(57)【要約】【課題】本発明は、粘性土からなる土路盤上に敷設しても、路盤とてん充層との間からの粘性土の流出を防止することができ、路盤内に空洞が形成されることがない省力化軌道およびその施工方法を提供することを課題とする。【解決手段】路盤１とてん充層２との間に水圧分散層６を敷設する。水圧分散層６は、列車荷重によって発生する水圧を、前後に分散させて、路盤１を構成する路盤土に十分な拘束圧を作用させるものであり、てん充層２と同一の幅もしくはてん充層２以上の幅で、路盤１を構成する路盤土（粘性土）流出が懸念される箇所に均一な層厚で連続的に敷設される。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
土路盤上に形成したてん充層によってまくらぎを支持する省力化軌道であって、
前記土路盤と前記てん充層との間に、透水性を有し、列車荷重によって発生する水圧を前後に分散する水圧分散層が敷設されていることを特徴とする省力化軌道。
【請求項２】
前記水圧分散層は、プレキャスト材で構成されていることを特徴とする請求項１記載の省力化軌道。
【請求項３】
前記水圧分散層には、水分を含むことによって膨張する材料が混入されていることを特徴とする請求項１又は２記載の省力化軌道。
【請求項４】
土路盤上に形成したてん充層によってまくらぎを支持する省力化軌道の施工方法であって、
透水性を有し、列車荷重によって発生する水圧を前後に分散する水圧分散層を前記土路盤上に敷設し、
前記水圧分散層上に前記てん充層を形成することを特徴とする省力化軌道の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、土路盤上に敷設する省力化軌道およびその施工方法に関し、特に粘性土からなる土路盤上に敷設する省力化軌道およびその施工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６は、従来の省力化軌道の構造を示す軌道横断面図である。
バラスト道床を用いるバラスト軌道においては、バラストを密にしたり、バラストを交換する等の道床作業が必要になる。このような道床作業は、夜間行われることが一般的であり、都心部等では、道床作業を省力化するために、バラストに代えてスラブ板やセメントなど注入したてん充層等を用いる省力化軌道が用いられることが多くなっている。省力化軌道は、例えば図６に示すように、路盤１上のバラストにセメントなどを注入して形成したてん充層２と、まくらぎ３と、レール４とからなり、てん充層２によってまくらぎ３およびレール４を支持する構造になっている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−２６９８０１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、粘性土からなる土路盤上にてん充層２を敷設した場合には、路盤１とてん充層２との間に浸入した水分によって軟弱化した粘性土が少しずつ流出し、路盤１内に図６に示すような空洞５が形成されてしまい、てん充層２が異常沈下してしまうという問題点があった。このような現象は、切取、素地等の水の影響が大きい箇所で顕著に現れる。
【０００５】
本発明は斯かる問題点を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、粘性土からなる土路盤上に敷設しても、路盤とてん充層との間からの粘性土の流出を防止することができ、路盤内に空洞が形成されることがない省力化軌道およびその施工方法を提供する点にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決すべく、以下に掲げる構成とした。
請求項１記載の発明の要旨は、土路盤上に形成したてん充層によってまくらぎを支持する省力化軌道であって、前記土路盤と前記てん充層との間に、透水性を有し、列車荷重によって発生する水圧を前後に分散する水圧分散層が敷設されていることを特徴とする省力化軌道に存する。
また請求項２記載の発明の要旨は、前記水圧分散層は、プレキャスト材で構成されていることを特徴とする請求項１記載の省力化軌道に存する。
また請求項３記載の発明の要旨は、前記水圧分散層には、水分を含むことによって膨張する材料が混入されていることを特徴とする請求項１又は２記載の省力化軌道に存する。
また請求項４記載の発明の要旨は、土路盤上に形成したてん充層によってまくらぎを支持する省力化軌道の施工方法であって、透水性を有し、列車荷重によって発生する水圧を前後に分散する水圧分散層を前記土路盤上に敷設し、前記水圧分散層上に前記てん充層を形成することを特徴とする省力化軌道の施工方法に存する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【０００８】
図１は、本発明に係る省力化軌道の実施の形態の構造を示す軌道横断面図であり、図２は、本発明に係る省力化軌道の実施の形態の構造を示す軌道縦断面図である。
【０００９】
本実施の形態は、図１および図２を参照すると、路盤１上のバラストにセメントなどを注入して形成したてん充層２と、まくらぎ３と、レール４と、路盤１とてん充層２との間に敷設された水圧分散層６とからなる。
【００１０】
水圧分散層６は、列車荷重によって発生する水圧を、図２に示すように、前後に分散させて、路盤１を構成する路盤土に十分な拘束圧を作用させるものであり、図１に示すように、てん充層２と同一の幅もしくはてん充層２以上の幅で、路盤１を構成する路盤土（粘性土）流出が懸念される箇所に均一な層厚で連続的に敷設される。
【００１１】
水圧分散層６を構成する材料としては、水分を蓄えることができる機能（透水性を有する材料）と、列車荷重に対して十分な強度と耐久性を有することが求められ、これらの条件を満たす材料としては、例えばプラスチックビーズをポーラス状に固めたプレキャスト材等が考えられる。
【００１２】
また、水圧分散層６に高分子ポリマー、ベントナイト粘土等の水分を吸収することで膨張する膨張性材料を混入し、水分を含むと膨張するように構成すると有効である。水圧分散層６に膨張性を付与することにより、路盤１を完全に平面にしない状態（多少凹凸がある状態）で水圧分散層６を敷設した場合でも、水分によって水圧分散層６が膨張するため、路盤１と水圧分散層６との間に生じる間隙を埋めることができ、路盤１の表面（以下、路盤面と称す）に水圧分散層６を完全に密着させることができる。
【００１３】
次に、本実施の形態の有効性を検証するために行った比較試験について図３乃至図５を参照して詳細に説明する。
図３は、比較試験に用いた省力化軌道構造を示す軌道縦断面図であり、図４は、図３に示す各省力化軌道構造の路盤面水圧波形の比較図であり、図５は、図３（ａ）および（ｂ）に示す省力化軌道構造の最小応力分布を示す図である。
【００１４】
図３（ａ）に示すような、路盤１上にてん充層２を直接敷設した従来の省力化軌道である従来モデルと、図３（ｂ）に示すような、路盤１とてん充層２との間に水圧分散層６を敷設した本発明に係る省力化軌道である水圧分散層敷設モデルと、図３（ｃ）に示すような、路盤１とてん充層２との間に水圧分散層６を敷設し、まくらぎ３間に設けたドレイン８によって水圧分散層６から水分を排水する完全排水条件モデルとを作成し、図３（ａ）〜（ｃ）に示す各モデルにおいて車輪７（荷重位置）を変位させながら路盤面に作用する水圧である路盤面水圧（ｋＰａ）をそれぞれ測定した。
【００１５】
その結果、図４を参照すると、従来モデルでは、車輪７の直下において路盤面水圧が最も大きくなり、車輪７の前後において、路盤面に水圧が作用しなくなることが分かる。
これに対し、水圧分散層敷設モデルでは、車輪７の位置に拘わらずほぼ一定の水圧が路盤面に作用しており、列車荷重によって発生する水圧が、図２に示すように、水圧分散層６によって車輪７の前後に分散されていることが分かる。なお、横軸は、車輪７の位置（ｍｍ）を示し、図５に示す車輪位置：６６０ｍｍの場所に路盤面の水圧を測定する水圧計を設置した。
【００１６】
また、完全排水条件モデルでは、列車荷重によって発生する水圧がドレイン８によって開放され、車輪７の位置に拘わらず路盤面に水圧が作用しないことが分かった。
【００１７】
次に、図３（ａ）および（ｂ）に示す各モデルにおいて有限要素法で解析して最小応力分布をそれぞれ求めた。
【００１８】
従来モデルでは、図５（ａ）に示すように、路盤１面において車輪７の前後に最小応力（ｋＮ／ｍ２）が０以下になる領域が生じる。すなわち、最小応力（ｋＮ／ｍ２）が０以下になる領域は、路盤１が支持力を発揮できない領域であり、車輪７の前後においてこのような領域が生じることで、路盤１を構成する路盤土が支持力を失い、支持力を失って軟弱化した路盤土が水圧によって流出し、路盤１内に空洞５が成長する。
【００１９】
これに対して、水圧分散層敷設モデルでは、図５（ｂ）に示すように、路盤１面において車輪７の前後に最小応力（ｋＮ／ｍ２）が０以下になる領域が生じることなく、路盤１を構成する路盤土に十分な拘束圧が発生している。従って、路盤土が支持力を失って軟弱化する危険性を低下させることができる。
【００２０】
以上説明したように、本実施の形態によれば、透水性を有する水圧分散層６を路盤１とてん充層２との間に敷設し、列車荷重によって発生する水圧を水圧分散層６で前後に分散させて、路盤１を構成する路盤土に十分な拘束圧を作用させることにより、粘性土からなる路盤１上に敷設しても、路盤１とてん充層２との間からの粘性土の流出を防止することができ、路盤内に空洞が形成されることがなく、異常沈下を防止することができるという効果を奏する。
【００２１】
さらに、本実施の形態によれば、水分を含むことにより膨張する材料を混入した水圧分散層６を路盤１とてん充層２との間に敷設することにより、路盤面が完全に平面でない状態で水圧分散層６を敷設しても、路盤１と水圧分散層６との間に生じる間隙を水圧分散層６の膨張によって埋めることができるため、路盤１と水圧分散層６とを完全に密着させることができ、路盤１を構成する路盤土にまんべんなく拘束圧を作用させることができるという効果を奏する。
【００２２】
なお、本発明が上記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、上記構成部材の数、位置、形状等は上記実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。なお、各図において、同一構成要素には同一符号を付している。
【００２３】
【発明の効果】
本発明の省力化軌道およびその施工方法は、透水性を有する水圧分散層を路盤とてん充層との間に敷設し、列車荷重によって発生する水圧を水圧分散層で前後に分散させて、路盤を構成する路盤土に十分な拘束圧を作用させることにより、粘性土からなる路盤上に敷設しても、路盤とてん充層との間からの粘性土の流出を防止することができ、路盤内に空洞が形成されることがなく、異常沈下を防止することができるという効果を奏する。
【００２４】
さらに、本発明の省力化軌道およびその施工方法は、水分を含むことにより膨張する材料を混入した水圧分散層を路盤とてん充層との間に敷設することにより、路盤面が完全に平面でない状態で水圧分散層を敷設しても、路盤と水圧分散層との間に生じる間隙を水圧分散層の膨張によって埋めることができるため、路盤と水圧分散層とを完全に密着させることができ、路盤を構成する路盤土にまんべんなく拘束圧を作用させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る省力化軌道の実施の形態の構造を示す軌道横断面図である。
【図２】本発明に係る省力化軌道の実施の形態の構造を示す軌道縦断面図である。
【図３】比較試験に用いた省力化軌道構造を示す軌道縦断面図である。
【図４】図３に示す各省力化軌道構造の路盤面水圧波形の比較図である。
【図５】図３（ａ）および（ｂ）に示す省力化軌道構造の最小応力分布を示す図である。
【図６】従来の省力化軌道の構造を示す軌道横断面図である。
【符号の説明】
１  路盤
２  てん充層
３  まくらぎ
４  レール
５  空洞
６  水圧分散層
７  車輪
８  ドレイン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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