JP5139718B2 - プレパックドコンクリート桁の構築工法 - Google Patents

Description

本発明はバラスト軌道を桁構造にしたプレパックドコンクリート桁の構築工法に関するものである。

従来、バラスト軌道の線路下等の工事のため軌道を仮受する場合は、バラストを撤去して鋼材やプレキャストコンクリート製の工事桁を設置している。例えば、鋼製の工事桁（特許文献１）を使用する場合、工場で加工した鋼材を、レールやマクラギを撤去して設置する一括架設、主桁・横桁を分割して数晩にわたって架設する分割架設が行われている。また、マクラギを省略し、レールが直接取り付けられたプレキャストコンクリートを用いた工事桁（特許文献２）も使用されている。
特開２００１−２１４４０５号公報 特開２００６−１１２０８６号公報

しかし、鋼製の工事桁を使用して分割架設する場合、作業に要する時間がかかってコストアップになるとともに、工事桁が鋼製で、かつ開床であるため、列車通過に伴う騒音発生の可能性がある。また、鋼製の工事桁、プレキャストコンクリートの工事桁を用いて一括架設する場合、大掛かりな準備を必要とし、バラストの掘削量が膨大になるとともに、工事桁の重量のため据え付けの際の調整作業に手間がかかり、施工時に相当の技術力が求められる。

本発明は上記課題を解決しようとするもので、バラスト軌道を桁構造にする施工が容易であり、どのような線路形状においても施工可能であるプレパックドコンクリート桁の構築工法を提供することを目的とする。
本発明は、バラスト軌道のマクラギ下とその両側に線路に沿って鋼製枠体を設置し、鋼製枠体内のバラストにグウラト材等を注入してプレパックドコンクリートを形成して鋼製枠体と一体化するとともに、鋼製枠体内面にプレパックドコンクリートとの一体化を図るための部材を形成し、鋼製枠体内に補強鉄筋またはＰＣ鋼材を配置したバラスト軌道から桁構造を構築する工法であって、前記鋼製枠体は線路直交方向に複数に分割して相互に接合して設置し、マクラギの下側バラストを所定深さまで一時撤去し、鋼製枠体内にバラストを埋め戻してつき固めた後、バラスト内にグウラト材等を注入してプレパックドコンクリートを形成することを特徴とする。

本発明は、従来の工事桁工法に比して、作業単位を分割して行うことが可能で、作業時間や作業場所が限られた箇所においても容易に施工が可能となる。また、枠の形状により、どのような線路形状にも対応でき、マクラギの位置などが現地合わせとなるため、施工が容易となる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１はプレパックドコンクリート桁の構築工法の例を説明する図である。
バラスト軌道１の下側を工事する場合などに列車運行に大きな支障がないようにするためにはこのバラスト軌道を桁構造にする必要がある。そこで、本実施形態では、レール２を取り付けた状態のマクラギ３の下側バラストを所定深さまで一時撤去し、そこに上側が開口し、線路方向に所定長さを持つ鋼製枠１０を設置する。鋼製枠１０は、工事現場の状況に応じて複数の枠を順次つなげて必要な長さのものとする。こうして枠設置後、鋼製枠１０内にバラストを埋め戻してタンパーやランマー等でつき固めを行う（図１（ａ））。

なお、鋼製枠１０をつなげて連続桁にする際や、長スパン化する場合など、設計上鋼製枠の鋼材量が不足する場合には、鋼製枠１０内に線路方向や線路直角方向に鉄筋やＰＣ鋼材１１を配置してもよい。また、せん断力が不足する場合には、鉛直方向や斜めにせん断補強筋を配置するなどしてもよい。鉄筋や鋼材は、線路方向にわたり数日かけ施工するため、隣接する鋼製枠１０同士の間は添接を施してつなげ、鉄筋やＰＣ鋼材１１はネジやカプラーを設けるなどして接続する。また、鋼製枠１０の内面（底面や側面）には、後から注入するグラウト材等との付着力向上・剛性向上、枠材とグラウト材等との間の応力・ひずみの伝達等を意図してリブやジベル１２を配置したり、後述するように、アングルや鉄筋を配置したり、さらに枠材自体を閉合した構造としてもよい。

また、鋼製枠に傷等が発生すると、疲労強度が低下する場合もあるので、鋼製枠に、例えば不織布などの保護材を予め配置しておいてもよい。なお、鋼製枠内に雨水が溜まらないように、鋼製枠下面には排水孔を設置してもよく、グラウト材等の流出防止のため不織布を配置としてもよい。マクラギは大判マクラギとしてもよく、弾性材をマクラギ周囲に張り付けてもよい。

次いで、鋼製枠施工の数日後に軌道整備を行い、その当日、又は数日後にバラストが埋め戻された鋼製枠１０内にセメント系のグラウト材等を注入し、プレパックドコンクリート２０とする（図１（ｂ））。グラウト材等を注入する際には、枠の両端部は注入したグラウト材等が流出しないように型枠等を設置するのが好ましい。こうしてプレパックドコンクリートとなった部材の強度は、初列車通過時までに支障の無い強度が発現していることが好ましいが、軌道全体はバラストで支持されているため、必ずしも強度発現が十分でなくても支障は生じない。

グラウト等打設後、プレパックドコンクリート２０が桁としての強度を発現した段階で、鋼製枠外周辺のバラストを撤去し、桁として使用する（図１（ｃ））。鋼製枠１０内にＰＣ鋼材を配置している場合は、この時点で緊張させる。

このように、本実施形態の桁構造は、バラストを固結したコンクリート桁であるため、列車通過に伴う騒音の発生が抑えられる。なお、鋼製枠の設置方法としては、鋼製枠を線路直交方向に複数に分割してそれぞれ設置し、分割した枠間をボルト等の手段で接続することにより、設置作業を容易にすることが可能である。また、上記説明では、バラストを一時撤去して鋼製枠を設置する開削工法について説明したが、バラストを撤去しないでバラスト内に鋼製枠を挿入する非開削工法を採用することも可能である。この場合、例えば、底面側の鋼板（底面板）、側面側の鋼板（側板体）の３枚の板をそれぞれ挿入し、側板体の底部が底面板の上に載るように設置すればよい。なお、非開削工法で底面板を複数に分割して挿入設置することも可能であるが、この場合は分割した底面板が対向する位置のバラストを一部除去するなどして相互間を接続すればよい。

次に、鋼製枠とプレパックドコンクリート間の一体性保持や応力・ひずみの伝達構造の他の例について説明する。なお、鋼製枠内に線路方向や線路直角方向に鉄筋やＰＣ鋼材を配置したり、せん断力が不足する場合に鉛直方向や斜めにせん断補強筋を配置するのは、図１の場合と同様であるが、ここでは説明は省略する。

図２は鋼製枠の内面（底面や側面）にアングルを設けた例を示す図である。
この例では、鋼製枠体１０の内面にアングル鋼材１３を取り付けて、プレパックドコンクリート２０との一体化を図る。このような構造とすることで、マクラギを通してかかる列車荷重による応力・ひずみがアングル鋼材１３を通してプレパックドコンクリートと鋼製枠材間に良好に伝達される。

図３は鋼製枠の内面（底面や側面）に鉄筋を設けた例を示す図である。
この例では、鋼製枠体１０の内面に鉄筋１４を取り付けて、プレパックドコンクリート２０と一体化を図る。鉄筋の形状は任意であるが、図示のように垂直部と水平部とを有していてプレパックドコンクリートを抱えこむような形状とするのが好ましい。このような構造とすることで、マクラギを通してかかる列車荷重による応力・ひずみが鉄筋１４を通してプレパックドコンクリートと鋼製枠材間に良好に伝達される。

図４は鋼製枠を閉合構造とした例を示す図である。
この例では閉合構造の鋼製枠１５を使用しており、鋼製枠内にプレパックドコンクリート２０を拘束し、鋼製枠上面で直接マクラギを支持する。なお、鋼製枠上面は、プレパックドコンクリート２０が形成された後、蓋をする形で取り付ければよい。このような構造とすることで、プレパックドコンクリートが鋼製枠内に拘束され、高強度の桁構造が得られる。

図５は鋼製枠を複数に分割して線路両側から挿入設置する場合の例を説明する図であり、ここでは開削工法について説明する。以下では、説明の便宜上、鋼製枠を２分する場合を例にして説明するが、現場状況等により３分割等任意数に分割すればよい。
図５（ａ）は、線路直交方向に２分した鋼製枠１０ａ、１０ｂを設置する前の状態を示しており、バラスト軌道１のマクラギ下側のバラストを一時撤去する。
次いで、図５（ｂ）において、バラストを撤去した箇所に２分した鋼製枠１０ａ、１０ｂを設置する。鋼製枠１０ａ、１０ｂが当接する部分には、接合用の孔などの接合部を予め設けておき、ボルト締めなどにより両者を接合する。
次いで、図５（ｃ）において、バラストを撤去した部分にバラストの埋め戻しを行ってつき固め、軌道整備を行った後、バラストが埋め戻された鋼製枠内にセメント系のグラウト材等を注入し、プレパックドコンクリートとする。グラウト材等を注入する際には、枠の両端部は注入したグラウト材等が流出しないように型枠等を設置する。
次いで、図５（ｄ）に示すように、プレパックドコンクリートが桁としての強度を発現した段階で、鋼製枠外周辺のバラストを撤去し、桁構造とする。

なお、鋼製枠を線路方向に順次設置する場合、鋼製枠単位でバラストの撤去、鋼製枠の設置、バラストの埋め戻しを行ってこれを順次つなげていくか、或いは鋼製枠複数単位でバラストの撤去、鋼製枠の設置、バラストの埋め戻しを行ってこれを順次つなげていくかの何れでもよい。そして、所定区間、鋼製枠内へのバラストの埋め戻しが済んだ段階で、まとめてグラウト材等を注入してプレパックドコンクリートとする。このような作業形態のため、線路方向に作業単位を分割して行うことが可能で、作業時間や作業場所が限られた箇所においても、容易に施工が可能となる。

また、本実施形態のプレパックドコンクリート桁は、鋼製枠とプレパックドコンクリートが、主桁として機能するとともに、横桁としても機能するので、主桁と横桁の設置を別々に行う必要がなく、作業の手間を大幅に省くことができ、しかもバラストを固結したコンクリート桁であるため、列車通過に伴う騒音の発生を抑えることが可能である。

なお、上記の説明では、鋼製枠を使用したが、これに代えてプレキャストコンクリート枠を使用することも可能である。例えば、図６に示すように、底面に線路方向にＰＣ鋼棒３１を配置したプレキャストコンクリート枠３０を、予め工場で製造して現場に設置するようにしてもよい。この場合も２分したプレキャストコンクリート枠３０を用いるなどすればよい。

上記の例では単線区間におけるプレパックドコンクリート桁の構築について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、分岐器区間や複線区間について適用することも可能であり、以下にこの例について説明する。

図７は分岐器区間に適用した例を示す図である。
本発明のプレパックドコンクリート桁は、軌道に沿って枠を設置し、枠内のバラストを固化する構造である。そこで、分岐器区間に渡って線路形状に沿って枠を設置する。例えば、図示するように、真っ直ぐな本線４０に対して支線４１がカーブして分岐していく場合、本線側に真っ直ぐに枠４２を、支線側に支線に沿って角度を付けて枠４３をそれぞれ設置する。この場合、分岐器区間の長さに応じて、適宜複数の枠をつなげて設置する。なお枠は開削工法、或いは非開削工法のいずれでも設置可能であり、マクラギ下を通して相互に繋がっているのは上記説明のものと同じである。そして、枠内のバラストをつき固めた後、グラウト材等を注入して固化することで、プレパックドコンクリート桁を構築する。

図８は複線区間に適用した例を示す図である。
線路５０、５１が平行している複線区間の場合、複線を挟んでその両側に枠５２、５３を設置する。この場合、単線の場合に比してマクラギ下側の底板が長くなる以外は全く同様にしてプレパックドコンクリート桁を構築することができる。

本発明によれば、従来の工事桁工法に比して施工が容易となるので産業上の利用価値はきわめて大きい。

プレパックドコンクリート桁及びその構築工法の例を説明する図である。 鋼製枠の内面にアングルを設けた例を示す図である。 鋼製枠の内面に鉄筋を設けた例を示す図である。 鋼製枠を閉合構造とした例を示す図である。 鋼製枠を分割して線路両側から挿入設置する場合の例を説明する図である。 プレキャストコンクリート枠を使用した例を説明する図である。 分岐器区間に適用した例を示す図である。 複線区間に適用した例を示す図である。

符号の説明

１…バラスト軌道、２…レール、３…マクラギ、１０…鋼製枠、１１…鉄筋やＰＣ鋼材、１２…リブやジベル、１３…アングル鋼材、１４…鉄筋、１５…閉合構造の鋼製枠、２０…プレパックドコンクリート。

Claims (1)

1. バラスト軌道のマクラギ下とその両側に線路に沿って鋼製枠体を設置し、鋼製枠体内のバラストにグウラト材等を注入してプレパックドコンクリートを形成して鋼製枠体と一体化するとともに、鋼製枠体内面にプレパックドコンクリートとの一体化を図るための部材を形成し、鋼製枠体内に補強鉄筋またはＰＣ鋼材を配置したバラスト軌道から桁構造を構築する工法であって、
   前記鋼製枠体は線路直交方向に複数に分割して相互に接合して設置し、
   マクラギの下側バラストを所定深さまで一時撤去し、鋼製枠体内にバラストを埋め戻してつき固めた後、バラスト内にグウラト材等を注入してプレパックドコンクリートを形成することを特徴とするプレパックドコンクリート桁の構築工法。

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