この記事でわかること
- 鉄道保線現場で重機による砕石搬出が難しくなるケース
- 重機を施工箇所まで近づけずにバラスト・砕石を搬送する考え方
- 「人や重機を入れる」から「ホースを通す」へ変える方法
- 空気搬送機「ジェクター」による発生砕石の吸引・搬送方法
- JR東海による道床取替工事での実地検証事例
- 搬送側ホース30mで確認された検証内容
- 線路沿いに施工位置が変わる場合のホース搬送の考え方
- 狭所・高低差・曲がりがある場合の確認ポイント
- バラスト搬送で注意したい摩耗・粒径・含水状態
- 実際の施工条件を想定した搬送テストの重要性
はじめに
鉄道の保線・道床取替工事では、既設のバラストを掘削し、発生した砕石を施工場所から搬出する作業が発生します。
広い場所で重機を使用できるのであれば、
道床を掘削
↓
バックホウ等で砕石を集める
↓
運搬設備へ積み込む
↓
搬出
といった方法を検討できます。
一方、鉄道保線では施工場所や周辺環境によって、
「重機を施工箇所の近くまで配置しにくい」
「砕石を搬出したい場所まで距離がある」
「線路沿いの細長い範囲で作業する」
「施工位置が変わるたびに搬送方法も変更する必要がある」
といった条件が生じる場合があります。
その結果、
重機が入れる場所まで人力で砕石を運ぶ
という工程が必要になることがあります。
そこで検討できるのが、
重機を発生砕石のところまで持っていくのではなく、吸引ホースを発生砕石のところまで持っていく方法
です。
空気搬送機「ジェクター」を使用すれば、
発生砕石
↓
吸引ホース
↓
ジェクター
↓
搬送ホース
↓
離れた搬出場所
と、対象物をホース内部で搬送する方法を検討できます。
空気搬送機「ジェクター」は、お手持ちのコンプレッサー（圧縮空気）と接続するだけで、吸引・搬送・投入・排出（散布）を1台で行える空気搬送機です。
本体内部はシンプルなストレート構造で、モーターや回転羽根などの駆動部を持ちません。
実際にJR東海では、東海道本線の道床取替工事においてジェクターを使用した発生砕石の吸引・搬送が実地検証されています。
本記事では、
重機を施工箇所へ近づけにくい鉄道保線現場で、ホースを利用してバラスト・砕石を搬出する方法
について解説します。
鉄道保線では「重機が使えるか」だけでなく「どこまで入れるか」が重要
道床取替工事の機械化を考える場合、
バックホウなどの重機を使えるか
だけではなく、
発生砕石の近くまで重機を配置できるか
を確認する必要があります。
重機を使えても砕石の近くまで入れない場合がある
例えば、
重機
↓
設置可能な場所
発生砕石
↓
そこから離れた施工箇所
となっている場合です。
この場合、発生砕石を重機が扱える場所まで移動させる必要があります。
「重機まで運ぶ」工程が残る
例えば、
道床を掘削
↓
発生砕石を集積
↓
一輪車へ積み込む
↓
重機のある場所まで運ぶ
↓
重機で積み込み・搬出
という流れです。
大型設備を使用していても、
施工箇所から重機までの区間に人力運搬が残る
ことがあります。
省力化したいのは「重機が担当できない区間」
このような場合、
重機そのものを置き換える
必要はありません。
注目したいのは、
発生砕石
↓
人力運搬
↓
重機
となっている区間です。
ホースでその区間をつなぐ
例えば、
発生砕石
↓
吸引ホース
↓
ジェクター
↓
搬送ホース
↓
重機・回収設備を配置できる場所
という構成を検討します。
「重機を入れる」から「ホースを通す」へ
空気搬送の特徴の一つが、
対象物をホース・配管内部で移動できること
です。
そのため、設備配置を考えるときにも視点が変わります。
従来の考え方
砕石がある
↓
そこまで人や運搬設備を入れる
空気搬送の考え方
砕石がある
↓
そこまで吸引ホースを通す
人や設備ではなく対象物だけを移動させる
ジェクターでは、
発生砕石
↓
吸引
↓
ホース内部を搬送
↓
搬出場所
となります。
つまり、
人・一輪車・運搬設備が砕石と一緒に移動する必要を減らせる可能性があります。
鉄道保線では線路沿いに施工範囲が続く場合がある
一般的な工場設備では、
原料供給場所
↓
製造設備
のように搬送地点が固定されている場合があります。
一方、鉄道保線では施工位置が線路に沿って変化することがあります。
施工箇所Aから施工箇所Bへ
例えば、
施工箇所A
↓
道床取替
↓
次の区間へ
施工箇所B
↓
道床取替
という施工です。
吸引位置を移動させる
ジェクターでは、
施工箇所A
↓
吸引ホース
施工箇所B
↓
吸引ホースを移動
といった運用を検討できます。
本体と排出場所を毎回同じ位置にする方法も検討できる
施工条件が合えば、
搬出場所
↓
ジェクター・回収設備
を一定の位置に配置し、
吸引側
↓
施工位置に合わせて変更
という方法も考えられます。
実際に可能な構成は、吸引距離・搬送距離・高低差・ホース径・対象物などを確認して決定します。
吸引側はできるだけ短くするのが基本
ジェクターを使用する場合、基本的には、
吸引側を短くし、長い距離は排出側で搬送する
構成をおすすめしています。
吸引側は5m程度を推奨
吸引側については、
5m程度を一つの目安として推奨
しています。
現場条件によっては10m程度で使用されているケースもありますが、距離が長くなるほど吸引条件は厳しくなります。
長距離は排出側で確保する
例えば、
砕石
↓
吸引ホース5m
↓
ジェクター
↓
搬送ホース30m
↓
搬出場所
という考え方です。
施工条件に合わせ、
ジェクター本体をできるだけ吸引場所に近づけ、搬出距離を排出側ホースで確保する
方法を検討します。
JR東海でもジェクターによる発生砕石搬送を実地検証
鉄道の道床取替工事にジェクターを使用した事例があります。
雑誌『新線路』2022年4月号に掲載されたJR東海
「東海道本線における新たな道床取替工法の確立」
では、東海道本線の道床取替工事における新しい施工方法の検討・実地検証が報告されています。
従来工程では、
- 道床掘削
- 発生砕石の集積
- 一輪車による発生砕石運搬
- バックホウ等による積み込み
- 新しい砕石の運搬・投入
などが行われていました。
そこで、発生砕石の取り扱いを含む工程の省力化が検討されています。
発生砕石をジェクターで吸引
新しい工法では、
道床から発生した砕石
↓
ジェクター
↓
搬送ホース
↓
搬出側
という方法が検証されています。
つまり、
発生砕石を集積
↓
一輪車
↓
重機等のある場所まで運ぶ
という工程の一部を、
吸引・ホース搬送へ変更する
考え方です。
実地検証ではJT125を使用
『新線路』2022年4月号の記事で報告された実地検証では、
ジェクター「JT125」
が使用されています。
搬送側ホース延長30mで使用
同記事の実地検証では、
搬送側ホース延長30m
での使用が報告されています。
これは、
発生砕石
↓
ジェクター
↓
30mの搬送ホース
↓
搬出側
という構成での実地検証です。
「30m離れた場所へホースで送る」という選択肢
仮に一輪車で30m先へ搬出する場合、
施工場所
↓
30m移動
↓
砕石を降ろす
↓
30m戻る
という往復が必要です。
空気搬送では、
施工場所
↓
ジェクター
↓
30mの搬送ホース
↓
搬出場所
と、対象物をホース内部で移動させます。
実地検証では人工削減も報告
同記事では、
従来工法：8人工
新工法：5人工
となり、
3人工削減
という検証結果が報告されています。
ただし、これは『新線路』2022年4月号掲載のJR東海の記事で報告された、特定の施工条件における結果です。
どの鉄道工事でも同じ結果になるわけではない
ジェクターを使用すれば、
必ず3人工減る
必ず30m搬送できる
という意味ではありません。
実際の省人化効果・搬送能力は、
- 発生砕石量
- 砕石の粒径・形状
- 含水状態
- 施工範囲
- 現在の施工方法
- 搬送距離
- 高低差
- ホースルート
- コンプレッサー能力
などによって変わります。
重機を入れにくい現場で考えられる構成① 重機まで中継搬送
例えば、
施工場所
↓
人力で砕石を運搬
↓
30m先
↓
バックホウ
となっている場合です。
ジェクターで重機まで送る
改善案：
施工場所
↓
ジェクター
↓
搬送ホース
↓
バックホウ等を配置できる場所
とします。
これによって、
施工場所から重機までの人力運搬を減らせる可能性
があります。
構成② 回収場所まで直接搬送
さらに条件が合えば、
施工場所
↓
ジェクター
↓
搬送ホース
↓
砕石回収場所
と直接搬送する方法も検討できます。
中間の積み替えを減らす
従来：
施工場所
↓
一輪車
↓
重機
↓
積み替え
↓
回収場所
改善案：
施工場所
↓
ジェクター
↓
回収場所
となれば、中間工程を減らせる可能性があります。
構成③ 高低差がある場所へ搬送
施工場所と搬出場所に高低差がある場合にも、空気搬送を検討できます。
ジェクターでは対象物・設備条件によって、
垂直方向への搬送
も可能です。
階段や法面などを人が運ぶ作業を減らせる可能性
例えば、
低い位置の施工場所
↓
高い位置の搬出場所
となっている場合です。
人力では重量のある砕石を高低差のあるルートで運ぶ必要があります。
空気搬送で対応できれば、こうした運搬作業を減らせる可能性があります。
ただし水平距離と高低差は別々に確認
例えば、
水平30m
＋
垂直5m
と、
水平30mのみ
では搬送条件が異なります。
そのため、
距離
高低差
曲がり
を含めた実際のホースルートで検討します。
狭い施工場所では「ホースの取り回し」がポイント
ジェクターを使う場合、
大型設備を砕石の横へ置く必要はありません。
一方で、
吸引ホースを安全に取り回せること
が必要です。
ホース径も考慮
砕石の最大粒径によっては、太い吸引ホースが必要になります。
ホース径が大きくなれば、
重量
取り回し
必要スペース
も変わります。
「ホースだからどこでも入る」わけではない
例えば、
非常に狭い場所
急な曲がり
障害物が多い場所
では、ホース自体の取り回しが難しい場合があります。
そのため、現場写真・図面を確認してルートを検討します。
搬送ルートはできるだけシンプルに
基本的には、
直線
↓
直線
↓
緩やかな曲がり
のようなルートが望ましくなります。
急な曲がりが多いほど条件が厳しくなる
砕石がホース内部を通過するとき、
曲がり
↓
ホース内壁へ衝突
します。
そのため、曲がりが増えるほど、
搬送抵抗
摩耗
への影響を考慮する必要があります。
鉄道バラストでは摩耗対策が重要
バラストは硬く、摩耗性の高い材料です。
そのため、空気搬送を検討する際には摩耗を考慮します。
排出部が最も摩耗しやすい
ジェクターで摩耗性の高い対象物を搬送する場合、
排出部が最も摩耗しやすい
部分になります。
セラミック補強耐摩耗ホースを使用
摩耗対策として、
排出部へ接続するセラミック補強耐摩耗ホース
を使用する方法があります。
長距離になればホース全体の状態も確認
搬送距離が長くなる場合には、
- 排出部
- 曲がり部分
- ホース接続部
- 搬送ホース
なども定期的に確認することが重要です。
バラストの粒径・形状も確認
鉄道バラストならすべてジェクターで搬送できるわけではありません。
まず、
最大粒径
を確認します。
不定形であることにも注意
砕石は、
- 角張ったもの
- 平たいもの
- 細長いもの
などが混在します。
そのため、カタログ上の粒径だけではなく、実際の対象物で通過性を確認することが重要です。
含水状態によっても搬送条件が変わる
雨天後などで砕石が湿っている場合、
乾燥した砕石
とは搬送状態が異なる可能性があります。
細かな土砂との混合状態も確認
実際の道床から発生した材料では、
砕石
＋
細かな粒子
＋
水分
などが混在する可能性があります。
こうした状態によって搬送性が変化するため、実物による確認が重要です。
コンプレッサーをどこへ置くかも重要
ジェクターは圧縮空気で作動します。
そのため、
ジェクター本体だけ
ではなく、
コンプレッサーの設置位置
も考える必要があります。
コンプレッサーを施工箇所へ近づけられるか？
確認する項目は、
- コンプレッサーの能力
- 設置できる場所
- ジェクターまでのエアーホース距離
- エアーホース径
- 現場への搬入方法
などです。
エアー供給条件によって搬送能力が変わる
ジェクターは、
圧縮空気
↓
ジェクター
によって作動するため、必要な空気量・圧力を確保できなければ十分な能力を発揮できません。
そのため、
砕石
ジェクター
ホース
コンプレッサー
を一つのシステムとして考えます。
粉じん・砕石の飛散対策も必要
砕石を空気搬送すると、対象物の状態によっては細かな粉じんが発生する可能性があります。
また、排出側では砕石が勢いを持って排出されます。
『新線路』の実地検証でも飛散防止が課題として確認
JR東海による実地検証でも、吸引した砕石の飛散防止対策が必要であることが報告されています。
そのため実際の現場でも、
排出方向
養生
防護
回収方法
などを検討する必要があります。
鉄道設備への影響も個別に確認
鉄道保線現場には、
- レール
- まくらぎ
- 軌道設備
- 電気設備
- 信号設備
- その他周辺設備
があります。
そのため、
ジェクター
コンプレッサー
エアーホース
吸引ホース
搬送ホース
の配置については、鉄道事業者・施工会社の安全基準や施工ルールに従って検討する必要があります。
ホースが作業動線を妨げないようにする
ホースを使えば人力運搬を減らせる可能性がありますが、
ホースそのものが新たな障害物
になってはいけません。
敷設・養生まで施工計画に含める
例えば、
- 作業員が跨がないルート
- 他の機材と干渉しない位置
- ホースが傷みにくい敷設方法
- 必要に応じた養生
などを検討します。
重機とジェクターは競合する設備ではない
「ジェクターを使うなら重機は不要」
というわけではありません。
むしろ、
それぞれが得意な区間を分担する
という考え方ができます。
例えば
施工箇所
↓
ジェクターで吸引・搬送
↓
重機を配置できる場所
↓
重機で後工程
という組み合わせです。
ジェクターは「重機までの空白区間」を埋める
特に、
施工場所
↓
人力運搬
↓
重機
となっている現場では、
この人力運搬区間
をジェクターへ置き換えられないか検討できます。
まず現在の運搬ルートを図にする
導入を検討するときには、現在の施工方法を簡単な図にすると分かりやすくなります。
例えば、
道床
↓
10m人力運搬
↓
一輪車積み替え
↓
20m運搬
↓
バックホウ
などです。
どこをホースでつなげるか考える
改善案：
道床
↓
吸引ホース
↓
ジェクター
↓
30m搬送ホース
↓
バックホウ
とします。
「人力区間」を見える化する
現在、
何m
何人
何往復
何分
を人力で運搬しているのかを整理します。
例えば
搬出距離：30m
運搬人数：3人
一輪車：3台
1往復：5分
1人10往復
とします。
※上記は説明用の例です。
運搬だけで150分人
3人
×
50分
＝150分人
です。
ホース搬送と比較
ジェクター導入後、
何人
何分
で同じ量を搬送できるかをテストします。
「搬送できるか」と「省人化できるか」は別
ジェクターで砕石が搬送できても、
準備
ホース敷設
運転
撤去
まで含めて現在の施工より効率が悪ければ、導入メリットは小さくなります。
そのため、
施工工程全体で比較すること
が重要です。
実際の施工条件を想定した搬送テストを推奨
鉄道バラストの搬送では、
単純に数m吸引できるか
だけを確認するのではなく、
実際の施工条件を想定したテストがおすすめです。
例えば実際の現場が
吸引側：3m
搬送側：30m
高低差：5m
曲がり：3箇所
であれば、その条件をできるだけ再現します。
テストで確認するポイント
- 最大粒径まで安定して吸引できるか
- 必要な搬送量を確保できるか
- ホース内部で閉塞しないか
- 必要距離を搬送できるか
- 高低差による影響
- 曲がりによる影響
- 湿った砕石でも搬送できるか
- 摩耗状態
- 必要コンプレッサー能力
- 排出側の飛散状態
などです。
問い合わせ時には現場写真があると検討しやすい
特に重機を入れにくい現場では、
対象物だけ
ではなく、
現場全体のレイアウト
が重要です。
あるとよい写真
発生砕石
粒径・形状が分かる写真。
施工場所全体
どの程度のスペースがあるか。
現在の運搬ルート
人や一輪車がどこを通っているか。
重機設置場所
どこまで重機を近づけられるか。
搬出場所
どこまで砕石を送りたいか。
高低差
施工場所と搬出場所の位置関係。
図面でも確認可能
簡単な手書きでも、
施工場所
↓
20m
↓
曲がり
↓
10m
↓
搬出場所
のように距離・ルートが分かれば、設備構成を検討しやすくなります。
「重機が入らないから人力しかない」と決める前に
例えば、
「バックホウを施工箇所まで入れられない」
「一輪車で重機のところまで運んでいる」
「線路沿いに長い距離を砕石搬出している」
「高低差があり、人力運搬が大変」
「搬出経路が狭い」
「重量のあるバラストを何度も運んでいる」
という場合には、
ホースによる空気搬送
を検討できる可能性があります。
空気搬送機「ジェクター」の詳細
ジェクターの構造・機種・搬送能力・使用事例については製品ページでも紹介しています。
→ 空気搬送機「ジェクター」の詳細はこちら
まとめ
鉄道の保線・道床取替工事では、施工条件によって、
発生砕石の近くまで重機を配置しにくい
場合があります。
その結果、
発生砕石
↓
人力で集積
↓
一輪車へ積み込み
↓
重機のある場所まで運搬
という工程が必要になることがあります。
このような現場では、
「重機を砕石のところまで入れる」のではなく、「吸引ホースを砕石のところまで通す」
という考え方があります。
空気搬送機「ジェクター」を利用すれば、
発生砕石
↓
吸引ホース
↓
ジェクター
↓
搬送ホース
↓
重機・回収設備を配置できる場所
と、砕石をホース内部で搬送する方法を検討できます。
実際に、雑誌『新線路』2022年4月号掲載のJR東海「東海道本線における新たな道床取替工法の確立」では、JT125による発生砕石の吸引・搬送が実地検証されています。
同記事では、
搬送側ホース延長30m
での使用が報告されています。
また、
従来工法：8人工
新工法：5人工
となり、
3人工削減
という結果も報告されています。
ただし、これらは特定の施工条件で得られた結果です。
すべての鉄道工事で、
30m搬送できる
3人工削減できる
重機が不要になる
という意味ではありません。
実際の搬送可否・省力化効果は、
- 砕石の粒径
- 最大粒径
- 形状
- 重量
- 含水状態
- 発生量
- 搬送距離
- 高低差
- 曲がり
- ホース径
- コンプレッサー能力
- 現在の施工方法
などによって変わります。
また、バラストは摩耗性の高い材料であるため、
最も摩耗しやすい排出部へ接続するセラミック補強耐摩耗ホース
などを使用した摩耗対策も重要です。
「重機を施工箇所まで入れられない」
「重機まで砕石を人力で運んでいる」
「一輪車による運搬区間を減らしたい」
「施工場所と搬出場所が離れている」
「高低差のある場所から砕石を搬出したい」
「ホースでバラストを搬出できるか試したい」
という場合には、お気軽にエコ・ワークまでお問い合わせください。
実際のバラスト・砕石、最大粒径、発生量、現在の運搬ルート、重機の配置場所、搬送距離、高低差、曲がり、施工環境、コンプレッサー等を確認し、必要に応じて実物による搬送テストを行いながら、ジェクターを活用した発生砕石の搬出方法をご提案いたします。
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→ 実際の対象物・搬送距離等を想定し、導入前に搬送可否を確認する方法を紹介しています。
参考資料
紺林慶太「東海道本線における新たな道床取替工法の確立」『新線路』2022年4月号
※本記事では、上記資料で公開されている実地検証結果・技術的事実を参考情報として紹介しています。雑誌記事の本文・写真・図・グラフ・表等の転載は行っていません。