(57)【要約】【課題】環境負荷がなく且つ簡便な構成で、枕木及びレールが設置されているバラスト層から水が噴出することを防止し、レールの沈下を防止する。【解決手段】地盤１１に砕石１２が敷き詰められて、バラスト層１３が形成される。バラスト層１３に枕木１４が複数敷設される。枕木１４にレール１５が取り付けられている。レール沈下防止構造５０は、側面に孔５１ａが複数形成され、下端が開口している配管５１を有する。配管５１の軸方向が、鉛直方向または斜下方向に向いた状態で、配管５１の少なくとも一部がバラスト層１３に埋まっている。【選択図】            図１
2016041891.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤に形成されるバラスト層に複数敷設される枕木と、
該枕木に取り付けられるレールと、
周面に孔が複数形成される管と、を有するレール沈下防止構造であって、
前記管の軸方向が鉛直方向または斜下方向に向いた状態で、少なくとも前記管の一部がが前記バラスト層に埋まっていることを特徴とするレール沈下防止構造。
【請求項２】
透水性を有し且つ砕石が収容された袋体が前記管に詰め入れられていることを特徴とする請求項１に記載のレール沈下防止構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、砕石などのバラストが地盤に敷き詰められて形成されるバラスト層に敷設された枕木に取り付けられるレールが沈下することを防止する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
製鉄所ではレールが複数敷設されており、該レールを、石炭や鉱石を移送するアームや溶銑鍋などが搭載される車両が走行している。レールが敷設される道床としては、コンクリート製の板を設置することで形成されるコンクリート道床と、砕石や砂利などのバラストが一定の厚みを有するように地盤に敷き詰めることで形成されるバラスト道床と、がある。コンクリート道床では、コンクリート製の板上にレールが取り付けられ、バラスト道床では、敷き詰められたバラスト上に枕木を敷設し、該枕木にレールが取り付けられる。コンクリート道床は、レールの沈下が生じにくいという利点があるものの、設置費用が高いという欠点がある。一方、バラスト道床は、レールの沈下が生じやすいという欠点があるものの、設置費用が安いという利点があり、その上、レール上を走行する車両の荷重や振動を枕木を介して分散させて地盤に伝えるので、低振動且つ低騒音であるという利点もあり、製鉄所の原料ヤード地区などでは、レールが敷設される道床として、バラスト道床が利用されている。
【０００３】
バラスト道床に設置されるレールが沈下することを防止するためには、砕石などのバラストが地盤に敷き詰められて形成されるバラスト層内に雨水を滞留させずに、バラスト層から排水することが重要である。砕石同士の摩耗による砕石の細粒化に起因して土砂混入率が増加し、細粒分が砕石の間隙に堆積してそこに水がたまり、バラスト層に荷重が掛かった際に、水（泥水）が噴出する現象が生じる場合がある。この現象が生じると、枕木が沈むとともに、該枕木に取り付けられたレールも沈下してしまう。
【０００４】
そこで、特許文献１には、バラスト層の表面に、有機物からなる噴泥固結剤を散布して、前記バラスト層から泥水が噴出することを防止し得る旨が記載されている。特許文献２には、枕木のレール支持部の下面に当接し、下端部が地盤に埋設される支持体を、レール長方向に複数設けることが記載されており、車両の荷重や振動を、支持体を介して地盤に伝達して、前記バラスト層から泥水が噴出することを防止し得る旨が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１１２９１２号公報
【特許文献２】特開２０１１−６８６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１及び２の技術によって、確かに、バラスト層からの泥水の噴出をある程度防止し得る。しかしながら、特許文献１の技術では、バラスト層に有機系の材料が混入することになるので、環境保護に関する法令上、バラスト層を構成する砕石を廃棄したり再利用する場合に、砕石を無害化処理する必要がある。特許文献２の技術を、枕木及びレールが既に設置されているバラスト道床に適用する場合、枕木及びレールを撤去してから支持体を地盤に埋設するという作業が発生してしまう分、工期及びコストが余計に掛ってしまう。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、環境負荷がなく且つ簡便な構成で、枕木及びレールが設置されているバラスト層から泥水が噴出することを防止し、レールが沈下することを防止するレール沈下防止構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するための本発明の要旨は以下の通りである。
（１）地盤に形成されるバラスト層に複数敷設される枕木と、該枕木に取り付けられるレールと、周面に孔が複数形成される管と、を有するレール沈下防止構造であって、前記管の軸方向が鉛直方向または斜下方向に向いた状態で、少なくとも前記管の一部がが前記バラスト層に埋まっていることを特徴とするレール沈下防止構造。
（２）透水性を有し且つ砕石が収容された袋体が前記管に詰め入れられていることを特徴とする上記（１）に記載のレール沈下防止構造。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、周面に孔が複数形成される管をバラスト層に埋め込むだけで、該バラスト層からの泥水の噴出を防止することができる。簡便な構成で、レールが沈下することを防止できる。また、水の噴出を防止するに際し、バラスト層に有機系の材料を混入させる必要がないので、バラスト層を構成する砕石を無害化処理する必要もなくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】製鉄所におけるバラスト道床を示す図である。
【図２】図１に示すバラスト層に管が埋まっている状態を示す図である。
【図３】図２の管を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は製鉄所におけるバラスト道床を示し、（ａ）はバラスト道床の平面図であり、（ｂ）はその鉛直断面図である。バラスト道床１０は、地盤１１に、砕石１２が敷き詰められて形成されるバラスト層１３を有する。該バラスト層１３には枕木１４が複数敷設され、該枕木１４に跨がるようにレール１５が取り付けられている。図１では、更に、製鉄所の各設備に繋がるベルトコンベア２１、レール１５を走行する車両２２、及び、鉱石や石炭などの粉状物２３の山を示し、ベルトコンベア２１とレール１５と粉状物２３の山とは、それぞれ並列している。
【００１２】
車両２２には、バケットを有するアーム２４が搭載され、該アーム２４で粉状物２３を山からすくい上げ、駆動しているベルトコンベア２１に移す。次いで、ベルトコンベア２１が繋がる製鉄所の設備に粉状物２３が送られる。アーム２４が届く範囲に粉状物２３が無くなったら、アーム２４が届く範囲に粉状物２３が存在する位置へ、車両２２が移動し、再び、山から粉状物２３をすくい上げベルトコンベア２１に移し、製鉄所の設備に送る。このようにして、製鉄所における各種設備に、鉱石や石炭などの粉状物２３を移送している。
【００１３】
バラスト層１３の近くに、鉱石や石炭などの粉状物２３の山や粉状物２３を移送するアームやベルトコンベアが存在する場合には特に、バラスト層１３に、低透水性層３１が形成されやすく、該低透水性層３１に起因してバラスト層１３の排水性が悪化しやすい。粉状物２３を山からベルトコンベア２１に移す際に、粉状物２３がバラスト層１３に落下し、該バラスト層１３を構成する砕石の間隙に入り込んでしまう。前述の通り、アーム２４によって粉状物２３を山からベルトコンベア２１に移す作業を繰り返していくと、作業の初期のうちは、バラスト層１３に落下する粉状物２３の量は少なくても、そのうち、その量は多くなっていく。バラスト層１３への粉状物２３の落下量が多いと、砕石１２の間隙の大部分を粉状物２３が占めてしまうこととなり、前記間隙部分では、粉状物２３の毛管力による保水力が向上してしまう。よって、バラスト層１３の表面及び／または上部に、低透水性層３１が形成されることとなる。
【００１４】
透水性とは、ＪＩＳ  Ａ１２１８で規定されている方法で透水係数を測定して、該透水係数で表される水を通過させる性質を意味し、透水係数が１０−6〜１０−７［ｃｍ／ｓｅｃ］となる部分が、バラスト層１３に形成された場合には、その部分を低透水性層３１とする。粉状物２３の粒径は１．０ｍｍ以下であり、この粉状物２３が砕石１２の間隙を占めれば、前述の低透水性層３１が形成されることになる。
【００１５】
砕石１２の劣化や砕石１２同士の摩耗によって砕石１２が細粒化していなければ、砕石１２の粒径は２０〜４０ｍｍであり、低透水性層３１が形成されておらず、粒径が２０〜４０ｍｍ程度確保されている場合には、バラスト層１３の透水係数は１以上であり、バラスト層１３の透水性は高い。但し、車両２２による荷重及び振動を受け続ければ、砕石１２の劣化や砕石同士の摩耗が促進され、細粒化によって粒径は小さくなっていき、その場合には、バラスト層１３の透水性は低下していく。
【００１６】
低透水性層３１が形成された状態のバラスト層１３に水が大量にかかると、低透水性層３１に水が保持されてしまう。その状態のバラスト層１３に、レール１５を走行する車両２２の荷重が掛かると、バラスト層１３からその水（泥水）が噴出する現象が生じる場合がある。この現象が生じると、枕木１４が沈下するとともに該枕木１４に取り付けられたレール１５も沈下してしまう虞がある。
【００１７】
製鉄所においては、上述のような事情から、低透水性層３１が形成されたバラスト層１３から泥水が噴出する現象が生じやすい。それに加え、バラスト層１３の砕石の劣化や砕石同士の摩耗による砕石の細粒化に起因して土砂混入率が増加し、細粒分が砕石の間隙に堆積してそこに水がたまり、バラスト層１３に荷重が掛かった際に、泥水が噴出する現象が生じる場合もある。この現象によっても、枕木１４が沈むとともに、該枕木１４に取り付けられたレール１５も沈下してしまう虞がある。
【００１８】
本発明は、低透水性層３１が形成されたり、砕石の細粒化が進んだりして、透水性が悪化したバラスト層１３に、管の少なくとも一部を埋めることで、管を介してバラスト層１３からの水（泥水）の排出を促進して、レール１５の沈下を防止する構造である。図１に示すバラスト層に管が埋まっている状態を図２に示す。図２を参照して、レール沈下防止構造の実施形態の一例を以下に説明する。図２（ａ）は、図１におけるバラスト道床の平面図であり、（ｂ）はその鉛直断面図であるが、簡略化のために、ベルトコンベア２１、アーム２４が搭載される車両２２、及び、粉状物２３の山を省略するとともに、バラスト道床１０を拡大して示してある。また、図２に示す構成で、図１と同じものについては、同じ符号を付して説明を省略する。
【００１９】
図２に示すように、レール沈下防止構造５０は、バラスト層１３に複数敷設される枕木１４と、該枕木１４に取り付けられるレール１５と、バラスト層１３に埋まっている管５１を有する。管５１は、内部にバラスト層１３を構成する砕石１２が入らないように、上端及び下端が開口し、管の軸方向が鉛直方向に向いた状態で埋め込んである。
【００２０】
管５１の構成を図３に示す。管５１の周面には孔５１ａが複数形成され、下端が開口している。管５１が埋まっているバラスト層１３に低透水性層３１が形成される場合には、該低透水性層３１の水は、重力によって下方に向かうことになるものの、低透水性層３１の保持力が強く、下方に向かいにくい。しかしながら、低透水性層３１中に管５１が存在している場合には、水は、管５１の周面に接触し孔５１ａを介して、管５１に流れ入って、その内部を流下することになる。孔５１ａの直径や管５１の管径は特に限定されるものではないが、孔５１ａの直径は５〜２０ｍｍであれば、周囲の地盤に含まれる水分が管５１内に流れ入ることができ、管の強度も保つことが可能である。また、管５１の管径は１００〜２００ｍｍである。
【００２１】
管５１の軸方向が鉛直方向または斜下方向に向いた状態で、管５１の少なくとも一部（特に下端）がバラスト層１３に埋まっており、管５１の下端が、低透水性層３１が形成されていないバラスト層１３に到達する。これにより、管５１を流下する水が、低透水性層３１が形成されていないバラスト層１３に到達可能となり、バラスト層１３から地盤１へ水が排出される。なお、管５１が、低透水性層３１から流れ入る水が、低透水性層３１が形成されていないバラスト層１３に水を排出する機能を発揮することができるのであれば、図１に示すように管５１全体が埋め込まれていてもよいし、管５１の一部のみがバラスト層１３に埋まっていてもよい。
【００２２】
管５１の材料は特に限定されるものではなく、その一部がバラスト層１３に埋まった際に、管５１に掛る土圧に耐え得るように、管５１の材料を金属とすることが好ましい。また、管５１には、透水性を有し且つ砕石１２が収容された袋体を詰め入れることが好ましい。砕石１２によって、土圧に抗して管５１の形状を維持することができる上に、袋体に収納されているとしても砕石１２は透水性が高いので、水は、袋体及び砕石１２を通過して管５１を流下する。加えて、管５１に、砕石１２を収容した透水性を有する袋体を詰め入れると、粉状物２３が管５１に落下してきたとしても、袋体及び砕石１２に積もることになるので、袋体及び砕石１２を適宜交換すれば、粉状物２３を管５１から取り除くことができる上に、袋体及び砕石１２を洗浄すれば再利用することもできる。袋体の材料は、透水性であれば特に限定されるものではなく、袋体の材料を、例えば麻などの布とすることが好ましい。
【００２３】
管５１の強度を土圧に耐え得る程度に確保可能であれば、管５１を中空としておいてもよい。管５１が中空であれば、水が内部を容易に流下する。なお、管５１に蓋を設けてもよい。蓋によって、管５１に粉状物２３が侵入することを防止できる。これにより、粉状物２３が、管５１内での水の流下の妨げになることを防止できる。
【００２４】
管５１の配置位置は、特に限定されるものではないが、低透水性層３１が形成される位置であり、枕木１４の近くに配置することが好ましい。枕木１４に近い低透水性層３１に保持される水を排出して、枕木１４及び該枕木に取り付けられるレール１５の沈下を効果的に防止できるからである。
【００２５】
なお、削孔した後の管５１を埋め込む施工方法や管５１の中にオーガースクリューを差し込み、削孔しながら埋め込む中堀工法で、管５１の少なくとも一部をバラスト層１３に埋め込むことができる。特に、中掘工法では、孔壁が自立しない地盤に対しても管５１の埋め込みを効率的に行うことが可能である。
【００２６】
以上の通り、本発明に係るレール沈下防止構造によれば、周面に孔が複数形成され且つ下端が開口している管を、既に形成されているバラスト層に埋め込むだけで、枕木及びレールが既に設置されたバラスト層からの泥水の噴出を防止することができる。簡便な構成で、レールが沈下することを防止できる。また、泥水の噴出を防止するに際し、バラスト層に有機系の材料が混入することはないので、バラスト層を構成する砕石を無害化処理する必要もなくなる。
【符号の説明】
【００２７】
１０    バラスト道床
１１    地盤
１２    砕石
１３    バラスト層
１４    枕木
１５    レール
２１    ベルトコンベア
２２    車両
２３    粉状物
２４    アーム
３１    低透水性層
５０    レール沈下防止構造
５１    管
５１ａ  孔
【図１】
2016041891.tif 000003
【図２】
2016041891.tif 000004
【図３】
2016041891.tif 000005