(57)【要約】【課題】騒音や振動の発生を抑制することが可能であり、コンクリートカッターやワイヤーソー等の大型の重機を必要とすることなく、短時間かつ低コストにて省力化軌道の填充層を撤去することが可能な省力化軌道の填充層の破砕工法を提供する。【解決手段】本発明の省力化軌道の填充層の破砕工法は、レールを固定する枕木の下部及び周辺部のバラストを填充材により固結してなる填充層４の複数の箇所を削孔し、この削孔された複数の孔１１に破砕剤を充填し、この破砕剤に加水することにより化学反応を生じさせて膨張させ、この膨張力により填充層４に亀裂１２を生じさせ、この亀裂１２により填充層４を破砕する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レールを固定する枕木の下部及び周辺部のバラストを填充材により固結してなる填充層の複数の箇所を削孔し、この削孔された複数の孔を機械的手段または化学的手段により拡張して前記填充層に亀裂を生じさせ、この亀裂により前記填充層を破砕することを特徴とする省力化軌道の填充層の破砕工法。
【請求項２】
前記填充層を削孔する際に、前記填充層の隣接する前記枕木間の複数の箇所各々を削孔箇所とし、かつ、これら削孔箇所各々を前記枕木の長手方向に沿って配列したことを特徴とする請求項１記載の省力化軌道の填充層の破砕工法。
【請求項３】
前記機械的手段は、破砕器、拡張器、拡張治具のうち１つ以上であることを特徴とする請求項１または２記載の省力化軌道の填充層の破砕工法。
【請求項４】
前記化学的手段は、破砕剤であることを特徴とする請求項１または２記載の省力化軌道の填充層の破砕工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、省力化軌道の填充層の破砕工法に関し、さらに詳しくは、騒音、振動等の物理的衝撃の発生を抑制することにより、夜間あるいは住宅密集地等における省力化軌道の填充層の撤去工事に用いて好適な省力化軌道の填充層の破砕工法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、列車の輸送量の増加、労働力の不足、環境への影響への対策等から、従来のバラスト軌道に替わって、レールを固定する枕木の下部及び周辺部のバラストをセメント系グラウト剤等の填充材により固結して填充層とした省力化軌道の開発が進められている（非特許文献１）。
この省力化軌道区間においては、横断管路や跨道橋等の線路下横断構造物を施工する場合、または工事桁仮設や軌道の曲線の変更等大規模な線路工事を行う場合、あるいは伸縮継目の挿入等の枕木交換を伴う工事を施工する場合等、既存の省力化軌道をバラスト軌道へと有道床化する工事が必要になってくる。
【０００３】
省力化軌道の填充層を撤去する場合、ピックやブレーカを用いて填充層をはつるはつり作業、またはコンクリートカッターやワイヤーソーを用いて填充層を切断する切断作業により、填充層の枕木間の縁切りをし、軌道から撤去する工法が取られている。
【非特許文献１】鵜飼毅彦、村尾和彦、相原宏任、「ＪＲ東日本における既設線省力化軌道開発の取り組み」、ＪＲＥＡ、社団法人日本鉄道技術協会、２００５年、第４８巻、第１２号、ｐ．３１２９４−３１２９６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述した従来の省力化軌道の填充層を撤去する工法では、はつり作業の場合、このはつり作業自体が重労働の上、騒音及び振動の発生が避けられず、特に夜間作業や住宅密集地での作業が多くなり、近隣の住民への騒音・振動対策が必要になるという問題点があった。また、填充層をはつるのに長時間を要することから、施工に時間がかかるという問題点があった。
一方、切断作業の場合、騒音や振動の発生を抑制することができるものの、厚みが３００ｍｍもある填充層をコンクリートカッターやワイヤーソーで切断するために、使用するコンクリートカッターやワイヤーソーが大型かつ高価になってしまい、また、填充層を切断する際にレールを予め撤去しておく必要があり、作業が大掛かりとなるうえ、軌道内での短時間の作業に向いていない等、取り扱いや費用の点で多くの問題点があった。
また、いずれの作業においても、作業量が重機や工具の数により制限されてしまうという問題点があった。
【０００５】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、騒音や振動の発生を抑制することが可能であり、コンクリートカッターやワイヤーソー等の大型の重機を必要とすることなく、短時間かつ低コストにて省力化軌道の填充層を撤去することが可能な省力化軌道の填充層の破砕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】
【０００６】
本発明者等は、上記の課題を解決するために鋭意検討を行った結果、填充層の引張強度が圧縮強度に比べて小さく、しかも無筋コンクリートである点に着目し、この填充層の二つ以上の箇所への削孔後、これらの孔を機械的手段または化学的手段により拡張して前記填充層に亀裂を生じさせ、この亀裂に起因する引張破壊により填充層を破砕すれば、騒音及び振動が小さく、大掛かりな重機や工具を必要とすることなく、短時間にて効率良く填充層が破砕され、填充層の撤去が極めて容易になることを知見し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、本発明の省力化軌道の填充層の破砕工法は、レールを固定する枕木の下部及び周辺部のバラストを填充材により固結してなる填充層の複数の箇所を削孔し、この削孔された複数の孔を機械的手段または化学的手段により拡張して前記填充層に亀裂を生じさせ、この亀裂により前記填充層を破砕することを特徴とする。
【０００８】
この省力化軌道の填充層の破砕工法では、レールを固定する枕木の下部及び周辺部のバラストを填充材により固結してなる填充層の複数の箇所を削孔し、この削孔された複数の孔を機械的手段または化学的手段により拡張する。
この拡張の際に、隣接する孔の拡張力が互いに緩衝し合うことにより、複数の孔各々から生じた亀裂は孔の配列方向に沿って生じ、孔の配列方向と異なる方向に生じる可能性は非常に少ない。
よって、孔から生じた亀裂は、孔の配列方向に沿って延び、填充層を破砕する。
【０００９】
本発明の省力化軌道の填充層の破砕工法は、前記填充層を削孔する際に、前記填充層の隣接する前記枕木間の複数の箇所各々を削孔箇所とし、かつ、これら削孔箇所各々を前記枕木の長手方向に沿って配列したことを特徴とする。
【００１０】
この省力化軌道の填充層の破砕工法では、填充層を削孔する際に、この填充層の隣接する枕木間の複数の箇所各々を削孔箇所とし、かつ、これら削孔箇所各々を枕木の長手方向に沿って配列したことにより、この削孔された複数の孔を機械的手段または化学的手段により拡張した際に、隣接する孔の拡張力が互いに緩衝し合うことにより、複数の孔各々から生じた亀裂は孔の配列方向、すなわち枕木の長手方向に沿って生じることとなり、孔の配列方向と直交する方向、すなわちレールの延在する方向には生じない。
よって、複数の孔各々から生じた亀裂は、填充層を横断するように延び、填充層を最短距離にて破砕する。
【００１１】
本発明の省力化軌道の填充層の破砕工法は、前記機械的手段が破砕器、拡張器、拡張治具のうち１つ以上であることを特徴とする。
この省力化軌道の填充層の破砕工法では、破砕器、拡張器、拡張治具のうち１つ以上を削孔された複数の孔各々に挿入することにより、その機械的な加圧により複数の孔各々に亀裂を生じさせ、填充層を破砕する。
これら破砕器、拡張器及び拡張治具は、騒音や振動が、従来のピック、ブレーカ、コンクリートカッター、ワイヤーソー等と比べて非常に小さくなり、騒音や振動の発生を大幅に抑制することが可能となる。
【００１２】
本発明の省力化軌道の填充層の破砕工法は、前記化学的手段が破砕剤であることを特徴とする。
この省力化軌道の填充層の破砕工法では、破砕剤を削孔された複数の孔各々に充填することにより、この破砕剤が化学反応により膨張し、この膨張時の圧力により複数の孔各々に亀裂を生じさせ、填充層を破砕する。
この破砕剤は、孔に充填する際に振動が無く、騒音も極めて小さいので、騒音が、従来のピック、ブレーカ、コンクリートカッター、ワイヤーソー等と比べて極めて小さくなり、騒音や振動の発生を大幅に抑制することが可能となる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の省力化軌道の填充層の破砕工法によれば、レールを固定する枕木の下部及び周辺部のバラストを填充材により固結してなる填充層の複数の箇所を削孔し、この削孔された複数の孔を機械的手段または化学的手段により拡張して前記填充層に亀裂を生じさせ、この亀裂により前記填充層を破砕するので、騒音や振動の発生を抑制することができ、しかも、短時間にて省力化軌道の填充層を撤去することができる。
また、複数の孔を機械的手段または化学的手段により拡張するので、この拡張の際に、隣接する孔の拡張力が互いに緩衝し合うことにより、亀裂を生じさせ、コンクリートカッターやワイヤーソー等の大型の重機と同様の効果を期待することができる。
【００１４】
また、填充層を削孔する際に、この填充層の隣接する枕木間の複数の箇所各々を削孔箇所とし、かつ、これら削孔箇所各々を枕木の長手方向に沿って配列することにより、填充層を最短距離にて破砕することができ、最短時間にて省力化軌道の填充層を撤去することができる。
【００１５】
また、機械的手段を破砕器、拡張器、拡張治具のうち１つ以上とすることにより、騒音や振動の発生を大幅に抑制することができる。
また、化学的手段を破砕剤とすることにより、騒音や振動の発生を大幅に抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の省力化軌道の填充層の破砕工法の最良の形態について説明する。
なお、この形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
【００１７】
図１は、本発明の省力化軌道の填充層の破砕工法が適用される省力化軌道を示す斜視図であり、図において、１は列車用等として敷設されたレール、２はコンクリートブロックまたは木ブロックからなる枕木、３はレール１を枕木２に固定するためのレール締結装置、４は枕木２の下部及び周辺部に設けられた無筋コンクリートからなる填充層、５は砕石砂利からなるバラストである。
【００１８】
この填充層４は、従来の軌道構造に用いられている砕石砂利からなるバラストの粒子間の空隙に、セメント系グラウト材等の填充材を注入し、固結してなるもので、例えば、バラストに、速硬性・充填性に優れた高機能グラウト材 フィルコン ＳＢ−Ｑ（住友大阪セメント社製）を填充したプレパックコンクリートが好適に用いられる。このプレパックコンクリートは、圧縮強度が５〜３５Ｎ／ｍｍ２、弾性係数が３〜１０ｋＮ／ｍｍ２程度と、通常のコンクリートと比べて柔らかく、ひび割れ抵抗性が高いという特徴を有する。
【００１９】
次に、本実施形態の省力化軌道の填充層の破砕工法について図面に基づき説明する。
まず、図２及び図３に示すように、レール締結装置３を緩めてレール１、１を移動可能な状態とし、削孔機を用いて填充層４の複数の箇所を、この填充層４の表面に対して垂直方向、すなわち厚み方向に削孔し、孔１１を形成する。
削孔機としては、円筒状のカッターでくり抜くコアドリル、ドリルの回転と打撃で削孔するハンマードリル等があるが、ハンマードリルはコンクリート打撃音が発生し、削孔速度も遅いために、コアドリルの方が削孔速度が速く、作業時に発生する騒音及び振動が小さい点で優れている。
【００２０】
削孔する箇所は、填充層４の隣接する枕木２、２間の複数の箇所とする。
これらの箇所は、枕木２、２の長手方向に沿って複数個配列することとする。ここでは、レール１、１の敷設位置から外側の離れた位置に１箇所ずつ、レール１、１の敷設位置の内側に等間隔に４箇所、計６箇所とする。
【００２１】
孔１１の断面形状及び大きさは、填充層４が破砕されるのに十分な亀裂を生じることのできる形状及び大きさであればよく、特に限定されないが、填充層４を短時間で破砕、撤去することを考慮すると、断面形状は円形、または長径が配列方向の楕円形が好ましく、その大きさは、円形の場合、半径は５〜１００ｍｍ程度が好ましい。また、楕円形の場合、長径は５〜１００ｍｍ程度が好ましい。
この孔１１は、填充層４が破砕されるのであれば、填充層４を貫通していなくともよいが、填充層４の下面まで確実に亀裂を生じさせるには、填充層４を貫通していることが好ましい。
【００２２】
次いで、これらの孔１１を機械的手段または化学的手段により拡張する。
機械的手段としては、油圧、水圧または機械的圧力を用いて破砕する破砕器、ジャッキ等の力学的に拡張する拡張器、クサビやセリ矢等の拡張治具のうち１つ以上が好適に用いられる。
【００２３】
また、化学的手段としては、化学反応により膨張する破砕剤が好適に用いられる。この破砕剤としては、取り扱い及び運搬が容易であり、短時間に多数の施工ができる静的破砕剤が好ましく、この静的破砕剤としては、生石灰（ＣａＯ）を主成分とする生石灰系破砕剤が好ましい。
この生石灰系破砕剤は、生石灰が水と反応して消石灰（Ｃａ（ＯＨ）２）となる過程で膨張することを利用したもので、１０Ｎ／ｍｍ２以上の膨張圧、好ましくは２５Ｎ／ｍｍ２以上の膨張圧を生じ、安価で取り扱いが容易であるという特徴を有する。
【００２４】
この生石灰系破砕剤は、孔１１に直接充填し、その後加水することとしてもよいが、作業の容易性、充填時間の短縮を考慮すると、孔１１とほぼ同一形状の不織布に袋詰めし、この袋を孔１１に装填した後、この袋に加水することが好ましい。
この生石灰系破砕剤は、加水後から初期膨張までの時間が３０分以内となるように調整することが好ましい。
【００２５】
これらの孔１１は、図４に示すように、機械的手段または化学的手段により同時に拡張、あるいは外側の孔１１から内側の孔１１へ順次拡張することにより、隣接する孔１１の拡張力が互いに緩衝し合い、これらの孔１１各々から生じた亀裂１２は孔１１の配列方向、すなわち孔１１、１１間に連続して発生することとなる。したがって、孔１１の配列方向と直交する方向、すなわちレール１、１の延在する方向に亀裂が生じる可能性は低い。
このように、複数の孔１１各々から生じた亀裂１２は、図５に示すように、填充層４を横断するように延びて填充層４を最短距離にて破砕し、填充層４を個々の填充片１３に分割することとなる。
【００２６】
次いで、レール締結装置３をさらに緩めてレール１、１を枕木２上から撤去し、個々の填充片１３を、クレーン等で吊り上げて省力化軌道から撤去する。
この填充片１３は、クレーン等で吊り上げた際に隣接する填充片１３に対して容易に縁切りすることができるので、省力化軌道から容易に撤去することができる。
【００２７】
次に、孔の本数や角度による填充層４の亀裂の発生の様子を検討した。
図６は、孔の本数、角度、深さを変えた場合の削孔状態を示す図であり、図中（ａ）は、レール１、１の外側に２つずつ、レール１、１の内側に等間隔に４つ、計８つの孔１１を貫通するように削孔したものであり、（ｂ）は、レール１、１の外側に１つずつ、レール１、１の内側に等間隔に３つ、計５つの孔１１を貫通するように削孔したものであり、（ｃ）は、レール１、１の外側に斜め４５°に１つずつ、レール１、１の内側に２つ、計４つの孔１１を貫通するように削孔したものである。
【００２８】
また、図６中（ｄ）は、レール１、１の外側に斜め４５°に２つずつ、レール１、１の内側に斜め４５°に１つずつ、計６つの孔１１を枕木２の下方かつ填充層４の中央部まで削孔したものであり、（ｅ）は、レール１、１の外側に２つずつ、レール１、１の内側に等間隔に４つ、計８つの孔１１を填充層４の底面近傍まで削孔したものであり、（ｆ）は、レール１、１の外側に斜め４５°に２つずつ、レール１、１の内側に斜め４５°に１つずつ、計６つの孔１１を枕木２の下方かつ填充層４の中央部まで削孔し、さらに、レール１、１の内側に２つの孔１１を填充層４の底面近傍まで削孔したものである。
【００２９】
ここでは、生石灰系破砕剤として、加水後から初期膨張までの時間が３０分以内となるように調整した静的破砕剤 Ｓマイト（住友大阪セメント製）を用い、この静的破砕剤を孔１１とほぼ同一形状のφ３５ｍｍ×５０ｍｍの円筒径の不織布に袋詰めし、この袋を図３及び図６（ａ）〜（ｆ）に示すそれぞれの孔１１に装填し、次いで加水することにより、これらの袋内の静的破砕剤を膨張させ、この膨張力に起因する亀裂の発生の様を観察した。
その結果、次のことが分かった。
【００３０】
（１）垂直削孔は、斜め削孔と比較して１／２の時間で削孔することができ、しかも亀裂の発生状況が殆ど変わらなかった。
（２）孔は、填充層を貫通した場合、填充層下面まで確実に亀裂を発生させることができた。また、填充層の途中まで削孔した場合、填充層下面まで確実に亀裂を発生させることはできないが、填充層の破砕は可能であった。
（３）レールの外側の孔は、枕木による拘束が小さいことから、１つずつ形成することで、十分に破砕可能である。
（４）レールの内側の孔は、３つで十分破砕可能であるが、場合によっては孔間に亀裂が発生しない虞があることから、確実に亀裂を発生させるためには、４つ削孔することがよい。
【００３１】
（５）全ての枕木間に削孔を施した場合、隣接する枕木間での同時破砕は、破砕剤の膨張力を拘束し合い、亀裂の発生を阻害する。また、枕木は２本を同時に撤去するのが効率的である。したがって、枕木２本毎に、すなわち１本おきに削孔することがよい。
（６）レール締結装置は締結したままでも亀裂は発生するが、レール締結装置を緩めておいた方が、亀裂の発生状況は良好になる。
以上の結果、填充層４を効率よく短時間にて破砕するためには、レール１、１の敷設位置から外側の離れた位置に１箇所ずつ、レール１、１の敷設位置の内側に等間隔に４箇所、計６箇所に削孔することがよいことが分かった。
【００３２】
以上説明したように、本実施形態の省力化軌道の填充層の破砕工法によれば、同時に多断面の施工を行うことができる。また、破砕に関する準備が削孔以外必要としないので、従来とほぼ同等の費用で、１日当たりの作業量を約２倍以上とすることができる。したがって、短時間にて安価に省力化軌道の填充層を撤去することができる。
また、填充層を最短距離にて破砕することができ、最短時間にて省力化軌道の填充層を撤去することができる。
また、コンクリートカッターやワイヤーソー等の大型の重機が必要無いので、施工が容易かつ低コストである。
また、破砕剤を用いて孔１１を拡張するので、騒音や振動の発生を大幅に抑制することができ、特に、住宅密集地での夜間作業時の騒音・振動の削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の省力化軌道の填充層の破砕工法が適用される省力化軌道を示す斜視図である。
【図２】本発明の省力化軌道の填充層の破砕工法における削孔箇所を示す平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図４】本発明の省力化軌道の填充層の破砕工法における亀裂の発生のメカニズムを示す模式図である。
【図５】本発明の省力化軌道の填充層の破砕工法における填充層の破砕・分割の様を示す平面図である。
【図６】本発明の省力化軌道の填充層の破砕工法における孔の本数や角度を変えた状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  レール
２  枕木
３  レール締結装置
４  填充層
５  バラスト
１１  孔
１２  亀裂
１３  填充片
【図１】
2007332703.tif 000003
【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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