KR101451625B1

KR101451625B1 - 충격완화층을 이용한 콘크리트궤도 노반침하 복구방법

Info

Publication number: KR101451625B1
Application number: KR1020140038196A
Authority: KR
Inventors: 박미연
Original assignee: (주)승화기술정책연구소
Priority date: 2014-03-31
Filing date: 2014-03-31
Publication date: 2014-10-22

Abstract

급결재를 측정된 침하부위의 최대침하깊이(d_max) 지점으로부터 아래쪽으로 최대침하깊이의 d_max/2 내지 2d_max 만큼 내려간 지점의 범위에 분기주입관을 이용하여 노반안정층을 형성시키는 단계; 상기 노반안정층 상부의 노반층 침하부위(310)에 상기 최대침하깊이(d_max)의 상부로부터 d_max/4 내지 d_max/2범위에 주입관을 이용하여 노반복원층을 형성시키는 단계;를 포함하여, 상기 노반안정층과 노반복원층 사이에 충격완화층이 급결재와 중결재에 의하여 고결된 노반안정층과 노반복원층이 충격완화층과 함께 결속되도록 하는 충격완화층을 이용한 콘크리트궤도 노반침하 복구방법이 개시된다.

Description

충격완화층을 이용한 콘크리트궤도 노반침하 복구방법{RESTORATION METHOD FOR CONCRETE TRACK ROADBED SETTLEMENT}

본 발명은 콘크리트궤도 노반침하 복구방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 콘크리트궤도 하부의 노반 침하가 발생된 경우 침하에 의해 형성된 틈 또는 공동(空洞) 등에 급결재 등을 주입하여 침하를 복구하는 충격완화층을 이용한 콘크리트궤도 노반침하 복구방법에 관한 것이다.

철도에서 도상은, 레일과 침목을 경유하여 전달된 하중을 넓게 분산시켜 노반에 전달하는 역할을 한다.

도상은, 하중을 노반으로 전달하는 역할 이외에, 레일의 신축으로 인해 나타날 수 있는 침목의 이동을 도상 저항력으로 막아 방지하고, 차량의 진동을 흡수하여 승차감을 좋게 하며, 그 밖에 배수를 용이하게 하는 등 여러 역할을 한다.

도상의 종류에는 자갈도상과 콘크리트도상이 있다.

자갈도상은 건설비가 상대적으로 저렴하고, 자갈 사이의 마찰력에 의해 안정성을 유지하고 그 자체의 탄성력으로 충격 및 소음을 흡수하며, 레일의 수평 및 좌우의 변화에 의한 궤도 뒤틀림 시 복구가 비교적 쉬워 일반적으로 많이 사용되고 있다.

다만, 자갈이 깨질 수 있고 토사 유입으로 배수불량이 발생할 수 있으며 굳어지면 탄성을 상실하기 쉬우므로 하중에 의해 내려앉은 자갈들을 재구성하는 자갈치기를 하거나 자갈을 교환하여야 하는데, 이에는 많은 인력, 비용과 시간이 필요하므로 이러한 문제점을 해소하기 위하여 콘크리트도상이 사용되고 있다.

콘크리트도상은, 보수 작업이 크게 경감되고 배수도 양호하며 진동과 차량의 동요가 적은 장점이 있다.

콘크리트도상은 고속화에 따른 궤도틀림의 증가, 도상이 가라앉는 현상의 증가에 따른 보수비 절감을 위하여 개발된 것으로서, 침목과 도상을 일체로 형성한 구조를 갖는다.

이처럼, 콘크리트도상은 자갈 도상에 비하여 저항력이 매우 크므로 궤도틀림 발생량이 적고, 궤도의 보수비용을 대폭 절감시킬 수 있으며, 양호한 선형을 유지하여 고속의 운행선로에서도 차량의 주행안정성을 높이고 양호한 승차감을 제공하는 등의 이점을 바탕으로, 자갈 도상 궤도를 대체해 나가고 있다.

다만, 콘크리트도상궤도는 자갈도상궤도와 달리 침하가 발생하였을 경우, 궤도의 사용성 저하가 크고 대처 방안이 매우 제한적이기 때문에 침하에 대한 엄격한 관리대책이 필요하고, 특히 토공구간에서 콘크리트도상에 의한 콘크리트궤도를 적용할 경우에 노반의 침하를 적정수준으로 억제하는 것이 차량 및 궤도의 주행안정성을 확보하고 유지보수 비용을 감소시키는 매우 중요한 요소이다.

따라서 건설단계뿐 아니라 유지보수단계에서도 노반의 침하에 대한 보수 방안을 마련하는 것이 반드시 요구된다.

도 1은 위에서 살펴본 콘크리트도상 하부의 노상의 부등침하가 발생하는 경우 이러한 부등침하를 보강할 수 있는 종래 방법을 도시한 것이다.

즉, 콘크리트도상이 적용된 철도에서 지반 지지력의 불균일성을 나타내는 경계부 주위에 적용되는 지반 보강 방법에 있어서, 지반 지지력이 상대적으로 강한 영역에 대한 지반 지지력이 상대적으로 약한 영역의 상대 침하량이 규정치를 초과하는 경우에 그라우팅재를 주입함으로써 주위 지반을 강화시키기 위하여, 지반 지지력의 불균일성을 나타내는 경계부를 기준으로 지반 지지력이 상대적으로 약한 영역에 그라우팅재 주입관을 사전에 매설하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 콘크리트도상 철도의 지반 보강 방법이 개시되어 있다.

이때, 상기 그라우팅재 주입관(80)은 도상콘크리트층(70)을 지지하는 노반강화층(60)의 하부에 매설되도록 하게 됨을 알 수 있으며, 주입되는 그라우팅재의 효과는 보조도상(50)을 보강하도록 하는 것임을 알 수 있다.

하지만 기 시공된 철도에 사후 설치하는 경우에는 도상콘크리트층(70)의 침하가 발생하는 경우 어느 부위에 침하가 발생하는지는 수준측량을 통해 침하 부위를 개략 예측 할 수 있을 뿐이지 정확한 침하부위를 찾아내는 것은 매우 어려운 일이다.

이에 실제 그라우팅재를 주입하다 보면 예상치보다 주입량이 훨씬 많아지는 경우도 발생하고, 많은 양의 그라우팅재를 주입함에도 불과하고 측량을 통해 확인하면 보강효과가 크지 않은 경우도 많다는 문제점이 있었다.

이에 예측된 침하 부위에 단순히 그라우팅재를 주입하는 것이 아닌 주입범위와 고경강도를 활용하여 보다 효과적인 콘크리트궤도 노반침하 복구방법이 요구되었다.

KR 10-0768777 B1(공고일: 2007.10.19)

이에 본 발명은 콘크리트도상을 손상시키지 않으면서 철도운행의 연속성을 가질 수 있는 비파괴형식의 노반침하 복구방법을 제공하기 위한 것이며, 특히 추가적인 노반침하에 대한 안정성을 확보할 수 있는 노반보강 개념이 더해진 충격완화층을 이용한 콘크리트궤도 노반침하 복구방법 제공을 해결하고자 하는 과제로 한다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위하여

첫째, 레일을 지지하는 콘크리트도상의 침하부위를 복구하기 위하여 급결재와 중결재를 이용하게 된다.

급결재는 응결시간이 10~30초 정도로서 고결강도는 2.5 ~ 8 kgf/㎠ 정도인 것을 이용하는데 측정된 침하부위의 최대침하깊이(d_max) 지점으로부터 아래쪽으로 최대침하깊이의 절반 깊이인 d_max/2 내지 d_max 만큼 내려간 지점의 범위에 주입관을 이용하여 상기 급결재를 주입시키게 된다.

이에 이러한 급결재는 침하부위(공극 발생부위)의 주위 노반층에 주입되어 빠르게 고결됨으로서 노반안정층을 형성시켜 추가로 주입되는 중결재가 침하부위 이외로 주입되는 것(차단층)을 방지하도록 하게 된다.

또한 중결재는 응결시간이 1 ~ 3 분 정도로서 고결강도는 20 kgf/㎠ 이상 인 것을 이용하는데 상기 최대침하깊이(d_max)의 상부로부터 d_max/4 내지 d_max/2범위에 주입관을 이용하여 상기 중결재를 주입시키게 된다.

이에 이러한 중결재는 침하부위에 직접 주입되어 노반층 침하부위를 복원시키는 노반복원층을 형성시키게 된다.

둘째, 이때 상기 중결재에 의한 노반복원층과 급결재에 의한 노반안정층 사이에는 중결재와 급결재가 주입되지 않은 충격완화층이 형성되므로 급결재와 중결재가 서로 혼합되지 않도록 하여 각각의 급결재와 중결재가 제 기능을 발휘하도록 하면서 노반복원층과 노반안정층이 충격완화층을 기준으로 서로 상하로 형성되어 각각에 하자 발생 시 영향을 최소화시켜 노반층 보강효과를 극대화 시킬 수 있도록 하였다.

본 발명에 의하면, 콘크리트도상에 홀을 형성시켜 침하부위의 노반층을 보강하는 종래 방법과 대비하여 콘크리트도상에 손상을 가하지 않고 작업이 노상 측방의 공간에서 이루어지기 때문에 작업성과 시공성을 충분히 확보할 수 있게 된다.

또한 측정된 침하부위 주위에 먼저 노반안정층을 신속하게 형성시킨 후, 노반복원층을 형성시키기 때문에 침하부위 이외의 노반에 중결재가 주입되어 보강효과를 저하시키는 현상을 근본적으로 방지할 수 있게 된다.

또한, 서로 다른 재료로 제조되는 급결재와 중결재가 서로 혼합되지 않고 주입되도록 하여 즉 충격완화층 상하로 노반복원층과 노반안정층이 안정적으로 형성되도록 함으로서 보다 효과적인 침하부위 복원이 가능하도록 함으로서 철도운행의 연속성을 보장할 수 있으면서도 효율적인 침하부위 복구방법 제공이 가능하게 된다.

도 1은 종래 콘크리트도상 하부의 노상의 부등침하 방지를 위한 그라우팅재 주입 시공도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 충격완화층을 이용한 콘크리트궤도 노반침하 복구방법이 사용되는 급결재와 중결재의 주입장치도,
도 3은 본 발명에 따른 콘크리트궤도 노반침하 복구방법에서 노반층에 급결재와 중결재가 주입되는 위치를 나타내는 도면,
도 4는 본 발명에 따른 콘크리트궤도 노반침하 복구방법에서 침하량에 따른 급결재 및 중결재의 주입깊이를 나타내는 그래프이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

[ 본 발명의 급결재와 중결재 주입관(400) ]

궤도는 철도시설물 중 차량하중을 직접 지지하는 지지체인 레일, 부속품, 침목, 도상(자갈 또는 콘크리트도상) 등 노반 위에 설치된 구조물을 말한다.

도상은 자갈도상과 콘크리트도상으로 구분되는데, 본 발명에 따른 콘크리트궤도 노반침하 복구방법은 자갈도상으로 이루어지는 궤도에 적용되는 것이 아니고, 콘크리트로 이루어지는 콘크리트궤도에 적용되는 것이다. 아울러, 본 발명에 따른 콘크리트궤도 노반침하 복구방법에서 설명되는 콘크리트도상(200)은 침목과 도상을 일체화한 슬래브 도상을 포함하는 것이다.

이러한 콘크리트도상(200)은, 레일(110) 및 침목(120)으로부터 전달되는 열차하중을 넓게 분산시켜 노반에 전달하고 침목(120)을 소정 위치에 고정시키며 침목(120)을 탄성적으로 지지하고 충격을 완화해서 선로의 파괴를 경감시키고 승차감을 향상시킬 수 있도록 이루어진다.

그리고 본 발명에서 노반층(300)은 그 아래에 위치하는 지반층(미도시)과는 구분되는 것으로서, 콘크리트도상(200) 형성 이전에 다져지는 지반 부분이며, 지반층과 콘크리트도상(200) 사이에 위치하고, 쇄석(碎石), 자갈, 모래 또는 시멘트나 아스팔트로 안정 처리한 흙으로 이루어질 수 있다.

본 발명에 따른 급결재 및 중결재의 주입은, 종래와 같이 콘크리트도상(200)을 상하로 관통하는 관통구를 형성시켜 이루어지는 것이 아니라 콘크리트도상(200)의 손상 없이 콘크리트도상(200)의 측면 방향에서 노반층(300)에 주입관(400)을 삽입하여 이루어지게 된다.

즉, 본 발명에 따른 급결재 및 중결재의 주입은 도 2와 같은 급결재와 중결재 주입하기 위한 메인 및 분기 주입관(400:410,420)을 이용하게 된다. 이때 사용되는 주입관(400)을 콘크리트도상(200) 옆쪽에서 수평방향 내지는 비스듬하게 삽입하여 이루어질 수 있다.

이러한 주입관(400)은 급결재 주입을 위한 관과 중결재 주입을 위한 관으로 구분되어 이루어질 수 있으며, 각각의 메인 및 분기주입관(410,420)을 통하여 개별적인 주입이 이루어질 수 있다.

즉, 도 2와 같이 주입관(400)은, 레일(100)의 길이방향을 따라 형성된 메인주입관(410) 및 메인주입관(410)에서 분기되어 레일(100) 쪽을 향하여 형성되고 노반층(300) 안쪽으로 삽입되는 분기주입관(420)으로 구분됨을 알 수 있다.

먼저 메인주입관(410)은 급결재 및 중결재가 각각 저장된 주입탱크(500)에 연결되어, 급결재 및 중결재 각각을 레일방향을 따라 이송시키며 침하가 발생되어 복구가 필요한 레일(100) 지점으로 급결재 및 중결재가 주입되도록 한다.

다음으로 분기주입관(420)은 메인주입관(410)에서 분기되어 레일(100)의 길이방향을 따라 일정한 간격으로 반복 형성되고, 각 분기주입관(420)에는 밸브가 형성되어 복구가 필요한 지점에 해당되는 분기주입관(420)에서만 급결재 및 중결재가 이송되도록 이루어진다.

그리고 이때 주입관(400)의 주입방향, 즉 분기주입관(420)의 주입방향은 수평방향에서 레일(100)과 직교하는 방향을 기준으로 -45° ~ +45°범위 내에서 이루어지도록, 분기주입관(420)은 메인주입관(410)에서 회동가능하게 연결되는 것이 바람직하다.

이에 따라, 각 분기주입관(420) 사이의 지점에서 침하가 발생되는 경우에도 분기주입관(420)을 이동(회전)시켜 분기주입관(420)을 통해 토출되는 주입재가 원하는 위치에 주입될 수 있게 된다.

또한, 분기주입관(420)은 수평방향에서 아래쪽으로 0 ~ 30°범위 내에서 회동할 수 있도록 이루어지며, 이에 따라 분기주입관(420)은 비스듬히 배치되어 급결재 및 중결재가 이송되도록 이루어질 수 있다.

[ 본 발명의 급결재와 중결재의 작용 ]

도 2에서 소개된 주입관(400)을 이용하여 급결재와 중결재가 노반층에 주입되는데 이러한 주입된 급결재와 중결재의 작용을 도시한 것이 도 3이다.

먼저 급결재는 응결시간이 10~30초 정도로서 고결강도는 2.5 ~ 8 kgf/㎠ 정도인 것으로써, 토질의 종류에 맞게 다양하게 배합되어 이루어질 수 있는데, 강도와 경제적인 면에서 시멘트를 주원료로 하여 이루어진다. 이때, 시멘트는, 주입 대상 노반층(300)의 공극의 크기에 따라 주입율을 높이기 위하여 마이크로시멘트가 사용될 수 있다. 또한, 나프탈렌, 리그닌, 폴리카복실 등의 분산제를 활용하여 시멘트계 재료의 주입효율을 증가시킬 수 있다. 아울러, 규산소다, 알루미네이트, 알카리프리계 급결제 등을 사용하여 응결시간을 조정하게 된다.

콘크리트도상(200) 하부의 노반층(300)에 형성되는 침하는 콘크리트도상(200)과 노반층의 경계면에 공극 등이 형성되면서 부등침하에 의한 것으로서 이에 상기 공극 등에 의한 침하 부위는 수준 측량에 등에 의하여 개략적인 위치를 확인할 수 는 있으나 정확한 공극 형성 부위 및 크기를 확인하는 것은 매우 어렵다.

이에 개략적인 침하부위가 확인되면 이러한 침하부위 주위를 에워싸는 차단층을 형성시키고, 차단층 내측에 침하부위가 위치하도록 하여 침하부위를 복원시키게 되면 불필요하게 많은 양의 중결재 주입이 필요 없이 노반층 복원효과가 크게 향상되게 된다.

이에 본 발명은 10~30초 정도의 응결시간을 가지는 급결재를 이용하여 수준측량에 의하여 육안으로 확이되는 침하부위에 노반안정층(A)을 먼저 형성시키게 된다.

이러한 노반안정층(A)은 침하된 노반층을 복원시키는 것이 아니지만 복원 공사의 신속성을 확보하면서 이후 주입되는 중결재가 침하 부위 이외의 공간에 주입되는 것을 방지하기 위한 것이므로 고결강도도 크지 않은 2.5 ~ 8 kgf/㎠ 정도인 것을 이용하게 된다.

이에 노반안정층(A)은 침하부위 주위에 주입되어 중결재 주입이 침하부위를 크게 벗어나지 않도록 하는 차단층을 형성시키게 되는데 본 발명은 이러한 노반안정층(A) 형성을 위한 급결재 주입깊이를 아래와 같이 제안하게 된다.

즉, 도 3과 같이 확인된 침하부위(310) 중 최대침하가 발생한 최대침하깊이(d_max) 지점으로부터 아래쪽으로 최대침하깊이의 절반 깊이(d_max/2) 내지 최대침하깊이(d_max) 만큼 내려간 지점의 범위에서 정하여진다.

즉, 노반층(300)의 상단(노반층(300)과 콘크리트도상(200)의 경계 지점)에서부터 최대침하가 발생한 지점까지의 높이를 최대침하깊이(d_max)라고 할 때, 급결재의 주입 깊이는, 노반의 상단으로부터 최대 2d_max의 깊이에서 이루어질 수 있으며, 최소 d_max+d_max/2 깊이에서 이루어진다.

(d_max+d_max/2≤급결제의 주입위치≤2d_max)

그리고 이때, 평면도상 노반안정층(A)의 면적(고결재가 응결되어 이루는 면적)은 침하부위(310) 면적보다 넓게 형성되도록 하되, 일정한 주입 깊이를 한정하여 낭비적인 요소를 없애는 것이다.

이러한 최대침하깊이(d_max)는 침하되지 않은 부위와 가장 침하가 크게 발생하는 부위를 평균하여 구할 수 있고, 수준 측량시점에서 최대침하깊이(d_max)가 정해지면 예컨대 2배의 최대침하깊이(d_max)까지 고결재를 주입하게 되면 차단층으로서의 역할을 충분히 할 수 있기 때문이다.

d_max+d_max/2의 침하깊이에서 시작하는 이유는 급결재가 추후 주입되는 고결재와 서로 믹싱(혼합)되지 않는 충격완화층(C)을 확보하기 위함이다.

즉, 급결재는 고결시간이 짧은 그라우팅재이므로 중결재와 혼합되면 혼합되는 부위는 고결강도가 변하기 때문에 상하로 강도저하층이 발생할 여지가 있기 때문에 추후 유지관리에 영향을 끼칠 수 있게 된다.

이에 본 발명은 급결재에 의한 노반안정층(A)과 중결재에 의한 노반복원층(B) 사이에 충격완화층(C)을 형성시켜 강도의 차이에 의한 강도저하층이 발생하지 않도록 하게 되며 이에 본 발명의 노반안정층(A)과 노반복원층(B)은 서로 충격완화층(C)에 의하여 서로 구분되도록 하게 되는 것이다.

나아가 상기 충격완화층(C)은 하중작용에 의하여 예측하지 못한 하자(충격등)가 발생한 경우 급결재에 의한 노반안정층(A)과 중결재에 의한 노반복원층(B)에 영향이 최소화도록 하는 충격완화 역할을 하여 보다 효과적인 노반 보강이 가능하게 된다.

즉, 상기 충격완화층(C)은 노반안정층(A)과 노반복원층(B)의 하자를 중간에서 흡수하는 역할을 하게 된다.

다음으로 먼저 중결재는 응결시간이 1~3분 정도로서 고결강도는 고결강도는 20 kgf/㎠ 이상인 것으로써, 역시 토질의 종류에 맞게 다양하게 배합되어 이루어질 수 있다.

이러한 중결재는 실제 침하부위에 주입되어 침하부위를 복원시키는 역할을 하게 되며 작업후 개략 3시간 이내에 고결되어 열차 통행이 가능하도록 하는 고결강도를 가지도록 제조된다.

이에 응결시간을 1~3분 정도로 하여 신속한 침하부위 복원이 가능하도록 하고 고결되면 바로 열차통행이 가능한 고결강도를 가질 수 있어 급결재, 중결재 장치의 설치 및 철거 작업이 4시간 이내로 이루어질 수 있도록 하게 된다.

이러한 중결재는 콘크리트도상(200)의 하부의 공극을 메워주는 역할을 하지만 침하 부위 이외의 공간으로 주입되면 복원 효과를 확인하기도 어렵고 많은 양의 중결재 주입이 필요할 수 있어 본 발명은 미리 중결재의 과도한 주입을 방지하는 차단층으로서의 노반안정층(A)이 급결재에 의하여 형성되어 있으므로 주입관(400)에 의한 중결재 주입 효과를 극대화 시킬 수 있게 된다.

이때 중결재의 주입깊이는 침하부위의 최대침하깊이(d_max)를 기준으로 하여 최대침하깊이(d_max)의 상부로부터 d_max/4 내지 d_max/2범위에서 정해진다. 즉, 침하부위(310)에 직접 중결재의 주입이 이루어지며, 중결재에 의한 침하부위의 복원효과를 극대화 시킬 수 있게 된다.

또한 노반안정층(A)과는 충격완화층(C)에 의하여 구분되어 있으므로 중결재의 고결과정에서 급결재와의 혼합이 이루어지지 않아 뵤다 효과적인 노반층 복원이 가능하게 된다.

나아가 급결재와 고결재의 주입깊이에 따른 주입량은 주입률에 의하여 다음의 식을 고려하여 정할 수 있다.

Q : 주입량(m³)

V : 주입대상 체적(m³)

λ : 주입률

n : 흙의 간극률

a : 주입재의 공극충전율 또는 주입충전율

β : 손실계수

1 + β : 안전율

또한, 주입율은 대상지반의 토성과 주입재의 침투특성에 따라 달라지므로, 현장시험에 의한 실적 자료 및 품질확인시험을 통하여 조정하면 된다.

이로서 본 발명의 급결재와 중결재 주입에 의하여 직접적인 노반복구에 앞서 노반안정층(A)이 형성되도록한 지반보강의 개념이 더하여져 철도운행에 따른 지속적인 진동이 발생하는 경우에도 추가적인 노반침하에 대한 안정성을 확보할 수 있게 된다.

또한, 급결재에 의한 노반안정층(A)이 침하부위(310) 면적보다 넓게 형성되어, 노반안정층 위쪽에서 가해지는 하중이 효과적으로 분산되고 급결재와 중결재 사이의 충격완화층(C)이 형성되도록 하여 추가적인 침하방지에 더욱 유리한 구조를 갖게 된다.

[ 충격완화층을 이용한 콘크리트궤도 노반침하 복구방법 ]

도 4는 본 발명의 충격완화층을 이용한 콘크리트궤도 노반침하 복구방법의 순서도이다. 이러한 복구방법은 결국 주입관(400), 급결재와 중결재를 주입관(400)을 통해 노반의 침하부위 및 주변에 주입하는 방법이 될 것이다.

이에 먼저 도 4와 같이 콘크리트도상(200)의 침하부위를 수준측량을 통해 계측하게 된다.

이러한 계측은 도 2와 같이 측량기를 이용하여 콘크리트도상(200)의 최대 침하깊이(최대침하량, d_max)를 정하는 것으로서 이에 따라 주입관(400)을 반드시 설치해야 하는 부위를 결정하게 될 것이며, 주입재의 주입량을 결정할 수 있게 된다.

도 4는 특히 최대 침하깊이(d_max)가 결정됨에 따라 노방상단부위에서 단계별 주입깊이(주입위치)를 그래프를 통해 간단하게 결정할 수 있도록 할 수 있도록 하게 된다.

예컨대, 최대 침하깊이(최대침하량, d_max)가 60mm 정도로 계측되는 경우 급결재의 주입깊이는 최대침하깊이(d_max)의 상부로부터 상한은 90mm 하한은 120mm가 되어 노반안정층(A)을 형성(최대침하깊이(d_max)의 상부로부터 d_max+d_max/2 내지 2d_max범위)시키게 되고, 중결재의 주입깊이는 최대침하깊이(d_max)의 상부로부터 상한은 15mm 하한은 30mm로 주입깊이(최대침하깊이(d_max)의 상부로부터 d_max/4 내지 d_max/2범위)가 되어 노반복원층(B)이 형성되도록 하게 된다.

이에 적어도 60mm(최대침하량, d_max)에서 개략 90mm(최대침하깊이(d_max)의 상부로부터 d_max+d_max/2) 사이에 충격완화층(C)이 그대로 형성됨으로서 급결재와 중결재가 서로 충격완화층과 함께 추가적인 침하방지에 더욱 유리한 구조를 갖게 된다.

이와 같이 급결재와 중결재의 주입깊이가 결정됨에 따라 급결재와 중결재 주입관(400)을 설치하게 된다.

이러한 주입관(400)은 도 3과 같이 급결재 주입관(421)과 중결재 주입관(422)으로 구분되어 있어 각각의 주입관을 통해 침하깊이에 해당하는 주입깊이로 급결재와 중결재를 각각 순서대로 주입시켜 노반안정층(A)과 노반복원층(B)을 형성시키게 된다. 이때 침하깊이는 침하부위에 따라 달라질 수 있을 것이며 이에 따라 보다 정밀한 노반층의 침하 복원이 가능하게 된다.

도 3에 의하면 상기 급결재 주입관(421)은 유공이 형성된 분기관으로서 넓은 부위에 주입되도록 관에 유공을 형성시킨 관을 이용하여 침하부위(310) 하부 노반에 급결재가 효과적으로 주입하여 노반안정층(A)가 형성되도록 하고, 중결재 주입관(422)은 침하부위(310)를 관통하여 선단에서 중결재가 주입되도록 하여 침하부위(310)를 채워 하방에 노반복원층(B)가 형성되도록 하게 됨을 알 수 있다.

다음으로 급결재와 중결재의 고결이 완료되면 설된 급결재와 중결재 주입관(400)을 철거하게 되며 작업의 시작과 종료는 4시간이 도과하지 않도록 하여 열차통행에 방해가 되지 않도록 하면서도 추가 침하를 효과적으로 방지하게 된다.

이에 본 발명에 따른 콘크리트궤도 노반침하 복구방법에 의하면, 침하부위(310)에 중결재를 주입하기 이전에 침하부위(310) 아래쪽에 급결재를 주입하여 노반안정층(A)을 우선 형성하고 그 위쪽에서 이격되어 노반복원층(B)에 의한 침하부위(310) 복구가 이루어지도록 함으로써 철도운행에 따른 지속적인 진동이 발생하는 경우에도 추가적인 노반침하에 대한 안정성을 확보할 수 있고, 노반침하를 복구함은 물론 급결재에 의한 노반안정층에서부터 침하부위(310)에 이르는 영역의 충격완화층(C)을 결속하여 복구부위 아래쪽에서 노반층(300)이 연약 화되는 것을 완화할 수 있고 이에 따라 재침하를 방지할 수 있게 된다.

이로서 본 발명에 의하면 충격완화층을 이용한 노반 침하부위 복구가 가능하게 된다.

또한 본 발명에 따른 콘크리트궤도 노반침하 복구방법은 콘크리트도상(200)의 타공없이, 콘크리트도상(200)의 측면 방향에서 노반층(300)에 주입관(400)을 삽입하고 이를 통하여 급결재 및 고졀재를 주입함으로써, 신속한 복구가 이루어질 뿐 아니라, 콘크리트도상(200)의 손상에 따른 철근배근 손상 및 균열 발생을 방지할 수 있고, 철도운행의 연속성을 보장할 수 있는 복구방법을 제공할 수 있게 된다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 레일
200 : 콘크리트도상
300 : 노반층
310 : 침하부위
400 : 주입관
410 : 메인주입관
420 : 분기주입관
421: 급결재주입관
422: 중결재주입관
500 : 주입탱크

Claims

레일을 지지하는 콘크리트도상 아래에서 층을 형성하는 노반층의 침하부위를 복구하는 복구방법에 있어서,
(a) 측량을 통해 콘크리트도상(200)의 최대 침하깊이(최대침하량, d_max)를 정하는 단계;
(b) 콘크리트도상 측방에서 노반층에 메인주입관(410)과 분기주입관(420)을 설치하여 침하부위(310)에 메인주입관(410)과 분기주입관(420)이 위치하도록 하는 단계;
(c) 응결시간이 10~30초인 급결재를 측정된 침하부위의 최대침하깊이(d_max) 지점으로부터 아래쪽으로 최대침하깊이의 절반 깊이(d_max/2) 내지 최대침하깊이(d_max) 만큼 내려간 지점의 범위에 주입하여 분기주입관(420)을 이용하여 노반안정층(A)을 형성시키는 단계;
(d) 응결시간이 1 ~ 3분인 중결재를 상기 노반안정층 상부의 노반층 침하부위(310)에 최대침하깊이(d_max)의 상부로부터 아래쪽으로 d_max/4 내지 d_max/2범위에 분기주입관을 이용하여 노반복원층(B)을 형성시키는 단계;를 포함하여,
상기 급결재는 노반안정층(A)이 중결재가 침하부위 이외의 공간에 주입되는것을 방지하기 위한 차단층으로 형성되도록 하며, 상기 중결재는 급결재에 의한 차단층에 의하여 과도한 주입이 방지되도록 하되 침하부위에 직접 채워져 침하부위를 복원시키는 역할을 하도록 하고,
상기 노반안정층과 노반복원층 사이에 충격완화층(C)이 형성되어 강도의 차이에 의한 상하로 강도저하층이 발생하지 않도록 하되, 상기 충격완화층(C)은 하중작용에 의하여 예측하지 못한 하자가 발생한 경우 급결재에 의한 노반안정층(A)과 중결재에 의한 노반복원층(B)에 영향이 최소화도록 하는 충격완화 역할을 하도록 하고,
상기 분기 주입관(420)은 급결재 주입관(421)과 중결재 주입관(422)을 포함하며, 상기 급결재 주입관(421)은 유공이 형성된 분기관으로서 넓은 부위에 주입되도록 관에 유공을 형성시킨 관을 이용하여 침하부위(310) 하부 노반에 급결재가 효과적으로 주입하여 노반안정층(A)이 형성되도록 하고, 상기 중결재 주입관(422)은 침하부위(310)를 관통하여 선단에서 중결재가 주입되도록 하여 침하부위(310)를 채워 하방에 노반복원층(B)이 형성되도록 하는 충격완화층을 이용한 콘크리트궤도 노반침하 복구방법.
제1항에 있어서,
상기 급결재에 의한 노반안정층(A)이 침하부위(310) 면적보다 넓게 형성되어, 노반안정층(A) 위쪽에서 가해지는 하중이 효과적으로 분산되고 급결재에 의한 노반안정층(A)과 중결재에 의한 노반복원층(B) 사이의 충격완화층(C)이 노반안정층(A)과 노반복원층(B)의 하자를 중간에서 흡수하도록 하는 충격완화층을 이용한 콘크리트궤도 노반침하 복구방법.
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