(57)【要約】【課題】  鉄道軌道の構造物と盛土との境界部における盛土上の路盤剛性を増加させ、コンクリート構造物（ボックスカルバート）との軌道支持剛性の急激な変化を抑制するプレパックドブロック路盤及びその工法を提供する。【解決手段】  プレパックドブロック路盤であって、鉄道軌道の構造物境界部３における盛土２上に隙間部６を設けて複数個分散配置されるバラストを入れたブロック状のバッグ５と、この複数個のブロック状のバッグ５の隙間部６に投入されるバラスト７と、このバラスト７の隙間に充填される超早強モルタル８とを具備する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）鉄道軌道の構造物境界部における盛土上に隙間部を設けて複数個分散配置されるバラストを入れたブロック状のバッグと、
（ｂ）該複数個のブロック状のバッグの隙間部に投入されるバラストと、
（ｃ）該バラストの隙間に充填されるモルタルとを具備することを特徴とするプレパックドブロック路盤。
【請求項２】
請求項１記載のプレパックドブロック路盤において、前記ブロック状のバッグが角型バッグであることを特徴とするプレパックドブロック路盤。
【請求項３】
請求項１又は２記載のプレパックドブロック路盤において、前記モルタルは、超早強モルタルであることを特徴とするプレパックドブロック路盤。
【請求項４】
（ａ）鉄道軌道の構造物境界部における盛土上にバラストを入れたブロック状のバッグを隙間部を設けて複数個分散配置し、
（ｂ）該複数個のブロック状のバッグの隙間部にバラストを投入し、
（ｃ）該バラストの隙間にモルタルを充填することを特徴とするプレパックドブロック路盤工法。
【請求項５】
請求項４記載のプレパックドブロック路盤工法において、前記（ａ）において各辺の中心部に吊り紐が取り付けられたブロック状のバッグにバラストを入れて配置するようにしたことを特徴とするプレパックドブロック路盤工法。
【請求項６】
請求項４記載のプレパックドブロック路盤工法において、前記ブロック状のバッグが角型バッグであり、市松状に配置されることを特徴とするプレパックドブロック路盤工法。
【請求項７】
請求項４記載のプレパックドブロック路盤において、前記モルタルは、超早強モルタルであり、短時間に硬化を完了することを特徴とするプレパックドブロック路盤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道軌道のコンクリート構造物と盛土の境界部において、盛土上に施されるプレパックドブロック路盤及びその工法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、橋台やボックスカルバートなどのコンクリート構造物と盛土との境界部分は、軌道支持剛性の急激な変化によって軌道変化が大きくなるため、軌道保守上の弱点箇所となっている。そのため、鉄道盛土を新設する際には、図１３に示すようなアプローチブロックを設けることにより、軌道支持剛性の急激な変化を回避することが実施されている（下記非特許文献１参照）。
【０００３】
図１３は従来のアプローチブロックを設けた鉄道路盤の断面図である。
【０００４】
この図において、支持地盤１０１上にはボックスカルバート１０２、盛土１０３が設置されている。１０４はボックスカルバート１０２と盛土１０３の間に設けられるアプローチブロック、１０５はバラスト、１０６はバラスト１０５上に敷設されるまくらぎ、１０７はまくらぎ１０６上に敷設されるレール、１０８はそのレール１０７を走行する鉄道車両である。
【０００５】
このように、ボックスカルバート１０２と盛土１０３の間にはアプローチブロック１０４が設けられ、軌道支持剛性の急激な変化を回避するように鉄道路盤が構築されている。
【０００６】
また、橋台やボックスカルバートなどのコンクリート構造物と盛土との境界部分に、コンクリート版を敷設することも行われている。
【非特許文献１】鉄道総合技術研究所編、「鉄道構造物等設計標準・同解説−土構造物」、丸善、２００７年１月２５日、ｐ．１０９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記非特許文献１の設計標準が制定される以前に建設された盛土については、アプローチブロックを有していない場合が多い。このようなアプローチブロックを有していない既設の盛土は、新たにアプローチブロックを設けることは困難であり、また、既設の盛土に対して新たにボックスカルバート等を施工するような場合には、アプローチブロックを設けることができないという問題点があった。
【０００８】
また、鉄道路盤の剛性が低い場合、路盤改良が行われる。この路盤改良は夜間の短時間（３〜４時間）の間合いに行われるため簡単な施工機械しか導入できず、改良できる厚さはせいぜい３０ｃｍ程度であるが、粒度調整砕石や単粒度砕石を用いた置き換え工法では、特にコンクリート構造物と盛土との境界部分に十分な剛性を与えることはできなかった。
【０００９】
本発明は、上記状況に鑑みて、路盤改良工事を人力で迅速、かつ的確に行うことができ、路盤に十分な剛性を与えることができるプレパックドブロック路盤及びその工法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕プレパックドブロック路盤であって、鉄道軌道の構造物境界部における盛土上に隙間部を設けて複数個分散配置されるバラストを入れたブロック状のバッグと、この複数個のブロック状のバッグの隙間部に投入されるバラストと、このバラストの隙間に充填されるモルタルとを具備することを特徴とする。
【００１１】
〔２〕上記〔１〕記載のプレパックドブロック路盤において、前記ブロック状のバッグが角型バッグであることを特徴とする。
【００１２】
〔３〕上記〔１〕又は〔２〕記載のプレパックドブロック路盤において、前記モルタルは、超早強モルタルであることを特徴とする。
【００１３】
〔４〕プレパックドブロック路盤工法において、（ａ）鉄道軌道の構造物境界部における盛土上にバラストを入れたブロック状のバッグを隙間部を設けて複数個分散配置し、（ｂ）この複数個のブロック状のバッグの隙間部にバラストを投入し、（ｃ）このバラストの隙間にモルタルを充填することを特徴とする。
【００１４】
〔５〕上記〔４〕記載のプレパックドブロック路盤工法において、前記（ａ）において各辺の中心部に吊り紐が取り付けられたブロック状のバッグにバラストを入れて配置するようにしたことを特徴とする。
【００１５】
〔６〕上記〔４〕記載のプレパックドブロック路盤工法において、前記ブロック状のバッグが角型バッグであり、市松状に配置されることを特徴とする。
【００１６】
〔７〕上記〔４〕記載のプレパックドブロック路盤において、前記モルタルは、超早強モルタルであり、短時間に硬化を完了することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、次のような効果を奏することができる。
【００１８】
（１）鉄道軌道におけるコンクリート構造物と盛土との境界部の盛土上の路盤剛性を増加させ、コンクリート構造物（ボックスカルバートや橋台）との軌道支持剛性の急激な変化を抑制することができる。
【００１９】
（２）路盤に十分な剛性を与え、効果的に荷重を分散させることができる。
【００２０】
（３）路盤改良工事を人力で迅速、かつ的確に行うことができ、路盤に十分な剛性を与えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明のプレパックドブロック路盤は、鉄道軌道の構造物境界部における盛土上に隙間部を設けて複数個分散配置されるバラストを入れたブロック状のバッグと、この複数個のブロック状のバッグの隙間部に投入されるバラストと、このバラストの隙間に充填されるモルタルとを具備する。
【実施例】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２３】
図１は本発明の実施例を示すプレパックドブロック路盤の構築工法を示す図である。ここで、１はコンクリート構造物、２は盛土、３はコンクリート構造物１と盛土２との境界部、４はその境界部３に凹所が形成された路盤部である。
【００２４】
本発明のプレパックドブロック路盤の構築方法について、図１を参照しながら説明する。
【００２５】
（１）まず、図１（ａ）に示すように、コンクリート構造物１と盛土２との境界部３に凹所が形成された路盤部４にバラストを入れた角型バッグ（袋）５を隙間部６を設けて市松状に配置する。この時、角型バッグ５にバラストを入れた角型バッグ５を角型に吊るため、吊り紐の位置を工夫した。すなわち、バラストを入れた角型バッグ５をブロック状で配置するためには、バラストを入れた角型バッグ５を吊った状態で角型になるようにする必要がある。しかし、図３（ａ）に示すように、角型バッグ５の四隅に吊り紐５Ａを取り付けると、角型バッグ５は吊った際に角型とならず、ブロック状にすることができない〔図３（ｂ）〕。そこで、図４（ａ）に示すように、角型バッグ５の中央部に吊り紐５Ｂを取り付けるようにすると、角型バッグ５を吊った状態で角型にすることができる〔図４（ｂ）〕。
【００２６】
また、角型バッグ５の寸法は、例えば、１辺が６０ｃｍの正方形とし、高さが３０ｃｍとする。因みに、まくらぎの敷設間隔が６０ｃｍであり、これに対応させることも一つの実施態様である。
【００２７】
（２）次に、図１（ｂ）に示すように、角型バッグ５の隙間部６〔図１（ａ）参照〕にバラスト７を投入する。
【００２８】
（３）最後に、図１（ｃ）に示すように、バラスト７の間隙に超早強モルタル８を充填する。超早強モルタルの材料は、カルシウム・サルフォ・アルミネートを主成分とするセメント系の速硬性無収縮グラウト材である。ここでは、ハイプレタスコン（電気化学工業株式会社製）を用いたが、同様の性能を持つグラウト材が他のメーカーからも提供されている。作業性（バラストへの充填性）の目安となるこの超早強モルタルの流動性は、Ｊ14漏斗の流下値が３秒〜５秒である。なお、Ｊ14漏斗の規格は社団法人土木学会のコンクリート標準示方書に示されており、流出口がφ１４ｍｍ、上部の開口部がφ７０ｍｍ、高さ３９２ｍｍの円錐を逆さにしたような形状である。また、超早強モルタルの強度は、２時間で１０Ｎ／ｍｍ2 、７日で４０Ｎ／ｍｍ2 である。このスペックで後述の路盤剛性の確認試験を行っている。
【００２９】
このように構成することにより、境界部３における盛土２上の路盤剛性を増加させ、コンクリート構造物（ボックスカルバート）との軌道支持剛性の急激な変化を抑制するプレパックドブロック路盤９を構築することができる。
【００３０】
なお、バラストを入れた角型バッグ５は上記したように分割されたブロック状の構造で配置するので、盛土２自体に変形が生じたときに、その変形にある程度追従することができる。
【００３１】
図２はプレパックドブロック路盤の構築状況を示す図面代用の写真である。
【００３２】
まず、図２（ａ），（ｂ）に示すように、ブロック状のバッグとしてのバラストを入れた角型バッグ５を複数個分散設置する。
【００３３】
次に、図２（ｃ）に示すように、角型バッグ５間にバラスト７を投入する。
【００３４】
最後に、図２（ｄ）に示すように、超早強モルタル８を注入し、プレパックドブロック路盤９が完成する〔図２（ｆ）〕。なお、図２（ｅ）は、超早強モルタル８の注入直後の状況を示している。
【００３５】
このプレパックドブロック路盤工法は、夜間の４時間程度の間合いで施工を行うことができる。
【００３６】
鉄道軌道のコンクリート構造物と盛土との境界部の路盤として上記した工法で構築されるプレパックドブロック路盤の変形特性を検討するため、載荷試験及び破壊試験を行った。
【００３７】
試験ケースは、図５に示したプレパックドブロック路盤と、図６に示した剛性対策なしの路盤の２ケースである。
【００３８】
図５は本発明のプレパックドブロック路盤の構造を示す図であり、図５（ａ）はその断面図、図５（ｂ）はその平面図である。
【００３９】
この図において、１０は土路盤、１１はＥＰＳ（ｅｘｐａｎｄｅｄ  ｐｏｌｙｓｔｙｒｏｌ  ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）ブロック、１２はＥＰＳブロック１１上に敷設される礫質砂、１３はプレパックド路盤、１４はプレパックド路盤１３の側面に配置される土のう、１５はプレパックド路盤１３上に配置されるバラスト、１６はバラスト１５上に敷設されたまくらぎである。
【００４０】
図６は本発明の比較例としての剛性対策がない路盤の構造を示す図であり、図６（ａ）はその断面図、図６（ｂ）はその平面図である。
【００４１】
この図において、２０１は土路盤、２０２はＥＰＳ（ｅｘｐａｎｄｅｄ  ｐｏｌｙｓｔｙｒｏｌ  ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）ブロック、２０３はＥＰＳブロック２０２に敷設される礫質砂、２０４は礫質砂２０３の側面に配置される土のう、２０５は礫質砂２０３上に配置されるバラスト、２０６はバラスト２０５上に敷設されたまくらぎである。
【００４２】
各試験ケースの供試体には、図５又は図６に示すように、礫質砂１２，２０３およびＥＰＳブロック１１，２０２により構築した土路盤１０，２０を用いた。各路盤上に、まくらぎ１６，２０６各１本からなる有道床軌道を設置する。
【００４３】
図７は計測器の配置を示す図である。
【００４４】
この図に示すように、まくらぎ２１及びレール２２を基準にして、路盤２３の変位を計測する変位計２４を線路方向の路盤表面に６点、まくらぎ２１の変位を計測する変位計２５をまくらぎ２１の両端部及び中央部に３点、アクチュエータの変位を計測する変位計２６をレール２２位置の２点に配置した。
【００４５】
（１）繰返し載荷試験
繰返し載荷試験の概要を図８に示す。図５及び図６に示される各路盤において、レールを介してまくらぎ１６，２０６に対して繰返し載荷試験を行った。以下に載荷条件を示す。
【００４６】
（ｉ）載荷荷重は２種類で、片レールあたり５〜３５ｋＮと５〜５５ｋＮ
（ii) 載荷回数：各５０万回（合計１００万回）
（iii ）載荷周波数：７Ｈｚ
(iv)   載荷波形：正弦波
図９および図１０は両ケースについて路盤の動的変位およびまくらぎの残留沈下量を比較したものである。なお、路盤の動的変位とは載荷時と除荷時の路盤変位の差分であり、まくらぎの残留沈下量とは、まくらぎ１本に対して片レールあたり３０ｋＮで５０万回、５０ｋＮで５０万回載荷した後の沈下量である。
【００４７】
（ａ) 路盤の動的変位（片レール５０ｋＮ載荷時、図９参照）
対策なし：１．８５ｍｍ
プレパックドブロック路盤：０．７２ｍｍ（対策なしの３９％に低減）
（ｂ）まくらぎの残留沈下量（１００万回載荷後、図１０参照）
対策なし：９．４８ｍｍ
プレパックドブロック路盤：２．７２ｍｍ（対策なしの２９％に低減）
プレパックドブロック路盤の動的変位は剛性対策なしの場合の約４０％、まくらぎの残留沈下量は剛性対策なしの場合の約３０％に低減する結果となった。
【００４８】
また、剛性対策なしの路盤とプレパックドブロック路盤の路盤動的変位の比とまくらぎ残留沈下量の比が概ね同等となった。
【００４９】
（２）破壊試験
上記（１）の繰返し載荷試験の後プレパックドブロック路盤のケースのみ、破壊試験として、バラスト１５の上にまくらぎ１６が設置されている状態のまま、静的載荷および繰返し載荷を行った。破壊試験の概要は図８に示す通りである。
【００５０】
（ａ）静的載荷
載荷荷重は片レールあたり２００ｋＮで行った。２００ｋＮ載荷時の路盤変位量（塑性変形含む）は約５ｍｍであった。また、２００ｋＮ付近では、変位を増加させても荷重が増加しなかったことから、プレパックドブロック路盤は降伏状態にあったと考えられる。
【００５１】
（ｂ) 繰返し載荷
載荷荷重は片レールあたり５〜５５ｋＮ、回数は１万回の繰返し載荷を行った。
【００５２】
静的載荷後、路盤の動的変位は０．９ｍｍ程度まで増加した（図９参照）。２００ｋＮ載荷前よりも動的変化は増加し、剛性対策なしの路盤と比較すると５０％程度になった。
【００５３】
（３）平板載荷試験
図１１は平板載荷試験位置を示す図であり、図１１（ａ）は剛性対策がない路盤の場合、図１１（ｂ）は本発明のプレパックドブロック路盤の場合を示している。
【００５４】
土路盤上とプレパックドブロック路盤上にて、直径７５ｃｍの円形載荷版を用いた平板載荷試験を行った。載荷箇所は図１１に示すように、土槽中央部における東、中央、西の３箇所である。  
【００５５】
図１２に両ケースにおける平板載荷試験結果を示す。図１２の縦軸に示されるＫ75値は地盤反力係数であり、直径７５ｃｍの円形載荷板に作用する応力σを変位ｄで割った値である。つまり、Ｋ75＝σ／ｄとなる。単位は応力を変位で割るので、Ｎ／ｍ3 となる。鉄道路盤のＫ75値で５０〜１５０ＭＮ／ｍ3 は、一般的にとり得る値の範囲内である。
【００５６】
図１２に示すように、対策なしの土路盤よりもプレパックドブロック路盤の剛性が３倍程度大きくなっている。  
【００５７】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明のプレパックドブロック路盤は、構造物と盛土の境界部における盛土上の路盤剛性を増加させ、コンクリート構造物（ボックスカルバート）との軌道支持剛性の急激な変化を抑制した路盤として利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施例を示すプレパックドブロック路盤の構築工法を示す図である。
【図２】プレパックドブロック路盤の構築状況を示す図面代用の写真である。
【図３】比較例としての角型バッグの吊り紐を示す図である。
【図４】本発明の実施例を示す角型バッグの吊り紐を示す図である。
【図５】本発明のプレパックドブロック路盤の構造を示す図である。
【図６】本発明の比較例としての剛性対策がない路盤の構造を示す図である。
【図７】計測器の配置を示す図である。
【図８】繰返し載荷試験及び破壊試験の概要を示す図である。
【図９】繰返し載荷試験における路盤の動的変位を示す図である。
【図１０】繰返し載荷試験におけるまくらぎの残留沈下量を示す図である。
【図１１】平板載荷試験位置を示す図である。
【図１２】平板載荷試験結果を示す図である。
【図１３】従来のアプローチブロックを設けた鉄道路盤の断面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１    コンクリート構造物
２    盛土
３    コンクリート構造物と盛土との境界部
４    路盤部
５    角型バッグ（袋）
５Ｂ    角型バッグの吊り紐
６    隙間部
７    バラスト
８    超早強モルタル
９，１３    プレパックドブロック路盤
１０    土路盤
１１    ＥＰＳブロック
１２    礫質砂
１４    土のう
１５    バラスト
１６，２１    まくらぎ
２２    レール
２３    路盤
２４，２５，２６    変位計
【図１】
2010138661.tif 000003
【図５】
2010138661.tif 000004
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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