鉄道・地下構造物・上下水道

解答正解 1

有道床軌道は上からレール、まくらぎ、道床、路盤、路床の順に積層し、車輪の荷重を順次下層へ分散しながら伝える。まくらぎはレールを締結して軌間を保持しつつ、レールからの集中荷重を広い面積に分散して道床へ伝える部材である。道床と路盤の上下関係を逆に覚えている受験者が多く、また路盤は雨水を路床へ通す層ではなく、逆に路床への浸透を防ぎ列車荷重を路床へ分散させる層である点に注意する。

解答正解 3

道床バラストは荷重の分散、まくらぎの保持、適度な弾性の付与、軌道内の排水という機能を担う。このため硬質で角ばった砕石が用いられ、細粒分や粘土分は排水を阻害して噴泥や軌道沈下の原因となるので少ないほどよい。「支持を安定させるには細かい粒を詰めたほうがよい」という直感が誤りの元で、細粒分の混入は道床の劣化を示す指標であることを押さえる。

解答正解 4

カントは曲線通過時に車両へ作用する遠心力に対抗するために外軌側を高くするもので、必要量は列車速度の二乗に比例し曲線半径に反比例する。したがって曲線半径が小さいほど、また速度が高いほど大きなカントが必要となる。スラックは固定軸距をもつ車両が曲線を通過する際の輪軸の当たりを緩和するために軌間を拡大するもので、カントとは目的も対象（高さか幅か）も異なるので取り違えないこと。

解答正解 2

車両限界は車両の断面が超えてはならない限界、建築限界は線路周囲に建造物等を設けてはならない限界であり、車両の動揺や偏いを考慮して建築限界は車両限界の外側に一定の間隔を確保して定められる。営業線近接工事では標識テープや表示杭で建築限界を明示し、工具・材料・仮設材を含めて絶対に侵さないことが求められる。「どちらが外側か」と「どちらが物を制限しどちらが車両を制限するか」の二点で取り違えが起きやすい。

解答正解 4

軌道変位は軌間・水準・高低・通り・平面性の5種類に分けられる。軌間変位は左右レール内側面間の距離と設計値（基本寸法とスラックの和）との差、水準変位は左右レールの高さの差（カント設定区間ではカントを差し引く）、平面性変位はレール長さ方向の2点間における水準の差で軌道のねじれを表す。水準変位は「横断方向の左右差」、平面性変位は「縦断方向に見た水準の差」であり、両者の測る方向の違いを押さえれば取り違えない。高低変位はレールの長さ方向の凹凸、通り変位は左右方向の曲がりである。

解答正解 1

営業線近接工事では、事前協議で定めた保安体制を確立し有資格者を配置し安全施設を設置したうえで着手する。列車見張員は鉄道事業者が指定する資格を有する者を作業開始前に配置する必要があり、作業責任者は作業の種類ごとに定めてその指揮のもとに作業を行う。事故発生時の手順は「直ちに列車防護の手配、次いで速やかに関係箇所へ連絡」であり、後続列車を止めることが最優先である点を連絡と取り違えないこと。

解答正解 2

シールドは切羽側と機内とを仕切る隔壁の有無で開放型と密閉型に大別される。開放型は隔壁をもたず切羽が開放されるため切羽を目視でき障害物処理はしやすいが、地下水や土砂の流入を防げない。密閉型は隔壁を設けてチャンバー内を土砂又は泥水で満たし圧力を保持することで切羽の安定を図る。「隔壁があるのはどちらか」を押さえれば、切羽の目視可否と地下水への対応力の記述はすべてそこから導ける。

解答正解 3

泥水式シールドは加圧した泥水で切羽を安定させ、掘削土砂を泥水とともに配管で坑外へ流体輸送するため、地上に泥水処理設備が必要となる。泥土圧式シールドは掘削土に添加材を加えて塑性流動性と止水性をもつ泥土に変え、推進力でこれを加圧して切羽を安定させ、スクリューコンベヤで排土する。排土の方法（流体輸送かスクリューコンベヤか）が両者を見分ける決め手であり、ベルトコンベヤによる排土は隔壁をもたない開放型の機械掘り式に用いられる。

解答正解 4

セグメントは、シールド機の最後部にあるテール部の内側でエレクターにより所定の位置へ移送され、リング状に組み立てられる。テールを抜け出るのは既に組み立てられたリングであり、そこで初めて組み立てるのではない。Kセグメントはリングを閉合させる最後の一片で、それまでの組立て誤差が集まるため挿入に最も注意を要する。「どこで組み立てるか（テール内）」と「テールを抜けた後に何をするか（裏込め注入）」を分けて整理すると混同しない。

解答正解 2

シールドの掘削径はセグメント外径より大きいため、セグメントがテールを抜け出るとその背面に空隙（テールボイド）が生じる。これを放置すると地盤が緩んで地表面沈下やリングの変形を招くため、テールを抜け出た直後にモルタル等を注入して速やかに充填する。テールボイドは空隙の名称、テールシールはテール部でセグメントとシールドの間に設ける止水材であり、名称が似ているため取り違えに注意する。

解答正解 1

水道施設は取水、貯水、導水、浄水、送水、配水の順に並び、浄水施設を境に上流側が原水、下流側が浄水となる。したがって導水施設は原水を浄水場まで導く施設、送水施設は浄水を配水池等まで送る施設、配水施設は浄水を一定以上の圧力で連続して需要者へ供給するための配水池・ポンプ・配水管等の設備である。導水と送水は名称が似ているが、扱う水が原水か浄水かで確実に区別できる。

解答正解 3

鋼管は溶接継手によって管路全体を一体化でき、強度が大きく現場での加工性にも優れるため、河川添架部などにも用いられる。ダクタイル鋳鉄管の標準的な接合はメカニカル継手をはじめとする各種の継手形式であって溶接に限られない。硬質塩化ビニル管は軽量で施工性がよく耐食性に優れ、水道配水用ポリエチレン管は融着継手で一体化でき管体が柔軟で地盤変動に追従できる。「軽いか重いか」「柔らかいか硬いか」を管種ごとに逆に覚えていないか確認すること。

解答正解 2

埋戻しは管の両側から同時に行い、片側だけに土圧をかけて管を横に押し動かすことのないようにする。締固めは一層の厚さを定めて層ごとに行い、特に管の周囲は空隙が残らないよう人力で慎重に施工する。布設方向を低所から高所とするのは管内の空気を高所側へ逃がして排除しやすくするためであり、下流から上流へ布設する下水道管きょの考え方とは根拠が異なるので区別しておくこと。

解答正解 4

道路法施行令は、水管を道路に埋設する場合の占用の場所に関する基準として、その本線の頂部と路面との距離を1.2m（工事実施上やむを得ない場合にあっては0.6m）以下としないことを定めている。すなわち原則1.2m、緩和されても0.6mが下限であり、0.9mという数値は基準に存在しない。土かぶりは道路管理者との協議事項であり事業者が任意に決められるものではなく、他の地下埋設物とは所定の離隔を確保する必要がある。

解答正解 3

直管部では管内水圧による管軸方向の力が前後でつり合うが、曲管・T字管・片落管などの異形管では管の向きや断面が変わるためにこのつり合いが崩れ、管を押し出そうとする不平均力（スラスト）が生じる。このため異形管では、離脱防止機能をもつ継手やコンクリートブロックによる防護を検討する。不平均力は管内水圧と管断面積、曲がりの角度によって決まるので、水圧の検討を省くことはできない。

解答正解 1

遠心力鉄筋コンクリート管などの剛性管は管体自体の強度で外圧に抵抗し、管材の許容応力から管厚が定まる。これに対して硬質塩化ビニル管、ポリエチレン管、ダクタイル鋳鉄管、鋼管などの可とう性管は、管径の数％程度までたわんでも損傷せず、たわみに伴って動員される管側部の地盤反力と一体で外圧に抵抗する。このため可とう性管では管底から管頂まで同一の基礎材で埋め戻して管の全周を支持する考え方がとられ、管側部の締固めは支持性能そのものを左右する。

解答正解 4

管きょの基礎は、地盤を硬質土・普通土・軟弱土・極軟弱土に区分し、地盤が軟弱になるほど荷重を広い範囲に分散できる基礎を選ぶという原則で決まる。硬質土や普通土では砂基礎や砕石基礎、軟弱土ではコンクリート基礎など剛性の高い基礎、極軟弱土では丸太の縦木とまくら木を組んだはしご胴木基礎やくいを用いる鳥居基礎が用いられる。基礎名だけを暗記すると順序を取り違えるので、「地盤が悪くなるほど分散力の大きい基礎へ」という並びで覚えること。

解答正解 2

管底接合は上下流の管底高を一致させる方法で、掘削深さを浅くでき工事費を抑えられる反面、管径が下流で大きくなる区間では上流側の水位が相対的に高くなり、水理学的には不利になりやすい。流水が円滑で水理学的に安全なのは管頂接合であり、計画水位を合わせる水面接合も水理的に合理的である。「掘削深さに有利な方法」と「水理学的に有利な方法」は一致しないという点が、この論点の核心である。

解答正解 1

管きょは下流側から上流側へ向かって据え付け、受口を上流に向けて次の管の挿し口を差し込んでいく。こうすることで管内の流れが継手の段差に逆らわず、継手部からの浸入や漏水を生じにくくできる。埋戻しは管の両側から同時に行って管を横に押し動かさないようにし、管頂から30cm程度までは管を傷めないよう特に慎重に施工する。大型機械を用いて一度に締め固めるのは、管体や継手を損傷させるため誤りである。

解答正解 3

推進工法は発進立坑と到達立坑を設け、元押しジャッキで推進管を地中に押し進めて管きょを築造するもので、呼び径おおむね800mm以上を大中口径管推進工法、700mm以下を小口径管推進工法と区分する。密閉型は隔壁により切羽の安定を保持できるため地下水位の高い地盤にも適用できる。一方、掘進中は常時方向測量と沈下測定を行って蛇行を未然に防ぐ必要があり、到達してから修正するという（ニ）だけが誤りで、適当なものは3つである。