KR101653559B1 - 철도 교량의 유도상화 공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 철도 교량의 유도상화 공법과 이에 사용되는 강합성 거더에 관한 것이다. 본 발명은 가로보 연결부와 슬래브 연결부를 가지는 강합성 거더를 교각위에 마주하게 설치하는 단계, 레일을 지지하던 기존 침목을 제거하고 임시 가로보를 설치하며 상기 임시 가로보의 양단부를 상기 강합성 거더의 가로보 연결부와 체결하는 단계, 상기 교각 위에 길이방향으로 놓여있던 기존 교량 거더를 해체 및 제거하는 단계, 상기 교각 위에 강합성 슬래브를 설치하며 상기 강합성 슬래브의 양단부를 상기 강합성 거더의 슬래브 연결부와 체결하며 상기 강합성 거더와 강합성 슬래브의 연결부를 일체화시키는 단계, 일체화된 강합성 슬래브 및 강합성 거더가 형성하는 공간에 자갈을 채우는 단계, 상기 임시 가로보를 제거하고 그 자리에 침목을 설치하는 단계를 포함한다.

Description

철도 교량의 유도상화 공법{Method of repairing railway}

본 발명은 철도 교량의 유도상화 공법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소음 및 진동 저감과 구조적 안정성을 위해 노후화된 철도교량을 신설 철도교량으로 교체하는 공법에 관한 것이다.

도 1에는 종래의 무도상 교량이 도시되어 있다. 도 1과 같은 무도상 교량은 길이방향으로 평행하게 설치되는 한 쌍의 레일(10)과, 상기 레일(10)을 받침하도록 일정간격으로 설치되는 침목(20), 이 침목(20)의 하부에 길이방향으로 받침되는 강재로 제작된 교량 거더(30), 이 교량 거더(30)를 지지할 수 있도록 교대 또는 교각(40)으로 이루어지는 것으로서, 교량 거더(30)나 침목(20)을 지지하는 채움자갈이 깔려있지 않은 교량을 말한다.

유도상 교량(도시되지 않음)은 길이방향으로 평행하게 설치되는 한 쌍의 레일과, 상기 레일을 받침하도록 일정 간격의 폭 방향으로 설치되는 침목, 그리고 이 침목의 하부 및 옆을 충격 완충용 채움자갈층으로 채워지게 구성하되, 채움자갈층의 유실을 방지하는 동시에 열차운행시 그 자중에 의한 구조적인 안정을 유지하도록 침목 하부에 설치되는 슬래브와 거더, 이 슬래브 및 거더를 지지할 수 있도록 상기 교대 또는 교각의 상부에 위치하는 교량 받침으로 이루어지는 것으로서, 거더를 지지하는 채움자갈이 깔려있는 교량을 말한다.

과거에 시공된 대부분의 철도교는 강교로서, 하천, 계곡 및 도로 사이를 지나는 등 지반에 설치되지 않아 채움자갈이 깔려있지 않은 무도상 교량으로 시공되어 있다.

이러한 무도상의 철도교량은 과도한 소음을 발생시키고 교량의 내구연한을 감소시키는 문제가 있어 유도상화하는 공법이 제안되었다. 하지만, 종래의 유도상화 공법은 기존교량 측면에 빈 공간에서 신설교량을 완벽히 제작한 후, 일괄적으로 교체하는 방법이 주를 이루고 있어 대규모의 제작장과 다수의 가설재 등이 요구되며, 특히 공사기간과 공사금액의 소요량이 막대하여 경제성 및 시공성 측면에서 비효율적이다.

[선행기술문헌]

[특허문헌]

대한민국 등록특허공보(B1) 10-0891961호

대한민국 등록특허공보(B1) 10-0556219호

본 발명의 목적은 시공하는 동안 열차운행을 간섭하지 않도록 하면서 철도교량을 신속하게 유도상화하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 가설재 사용이 최소화되고 별도의 제작공간이 불필요한 철도 교량 유도상화 공법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 철도 교량의 유도상화 공법은, 가로보 연결부와 슬래브 연결부를 가지는 강합성 거더를 교각 위에 마주하게설치하는 단계 A; 레일을 지지하던 기존 침목을 제거하고 임시 가로보를 설치하며 상기 임시 가로보의 양단부를 상기 강합성 거더의 가로보 연결부와 체결하는 단계 B; 상기 교각 위에 길이방향으로 놓여있던 기존 교량 거더를 해체 및 제거하는 단계 C; 상기 교각 위에 강합성 슬래브를 설치하되, 상기 강합성 슬래브의 양단부를 상기 강합성 거더의 슬래브 연결부와 체결하고 상기 강합성 거더와 상기 강합성 슬래브의 연결부를 일체화시키는 단계 D; 일체화된 상기 강합성 슬래브 및 상기 강합성 거더에 의해 형성된 공간에 자갈을 채우는 단계 E; 및 상기 임시 가로보를 제거하고 그 자리에 침목을 설치하는 단계 F;를 포함하여 달성될 수 있다.

여기서, 상기 단계 B에서, 상기 교각 위에 상기 강합성 거더를 지지하기 위한 거더 받침대를 더 설치할 수 있다.

또한, 상기 단계 D에서, 상기 강합성 슬래브는 상기 레일의 길이방향으로 전후방 슬래브 및 중앙부 슬래브로 분할되어 각각 인양되어 설치될 수 있다.

아울러, 상기 단계 D에서, 상기 강합성 슬래브와 강합성 거더를 연결한 상태에서 각 연결부위를 초속경 콘크리트를 타설하여 일체화된 구조물을 형성하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 단계 F에서, 상기 강합성 거더에 고정되었던 가로보 연결부를 분리함으로써 상기 임시 가로보를 제거할 수 있다.

나아가, 상기 강합성 슬래브를 인양하기 위한 인양장치는 상기 레일을 따라 이동가능하게 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 철도 교량의 유도상화 공법에 사용되는 강합성 거더는, 기존 교각 위에 설치되고 일방향으로 길게 형성되며, 상부 내측면에는 침목 대신 설치되는 임시 가로보와 연결을 위한 가로보 연결부가 착탈 가능하게 구비되고, 하부 내측면에는 강합성 슬래브와 연결을 위한 슬래브 연결부가 형성되는데, 상기 슬래브 연결부는 제작시에 콘크리트 내부에 설치한 강재의 일부가 노출됨으로써 형성됨을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 강합성 거더와 강합성 슬래브를 별도로 제작하여 현장으로 운반하고 기존 교각 위에 곧바로 설치 및 조립한다. 따라서 종래의 유도상화 공법에 비해 대규모의 제작장과 다수의 가설재를 소요치 않아 경제적이다.

또한, 침목 대신 열차 하중을 지지할 수 있는 임시 가로보를 강합성 거더에 연결 설치하므로, 열차운행의 제약을 최소화시킬 수 있고 노선변경에 따른 별도의 가설교량 설치가 불필요하다.

아울러, 강합성 거더와 강합성 슬래브를 분리하여 가설하므로 공정이 단순화되며, 기존 레일을 따라 이동하는 이동식 인양장치를 사용하므로 소요되는 장비를 최소화할 수 있다.

도 1은 종래의 무도상 교량을 보인 도면.
도 2는 본 발명에 의한 철도교량의 유도상화공법을 개략적으로 보인 사시도.
도 3은 본 발명에 의한 철도교량의 유도상화공법을 설명하기 위한 순서도.
도 4a 내지 도 4h는 본 발명에 의한 철도교량의 유도상화 공법의 시공순서를 단계별로 보인 도면.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.

이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 철도교량의 유도상화 공법에서 가장 중요한 특징은, 강합성 거더(50)와 강합성 슬래브(120)를 사용하여 기존 철도교량의 교각(40) 위에서 곧바로 유도상화 시공을 할 수 있다는 것이다. 여기에서 유도상화 시공이란, 기존의 노후화된 교량 거더(30)를 제거하고, 강합성 거더(50)와 강합성 슬래브(120)를 기존의 교각(40) 위에 설치하며, 침목(20) 아래에 채움자갈(140)을 깔 수 있도록 하는 것이다.

도 3 및 도 4a 내지 4h를 참고하여 본 발명에 의한 철도교량의 유도상화 공법의 시공순서를 설명한다.

먼저, 도 4a와 같이 기존 교각(40)의 상부에 거더받침대(45)를 설치한다. 거더받침대(45)는 강합성 거더(50)를 지지하는 역할을 하는 것으로서, 기존 교량 거더(30)의 양쪽에 각각 설치한다.(S1; 제1단계)

다음으로, 도 4b와 같이 강합성 거더(50)를 거더받침대(45) 위에 설치한다(S2; 제2단계). 기존 교량 거더(30)를 중앙에 두고 그 양쪽에 강합성 거더(50)를 마주하게 설치한다. 이때 유압식 크레인(150)이 사용된다.

강합성 거더(50)는 별도의 공장에서 제작된 것으로서, 레일(10)의 길이방향으로 길게 형성되고 양쪽 단부가 상기 거더받침대(45) 위에 지지되며, 상부 내측면에는 가로보 연결부(80)가, 하부 내측면에는 슬래브연결부(60)가 각각 형성된다. 가로보 연결부(80)는 브라켓 형태로서, 강합성 거더(50)의 상부 내측면에 착탈가능하게 결합되어 있다. 슬래브연결부(60)는 프리캐스트 성형에 의해 강합성 거더(50)에 일체로 형성될 수 있다. 가로보 연결부(80)에는 임시 가로보(70)의 단부가 체결되고, 슬래브연결부(60)에는 강합성 슬래브(120)의 단부가 체결된다.

도 4c에서 보듯이, 가로보 연결부(80)는 볼트(90)에 의해 강합성 거더(50)의 상부 측면부에 미리 체결된다. 상기 슬래브연결부(60)는 강합성 거더(50)의 제작시에 콘크리트 내부에 H형 강재를 설치하여 일부를 노출시킴으로써 돌출되는 부분이다. 이러한 슬래브연결부(60)는 강합성슬래브(120) 내에 일정한 간격으로 배치되는 H형 강재와 대응된다.

다음으로, 도 4c와 같이 기존 교량 거더(30)의 양쪽에 강합성 거더(50)를 설치한 후, 기존 침목(20)을 제거하고, 그 자리에 임시 가로보(70)를 설치하며 임시가로보(70)의 양쪽 단부를 강합성 거더(50)의 가로보 연결부(80)와 체결한다(S3; 제3단계). 이러한 작업에 의해 기존 레일(10)이 임시 가로보(70)에 의해 지지되며 기차의 운행에 방해를 주지 않게 된다.

참고로, 임시 가로보(70)와 가로보 연결부(80)의 체결은 통상적인 강재의 결합방식에 따른다. 예를 들어 임시가로보(70)의 단부와 가로보 연결부(80)의 연결부 위에 별개의 연결판을 덧대고 이들을 볼트로 체결할 수 있다.

다음으로 도 4d와 같이 기존 교량 거더(30)를 교각(40)에서부터 해체하거나 제거한다(S4; 제4단계). 이때 기존 교량 거더(30)를 분할하여 해체할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는, 기존 교량 거더(30)를 3등분 한 후, 중앙부분 거더(30b)를 먼저 내리고, 나머지 교각(40) 위에 남겨진 가장자리 거더(30a)를 나중에 내리도록 하였다.

한편, 기존 교량 거더(30)의 인양을 위해 별도의 인양장치(100)가 사용되는데, 이러한 인양장치(100)의 하부에 이동장치(110)가 구비되고, 이동장치(110)는 기존의 레일(10) 위를 이동할 수 있도록 구성된다. 기존 레일(10)을 따라 이동하는 인양장치(100)를 사용하므로 부대 구조물이 최소화되고 공정의 신속성을 확보한다.

다음으로 도 4e와 도 4f와 같이, 교량 거더(30)를 모두 제거한 다음, 인양장치(100)로 강합성 슬래브(120)를 들어올리고 강합성 슬래브(120)의 양쪽 측면에 돌출된 체결부를 강합성 거더(50)의 슬래브 연결부(60)와 체결한다.

보다 상세하게 설명하면, 도 4f와 같이 강합성 슬래브(120)를 설치할 때, 강합성 슬래브(120)를 분할하여 설치한다. 즉, 강합성 슬래브(120)를 전후방 슬래브(120a)와 중앙부 슬래브(120b)로 3부분으로 분할하고, 전후방 슬래브(120a)를 먼저 인양하여 거더 받침대(45) 위에 올려 놓은 다음 나머지 중앙부 슬래브(120b)를 인양하여 슬래브 연결부(60)와 모두 체결시킨다. 이 상태에서 전후방 슬래브(120a), 중앙부 슬래브(120b), 그리고 강합성 거더(50)의 슬래브 연결부(60)들 사이를 초속경 콘크리트로 타설하여 일체 구조물로 만든다(S5; 제5단계). 그러면 강합성 거더(50)와 강합성 슬래브(120)가 하나의 구조물이 된다.

이러한 상태에서, 도 4g와 같이 강합성 슬래브(120) 위에 채움자갈(140)을 설치한다.(S6; 제6단계)

마지막으로 도 4h와 같이 임시 가로보(70)의 분리하고 그 자리에 침목(20)을 다시 끼운다. 이때, 가로보 연결부(80)와 임시 가로보(70)를 분리하는 것이 아니라, 강합성 거더(50)에 볼트(90)로 고정되었던 가로보 연결부(80) 자체를 강합성 거더(50)에서 떼어버리면 된다.(S7; 제7단계)

도 4h와 같이 완성된 유도상 교량에 따르면, 채움자갈(140)이 침목(20)을 지지하므로 소음 및 진동이 저감되고 교량 구조의 안정성이 증대된다. 아울러, 기존 교량 거더(30)가 제거된 만큼 슬래브(120) 하부에 소정 높이(h)만큼 공간이 확보되어 교량 하부 지형의 영향을 덜 받게 된다.

한편, 본 발명에 따르면, 강합성 거더와 강합성 슬래브를 별도로 제작하여 현장으로 운반하고 인양장치를 활용하여 기존 교각 위에 곧바로 설치 및 조립함에 따라 종래의 유도상화 공법에 비해 대규모의 제작장과 다수의 가설재를 소요치 않아 경제적이다.

또한, 강합성 거더와 강합성 슬래브를 일체로 결합시키는 동안 열차 하중을 지지할 수 있는 임시 가로보를 설치하므로, 열차운행의 제약을 최소화시킬 수 있고 노선변경에 따른 별도의 가설교량 설치 및 민원 발생을 사전에 차단할 수 있다.

아울러, 강합성 거더와 강합성 슬래브를 분리하여 가설하여 공정을 단순화하고 기존 레일을 따라 이동하는 이동식 인양장치를 사용하므로 소요되는 장비를 최소화할 수 있다.

그리고, 임시 가로보를 제거할 때에는 강합성 거더에 고정되어 있었던 가로보 연결부를 분리하므로, 시공상 편의가 증대되고 공정기간을 단축할 수 있다.

본 발명의 권리범위는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

10: 레일 20: 침목
30: 기존 교량 거더 40: 교각
45: 거더 받침대 50: 강합성 거더
60: 슬래브 연결부 70: 임시 가로보
80: 가로보 연결부 90: 볼트
100: 인양장치 110: 이동장치
120: 강합성 슬래브 130: 초속경 콘크리트
140: 채움자갈 150: 크레인

Claims (7)

1. 상부 내측면에 형성된 가로보 연결부 및 하부 내측면에 형성된 슬래브 연결부를 가지는 강합성 거더를, 기존 교량 거더를 중앙에 두고 그 양측에 마주하도록 교각 위에 설치하는 단계 A;
   레일을 지지하던 기존 침목을 제거하고 임시 가로보를 설치하되, 상기 임시 가로보의 양단부를 상기 강합성 거더의 가로보 연결부와 분리 가능하게 체결하는 단계 B;
   상기 교각 위에 길이방향으로 놓여있던 기존 교량 거더를 해체 및 제거하는 단계 C;
   상기 교각 위에 강합성 슬래브를 설치하되, 상기 강합성 슬래브의 양단부를 상기 강합성 거더의 상기 슬래브 연결부와 체결하고, 상기 강합성 거더와 상기 강합성 슬래브를 연결한 상태에서 각 연결부위를 초속경 콘크리트로 타설하여 일체화된 구조물을 형성하는 단계 D;
   일체화된 상기 강합성 슬래브 및 상기 강합성 거더에 의해 형성된 공간에 자갈을 채우는 단계 E; 및
   상기 임시 가로보를 제거하고 그 자리에 침목을 설치하는 단계 F;
   를 포함하여 구성되는 철도 교량의 유도상화 공법.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 단계 B에서, 상기 교각 위에 상기 강합성 거더를 지지하기 위한 거더 받침대를 더 설치함을 특징으로 하는 철도 교량의 유도상화 공법.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 단계 D에서, 상기 강합성 슬래브는 상기 레일의 길이방향으로 전후방 슬래브 및 중앙부 슬래브로 분할되어 각각 인양되어 설치됨을 특징으로 하는 철도 교량의 유도상화 공법.
   
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 단계 F에서, 상기 강합성 거더에 고정되었던 가로보 연결부를 분리함으로써 상기 임시 가로보를 제거하는 것을 특징으로 하는 철도 교량의 유도상화 공법.
   
6. 제 1 항 내지 제 3 항 및 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 강합성 슬래브를 인양하기 위한 인양장치는 상기 레일을 따라 이동가능하게 구성됨을 특징으로 하는 철도 교량의 유도상화 공법.
   
7. 삭제

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