KR100907141B1 - 이동크레인 설치구조 및 이를 이용한 철도교 상부구조물의교체시공방법 - Google Patents

Abstract

설치한지가 오래되거나 잘못 설치되어 교체의 필요성이 있는 철도교 상부구조물의 교체시공방법이 개시된다. 상기 철도교 상부구조물 교체시공방법은, 교각의 폭이 철도교의 교축방향에 가로방향으로 넓혀질 수 있도록 상기 교각에 추가로 덧대어 확장교각을 설치하는 단계와; 상기 철도교의 교축방향을 따라 연장되는 크레인 지지거더를 상기 확장교각의 상부에 설치하는 단계와; 제1 상부구조물 또는 제2 상부구조물을 승강 이동시키기 위한 승강수단을 갖는 이동크레인을 상기 크레인 지지거더 상에 배치하는 단계와; 상기 제2 상부구조물을 상기 철도교 상에 준비하는 단계와; 상기 제1 상부구조물을 상기 승강수단에 의해 들어올려 상기 제1 상부구조물을 상기 교각 상으로부터 제거하는 단계와; 상기 제2 상부구조물을 상기 승강수단에 의해 들어올려 상기 제1 상부구조물이 놓여 있던 자리에 상기 제2 상부구조물을 설치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 열차의 운행에 지장을 초래하지 않으면서도 철도교의 상부구조물을 신속하게 교체할 수 있고, 일반 크레인의 진입이 어려운 산악지역, 교각이 높은 철도교, 물이 깊은 하천에 설치된 철도교 등의 상부구조물의 교체시공에 매우 유리하다는 장점을 가진다. 특히, 교각 간의 간격이 12미터를 넘는 경우 운반될 상부구조물의 높이로 인하여 철로를 이용할 수 없는 경우에도 길이 12미터를 넘는 상부구조물을 용이하게 교체할 수 있다.

철도교, 상부구조물, 이동크레인, 확장교각, 크레인 지지거더

Description

이동크레인 설치구조 및 이를 이용한 철도교 상부구조물의 교체시공방법 { Mobile crane installation structure and method for replacing an upper structure of a railway bridge using the same }

본 발명은, 이동크레인 설치구조 및 이를 이용한 철도교 상부구조물의 교체시공방법에 관한 것으로, 특히 설치된 지 오래되거나 잘못 설치되어 교체의 필요성이 있는 철도교 상부구조물의 교체에 적합하게 사용될 수 있는 이동크레인 설치구조 및 이를 이용한 철도교 상부구조물의 교체시공방법에 관한 것이다.

일반적으로, 우리나라에 많이 설치된 강교 무도상 철도교는 대부분 시공된 지가 오래 되었을 뿐만 아니라 철도 차량의 운행하중 등 각종 하중에 대한 구조적인 문제점, 소음이 심하게 발생되는 문제점이 있다. 이러한 강교 무도상 철도교의 문제점을 해결하기 위하여 강교 무도상 철도교의 상부구조물을 슬라브형 상부구조물 등으로 치환한 후, 자갈 등을 부설하여 유도상화 하는 추세에 있다. 여기에서 유도상에 대한 용어를 정의 해보면, 철도교에 있어서 레일 및 이를 받치고 있는 침목이나 거더 등에 자갈이 깔려있는 상태를 말하고, 무도상은 상기에서 자갈이 깔려 있지 않은 상태를 말한다.

도 1과 도 2를 참조하면, 도시된 바와 같이 기존교각(10) 상에 교좌장치(20)가 간격을 두고 설치되고, 교좌장치(20) 위에 사각 단면모양의 빔(31)이 설치되어 있다. 이 빔(31)은 통상 비유 빔(BU Beam)으로 칭해진다. 이 빔(31)은 좌우로 간격을 두고 배치되는 한 쌍의 수직부재(31a)와 두 수직부재(31a)의 상단부와 하단부를 각각 연결하는 수평부재(31b)와 그 내부에 X자 형태로 배치되어 양측 수직부재(31a)의 상단과 하단을 서로 연결하여 지지하여주는 보강재(31c)들로 이루어져 있다. 이 빔(31) 위에 침목(33)이 놓이고, 그 위에 레일(35)이 깔려있다. 침목(33)은 목재 또는 시멘트로 만든 것이 주로 사용된다. 여기에서, 교좌장치(20) 상의 구조물을 교체될 새로운 상부구조물과 구분하기 위해 제1 상부구조물(30)로 칭하기로 한다.

상기와 같은 구성으로 된 국내 철도교의 대부분은 설치한지가 오래되어 그 내구연한이 다되어 교체 또는 새로운 설치의 필요성이 요구되고 있는 실정이다. 또, 무도상이기 때문에 소음이 심하게 발생되는 문제점도 있다.

일반 교량에서는 교량 자체의 하중에 의한 사하중이 약 70%, 차량의 통행에 의한 활하중이 약 30%인 반면에 철도교에서는 철도교 자체의 하중에 의한 사하중이 약 40%, 열차의 통행에 의한 활하중이 약 60%이다. 즉, 철도교는 일반 교량에 비해 활하중의 비중이 상대적으로 크고 이에 따라 열차가 철도교를 통행하는 경우 진동과 소음이 많이 발생된다. 하지만 종래의 철도교에서는 상기와 같은 소음을 줄이기 위한 배려가 전혀 없었다.

일반 교량에서는 그 교량의 공사를 위해 차량의 통행을 통제하더라도 차량들 이 다른 곳으로 우회할 수 있기 때문에 큰 문제가 되지 않으나, 철도교에 있어서는 어느 한 철도교에서 열차의 운행이 통제되면 열차의 우회 운행이 어렵기 때문에 그 노선 전체가 마비된다는 문제점이 있다. 이에 따라 철도교의 상부구조물 교체는 신속하게 이루어져야 한다. 국내 경부선의 경우 열차의 운행에 큰 지장을 주지 않으면서 상부구조물 교체에 활용할 수 있는 시간이 4 ~ 5시간 정도로 보고 있다. 즉, 국내 경부선에 있는 철도교에서 상부구조물의 교체는 바람직하게는 4 ~ 5시간 내에 신속하게 완료될 수 있어야 한다.

최근 들어서는 신속설치, 설치의 간편성, 소음방지, 내구성 향상 등의 이유 때문에 일반 교량의 상부구조물에서와 같이 철도교의 상부구조물도 슬라브를 갖는 스틸(steel)재 및/또는 콘크리트재로 만들고 있다. 이러한 철도교 상부구조물을 교각 아래쪽에서 철도교에 교체 설치하기 위해서는 높이가 교각의 약 2배 이상 높으면서도 덩치가 큰 대용량의 크레인이 필요하다. 특히, 상부구조물의 길이가 10미터를 넘는 경우에는 대용량의 특수 크레인을 사용해서 인양해야 하는데 그에 소요되는 비용이 너무 크고, 그러한 특수 크레인은 현재 국내에 2대 정도 밖에 없는 것으로 파악되고 있기 때문에 쉽게 이용하기 어렵다. 더군다나 국내의 영동선, 태백선 등에서와 같이 산악지역에 설치된 철도교의 상부구조물을 교체하고자 하는 경우에는 위에서 언급한 바와 같은 특수 크레인을 현장까지 이동시키기 위해 새로이 길을 닦는 등의 일이 추가로 필요하기 때문에 철도교의 상부구조물 교체에는 많은 시간과 노력과 비용이 소요된다.

상기와 같은 이유 때문에 철도교를 교체하여주거나 새로이 설치할 필요성이 있는데도 불구하고 철도교의 교체나 새로운 설치를 거의 하지 못하고 있는 실정이다. 또, 경우에 따라서는 철도교의 상부구조물 교체를 위해 가시설물을 설치하고, 그 위에서 상부구조물을 만든 후 철도교 상부구조물을 교체 시공하는 방식도 있으나, 이 경우에는 가시설물을 설치하는 데에 많은 시간과 노력이 필요하다.

이러한 문제점들을 해결하기 위한 방법으로 3단 철도 크레인을 이용하여 철도교의 상부구조물을 교체 시공하는 방법이 한국등록특허 10-0692952호로 개시되어 있다.

그러나, 이러한 종래의 철도교 상부구조물을 교체 시공하는 방법은 교각 간의 간격이 12미터를 넘는 경우, 철도교의 상부구조물의 높이는 모멘트 하중에 대한 보강을 위하여 높아지게 되는데, 이렇게 높아진 상부구조물은 철로를 따라 이동하는 철도 크레인으로는 운반될 수 없다는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은, 교각 간의 간격이 12미터를 넘는 경우 운반될 상부구조물의 높이로 인하여 철로를 이용할 수 없는 경우에도 길이 12미터를 넘는 상부구조물을 용이하게 교체할 수 있는 철도교 상부구조물 교체시공방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 열차의 운행에 지장을 초래하지 않으면서 철도교의 상부구조물을 신속하게 교체할 수 있도록 해주는 철도교 상부구조물 교체시공방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 철도교 교각의 높이가 높은 곳에서도 철도교 상 부구조물을 쉽게 교체할 수 있도록 해주는 철도교 상부구조물 교체시공방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 일반 크레인의 진입이 어려운 산악지역, 교각이 높은 철도교, 물이 깊은 하천에 설치된 철도교 등의 상부구조물도 쉽게 교체할 수 있도록 해주는 철도교 상부구조물 교체시공방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 본 발명의 시공방법을 수행하기에 적합한 이동크레인 설치구조를 제공하는 데 있다.

본 발명에 따른 철도교 상부구조물 교체시공방법은, 열차가 통행하는 철도교의 교각 상에 설치된 제1 상부구조물을 제2 상부구조물로 교체하기 위한 철도교 상부구조물의 교체시공방법에 있어서, 상기 교각의 폭이 상기 철도교의 교축방향에 가로방향으로 넓혀질 수 있도록 상기 교각에 추가로 덧대어 확장교각을 설치하는 단계와; 상기 철도교의 교축방향을 따라 연장되는 크레인 지지거더를 상기 확장교각의 상부에 설치하는 단계와; 상기 제1 상부구조물 또는 상기 제2 상부구조물을 승강 이동시키기 위한 승강수단을 갖는 이동크레인을 상기 크레인 지지거더 상에 배치하는 단계와; 상기 제2 상부구조물을 상기 철도교 상에 준비하는 단계와; 상기 제1 상부구조물을 상기 승강수단에 의해 들어올려 상기 제1 상부구조물을 상기 교각 상으로부터 제거하는 단계와; 상기 제2 상부구조물을 상기 승강수단에 의해 들어올려 상기 제1 상부구조물이 놓여 있던 자리에 상기 제2 상부구조물을 설치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제2 상부구조물을 상기 철도교 상에 준비하는 단계는 상기 제1 상부구조물 및 상기 제2 상부구조물 중 적어도 하나를 운반하는 작업열차를 준비하는 단계와 상기 제2 상부구조물을 실은 상기 작업열차를 상기 이동크레인에 인접된 위치까지 이동시키는 단계를 포함하고, 상기 제1 상부구조물을 상기 교각 상으로부터 제거하는 단계는 열차 통행을 금지시킨 후 상기 제1 상부구조물을 상기 교각 상에서 제거하여 상기 제1 상부구조물이 상기 승강수단에 의해 들어올려진 상태에서 상기 이동크레인을 상기 작업열차가 있는 위치까지 이동시키는 단계와 상기 승강수단으로 상기 제1 상부구조물을 상기 작업열차에 탑재하는 단계를 포함하며, 상기 제2 상부구조물을 설치하는 단계는 상기 제2 상부구조물을 상기 승강수단에 의해 상기 작업열차로부터 들어올린 후 상기 이동크레인을 상기 제1 상부구조물이 제거된 위치까지 이동시키는 단계와 상기 승강수단에 의해 상기 제2 상부구조물을 하강시켜 상기 제1 상부구조물이 제거된 위치에 설치하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 이동크레인을 상기 크레인 지지거더 상에 배치하는 단계는, 상기 승강수단이 결합되는 프레임을 마련하는 단계와, 상기 이동크레인이 이동되도록 상기 프레임의 하부에 바퀴를 결합하는 단계와, 상기 바퀴가 맞물리는 바퀴수용부를 상기 크레인 지지거더 상에 형성시키는 단계와, 상기 바퀴의 회전을 구동하는 구동부를 마련하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 크레인 지지거더를 상기 확장교각의 상부에 설치하는 단계는, 상기 교각들 중 적어도 하나를 제거하여 상기 교각 간의 간격을 확장시키기 위한 횡거더를 지지하는 횡거더지지대를 상기 확장교각의 상부에 설치하는 단계와, 상기 횡거더지지대의 내측을 따라 상기 크레인 지지거더를 설치하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

그리고 상기 교각의 높이, 상기 제2 상부구조물의 높이와 무게 등을 고려하여 상기 교각 상에 설치되어 상기 제2 상부구조물을 받쳐줄 교좌장치를 준비하는 단계와; 상기 제1 상부구조물을 열차의 통행을 허용하는 범위 내에서 인상하는 제1 상부구조물 인상단계와; 상기 제1 상부구조물 상으로 열차의 통행을 허용하면서, 상기 교각 상에 구교좌장치가 있다면 이를 제거하고, 상기 준비한 교좌장치를 상기 교각 상에 설치하는 교좌장치 설치단계를 더 포함하고, 상기 교각 상에 상기 제2 상부구조물을 설치하는 단계에는 상기 교각 상에 설치된 교좌장치 상에 설치하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 이동크레인 설치구조는, 열차가 통행하는 철도교의 교각 상에 설치된 제1 상부구조물을 제2 상부구조물로 교체하기 위해, 상기 제1 상부구조물 또는 상기 제2 상부구조물을 들어올리거나 내리는 이동크레인과; 상기 교각의 폭이 상기 철도교의 교축방향에 가로방향으로 넓혀질 수 있도록 상기 교각에 추가로 덧대어 설치된 확장교각과; 상기 확장교각의 상부에 설치되며 상기 철도교의 교축방향을 따라 연장되어 상기 이동크레인의 이동을 지지하는 크레인 지지거더를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 이동크레인은, 상기 제1 상부구조물 또는 상기 제2 상부구조물을 승강 이동시키기 위한 승강수단과, 상기 승강수단이 결합되는 프레임과, 상기 이동크레인이 이동되도록 상기 프레임의 하부에 결합된 바퀴와, 상기 바퀴의 회전을 구동하는 구동부를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 프레임의 길이범위는 12미터 이상 35미터 이하인 것이 바람직하다.

상기 이동크레인은 작업현장에서 조립 및 해체가 가능한 것이 바람직하다.

그리고 상기 확장교각의 상부에 설치되어 상기 크레인 지지거더가 내측에 결합되는 횡거더지지대와, 상기 교각들 중 적어도 하나를 제거하여 상기 교각들 간의 간격을 확장시킬 수 있도록 하는 횡거더와, 상기 횡거더지지대 및 상기 횡거더 사이에 개재되어 상기 횡거더를 상기 횡거더지지대에 매다는 횡거더매달기수단을 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 교각 간의 간격이 12미터를 넘는 경우 운반될 상부구조물의 높이로 인하여 철로를 이용할 수 없는 경우에도 길이 12미터를 넘는 상부구조물을 용이하게 교체할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 이동크레인은 조립 및 해체가 가능하게 제작되어 재사용할 수 있다.

그리고 본 발명에 따른 이동크레인에는 열차가 통과할 수 있는 공간이 확보되어 열차 통행을 허용하면서 이동크레인을 조립 또는 해체할 수 있다.

아울러, 본 발명의 시공방법을 이용하는 경우, 열차의 운행에 지장을 초래하지 않으면서 철도교의 상부구조물을 신속하게 교체할 수 있다.

나아가, 본 발명의 시공방법을 이용하는 경우, 철도교 교각의 높이가 높은 곳, 일반 크레인의 진입이 어려운 산악지역, 물이 깊은 하천에 설치된 철도교 등의 상부구조물을 쉽게 교체할 수 있다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

본 발명의 일실시예에 따른 이동크레인 설치구조(200)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 이동크레인(210)과, 이동크레인(210)이 설치되는 설치부(220)를 포함한다.

이동크레인(210)은, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 열차가 통행하는 철도교의 기존교각(10) 상에 설치된 제1 상부구조물(30)을 제2 상부구조물(40)로 교체하기 위해 작업열차(100)의 제1 탑재부(110)에 제1 상부구조물(30)을 싣거나 작업열차(100)의 제2 탑재부(120)로부터 제2 상부구조물(40)을 들어올린다. 본 발명의 일실시예로서, 이동크레인(210)은 제1 상부구조물(30) 및 제2 상부구조물(40) 중 적어도 하나를 운반하는 작업열차(100)가 이동크레인(210)의 내부를 통과할 수 있을 만큼 작업열차(100)보다 크게 마련된 것이 바람직하다. 본 발명의 일실시예로서, 제2 상부구조물(40)이 작업열차(100)에 의해 운반되고 이동크레인(210)이 작업열차(100)로부터 제2 상부구조물(40)을 들어올리거나 작업열차(100)에 제1 상부구조물(30)을 싣는 것으로 설명하지만, 본 발명의 또 다른 실시예로서, 작업열차(100) 없이 제2 상부구조물(40)을 기중기와 같은 장비에 의해 철도교 상으로 직접 운반하여 제1 상부구조물(30)과의 교체작업을 준비시킬 수도 있다.

이동크레인(210)은, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 상부구조물(30) 또는 제2 상부구조물(40)을 승강 이동시키기 위한 승강수단(211)과, 승강수단(211)이 결합되는 프레임(213)과, 이동크레인(210)이 이동되도록 프레임(213)의 하부에 결합된 바퀴(215)와, 바퀴(215)의 회전을 구동하는 구동부(217)를 포함한다. 이동크레인(210)의 각 부품들은 상호 조립 및 해체가 용이하게 모듈화되어 이동크레인(210)을 설치부(220)에 설치 및 설치해제 시 작업현장에서 이동크레인(210)을 바로 조립 및 해체할 수 있도록 마련된 것이 바람직하다.

이에 따라, 이동크레인(210)에는 일반 열차가 통과할 수 있을 만큼의 공간이 확보되어 열차 통행을 허용하면서 이동크레인(210)을 조립 또는 해체할 수 있으며, 이동크레인(210)은 조립 및 해체가 가능하게 제작되어 재사용될 수 있다.

이동크레인(210)은 복수개가 레일을 따라 순차적으로 연결된 형태가 아닌 하나로만 마련된 것이 바람직하며, 프레임(213)의 길이범위는 길이 12미터를 넘는(예컨대 15미터 이상) 상부구조물이 승강수단(211)에 의해 용이하게 들어올려질 수 있도록 대략 12미터 이상 35미터 이하인 것이 바람직하다.

설치부(220)는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 확장교각(221)과, 크레인 지지거더(225)를 포함한다.

확장교각(221)은 기존교각(10)의 폭이 철도교의 교축방향에 가로방향으로 넓혀질 수 있도록 기존교각(10)에 추가로 덧대어 설치된다. 본 발명의 일실시예로서, 확장교각(221)은 이동크레인(210)을 지지할 수 있도록 기존교각(10)을 교축방향으로 바라볼 때에 양측에 소정 형상의 거푸집을 덧대어 철근 콘크리트를 타설한 후, 양생시키는 방법으로 마련할 수 있다.

크레인 지지거더(225)는 확장교각(221)의 상부에 설치되며 철도교의 교축방향을 따라 연장되어 이동크레인(210)의 이동을 지지한다. 크레인 지지거더(225)의 상부표면에는 이동크레인(210)의 바퀴(215)가 맞물리는 바퀴수용부(225a)가 형성된 것이 바람직하다.

이에 따라, 교각(10) 간의 간격이 12미터를 넘는 경우, 철도교의 상부구조물의 높이는 모멘트 하중에 대한 보강을 위하여 높아지게 되는데, 이렇게 상부구조물의 높이로 인해 철로를 따라 이동하는 철도 크레인으로 상부구조물이 운반될 수 없는 경우에도 본 발명의 이동크레인 설치구조(200)에 의해 길이 12미터를 넘는 상부구조물을 용이하게 교체할 수 있다.

한편, 본 발명의 일실시예로서 교각(10) 간의 간격이 12미터를 넘는 경우에 이동크레인 설치구조(200)가 적용되는 것으로 설명하지만, 본 발명의 또 다른 실시예로서 교각(10)의 간격이 12미터 이하인 경우에도 본 발명에 따른 이동크레인 설치구조(200)가 적용될 수 있음은 물론이다.

본 발명의 또 다른 실시예로서 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 이동크레인 설치구조(200)는, 확장교각(221)의 상부에 설치되어 크레인 지지거더(225)가 내측에 결합되는 횡거더지지대(230)와, 확장교각(221) 및 횡거더지지대(230) 사이에 개재되어 횡거더지지대(230)를 지지하는 횡거더지지대받침(240)과, 상부구조물의 중간부를 지지하는 횡거더(250)와, 횡거더지지대(230) 및 횡거더(250) 사이에 개재되어 횡거더(250)를 횡거더지지대(230)에 매다는 횡거더매달기수단(260)을 더 포함한다. 한편, 횡거더지지대받침(240)이 없이 횡거더지지대(230)가 확장교 각(221)의 상부에 바로 설치될 수도 있다.

횡거더(250)가 설치됨으로써 교각(10)들 중 적어도 하나를 제거하여 교각(10)들 간의 간격을 확장시킬 수 있다.

이에 따라, 기존의 일부 교각을 제거하여 교각 간의 간격을 넓힐 수 있도록 횡거더(250) 및 횡거더지지대(230) 등이 설치되더라도 본 발명에 따른 철도교 상부구조물 교체시공방법이 적용될 수 있다.

이러한 구성에 의해, 본 발명의 일실시예에 따라 열차가 통행하는 철도교의 교각(10) 상에 설치된 제1 상부구조물(30)을 제2 상부구조물(40)로 교체하기 위한 철도교의 상부구조물 교체시공방법을 도 3 내지 도 9를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

우선, 제1 상부구조물(30)의 교체가 필요한 철도교 기존교각(10)의 높이, 교좌장치(20)의 높이, 제1 상부구조물(30)의 길이, 높이, 폭, 무게, 제2 상부구조물(40)에 요구되어지는 길이, 폭, 높이, 강도 등을 고려하여 제2 상부구조물(40)을 준비한다. 여기에서, 제2 상부구조물(40)로는 슬라브가 있는 것, 예를 들면, 슬라브가 있는 스틸 박스형, 슬라브가 있는 콘크리트 박스형, 슬라브가 있는 피씨빔형, 슬라브가 있는 스틸플레이트형의 것이 적당하고, 경우에 따라서는 상기 여러 가지 형들이 에프알피(FRP) 재료로 된 것이 사용될 수도 있다. 이러한 제2 상부구조물(40)로는 침목, 레일 등이 미리 깔린 형태로 만들거나, 침목, 레일 등이 없는 상태로 만든 것을 준비하였다가, 교각 상의 교좌장치 상에 탑재된 후에 침목, 레일 등을 깔 수 있도록 하여도 된다. 제2 상부구조물(40)로는 슬라브가 없는 것이 사용 될 수 있음은 물론이다.

이러한 제2 상부구조물(40)에는 이동크레인(210)의 승강수단(211)의 후크 등을 쉽게 걸 수 있도록 기초볼트 등을 설치하여 둘 수 있다.

다음에, 기존교각(10)의 폭이 철도교의 교축방향에 가로방향으로 넓혀질 수 있도록 기존교각(10)에 추가로 덧대어 확장교각(221)을 설치한다(1100). 이러한 확장교각(221)의 설치는 확장교각(221)의 상부에 설치될 크레인 지지거더(225) 및 이동크레인(210)의 하중 등을 고려한 강도설계를 통하여 이루어질 수 있다.

철도교의 교축방향을 따라 연장되는 크레인 지지거더(225)를 확장교각(221)의 상부에 설치한다(1101).

제1 상부구조물(30) 또는 제2 상부구조물(40)을 승강 이동시키기 위한 승강수단(211)을 갖는 이동크레인(210)을 크레인 지지거더(225) 상에 배치한다(1102).

제2 상부구조물(40)을 철도교 상에 준비한다. 즉, 제1 상부구조물(30) 및 제2 상부구조물(40) 중 적어도 하나를 운반하는 작업열차(100)를 준비하고, 일반 열차의 통행을 허용하면서 제거될 제1 상부구조물(30)이 있는 위치까지 이동크레인(210)을 이동시키며(1103), 도 4에 도시된 바와 같이, 새로 교체할 제2 상부구조물(40)을 실은 작업열차(100)를 이동크레인(210)에 인접된 위치, 예컨대 이동크레인(210)이 위치한 교각 구간의 전(前) 구간까지 이동시킨다(1104).

제1 상부구조물(30)을 이동크레인(210)의 승강수단(211)에 의해 들어올려 제1 상부구조물(30)을 교각(10) 상으로부터 제거한다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 열차 통행을 금지시키고 나서, 제1 상부구조물(30)이 교각(10) 상에서 제거되도록 레일(35)의 양단부근을 절단한 후 제1 상부구조물(30)을 이동크레인(210)의 승강수단(211)으로 들어올리고(1105), 제1 상부구조물(30)이 승강수단(211)에 의해 들어올려진 상태에서 이동크레인(210)을 작업열차(100)의 제1 탑재부(110)까지 이동시키며(1106), 승강수단(211)으로 제1 상부구조물(30)을 작업열차(100)의 제1 탑재부(110)에 탑재한다.

본 발명의 일실시예로서, 이동크레인(210)의 내부를 통해 작업열차(100)의 기관차가 통과되도록 하여 이동크레인(210)이 작업열차(100)의 제1 탑재부(110)까지 이동되는 것으로 설명하지만, 본 발명의 또 다른 실시예로서, 이동크레인(210)의 내부로 기관차가 통과되지 않도록 하고 작업열차(100)의 후미부분에서만 이동크레인(210)이 이동하며 제1 상부구조물(30) 또는 제2 상부구조물(40)을 각각 내리거나 올릴 수 있도록 이동시킬 수도 있다.

마지막으로, 제2 상부구조물(40)을 이동크레인(210)의 승강수단(211)에 의해 들어올려 제1 상부구조물(30)이 놓여 있던 자리에 제2 상부구조물(40)을 설치한다. 즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 이동크레인(210)을 제2 탑재부(120)로 이동시켜 승강수단(211)에 의해 제2 상부구조물(40)을 작업열차(100)의 제2 탑재부(120)로부터 들어올린 후 이동크레인(210)을 제1 상부구조물(30)이 제거된 위치까지 이동시키고(1107), 도 7에 도시된 바와 같이, 승강수단(211)에 의해 제2 상부구조물(40)을 하강시켜 레일(35) 연결 등 마무리 작업을 수행하여 제2 상부구조물(40)을 제1 상부구조물(30)이 제거된 위치에 설치한다(1108).

본 발명의 일실시예로서, 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 상부구조물(30)이 탑재된 작업열차(100)가 이동크레인(210)을 통과하여 지나가게 하는 단계(1109)를 더 포함하는 것이 바람직하다. 본 발명의 일실시예로서, 작업이 완료된 후 작업열차(100)가 이동크레인(210)을 통과하여 지나가는 것으로 설명하지만, 본 발명의 또 다른 실시예로서, 작업열차(100)는 이동크레인(210)을 통과하지 않고 왔던 길을 되돌아가게 할 수도 있다.

단계 1105부터 단계 1108까지 열차의 통행을 금지시킨 상태에서 수행되는 작업시간대는 열차의 노선 상황을 감안하여 이뤄질 수 있지만 일반적으로는 새벽시간대인 것이 바람직하며, 작업소요시간은 대략 4시간~5시간 정도이지만, 그보다 더 단축될 수도 있다.

한편, 단계 1102에서 이동크레인(210)을 크레인 지지거더(225) 상에 배치하는 단계는, 승강수단(211)이 결합되는 프레임(213)을 마련하는 단계와, 이동크레인(210)이 이동되도록 프레임(213)의 하부에 바퀴(215)를 결합하는 단계와, 바퀴(215)가 맞물리는 바퀴수용부(225a)를 크레인 지지거더(225) 상에 형성시키는 단계와, 바퀴(215)의 회전을 구동하는 구동부(217)를 프레임(213)에 마련하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다. 이 중 바퀴수용부(225a)를 크레인 지지거더(225) 상에 형성시키는 단계는 크레인 지지거더(225)를 확장교각(221)의 상부에 설치하는 단계 1101 이전에 미리 이뤄지는 것이 바람직하다.

단계 1103과 단계 1104 사이에는, 교각(10)의 높이, 제2 상부구조물(40)의 높이와 무게 등을 고려하여 교각(10) 상에 설치되어 제2 상부구조물(40)을 받쳐줄 교좌장치(20)를 준비하는 단계와, 교각(10)의 상면 바람직하게는 교각(10)의 측면 에 잭업장치(25)를 설치하여 열차의 통행에 지장을 초래하지 않는 범위 내에서 바람직하게는 3mm 범위 내에서 제1 상부구조물(30)을 인상하는 단계와, 제1 상부구조물(30) 상으로 열차의 통행을 허용하면서 교각(10) 상에 구(舊) 교좌장치가 있다면 이를 제거하고 준비한 교좌장치를 교각(10) 상에 설치하는 단계를 더 포함할 수도 있다. 이에 따라, 단계 1108에서 교각(10) 상에 제2 상부구조물(40)을 설치하는 단계에서는 교각(10) 상에 설치된 교좌장치(20) 상에 제2 상부구조물(40)을 설치하는 것이 바람직하다.

이에, 본 발명의 일실시예에 따르면, 교각 간의 간격이 12미터를 넘는 경우 운반될 상부구조물의 높이로 인하여 철로를 이용할 수 없는 경우에도 길이 12미터를 넘는 상부구조물을 용이하게 교체할 수 있고, 열차의 운행에 지장을 초래하지 않으면서 철도교의 상부구조물을 신속하게 교체할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 철도교 상부구조물 교체시공방법은, 도 10 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 교각(10)들 중 적어도 하나를 제거하여 교각(10) 간의 간격을 확장시키기 위한 횡거더(250) 및 횡거더지지대(230) 등이 설치되는 경우로서, 크레인 지지거더(225)를 확장교각(221)의 상부에 설치하는 단계 1101에는, 횡거더(250)를 지지하는 횡거더지지대(230)를 확장교각(221)의 상부에 설치하는 단계 1101a와, 횡거더지지대(230)의 내측을 따라 크레인 지지거더(225)를 설치하는 단계 1101b를 포함한다.

단계 1101a는 확장교각(221)의 상부에 횡거더지지대받침(240)을 설치하는 단계와 횡거더지지대받침(240)의 상부에 횡거더지지대(230)를 설치하는 단계를 포함 하는 것이 바람직하고, 단계 1101b는 횡거더지지대(230)에 횡거더매달기수단(260)을 결합하는 단계와 횡거더매달기수단(260)에 횡거더(250)를 결합하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

이에, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 기존의 일부 교각을 제거하여 교각 간의 간격을 넓힐 수 있도록 횡거더(250) 및 횡거더지지대(230) 등이 설치될 필요가 있을 때에 본 발명에 따른 철도교 상부구조물 교체시공방법을 적용할 수 있다. 특히, 이러한 경우 교각 간의 간격은 기존 간격보다 2배 이상 확장되기 때문에 본 발명에 따른 이동크레인(210)에 의한 철도교 상부구조물 교체시공방법이 더욱 적합하게 적용될 수 있다. 나아가, 철도교 교각의 높이가 높은 곳, 일반 크레인의 진입이 어려운 산악지역, 물이 깊은 하천에 설치된 철도교 등의 상부구조물을 쉽게 교체할 수 있다.

도 1은 종래의 무도상 강교 철도교 상부구조물의 설치상태를 나타낸 측면도,

도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도,

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 이동크레인 설치구조를 나타낸 정면도,

도 4 ~ 도 8은 도 3의 이동크레인 설치구조를 이용해 철도교의 제1 상부구조물을 제2 상부구조물로 교체하는 과정을 순서대로 각각 나타낸 측면도,

도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 철도교 상부구조물 교체시공과정을 설명하기 위한 공정도,

도 10은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 이동크레인 설치구조를 나타낸 정면도,

도 11은 도 10의 사시도,

도 12는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 철도교 상부구조물 교체시공과정을 설명하기 위한 공정도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

100 : 작업열차 200: 이동크레인 설치구조

210 : 이동크레인 211 : 승강수단

213 : 프레임 215 : 바퀴

217 : 구동부 221 : 확장교각

225 : 크레인 지지거더 225a : 바퀴수용부

Claims (10)

1. 열차가 통행하는 철도교의 교각 상에 설치된 제1 상부구조물을 제2 상부구조물로 교체하기 위한 철도교 상부구조물의 교체시공방법에 있어서,

   상기 교각의 폭이 상기 철도교의 교축방향에 가로방향으로 넓혀질 수 있도록 상기 교각에 추가로 덧대어 확장교각을 설치하는 단계와;

   상기 철도교의 교축방향을 따라 연장되는 크레인 지지거더를 상기 확장교각의 상부에 설치하는 단계와;

   상기 제1 상부구조물 또는 상기 제2 상부구조물을 승강 이동시키기 위한 승강수단을 갖는 이동크레인을 상기 크레인 지지거더 상에 배치하는 단계와;

   상기 교각의 높이, 상기 제2 상부구조물의 높이와 무게 중 적어도 어느 하나를 고려하여 상기 교각 상에 설치되어 상기 제2 상부구조물을 받쳐줄 교좌장치를 준비하는 단계와;

   상기 제1 상부구조물을 열차의 통행을 허용하는 범위 내에서 인상하는 제1 상부구조물 인상단계와;

   상기 제1 상부구조물 상으로 열차의 통행을 허용하면서, 상기 교각 상에 구교좌장치가 있다면 이를 제거하고, 상기 준비한 교좌장치를 상기 교각 상에 설치하는 교좌장치 설치단계와;

   상기 제2 상부구조물을 상기 철도교 상에 준비하는 단계와;

   상기 제1 상부구조물을 상기 승강수단에 의해 들어올려 상기 제1 상부구조물을 상기 교각 상으로부터 제거하는 단계와;

   상기 제2 상부구조물을 상기 승강수단에 의해 들어올려 상기 제1 상부구조물이 놓여 있던 자리에 상기 제2 상부구조물을 설치하는 단계를 포함하며,

   상기 제2 상부구조물을 설치하는 단계는 상기 교각 상에 설치된 교좌장치 상에 상기 제2 상부구조물을 설치하는 것임을 특징으로 하는 철도교 상부구조물의 교체시공방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제2 상부구조물을 상기 철도교 상에 준비하는 단계는, 상기 제1 상부구조물 및 상기 제2 상부구조물 중 적어도 하나를 운반하는 작업열차를 준비하는 단 계와, 상기 제2 상부구조물을 실은 상기 작업열차를 상기 이동크레인에 인접된 위치까지 이동시키는 단계를 포함하고,

   상기 제1 상부구조물을 상기 교각 상으로부터 제거하는 단계는, 열차 통행을 금지시킨 후 상기 제1 상부구조물을 상기 교각 상에서 제거하여 상기 제1 상부구조물이 상기 승강수단에 의해 들어올려진 상태에서 상기 이동크레인을 상기 작업열차가 있는 위치까지 이동시키는 단계와, 상기 승강수단으로 상기 제1 상부구조물을 상기 작업열차에 탑재하는 단계를 포함하며,

   상기 제2 상부구조물을 설치하는 단계는, 상기 제2 상부구조물을 상기 승강수단에 의해 상기 작업열차로부터 들어올린 후 상기 이동크레인을 상기 제1 상부구조물이 제거된 위치까지 이동시키는 단계와, 상기 승강수단에 의해 상기 제2 상부구조물을 하강시켜 상기 제1 상부구조물이 제거된 위치에 설치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 철도교 상부구조물의 교체시공방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 이동크레인을 상기 크레인 지지거더 상에 배치하는 단계는,

   상기 승강수단이 결합되는 프레임을 마련하는 단계와,

   상기 이동크레인이 이동되도록 상기 프레임의 하부에 바퀴를 결합하는 단계와,

   상기 바퀴가 맞물리는 바퀴수용부를 상기 크레인 지지거더 상에 형성시키는 단계와,

   상기 바퀴의 회전을 구동하는 구동부를 마련하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 철도교 상부구조물의 교체시공방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 크레인 지지거더를 상기 확장교각의 상부에 설치하는 단계는,

   상기 철도교의 양측으로 교축방향을 따라 상기 확장교각들을 연결하면서 설치되고 이웃하는 확장교각 사이의 중간부에서 하방 수직으로 연장되는 횡거더매달기수단이 설치되어 있는 횡거더지지대를 상기 확장교각의 상부에 설치하는 단계와,

   상기 철도교의 하부와 상기 교각들 사이에서 상기 철도교의 교축방향을 가로질러 연장되는 횡거더의 양단부를 상기 횡거더매달기수단에 각각 결합하는 단계와,

   상기 횡거더지지대의 내측을 따라 상기 크레인 지지거더를 설치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 철도교 상부구조물의 교체시공방법.
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