(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道線路下のバラストの一部を除去した後、バラストを一部除去した箇所にバラストを埋め戻す際に、埋め戻すバラストの一部を、水硬性組成物の理論水和量より少ない水を含有させて該水硬性組成物が部分的に水和硬化してなる該水硬性組成物の部分硬化体で置換することを特徴とする、路盤改良工法。
【請求項２】
請求項１記載の路盤改良工法において、前記水硬性組成物の部分硬化体は、水硬性組成物と水とが質量比で１００：１０〜１００：１５で含有されてなることを特徴とする、路盤改良方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の路盤改良工法において、前記水硬性組成物の部分硬化体は、ＪＩＳ  Ａ  １１２１「ロサンゼルス試験機により粗骨材のすりへり試験」によるすりへり減量が２０〜３０質量％であることを特徴とする、路盤改良工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、路盤改良工法に関し、特に鉄道のバラスト軌道下の路盤に雨水等が侵入することにより変状、泥化した路盤を補強改良する工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道の軌道は、地表を（路床）を切り取り、または土を盛って路盤を形成し、砕石と砂利（バラスト）を敷いて道床とし、その上に枕木及びレールを敷設する、いわゆるバラスト軌道が一般的である。
【０００３】
かかるバラスト軌道においては、長年の列車の振動や、地下水の上昇及び雨水や長期の浸水等により、路盤表面などが軟弱化して泥となり、この状態で列車の荷重等の圧力がかかった際に、路盤から泥が噴出する、いわゆる路盤噴泥が発生することがある。また、バラスト道床においても、枕木に対する列車の荷重の載荷と除荷が交互に起こり、除荷時に泥水が吸引されて、再載荷時にバラストの隙間を泥が上昇して道床表面に泥が噴出する、いわゆる道床噴泥が発生することもある。
【０００４】
かかる噴泥が発生すると、レールと枕木を支えているバラスト道床の弾性力が失われ、振動、騒音の増加を招くとともに、陥没、張り出し等の軌道変状の危険性が大きくなってしまう。軌道の沈下や軌道狂いの増加は、安全面での懸念事項や乗り心地の悪化等の問題を引き起こすものである。このことから、道床を安全に安定的に保持することが重要であり、保線保守作業の軽減・簡略化が望まれている。
【０００５】
従って従来では、定期的にバラストを交換したり、バラスト道床を厚くしたり、路盤面に遮水シート等の被覆を施したり、路盤を取り替える方法等が行なわれている。
定期的にバラストを交換する方法やバラスト道床を厚くする方法は、軟弱化した路盤を補強補修することはできない。
【０００６】
また、路盤面に遮水シート等の被覆する方法は、バラスト道床のバラストを全て取り除いた後、該取り除いた路盤面に適当な遮水シート等の積層シート材を敷きこんだり、又は樹脂組成物で被覆したりする方法であり、シートを設置したり、樹脂で被覆した後には、再度バラスト及び枕木を埋め戻す必要があり、その作業面やコスト面での負担はきわめて大きい。
【０００７】
特開２００２−３６３９０３号公報（特許文献１）では、鉄道線路下のバラスト道床のバラストを取り除いた後、その取り除いた路盤面に二液型ウレタン被覆剤を散布して、次いでバラストを埋め戻す、噴泥防止工法が記載されている。
【０００８】
特開２００７−１１２９１２号公報（特許文献２）では、枕木周辺のバラストを一部除去した後、バラストを一部除去した箇所に、エチレンオキサイド基および／またはプロピレンオキサイド基を含む末端イソシアネート基含有ウレタンプレポリマー（Ａ）および高沸点希釈剤（Ｂ）を含んでなり、イソシアネート基含有率が５質量％を超え１５質量％未満であり、粘度が１０ｍＰａ・ｓ／２３℃を超え３００ｍＰａ・ｓ／２３℃未満であることを特徴とする一液湿気硬化型の噴泥固結剤を散布して、次いでバラストを埋め戻す、噴泥防止・抑制施工方法が記載されている。
【０００９】
しかし、上記いずれの方法も、軟弱化して変状、泥化した路盤を改修することはできず、結局現状では、レール、枕木、バラストを全て除去して、路盤自体を取り替える方法や、バラスト軌道に排水溝を設置する方法が実施されている。
現在は早朝から深夜まで列車が運行しており、改修工事時間も非常に短いことが要求されており、路盤を取り替える方法は作業工程が多く、また作業時間も長くかかる等の作業負担が大きい。
排水設備設置方法では、排水設備をあらたに設けなければならず、コストがかかり、更に排水設備は長年の土砂等により詰まってしまい、設備に寿命がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００２−３６３９０３号公報
【特許文献２】特開２００７−１１２９１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、雨水等による流動化で変状、泥化した軌道下の軟弱路盤を固化させて安定した改良土の路盤を形成することができる、路盤改良工法を提供することである。
また、本発明の目的は、泥化した路盤を直接改質でき、簡便かつ作用負担の少ない、路盤改良工法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、バラストの一部に、水硬性組成物の部分硬化体を混入させることで、列車走行時の繰り替えし荷重によって、該水硬性組成物の部分硬化体が破砕或いは摩耗して路盤の土中に混合されて、路盤の土を固化改良することにより達成されたものである。
【００１３】
すなわち、本発明の路盤改良工法は、鉄道線路下のバラストの一部を除去した後、バラストを一部除去した箇所にバラストを埋め戻す際に、埋め戻すバラストの一部を、水硬性組成物の理論水和量より少ない水を含有させて該水硬性組成物が部分的に水和硬化してなる該水硬性組成物の部分硬化体で置換することを特徴とする、路盤改良方法である。
【００１４】
好適には、上記本発明の路盤改良方法において、前記水硬性組成物の部分硬化体は、水硬性組成物と水とが質量比で１００：１０〜１００：１５で含有されてなることを特徴とする、路盤改良方法である。
【００１５】
さらに好適には、上記本発明の路盤改良方法において、前記水硬性組成物の部分硬化体は、ＪＩＳ  Ａ  １１２１「ロサンゼルス試験機により粗骨材のすりへり試験」によるすりへり減量が２０〜３０質量％であることを特徴とする、路盤改良方法である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の路盤改良方法は、バラストの一部を上記水硬性組成物の部分硬化体で置換することで、列車走行時の繰り返し荷重によって、該水硬性組成物の部分硬化体は破砕・摩砕
し、バラストの下方に位置する路盤に落下して路盤の土や泥に混ざり、泥中の水や雨水等の水により、路盤を固化、特に軟弱化して変状した路盤を固化させて、安定した改良土の路盤を形成することが可能となる。
また、本発明の路盤改良方法は、バラストの一部を上記水硬性組成物の部分硬化体で置換することで足りるので、枕木やバラストを全部取り除いたり、路盤の土を入れ替えたりする等の作業は必要でなく、改良時間を短縮することができ、作業性もよく、簡便な路盤改良方法である。
【００１７】
さらに簡便な方法で路盤を補強・固化することができるため、路盤噴泥や道床噴泥を容易に抑制することができ、軌道の陥没や張り出し等の軌道変状の危険性を防止することができ、従って安全性や良好な乗り心地が容易に維持できることとなる。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明を以下の一例の形態によって説明するが、これらに限定されるものではない。
本発明の路盤改良方法は、鉄道線路下のバラストの一部を除去した後、バラストを一部除去した箇所にバラストを埋め戻す際に、埋め戻すバラストの一部を、水硬性組成物の理論水和量より少ない水を含有させて該水硬性組成物が部分的に水和硬化してなる該水硬性組成物の部分硬化体で置換することを特徴とする、路盤改良方法である。
【００１９】
本発明においては、路盤を改良するにあたり、レール、枕木等を取り除く必要はなくそのままの状態で、鉄道路面下のバラストの一部を取り除き、この取り除いた箇所にバラストを埋め戻す際に、その一部を上記水硬性組成物の部分硬化体に置換して混入させることで、列車走行時の繰り替えし荷重によって、該水硬性組成物の部分硬化体が破砕或いは摩耗して、その下方に位置する路盤に落下する。その後、路盤を形成する土中に混合して、路盤の泥中の水や雨水等の水により残存する水和活性が発現して固化し、路盤の土を改良する工法である。
本発明の路盤改良方法は、枕木やバラスト、変状した路盤等をすべて取り除く必要がないため、すでに泥化して変状した路盤に対しての改良に特に有効である。
【００２０】
ここで、一般にバラストとして使用する砕石・砂利は、ＪＩＳ  Ａ  １１２１「ロサンゼルス試験機により粗骨材のすりへり試験」によるすりへり減量が１０〜２０質量％である。
本発明で用いる水硬性組成物の部分硬化体は、ＪＩＳ  Ａ  １１２１「ロサンゼルス試験機により粗骨材のすりへり試験」によるすりへり減量が、上記一般のバラスト用の砕石、砂利等と比較して大きければ特に限定されないが、好適には２０〜３０質量％である。
【００２１】
これにより、造粒したときに形状を維持できるとともに、バラストよりも水硬性組成物の部分硬化体のほうが先に破砕或いは摩耗して粉砕化し、バラストの隙間を下方に向かって落下し、路盤の泥分等と混合されて固化することで改良土を形成することができる。または路盤に落下して路盤の土と混ざり合い、雨水等の水により固化して改良土を形成することもできる。
また、バラストと置換される水硬性組成物の部分硬化体の量は、流動化して変状した路盤の状態に応じて、適宜決定することができる。
【００２２】
本発明に用いる部分硬化体は、水和活性を当該部分水和硬化体内に残存させており、列車走行時の繰り替えし荷重によって、該水硬性組成物の部分硬化体が破砕或いは摩耗して路盤に入り込み、路盤内の泥等の水と接触することで、残存する水和活性を利用して完全水和して、路盤の土壌を固化して補強改良することができるものである。
【００２３】
水硬性組成物と水とは、理論水和量未満の水を含有するようにして、未水和部分を残存させるが、好適には水硬性組成物と水とは質量比で１００：１０〜１００：１５質量部の割合で混合する。通常、水硬性組成物の理論水和量は、水硬性組成物１００質量部に対する水比が約２７〜２８質量部であり、本発明においては、理論水和量未満の水、即ち水硬性組成物１００質量部に対して水比が１５質量部以下の含水率になるようにし、また造粒するためには、水硬性組成物と水とは質量比で１００：１０以上となるようにすることが好ましい。
【００２４】
また、本発明の水硬性組成物の部分硬化体は、水硬性組成物と、当該水硬性組成物が完全水和反応を呈する理論量より少ない量の水とを混合して、造粒することで製造する。造粒径は特に限定されないが、バラストに用いる砕石や砂利等との大きさとの関係から、ほぼ同様の大きさである粒径１０〜４０ｍｍ（ＪＩＳ篩）のものが好適に使用できる。
【００２５】
ここで、本件明細書中における「部分硬化体」とは、ＪＩＳ  Ｒ  ５２０２の「セメントの強熱減量」に規定される強熱減量値（イグニッションロス）が１５質量％未満のものを表す。例えばイグニッションロスが１５質量％である場合には、その理論水量は通常２８質量％であるから、残部の１３質量％が水和活性を保持したまま造粒体内に含有保持されており、部分硬化体となる。
【００２６】
ここで、水硬性組成物の理論水和量とは、例えば、通常の普通ポルトランドセメントの場合には、普通ポルトランドセメントの理論的水量、即ち普通ポルトランドセメントの鉱物組成が全て水和反応によって水和物になるのに必要とされる水量であり、普通ポルトランドセメント１００質量部に対し２７〜２８質量部である。具体的には、１００ｇの普通ポルトランドセメントと２８ｇの水とを混合して良好に硬化させた場合、時間の経過と共に水和が完全に進行して完全水和硬化体が得られるが、この完全水和硬化体を得ることができる程度の水量を表すものである。
【００２７】
一方、例えば、普通ポルトランドセメント１００質量部に対して水を約１０質量部添加混合して得られた混合物を混練するような場合には、水和反応を完結せしめるには水が不足の混合物、即ち本来理論水量として水硬性組成物１００質量部対２８質量部の水を要するのに対し１０質量部しか添加されていない混合物は、丁度湿潤した粉状体の状態である。
これを任意の公知の造粒装置により造粒して、本発明に用いる部分硬化体とする。
【００２８】
本発明の部分硬化体で用いられる水硬性組成物は、粉体原料としては水硬性粉体のみからなることができる。
ここで、水硬性粉体とは、水によって硬化する粉体を意味し、好ましくは普通ポルトランドセメント、ジェットセメント、アルミナセメント、超速硬セメント、珪酸カルシウム、カルシウムアルミネート、カルシウムフルオロアルミネート、カルシウムサルフォアルミネート、カルシウムアルミノフェライト、リン酸カルシウム、スラグ、半水又は無水石膏及生石灰の粉体からなる群より選ばれた少なくとも一種類の粉体が使用される。
【００２９】
前記水硬性粉体の粒径等は特に制限されないが、造粒時の可使時間ならびに得られる造粒体の形状維持強度の点から、平均粒径１０〜４０μｍ程度のものが好ましく、また、造粒体の形状維持強度を確保する点から、ブレーン比表面積が２５００ｃｍ２／ｇ以上であることが好ましい。
【００３０】
また、本発明に用いる水硬性組成物は、上記水硬性粉体のほかに、非水硬性粉体を含有してなることもできる。
当該非水硬性粉体は、単体では水と接触しても硬化することがない粉体を意味するが、アルカリ性若しくは酸性状態、あるいは高圧蒸気雰囲気においてその成分が溶出し、他の既溶出成分と反応して生成物を形成する粉体も含む意である。
【００３１】
非水硬性粉体としては、水酸化カルシウム粉末、二水石膏粉末、炭酸カルシウム粉末、スラグ粉末、フライアッシュ粉末、珪石粉末、粘土粉末及びシリカヒューム粉末からなる群より選ばれた少なくとも一種類の粉体を好適に用いることができる。
これらの非水硬性粉体は、ポゾラン反応もしくはマイクロフィラー効果により、強度を増進する機能を有する。
【００３２】
これらの非水硬性粉体の平均粒径は、好ましくは水硬性組成物粉体の平均粒径より一桁以上小さく、より好ましくは２桁以上小さいものが、水硬性粉体の間隙を充填し、造粒体が緻密となる点から好ましいが、細かさの下限は特に限定されず、本発明の効果を害することがなければ特に制限されることはないが、通常水硬性粉体の平均粒径の１／５００程度であることが造粒性の点から好ましい。
このような粒径の非水硬性粉体を用いることによって、造粒体の形状維持性を更に向上させることができる。
【００３３】
本発明に用いる部分硬化体を調製するには、まず、上記水硬性組成物と水とを上記配合割合で混合して調製するが、その混合方法については、均一に混合できれば、任意の公知の方法を用いて混合することが可能である。
特に、水硬性粉体と非水硬性粉体とを含む水硬性組成物を用いる場合には、強力な剪断力を加えることができる混合方法を採用することが好ましく、例えば、プロシェア型ミキサ等を用いて混練する。この様な剪断力の高い混合機を用いて混合することによって、混合に要する時間を短縮することができる。
【００３４】
また、水の添加方法としては、上記したように、水硬性組成物と、当該水硬性組成物が完全水和反応を呈する理論量より少ない量の水とを混合して湿潤粉体を得て造粒するとともに当該粉体の水和反応を進行させて、部分的に水和活性を残存させる。この場合、湿潤粉体を得た後に造粒しても、湿潤粉体を得ると同時に造粒しても、当該水硬性組成物を均一に添加する方法であれば任意の方法が利用できる。前記水硬性組成物に前記量の水を添加して得られた湿潤粉体を安定して製造するためには、いわゆる練りダマが発生しないように留意する必要がある。
【００３５】
練りだまの生成を防止するためには、添加する水の液滴径を水硬性組成物粉体の粒子径以下とすることが望ましい。このための水の添加方法としては、例えば好適には市販のドライフォグ・ノズルと称される、粉体粒子と同等以下の液滴径の噴霧が可能となる専用のスプレーノズルが有効に使用できる。
【００３６】
具体的には、水硬性組成物の粉体をミキサ内に投入し、当該ミキサを回転あるいは混合動作させながら連続的にドライフォグを噴霧供給する方法が好適に用いられる。
このように行なうことにより、練りダマが全く無い、完全に均一な水硬性組成物と水との混合物、即ち水硬性組成物の湿粉体を得ることができ、これを造粒することにより、本発明に用いる部分硬化体を得ることができる。
【００３７】
さらに好適には、得られた部分水和硬化体の表面に、パラフィンワックスや有機塗料等の極薄いコーティング処理を施すことも可能である。このようなコーティングを設けることにより、残存した水和活性が当該部分硬化体の保管期間中に空気中の湿気によって損失されることを防止することが可能となる。
【００３８】
かかる水硬性組成物の部分硬化体を用いることで、本発明の路盤改良方法は、枕木やバラストをすべて取り除く必要なく、バラストと置換してバラストの一部として混入させることで、列車走行時の繰り替えし荷重によって、該水硬性組成物の部分硬化体が破砕或いは摩耗して、路盤に落下する。その後路盤を形成する土中に混合されて、路盤の泥中の水により残存する、未水和部分の水和活性が発現して固化し、路盤の土を固化して改良することができる。従って、変状した路盤を取り替える必要がなく、極めて簡便な路盤補強を施工することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、鉄道線路下のバラスト軌道の変状または流動化した路盤の土壌の補強改良に有効に用いられ、路盤噴泥や道床噴泥等の噴泥を抑制・防止に有用に適用できる。