に維持することのできる軌きょう支持構造を提供することを目的とする。

以上の課題を解決するため、本発明は、
沈下を生じやすい箇所を含む地盤の上に、前記沈下を生じやすい箇所を跨ぐように敷設された軌道における軌きょう支持構造であって、
前記地盤における、前記沈下を生じやすい箇所を前記軌道の延長方向と水平に直交する方向から挟む一対の領域に、土砂と固化材の混合固化物によって形成された一対の改良体と、
前記一対の改良体の上に、前記軌道を構成する軌きょうの下方に位置するように架け渡された支持梁と、が設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、改良体を軌きょうの両側方にのみ設ければよいので、施工の際に軌道を撤去する必要が無い上、固化材が最小限の量で済む。また、支持梁は道床をかき分けて通すだけで架け渡すことができる。従って、既設の軌道の下の地盤にも、容易かつ低コストで設けることができる。
また、軌きょう支持構造が、地盤における沈下を生じやすい個所に設けられることにより、地盤の一部が沈下し、それに伴って道床が沈下しても、改良体は容易に変位しないので、改良体の上に取り付けられた支持梁も変位することがない。このため、地盤および道床が沈下しても、軌きょうは支持梁によって下から支持され、地盤沈下が生じる前の位置に留まり続けることになる。このため、軌きょうが道床に支持されていなくても、軌きょうの上を列車が通行することが可能な状態を維持することができる。

なお、上記発明において、前記支持梁は、前記軌きょうを構成する枕木と枕木との間を通されるとともに、前記軌きょうを構成するレールを下方から支持するように配設されているものとしてもよい。
このようにすれば、枕木と枕木の間の少量バラストをかき分けるだけで、支持梁を架け渡すことができるので、容易に施工することができる。

また、上記発明において、前記改良体は、鉛直方向および前記軌道の延設方向に沿って広がる壁状に形成されているものとしてもよい。
このようにすれば、改良体が、地盤における沈下を生じやすい箇所から生じにくい箇所に向かって延設されることになるので、地盤が沈下する際により変位しにくくなる。このため、軌きょうをより確実に支持することができる。

また、上記発明において、前記改良体は、鉛直方向に延びる柱状に形成されており、前記軌道の延設方向に沿って所定の間隔をおいて複数本設けられているものとしてもよい。
このようにすれば、改良体を壁状に形成する場合に比べ、使用する固化材の量を少なくすることができる。

また、上記発明において、前記改良体は、前記地盤における沈下を生じやすい箇所から沈下を生じにくい箇所へ近づくに従って短くなるように形成されているものとしてもよい。
沈下が生じにくい箇所であるほど、改良体を短くしても一定の支持力を得ることができるので、このようにすれば、使用する固化材の量を更に少なくすることができる。

本発明によれば、既存の軌道下の地盤にも容易かつ低コストで適用でき、かつ、地盤が沈下した場合であっても、軌きょうを列車の通行が可能な状態に維持することができる。

本発明の第１実施形態に係る軌きょう支持構造の縦断面図（図２のＩ−Ｉ断面図）である。 図１の軌きょう支持構造の平面図である。 同実施形態の軌きょう支持構造を構成する改良体の一例を示した平面図である。 （ａ）は同実施形態の変形例に係る軌きょう支持構造の縦断面図（図４（ｂ）のａ−ａ断面図）であり、（ｂ）は同構造の平面図である。 （ａ）は本発明の第２実施形態に係る軌きょう支持構造の縦断面図であり、（ｂ）は同実施形態の変形例に係る軌きょう支持構造の縦断面図である。

（第１実施形態）
以下、図１〜４を参照して、本発明の第１実施形態について詳細に説明する。図１は本実施形態の軌きょう支持構造１の縦断面図（図２のＩ−Ｉ断面図）であり、図２は同構造１の平面図である。
本実施形態の軌きょう支持構造１は、地盤Ｇ上に敷設された軌道２の下であって、地盤Ｇにおける沈下を生じやすい箇所に設けられている。沈下を生じやすい箇所としては、例えば、地盤Ｇに埋設された構造物３（例えば、軌道の下をくぐる道路を構成するボックスカルバート等）の両脇や、緩みやすい土質の箇所等が挙げられる。
軌きょう支持構造１は、図１，２に示したように、地盤Ｇの中に形成された一対の改良体４、一対の改良体４の上に架け渡された支持梁５等で構成されている。

改良体４は、土砂と固化材とを混合したものを固化させたもので、図２に示したように、地盤Ｇの中であって、軌道２を構成する軌きょう２１の沈下を生じやすい箇所の両側方に、側面が対向するように設けられている。なお、図２には、改良体４の一部が、道床２２の端よりもレール２１ａ側に位置するように配置された例を示したが、一部が枕木２１ｂの下に位置するように配置してもよいし、道床２２よりも側方に位置してもよい。
また、図１には、改良体４の上端が地面よりも上に出た例を示したが、上に支持梁５を設ける上で不具合を生じないのであれば、改良体４の上端を、地面と面一、或いは地面より下に位置するようにしてもよい。

また、本実施形態の改良体４は、図１に示したように、鉛直方向および軌道２の延設方向に沿って広がる壁状をなしている。改良体４の形成方法は特に限定されるものではないが、図１，２に示したように、表面が平滑な直方体状となるように形成してもよいし、図３に示したように、機械攪拌工法や高圧噴射工法を用いて円柱状の改良柱４１を、一部が重なるように複数形成し、最終的に一体化させるようにしてもよい。
また、改良体４の幅や深さは特に限定されるものではないが、軌道２の延設方向または鉛直下方に長くするほど変位しにくい（支持力の高い）ものとなる。一方、改良体４を大型にするほどコストもかさむので、設置個所における地盤の沈下のし易さや沈下しやすい範囲とコストとを勘案して適宜決定するとよい。

本実施形態の支持梁５は、軌道２の延設方向の幅（太さ）が、軌道２において隣り合う枕木２１ｂと枕木２１ｂとの距離を超えない棒状に形成されている。そして、一対の改良体４の上に、軸が軌道の延設方向と直交し、かつ軌道２の延設方向に沿って所定間隔を空けて複数並ぶように架け渡されるとともに固定されている。支持梁５の本数は、改良体４の幅に合わせて適宜決定すればよい。
また、支持梁５の材質は特に限定されるものではないが、鋼材やＰＣコンクリート等、下から道床２２の支持を受けない状態でも軌きょう２１の重量および軌きょう２１上を通行する列車からの荷重を負担できる程度の強度を有するものであれば何でもよい。
支持梁５の改良体４への固定は、例えば、改良体４にアンカーを打ち込み、支持梁５の両端部にボルト穴を形成し、アンカーの上端部をボルト穴に通してナットで止める等、列車通行時の振動等で支持梁５がずれ動くことのない方法であれば何でもよい。

架け渡された各支持梁５は、レール２１ａおよび枕木２１ｂからなる軌きょう２１の何処かを下方から支持している。
具体的な支持の仕方としては、図１に示したように、支持梁５を、枕木２１ｂと枕木２１ｂの間に通し、レール２１ａを直接支持する（ただし、支持梁５が絶縁性を有する場合に限る）ようにしてもよいし、支持梁５とレール２１ａとの間に何らかの部材（支持梁５を鋼材とした場合の絶縁材等）を介在させた状態で支持するようにしてもよい。また、支持梁５を枕木２１ｂの下に配置して、枕木２１ｂを介してレール２１ａを支持するようにしてもよい。なお、枕木２１ｂの下を通す場合には、支持梁５を棒状にする必要がなくなるので、軌道２の幅方向および延設方向に広がる板状のものとしてもよい。

このような軌きょう支持構造１であれば、構築の際に軌道２を撤去する必要が無いので、既設の軌道２の下の地盤Ｇに、容易かつ低コストで設けることができる。
また、このように構成された軌きょう支持構造１が、地盤Ｇにおける沈下を生じやすい個所に設けられることにより、地盤Ｇの一部が沈下し、それに伴って道床２２が沈下しても、改良体４は容易に変位しないので、改良体４の上に取り付けられた支持梁５も変位することなく、軌きょう２１（レール２１ａ）を支持し続ける。つまり、地盤Ｇおよび道床２２が沈下しても、軌きょう２１は地盤沈下前の位置に留まる。そして、支持梁５は、通行する列車の荷重を負担できる程度の強度を有しているので、軌きょう２１が道床２２に支持されていなくても、軌きょう２１の上を列車が通行することが可能な状態を維持することができる。

（変形例）
なお、上記実施形態では、主に、地中に埋設された構造物３の両脇を想定した構築例について説明したが、図４に示したように、地盤Ｇの側端部を覆って支える構造物３Ａ（例えば、橋梁の上部構造を支持する橋台等）の背後にも構築可能である。
本変形例のような構造物３Ａは、地中に埋設された構造物３と異なり、正面側には地盤が無いので、大地震が起きると、構造物３Ａが背後からの土圧に押されて地盤Ｇから離れる方向に変位してしまう可能性がある。そのような箇所においては、図１に示したような箇所よりも規模の大きな地盤沈下が予想されるので、改良体４Ａの長さを長め、具体的には、構造物３Ａの高さと同程度にし、その分だけ支持梁５の本数を増やすのが好ましい。このようにすれば、地盤Ｇの沈下を、改良体４Ａが変位しない（軌きょう支持構造１Ａが機能する）範囲内に抑えることができる。

（第２実施形態）
次に、図５を参照して、本発明の第２実施形態について詳細に説明する。図５（ａ）は本実施形態の軌きょう支持構造１Ｂの縦断面図である。なお、ここでは、第１実施形態と相違する点についてのみ説明する。なお、設置個所は、地盤に埋設された構造物３の脇に限られるものではなく、第１実施形態の変形例で挙げたような地盤の端部を支える構造物の背後や、構造物はないが地盤の緩い箇所等でもよい。

第１実施形態の軌きょう支持構造１は、改良体４が、軌道２の延設方向に沿って延びる壁状をなしていたが、本実施形態の軌きょう支持構造１Ｂは、改良体４Ｂが柱状をなしており、軌道２の延設方向に沿って所定間隔を空けて並ぶように複数本設けられている。改良体４Ｂの本数は、第１実施形態における改良体４の幅の決定と同様、設置個所における地盤の沈下のし易さや沈下しやすい範囲とコストとを勘案して適宜決定すればよい。なお、沈下を生じやすい箇所の範囲が狭い場合には、改良体４Ｂを軌きょう２１の両側方に一本ずつとしてもよい。
各支持梁５は、第１実施形態と同様に構成されており、軌きょう２１を挟んで設けられる一対の改良体４Ｂに対し１本架け渡されている。
このように構成された軌きょう支持構造１Ｂを備えれば、第１実施形態において説明した効果をもたらすことは勿論、改良体４Ｂを形成する際の固化材を節約することができる。

（変形例）
なお、上記実施形態では、各改良体４Ｂの長さ（下端の深さ）を同じにした構築例について説明したが、地盤Ｇは、構造物３から離れるに従って沈下を起こしにくくなることが多いので、複数の改良体４Ｂを、図５（ｂ）に示したように、構造物３から離れるに従って短くなるようにしてもよい。このようにすれば、図５（ａ）に示した軌きょう支持構造１Ｂと同程度の支持力を保ちつつ、固化材をより多く節約することができる。

以上、本発明を実施形態に基づいて具体的に説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、上記実施形態では、支持梁５を枕木２１ｂと枕木２１ｂの間を通すようにしたが、軌きょう支持構造１，１Ａ，１Ｂ上に位置する軌道２１から枕木２１ｂのみを撤去し、撤去したところに支持梁５を配置することにより、支持梁５を枕木２１ｂとして用いるようにしてもよい。
また、上記実施形態では、軌きょう２１の両側方に改良体４を設けたが、一対のレール２１ａとレール２１ａとの間の地盤Ｇにも改良体４を設け、支持梁５の中間部を下から支えるようにしてもよい。

１，１Ａ，１Ｂ軌きょう支持構造
２ 軌道
２１ 軌きょう
２１ａ レール
２１ｂ 枕木
２２ 道床
３，３Ａ 構造物
４，４Ａ 改良体
４１ 改良柱
５ 支持梁
Ｇ 地盤

Claims (5)

1. 沈下を生じやすい箇所を含む地盤の上に、前記沈下を生じやすい箇所を跨ぐように敷設された軌道における軌きょう支持構造であって、
   前記地盤における、前記沈下を生じやすい箇所を前記軌道の延長方向と水平に直交する方向から挟む一対の領域に、土砂と固化材の混合固化物によって形成された一対の改良体と、
   前記一対の改良体の上に、前記軌道を構成する軌きょうの下方に位置するように架け渡された支持梁と、が設けられていることを特徴とする軌きょう支持構造。
2. 前記支持梁は、前記軌きょうを構成する枕木と枕木との間を通されるとともに、前記軌きょうを構成するレールを下方から支持するように配設されていることを特徴とする請求項１に記載の軌きょう支持構造。
3. 前記改良体は、鉛直方向および前記軌道の延設方向に沿って広がる壁状に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の軌きょう支持構造。
4. 前記改良体は、鉛直方向に延びる柱状に形成されており、
   前記軌道の延設方向に沿って所定の間隔をおいて複数本設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の軌きょう支持構造。
5. 前記改良体は、前記地盤における沈下を生じやすい箇所から沈下を生じにくい箇所へ近づくに従って短くなるように形成されていることを特徴とする請求項４に記載の軌きょう支持構造。

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