(57)【要約】【課題】路盤上に形成されたてん充層によってまくらぎを支持する省力化軌道において、路盤変状の発生を防ぐ。【解決手段】不織布からなる表面排水層３を路盤２の表面に設け、表面排水層３と線路側溝１２との間に排水管８を架け渡す。排水管８に逆流防止弁１０を取り付け、排水管８の内部には水を充満させる。これにより、路盤２の表面の水分は、表面排水層３で吸い上げられた後、サイホンの原理により、排水管８内に導かれ、逆流防止弁１０を経て線路側溝１２に排出される。そのため、路盤２が列車荷重を受けても、路盤土が流出しなくなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
路盤上に形成されたてん充層によってまくらぎを支持する省力化軌道において、
前記路盤の表面の水分を吸い上げる表面排水層が当該路盤の表面に設けられ、
前記表面排水層によって吸い上げられた水分を排出して前記路盤の表面の水圧を低下させる排水管が当該表面排水層に接続されていることを特徴とする省力化軌道。
【請求項２】
前記表面排水層は、水平方向の透水性を備えていることを特徴とする請求項１に記載の省力化軌道。
【請求項３】
前記表面排水層は、大気圧への開放が抑止されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の省力化軌道。
【請求項４】
前記排水管は、その内部に水が充満しているとともに、排出口が吸入口より低いことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の省力化軌道。
【請求項５】
前記排水管は、その内部空間を大気圧より低くする減圧手段を備えていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の省力化軌道。
【請求項６】
前記減圧手段は、真空ポンプであることを特徴とする請求項５に記載の省力化軌道。
【請求項７】
前記排水管の最高点の水圧は、列車荷重による水圧変動値よりも低いことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の省力化軌道。
【請求項８】
前記排水管は、逆流防止弁を備えていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の省力化軌道。
【請求項９】
路盤上に形成されたてん充層によってまくらぎを支持する省力化軌道の路盤変状防止方法であって、
前記路盤の表面の水分を表面排水層で吸い上げる吸水工程と、
この水分を排水管で排出して前記路盤の表面の水圧を低下させる減圧工程と
を備えたことを特徴とする、省力化軌道の路盤変状防止方法。
【請求項１０】
前記減圧工程において、サイホンの原理で水分を排出することを特徴とする、請求項９に記載の省力化軌道の路盤変状防止方法。
【請求項１１】
前記減圧工程において、前記排水管の内部空間を大気圧より低くすることを特徴とする、請求項９に記載の省力化軌道の路盤変状防止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、路盤上に形成されたてん充層によってまくらぎを支持する省力化軌道と、その省力化軌道の路盤変状防止方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図４は従来の省力化軌道における路盤変状を示す断面図である。
【０００３】
この種の省力化軌道１においては、図４に示すように、列車荷重によって発生する路盤２の表面の水圧変動は多くとも１ｍ未満であって、その圧力自体で土を破壊するほど大きなものではない。しかし、てん充層５と路盤２との動的変位に位相差があったり、もともと隙間があったりするような箇所では、路盤２の泥土（以下、路盤土という。）の拘束圧が不足し、強度が極めて低くなるため、その程度の水圧変動であっても水みちがあれば流出してしまう。そして、路盤２の表面において、路盤土が流動化して流出した跡に空洞４が発生し、それが徐々に成長することにより、路盤変状が発生する。
【０００４】
従来、その対策としては、地下水を下げることにより、列車荷重による水圧変動を低減することが考えられる。これは、地下水を下げれば、路盤２の表面の含水比が低下し、路盤土が流動化しにくくなることと、路盤２の表面における土の間隙水圧が負になり、その反力として土粒子には拘束圧が作用するため、土の強度が増加することによるものである。
【０００５】
これを確認するため、本発明者は、室内において既設線省力化軌道の路盤変状再現試験を行なった。その結果、列車荷重による路盤土流出量は、図３に示すように、路盤面からの水位が下がるほど低下することが明らかとなった。したがって、路盤２内の水位を下げることで路盤土の変状を防止することが可能となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、透水性の低い粘性土からなる路盤２の場合、図５に示すように、路盤２に線路側溝１２が付設されていても、例えば雨期のごとく路盤２に常に水が供給されるような状況下では、路盤に動水勾配が発生し、路盤２の内部の水を速やかに線路側溝１２へ排出して水位を低下させるのは困難な場合が多い。したがって、線路側溝１２で観測される水位が路盤２の表面より十分に低くても、列車荷重によって路盤面が変状する恐れがある。
【０００７】
また、透水性の低い粘性土からなる路盤２においては、水の動きが緩慢となるため、大量の降雨直後に、図６に示すように、路盤２の表面に局所飽和領域１４が発生することが少なくない。
【０００８】
あるいは、バラスト９が貫入された部位では、その周辺の路盤土と比較して透水性が高いことから、図７に示すように、その部位に雨水が集中し、ウォーターポケットと呼ばれる局所飽和領域１４が路盤２の表面に生じることがある。
【０００９】
こうして路盤２の表面に局所飽和領域１４が発生した場合、図８に示すように、通常飽和領域から不飽和領域へ向けて水圧が正から負へ直線的に減少した後、局所飽和領域において水圧が負から正へ直線的に増加してから再び減少に転じるという折れ線形の水圧分布となる。そのため、線路側溝１２による路盤内水位低下が有効に作用しない場合が多い。したがって、線路側溝１２で観測される水位が路盤２の表面より十分に低くても、列車荷重によって路盤面が変状する危険性がある。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑み、路盤に動水勾配や局所飽和領域が発生しても、列車荷重による路盤変状を確実に防止することが可能な、省力化軌道およびその路盤変状防止方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】
【００１１】
まず、請求項１に係る発明は、路盤上に形成されたてん充層によってまくらぎを支持する省力化軌道において、前記路盤の表面の水分を吸い上げる表面排水層が当該路盤の表面に設けられ、前記表面排水層によって吸い上げられた水分を排出して前記路盤の表面の水圧を低下させる排水管が当該表面排水層に接続されていることを特徴とする。
また、請求項２に係る発明は、前記表面排水層は、水平方向の透水性を備えていることを特徴とする。
また、請求項３に係る発明は、前記表面排水層は、大気圧への開放が抑止されていることを特徴とする。
また、請求項４に係る発明は、前記排水管は、その内部に水が充満しているとともに、排出口が吸入口より低いことを特徴とする。
また、請求項５に係る発明は、前記排水管は、その内部空間を大気圧より低くする減圧手段を備えていることを特徴とする。
また、請求項６に係る発明は、前記減圧手段は、真空ポンプであることを特徴とする。
また、請求項７に係る発明は、前記排水管の最高点の水圧は、列車荷重による水圧変動値よりも低いことを特徴とする。
また、請求項８に係る発明は、前記排水管は、逆流防止弁を備えていることを特徴とする。
また、請求項９に係る発明は、路盤上に形成されたてん充層によってまくらぎを支持する省力化軌道の路盤変状防止方法であって、前記路盤の表面の水分を表面排水層で吸い上げる吸水工程と、この水分を排水管で排出して前記路盤の表面の水圧を低下させる減圧工程とを備えたことを特徴とする。
また、請求項１０に係る発明は、前記減圧工程において、サイホンの原理で水分を排出することを特徴とする。
また、請求項１１に係る発明は、前記減圧工程において、前記排水管の内部空間を大気圧より低くすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、路盤の表面の水分は、表面排水層で吸い上げられた後、サイホンの原理により、排水管から排出される。その結果、路盤に動水勾配や局所飽和領域が発生しても、列車荷重による路盤変状を確実に防止することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】
省力化軌道１は、図１に示すように、粘性土からなる路盤２を有しており、路盤２の表面には、不織布からなる表面排水層３が大気圧に開放されない状態で敷設されている。一般に省力化軌道１は気密性が高いため、表面排水層３を大気圧に開放しない状態に保つことは容易である。
【００１５】
この表面排水層３の上側には、てん充層５が形成されており、てん充層５の上側には複数本のまくらぎ６が、図１紙面と直角な方向に沿って所定の間隔で配設されている。これらまくらぎ６の上側には２本一対のレール７が、図１紙面と直角な方向に延伸する形で載置されている。さらに、表面排水層３の上側には多数個のバラスト９が、てん充層５およびまくらぎ６の周囲に敷設されている。
【００１６】
また、表面排水層３と線路側溝１２との間には、排水管８が架け渡されており、排水管８の排出口８ｂは吸入口８ａより低くなっている。この排水管８には、その吸入口８ａの近傍に逆流防止弁１０が取り付けられており、排水管８の内部は水が充満して飽和状態になっている。なお、排水管８の最高点の水圧は、列車荷重による水圧変動値よりも低くなっている。これは、排水管８を路盤２の表面から所定の高さ（例えば、３０ｃｍ）以下に配管することによって実現することができる。
【００１７】
省力化軌道１は以上のような構成を有するので、路盤２の表面に局所飽和領域１４が発生した場合、局所飽和領域１４内の水分は、表面排水層３で吸い上げられた後、サイホンの原理により、排水管８の吸入口８ａから排水管８内に導かれ、逆流防止弁１０を経て排水管８の排出口８ｂから線路側溝１２に排出される。このとき、表面排水層３は不織布から構成されているので、水平方向の透水性に優れる。したがって、表面排水層３内の水は、排水管８の吸入口８ａに素早く集められ、排水処理が円滑に行われる。
【００１８】
その結果、路盤２の表面の水圧が強制的に負圧となり、路盤２の表面における土の有効拘束圧が上がって強度が増大する。また、図２に示すように、軌道直下の静水圧分布が線路側溝１２の静水圧分布と一致することにより、路盤２内の局所的な水の移動がなくなる。そのため、路盤２が列車荷重を受けても、路盤土が流出しなくなり、路盤面が変状する事態を確実に防ぐことが可能となる。
【００１９】
一方、路盤２に動水勾配が発生した場合、路盤２内の水は、線路側溝１２に直接的に導かれて排出されることに加えて、サイホンの原理で表面排水層３および排水管８を経由して線路側溝１２に導かれる形で排出される。その結果、路盤２内の水分を２つの排水路で速やかに線路側溝１２へ排出して水位を低下させることが容易となる。したがって、線路側溝１２で観測される水位が路盤２の表面より十分に低ければ、列車荷重によって路盤面が変状する事態を確実に防ぐことができる。
【００２０】
なお、路盤２内の水位が低下すると、排水管８の内部が不飽和状態になる場合があるが、その場合でも、列車荷重や降雨によって再び路盤２の表面の水圧が上昇すれば、排水管８内に自動的に水が供給される。したがって、上述したサイホンの原理による排水機構は、必要なときには確実に作動することが保証される。
【００２１】
また、逆流防止弁１０は簡易的な真空ポンプとして機能するので、上述したサイホンの原理による排水は効率的に行われる。すなわち、路盤２が列車荷重を受けて沈下すると、路盤２内に正の水圧が発生し、水分が排水管８を経て流出する。そして、列車通過後に路盤２の変形が弾性回復するときには、排水管８には逆流防止弁１０が取り付けられているので、水や空気が排水管８を逆流することはなく、そのため路盤２内の圧力が低下することになる。
【００２２】
なお、排水管８に真空ポンプなどの減圧手段（図示せず）を接続し、排水管８の内部空間を機械的に大気圧より低くするようにしてもよい。
【００２３】
なお、上述の実施形態においては、不織布からなる表面排水層３を敷設した場合について説明したが、表面排水層３としては、路盤２の表面の水分を吸い上げることができる限り、不織布以外の材質（例えば、ジオシンセティクスを用いた排水材、或いは砂層など）を採用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る省力化軌道の一実施形態を示す断面図である。
【図２】局所飽和領域のない地盤の間隙水圧分布を示す概念図である。
【図３】路盤面からの水位と路盤土流出量との関係を表すグラフである。
【図４】従来の省力化軌道における路盤変状を示す断面図である。
【図５】従来の省力化軌道における路盤内部の水分布の第１例を示す断面図である。
【図６】従来の省力化軌道における路盤内部の水分布の第２例を示す断面図である。
【図７】従来の省力化軌道における路盤内部の水分布の第３例を示す断面図である。
【図８】局所飽和領域のある地盤の間隙水圧分布を示す概念図である。
【符号の説明】
【００２５】
１……省力化軌道
２……路盤
３……表面排水層
４……空洞
５……てん充層
６……まくらぎ
７……レール
８……排水管
８ａ……吸入口
８ｂ……排出口
９……バラスト
１０……逆流防止弁
１２……線路側溝
【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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【図７】
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【図８】
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