JP7107665B2 - 路盤改良工法 - Google Patents

Description

本発明は、鉄道の路盤を改良する路盤改良工法に関する。

従来、路盤を改良する手法として置換工法やセメント安定処理工法が多用されている。

置換工法は、軟弱な路盤を良質な路盤材料（鉄道構造物等設計標準・同解説 土構造物に記載のＡ群材料、粒度調整砕石、クラッシャラン等）に置き換え、路盤剛性を改善する工法であり、良質な路盤材料への置き換え作業時にプレートランマやタイピングランマ等の締固め機械／転圧機械によって十分に締固める（締固め度９５％以上）ことが重要である。

セメント安定処理工法は、軟弱な路盤または粒度調整砕石及びクラッシャラン等に対し、セメントを添加し混合することにより路盤剛性を改善する工法であり、置換工法と同様、締固め機械／転圧機械によって十分に締固めることが重要である。なお、粒度調整砕石やクラッシャラン等の良質な路盤材料とセメントを混合した材料を用いることもある。

このように置換工法やセメント安定処理工法は、十分な締固めを行う必要があり、例えば終電から始発の限られた時間内に作業を行うことが求められる鉄道軌道の路盤改良、言い換えれば保線の現場にはほとんど用いられていない。

これを受け、本願の出願人により、鉄道の路盤改良工法として簡易且つ短時間に施工が可能なグラウト充填路盤改良工法に関する研究が進められ、その成果工法が提案、実用化されている（例えば、非特許文献１参照）。

このグラウト充填路盤改良工法では、路盤改良の施工領域の路盤を掘削撤去し、その掘削した範囲に、バラスト等の砕石を敷き詰め、敷き詰めた砕石の間隙にグラウト材を充填して路盤改良層を構築する。

これによれば、グラウト材を充填しこれが硬化することで、従来の路盤改良工法で必要な締固め作業を不要にでき、且つ均一な剛性の層を構築することが可能になる。また、敷き詰める砕石に発生バラストを用いれば環境負荷低減を図ることができ、新品のバラスト（砕石）を用いれば施工スピードの向上を図ることができる。

中村貴久、桃谷尚嗣、伊藤壱記、村本勝己：「発生バラストを活用した既設線路盤改良工法の開発」、公益財団法人鉄道総合技術研究所、総研報告（ＲＴＲＩ ＲＥＰＯＲＴ）Ｖｏｌ．２７，Ｎｏ．４，２０１３年４月

一方、上記従来のグラウト充填路盤改良工法においては、路盤の掘削、バラストの敷き詰め、グラウト材の充填を行って路盤改良層を構築し、構築した路盤改良層の上に道床バラスト、まくらぎを再敷設するという一連の作業を、例えば終電から始電までの間の限られた時間内で行う必要が生じる。このため、施工領域（施工区間）を大きくとることが難しく、この点で改良の余地が残されていた。

言い換えれば、上記従来のグラウト充填路盤改良工法は、スポット的な施工に用いて好適であるため、施工区間が例えば５０ｍ以上であっても適用できるようにすることが強く望まれていた。

本発明は、上記事情に鑑み、施工性に優れ、施工領域を大きくして好適に鉄道の路盤改良を行うことを可能にする路盤改良工法を提供することを目的とする。

上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。

本発明の路盤改良工法は、鉄道の路盤を改良するための工法であって、既存の道床バラストを撤去して既存の路盤を露出させる道床バラスト撤去／既存路盤露出工程と、前記路盤を掘削して施工領域に凹所を形成する既存路盤掘削工程と、前記凹所に砕石を敷き詰めて充填し、充填砕石層を形成する砕石充填工程と、前記充填砕石層にグラウト材を注入充填するグラウト材充填工程とを備えるとともに、前記グラウト材充填工程を行う際に前記グラウト材を注入するための注入口と前記グラウト材の充填状況を確認するための充填確認口をそれぞれ、前記充填砕石層に形成、露出させるための注入口・確認口露出形成手段を設置する注入口・確認口露出形成手段設置工程を備えることを特徴とする。

本発明の路盤改良工法においては、前記注入口・確認口露出形成手段として、袋体に砕石を充填した砕石充填袋体を用い、前記凹所に前記砕石を敷き詰めて充填するとともに前記砕石充填袋体を前記凹所内に配設し、前記グラウト材充填工程を行う際に前記砕石充填袋体を撤去することによって前記注入口と前記充填確認口を露出、形成することが望ましい。

本発明の路盤改良工法においては、前記注入口・確認口露出形成手段設置工程では、前記注入口・確認口露出形成手段のうち注入口露出形成手段を、平面視において前記充填砕石層の一方端部に設置し、前記注入口・確認口露出形成手段のうち確認口露出形成手段を、平面視において前記充填砕石層の他方端部に設置してもよい。

本発明の路盤改良工法においては、路盤を掘削撤去して路盤改良の施工領域に形成される凹所にバラストなどの砕石を敷き詰めて充填砕石層を形成する際に、グラウト材の注入口、充填確認口を形成、露出させるための注入口・確認口露出形成手段を設けることによって、充填砕石層（凹所）へのグラウト材の充填作業を任意のタイミングで行うことが可能になる。

これにより、道床バラスト撤去／既存路盤露出工程、既存路盤掘削工程、砕石充填工程、注入口・確認口露出形成手段設置工程、軌道復旧工程まで、例えば、終電から始電までの間に行って鉄道運転を再開させ、後日、注入口／充填確認口形成工程、グラウト材充填工程、道床バラスト敷設工程を終電から始電までの間に行って、施工領域の路盤改良工事を完了させることができる。

したがって、本発明の路盤改良工法によれば、限られた時間内で施工の全工程を完了させる必要がなく、全工程を区分して段階的に進めることができ、施工の全工程を限られた時間内に行うことが必要な従来の路盤改良工法と比較し、施工領域を大きく設定することが可能にある。よって、施工性の向上、路盤改良工事の低コスト化を図ることが可能になる。

本発明の一実施形態に係る路盤改良工法において、道床バラストを撤去して既存の路盤を露出させた状態を示す図である。 本発明の一実施形態に係る路盤改良工法において、既存の路盤を掘削して凹所を形成した状態を示す図である。 本発明の一実施形態に係る路盤改良工法において、凹所に砕石を充填して充填砕石層を形成した状態を示す図である。 本発明の一実施形態に係る路盤改良工法において、凹所に砕石を充填するとともに注入口・確認口露出形成手段の砕石充填袋体を凹所に設置した状態を示す図である。 本発明の一実施形態に係る路盤改良工法において、充填砕石層の上にバラストを敷設するとともに注入口・確認口露出形成手段の砕石充填袋体を設置した状態を示す図である。 本発明の一実施形態に係る路盤改良工法において、充填砕石層の上にバラストを敷設するとともに注入口・確認口露出形成手段の砕石充填袋体を設置した状態で鉄道運行を再開させることを示す図である。 本発明の一実施形態に係る路盤改良工法において、注入口・確認口露出形成手段の砕石充填袋体を撤去してグラウト材の注入口と充填確認口を形成、露出させた状態を示す図である。 本発明の一実施形態に係る路盤改良工法において、充填砕石層、凹所にグラウト材を充填している状態を示す図である。 本発明の一実施形態に係る路盤改良工法において、充填砕石層、凹所にグラウト材を充填している状態を示す図である。 本発明の一実施形態に係る路盤改良工法において、充填砕石層、凹所にグラウト材を充填している状態を示す図である。 本発明の一実施形態に係る路盤改良工法において、充填砕石層、凹所にグラウト材を充填した状態を示す図である。 本発明の一実施形態に係る路盤改良工法において、路盤改良が完了した状態を示す図である。 本発明の一実施形態に係る路盤改良工法において、注入口・確認口露出形成手段の変更例を示す図である。 図１３の平面図である。

以下、図１から図１２を参照し、本発明の一実施形態に係る路盤改良工法について説明する。ここで、本実施形態は、路盤改良の施工領域の路盤を掘削撤去し、その掘削した範囲にバラストなどの砕石を敷き詰め、敷き詰めた砕石の間隙にグラウト材を充填して路盤改良層を構築する鉄道の路盤改良工法に関するものである。

具体的に、本実施形態の路盤改良工法では、図１に示すように、施工領域（施工区間）のまくらぎ１及びレール２を適宜支保手段を用いて仮支持し、バックホウ等の建設機械３を用いるなどして既存の道床バラスト４を施工領域外に仮置きする。これにより、改良対象の既存の路盤５を露出させる（道床バラスト撤去／既存路盤露出工程）。

次に、図２に示すように、バラスト４を撤去して露出した施工領域の路盤５を、所定の幅（例えば３ｍ）、所定の深さ（例えば３０ｃｍ）まで掘削し、施工領域全体に凹所６を形成する（既存路盤掘削工程）。

次に、図３に示すように、例えば発生バラスト４、新品バラストなどの砕石７を凹所６に敷き詰めて充填する（砕石充填工程）。このとき、例えば、凹所６の底面６ａ側から砕石７を複数層（多段階：本実施形態では例えば１５ｃｍ厚の２層）に分けて敷き詰めるようにし、各層の砕石７を敷設する毎にプレートランマ等の締固め機械／転圧機械８を用いてしっかりと締固める。

また、本実施形態の路盤改良工法においては、図４に示すように、上層の砕石７を凹所６に敷設する際に、土嚢などの袋体にバラスト等の砕石７を充填した砕石充填袋体９を上層の一部に配置し、他の部分に砕石７をそのまま充填して上層の砕石敷設、転圧を行う（第一砕石充填袋体敷設工程／注入口・確認口露出形成手段設置工程）。

この砕石充填袋体９は、後工程のグラウト材充填工程を行う際にグラウト材の注入口、グラウト材の充填確認口を形成、露出させるための注入口・確認口露出形成手段である。

本実施形態では、凹所６の幅方向両端部側と、中央部とに砕石充填袋体９を敷設する。また、中央部の砕石充填袋体９は軌道方向に隣り合うまくらぎ１の間に配設し、幅方向両端部側の砕石充填袋体９は、適宜施工領域／施工区間の軌道方向に例えば５ｍ～１０ｍ程度の間隔をあけて配設する。なお、後述するグラウト材の充填時に、砕石充填袋体９の下面位置までグラウト材の充填が確認されたら、配設部（注入口及び充填確認口）にバラスト（砕石）を投入し、再度グラウト材を充填する。このようにすると、グラウト材を充填する際、凹所６の砕石充填位置よりも低い位置でグラウト材を充填し、そのオーバーフローを考慮した充填を行うことができる。すなわち、グラウト材が砕石充填袋体９の下面位置までグラウト材の充填が確認されたら、配設部（注入口及び充填確認口）にバラストを投入し、再度グラウト材を充填することで、砕石充填袋体９の配設高さまで精度良くグラウト材を充填することが可能になる。

次に、図５に示すように、凹所６に敷設した砕石充填袋体９の上方に仮支保用且つ注入口・確認口露出形成手段として砕石充填袋体１０を積み上げ（第二砕石充填袋体敷設工程／注入口・確認口露出形成手段設置工程）、仮支保用の砕石充填袋体１０を積み上げて形成された砕石袋体群１１の間に発生バラスト４あるいは新品バラストなどのバラスト１２を敷設する。これとともに、支保手段による仮支持状態を解除して施工領域のまくらぎ１を新たに敷設し直したバラスト１２に支持させて敷設する。また、敷設したまくらぎ１にレール２を接続する（軌道復旧工程）。

これにより、図６に示すように、施工領域は、凹所６に充填した砕石７の分だけ道床が厚い状態となり、鉄道車両２０の運行を再開できる状態となる（鉄道運行再開工程）。すなわち、上述の既存のバラスト撤去から新たにバラストを敷設し直す作業までを例えば終電から始電までの間に行えば、路盤改良工事によって鉄道車両２０の運行に支障をきたすことがない。

次に、上記の鉄道軌道の状態で鉄道運行を通常通りに行い、例えば終電をむかえ、再度路盤改良工事を再開する際には、図７に示すように、仮支保用の砕石充填袋体１０の少なくとも一部を撤去するとともに、凹所６に敷設した砕石充填袋体９を撤去し、凹所６の充填砕石層１３の各層を露出させる。このとき、砕石充填袋体９、１０が土嚢などの袋体にバラスト等の砕石７を充填したものであるため、袋部分を持って人力で引き上げるなどして砕石充填袋体９、１０を撤去することができる。

そして、施工領域の複数箇所で充填砕石層１３が露出し、これら複数の充填砕石層１３の露出面をグラウト材の注入口１４やグラウト材の充填確認口１５とする（注入口／充填確認口形成工程）。

次に、図８、図９に示すように、注入口１４からゲルタイムを有するセメント系のグラウト材（Ａ液、Ｂ液の注入材を用いた２液、懸濁型の注入材）１６を充填砕石層１３の最下層に充填する。このとき、充填砕石層１３の最下層の充填確認口１５からのグラウト材１６の漏出を確認することでグラウト材１６の充填管理を行う。なお、セメント系グラウト材１６としては、例えば２～５分程度のゲルタイム（グラウト材の流動性が著しく低下するまでの時間）を有するグラウト材を用いることが好ましい。

図１０、図１１に示すように、充填砕石層１３の最下層にグラウト材１６を充填した後、上層に順次、最下層と同様にしてグラウト材１６を注入、充填してゆく。このとき、砕石充填袋体９を撤去して形成された凹所６内の空間には、適宜充填確認口１５、注入口１４を形成するように層毎に砕石７を充填する（グラウト材充填工程）。

そして、充填砕石層１３の全て、すなわち凹所６全体にグラウト材１６を注入充填して路盤改良部１７を形成した段階で、図１２に示すように、残りの仮支保用の砕石充填袋体１０を撤去するとともに、撤去した砕石充填袋体１０の部分等に新たにバラスト１２を敷設して埋め戻す（道床バラスト敷設工程）。なお、砕石充填袋体１０を残置して道床軌道を形成してもよい。

したがって、本実施形態の路盤改良工法においては、路盤５を掘削撤去して路盤改良の施工領域に形成される凹所６にバラストなどの砕石７を敷き詰めて充填砕石層１３を形成する際に、グラウト材１６の注入口１４、充填確認口１５を形成、露出させるための注入口・確認口露出形成手段９を設けることによって、充填砕石層１３（凹所６）へのグラウト材１６の充填作業を任意のタイミングで行うことが可能になる。

これにより、道床バラスト撤去／既存路盤露出工程、既存路盤掘削工程、砕石充填工程、注入口・確認口露出形成手段設置工程、軌道復旧工程まで、例えば、終電から始電までの間に行って鉄道運転を再開させ、後日、注入口／充填確認口形成工程、グラウト材充填工程、道床バラスト敷設工程を終電から始電までの間に行って、施工領域の路盤改良工事を完了させることができる。

すなわち、本実施形態の路盤改良工法においては、限られた時間内で施工の全工程を完了させる必要がなく、全工程を区分して段階的に進めることが可能になる。

よって、本実施形態の路盤改良工法によれば、施工の全工程を限られた時間内に行うことが必要な従来の路盤改良工法と比較し、施工領域を大きく設定することができ、施工性の向上、路盤改良工事の低コスト化を図ることが可能になる。

以上、本発明に係る路盤改良工法の一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、本実施形態では、グラウト材１６の注入口１４、充填確認口１５を形成、露出させるための注入口・確認口露出形成手段が砕石充填袋体９、１０であるものとしたが、これに限定する必要はない。例えば、図１３に示すように、砕石充填工程で凹所６に砕石７を敷設充填し、軌道復旧工程時に、注入口・確認口露出形成手段としての注入管１８、確認管１９を凹所６に一端部側を挿入しつつ他端部側を外部に配して設置し（注入口・確認口露出形成手段設置工程）、これら注入管１８、確認管１９によってグラウト材１６の注入口１４、充填確認口１５を形成、露出させるようにしてもよい。この場合には、注入管１８、確認管１９を利用してグラウト材１６の注入、充填確認管理を行うことができ、本実施系と同様の作用効果を得ることが可能である。

図１４は、図１３の平面図である。前述した注入口・確認口露出形成手段設置工程では、注入口露出形成手段としての注入管１８を、平面視において充填砕石層１３の一方端部に設置し、確認口露出形成手段としての確認管１９のうち端部確認管１９１（第１端部確認管１９１ａ、第２端部確認管１９１ｂ）を、平面視において充填砕石層１３の他方端部に設置する。注入管１８および端部確認管１９１は、一対のレール２を挟んで相互に反対側に配置される。なお、凹所６の内部に形成された充填砕石層１３は、レール２の延伸方向に沿って伸びる。注入管１８は、充填砕石層１３の幅方向の一方端部に配置される。端部確認管１９１は、充填砕石層１３の幅方向の他方端部に配置される。第１端部確認管１９１ａは、レール２の延伸方向において注入管１８と同じ位置に配置される。第２端部確認管１９１ｂは、レール２の延伸方向において路盤改良の施工区間の末端部に配置される。なお端部確認管１９１の他に、中間部確認管１９２を設置してもよい。中間部確認管１９２は、例えば一対のレール２の間であって、隣り合うまくらぎ１の間に配置される。

注入管１８により露出した注入口１４から充填砕石層１３にグラウト材１６を注入する。注入管１８を充填砕石層１３の一方端部に設置したので、グラウト材１６は充填砕石層１３の一方端部から充填される。グラウト材１６は、図１４に示す第１領域Ａ１、第２領域Ａ２の順に流れ広がる。その後、端部確認管１９１により露出した充填確認口１５でグラウト材の充填を確認する。端部確認管１９１を充填砕石層１３の他方端部に設置したので、グラウト材１６が充填砕石層１３の他方端部まで充填されたことを確認できる。第１端部確認管１９１ａに加えて、施工区間の末端部に配置した第２端部確認管１９１ｂでグラウト材１６の充填を確認する。これにより、充填砕石層１３の全体にグラウト材が充填されたことを確認できる。
図１４では、実施形態の変形例（注入口・確認口露出形成手段として注入管１８、確認管１９を採用する場合）について説明したが、実施形態（注入口・確認口露出形成手段として砕石充填袋体１０を採用する場合）についても同様である。

また、グラウト材１６の注入口１４、充填確認口１５の配置、数は、施工条件等に応じて適宜決めればよく、本実施形態のように限定する必要はない。

１ まくらぎ
２ レール
３ 建設機械
４ 道床バラスト
５ 路盤
６ 凹所
６ａ 底面
７ 砕石
８ 締固め機械／転圧機械
９ 砕石充填袋体（注入口・確認口露出形成手段）
１０ 砕石充填袋体（注入口・確認口露出形成手段）
１１ 砕石袋体群
１２ バラスト
１３ 充填砕石層
１４ 注入口
１５ 充填確認口
１６ グラウト材
１７ 路盤改良部
１８ 注入管
１９ 確認管
１９１ 端部確認管
１９１ａ 第１端部確認管
１９１ｂ 第２端部確認管
１９２ 中間部確認管

Claims (2)

1. 鉄道の路盤を改良するための工法であって、
   既存の道床バラストを撤去して既存の路盤を露出させる道床バラスト撤去／既存路盤露出工程と、
   前記路盤を掘削して施工領域に凹所を形成する既存路盤掘削工程と、
   前記凹所に砕石を敷き詰めて充填し、充填砕石層を形成する砕石充填工程と、
   前記充填砕石層にグラウト材を注入充填するグラウト材充填工程とを備えるとともに、
   前記グラウト材充填工程を行う際に前記グラウト材を注入するための注入口と前記グラウト材の充填状況を確認するための充填確認口をそれぞれ、前記充填砕石層に形成、露出させるための注入口・確認口露出形成手段を設置する注入口・確認口露出形成手段設置工程を備え、
   前記注入口・確認口露出形成手段として、袋体に砕石を充填した砕石充填袋体を用い、
   前記凹所に前記砕石を敷き詰めて充填するとともに前記砕石充填袋体を前記凹所内に配設し、前記グラウト材充填工程を行う際に前記砕石充填袋体を撤去することによって前記注入口と前記充填確認口を露出、形成することを特徴とする路盤改良工法。
2. 請求項１記載の路盤改良工法において、
   前記注入口・確認口露出形成手段設置工程では、
   前記注入口・確認口露出形成手段のうち注入口露出形成手段を、平面視において前記充填砕石層の一方端部に設置し、
   前記注入口・確認口露出形成手段のうち確認口露出形成手段を、平面視において前記充填砕石層の他方端部に設置することを特徴とする路盤改良工法。

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