KR101723131B1 - 일체형 돌기가 구비된 궤도구조물 및 이의 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 돌기 수용홈(110)이 형성된 하부구조물(100); 상기 하부구조물(100) 상부에 형성되며 상기 돌기 수용홈(110)에 수용되는 돌기(210)가 형성된 노반 콘크리트(200); 및 상기 노반 콘크리트(200) 상부에 형성되며, 레일(500) 및 상기 레일(500)과 체결된 침목(400)을 지지하는 도상(300);을 포함하는 것을 특징으로 하는 궤도구조물이 제공된다.
본 발명에 따르면 하부구조물과 노반콘크리트의 일체화를 통해 궤도구조물의 안정성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

일체형 돌기가 구비된 궤도구조물 및 이의 시공방법{TRACK STRUCTURE EQUIPPED WITH INTERGRATED PROMINENCE}

본 발명은 열차의 운행을 위한 궤도구조물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 터널 내부에 형성되는 궤도구조물에 있어서, 터널면을 형성하는 하부구조물과 궤도부를 구성하는 노반 콘크리트의 분리 현상을 방지할 수 있도록 하부구조물과 노반 콘크리트의 접합력을 높일 수 있는 일체형 돌기가 구비된 궤도구조물 및 이의 시공방법에 관한 것이다.

열차가 운행하는 철도는 궤도구조물로 형성된다.

종래의 궤도구조물은 도 1에 도시된 바와 같이, 철도가 형성되는 지역의 하부의 하부구조물(1) 상부에 노반(2), 도상(3), 침목(4) 및 레일(5)이 순차적으로 형성되는 것이 일반적이다(도 1).

레일(3)은 열차하중을 침목(4)과 도상(5)을 통하여 넓게 노반에 분포시키며, 평활한 주행면을 제공하여 주행저항을 적게하고, 차량의 안전운행을 확보해 주는 역할을 수행하며, 수직력 이외의 측면에 작용하는 횡압력과 길이 방향의 수평력이 동적으로 작용하므로 이에 견딜 수 있는 구조로 가장 중요한 궤도재료이다.

침목(4)은 레일을 체결하여 레일의 위치를 정하고, 궤간을 정확하게 유지하며, 레일로 부터 전해지는 차량의 하중을 도상에 넓게 분포시키며, 근래에 장대레일이 사용되고 나서 궤도 좌굴에 대한 저항력의 대부분을 부담하는 중간구조이다.

침목은 사용되는 재료에 따라 나무침목, 콘크리트 침목 및 철침목으로 구분될 수 있다.

도상(5)이란 침목과 노반의 사이에 있는 것으로 레일 및 침목으로부터 전달되는 열차하중을 넓게 분포시켜 노반에 전달하고 침목을 소정위치에 고정시키는 역할을 하는 궤도 재료로 일반적으로 쇄석 또는 콘크리트가 사용된다.

다만, 종래의 궤도구조물의 경우 궤도구조물 상부에서 열차가 고속으로 운행함에 따라 발생되는 응력에 따라 하부구조물(1) 상부에 타설되는 노반(2)이 하부구조물(1)과의 분리현상이 발생될 수 있어 궤도구조물의 구조적 안정성이 저해되며, 열차 운행 사고에 따른 인명피해의 우려가 문제되어 왔다.

본 발명은 상술된 종래의 궤도구조물의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은 하부구조물과 노반콘크리트의 일체화를 통해 궤도구조물의 안정성을 향상시킬 수 있는 일체형 돌기가 구비된 궤도구조물 및 이의 시공방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 다른 목적은 원형 단면을 갖는 터널의 내부에 시공되는 궤도구조물의 구조적 안정성을 높일 수 있는 일체형 돌기가 구비된 궤도구조물 및 이의 시공방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 구조적 안정성이 높은 궤도구조물을 시공하여, 궤도구조물 상부에서의 열차의 고속운행을 가능토록 하는 일체형 돌기가 구비된 궤도구조물 및 이의 시공방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 돌기 수용홈(110)이 형성된 하부구조물(100); 상기 하부구조물(100) 상부에 형성되며 상기 돌기 수용홈(110)에 수용되는 돌기(210)가 형성된 노반 콘크리트(200); 및 상기 노반 콘크리트(200) 상부에 형성되며, 레일(500) 및 상기 레일(500)과 체결된 침목(400)을 지지하는 도상(300);을 포함하는 것을 특징으로 하는 궤도구조물이 제공된다.

본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 돌기 수용홈(110)이 형성된 하부구조물(100); 및 상기 하부구조물(100) 상부에 형성되며, 레일(500) 및 상기 레일(500)과 체결된 침목(400)을 지지함과 아울러, 상기 돌기 수용홈(110)에 수용되는 돌기(210)가 형성된 노반 콘크리트(200);를 포함하는 것을 특징으로 하는 궤도구조물이 제공된다.

여기서, 상기 하부구조물(100)은 터널의 내면을 형성하며, 만곡진 호 형상의 프리캐스트 구조물인 것을 특징으로 하는 궤도구조물일 수 있다.

또한, 상기 돌기 수용홈(110)은 상기 레일(500)의 길이방향과 소정의 각도를 이루며, 복수로 형성된 것을 특징으로 하는 궤도구조물일 수 있다.

또한, 상기 돌기 수용홈(110)의 직경은 하부보다 상부가 더 큰 것을 특징으로 하는 궤도구조물일 수 있다.

또한, 상기 돌기 수용홈(110)은 원통형인 것을 특징으로 하는 궤도구조물일 수 있다.

또한, 곡선구간에서의 상기 돌기 수용홈(110)은, 상기 하부구조물(100)의 중심축(A)의 내측구간(B) 보다 상기 중심축(A)의 외측구간(C)에 더 많이 형성된 것을 특징으로 하는 궤도구조물일 수 있다.

본 발명의 또 다른 일 측면에 따르면, 터널에 형성되는 궤도구조물의 시공방법에 있어서, 터널을 굴착하는 제1 단계(S100); 상기 터널의 내면을 형성하는 하부구조물(100)을 시공하는 제2 단계(S200); 상기 하부구조물(100)의 상부에 노반 콘크리트(200)를 시공하는 제3 단계(S300); 및 상기 노반 콘크리트(200) 상부에 레일(500) 및 상기 레일(500)과 체결된 침목(400)을 지지하는 도상(300)을 시공하는 제4 단계(S400);를 포함하며, 상기 하부구조물(100)의 상면에는 상기 노반 콘크리트(200)의 하면에서 돌출 형성된 돌기(210)가 수용되는 돌기 수용홈(110)이 형성된 것을 특징으로 하는 궤도구조물의 시공방법이 제공된다.

본 발명의 또 다른 일 측면에 따르면, 터널에 형성되는 궤도구조물의 시공방법에 있어서, 터널을 굴착하는 제1 단계(S100); 터널의 내면을 형성하는 하부구조물(100)을 시공하는 제2 단계(S200); 및 상기 하부구조물(100)의 상부에 레일(500) 및 상기 레일(500)과 체결된 침목(400)을 지지하는 노반 콘크리트(200)를 시공하는 제3 단계(S300);를 포함하며, 상기 하부구조물(100)의 상면에는 상기 노반 콘크리트(200)의 하면에서 돌출 형성된 돌기(210)가 수용되는 돌기 수용홈(110)이 형성된 것을 특징으로 하는 궤도구조물의 시공방법이 제공된다.

여기서, 상기 하부구조물(100)은 프리캐스트 방식으로 시공되는 것을 특징으로 하는 궤도구조물의 시공방법일 수 있다.

또한, 상기 제3 단계(S300)는, 상기 하부구조물(100)의 상부에 콘크리트를 타설하여 상기 노반 콘크리트(200)를 시공하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 궤도구조물의 시공방법일 수 있다.

또한, 상기 제3 단계(S300)는, 상기 돌기 수용홈(110)에 접착제를 삽입하는 단계; 및 상기 하부구조물(100)의 상부에 프리캐스트 방식으로 제작된 상기 노반 콘크리트(200)를 시공하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 궤도구조물의 시공방법일 수 있다.

또한, 상기 돌기 수용홈(110)의 직경을 하부보다 상부를 더 크게 형성시키는 것을 특징으로 하는 궤도구조물의 시공방법일 수 있다.

또한, 상기 돌기 수용홈(110)의 하부에는 상기 돌기(210)가 상기 돌기 수용홈(110)에서 이탈되는 것을 방지할 수 있는 걸림턱(111)이 형성된 것을 특징으로 하는 궤도구조물의 시공방법일 수 있다.

또한, 곡선구간에서의 상기 돌기 수용홈(110)은, 상기 하부구조물(100)의 중심축(A)의 내측구간(B) 보다 상기 중심축(A)의 외측구간(C)에 더 많이 형성시키는 것을 특징으로 하는 궤도구조물의 시공방법일 수 있다.

본 발명에 따르면 하부구조물과 노반콘크리트의 일체화를 통해 궤도구조물의 안정성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

본 발명에 따르면 원형 단면을 갖는 터널의 내부에 시공되는 궤도구조물의 구조적 안정성을 높일 수 있는 효과가 있다.

본 발명에 따르면 구조적 안정성이 높은 궤도구조물을 시공하여, 궤도구조물 상부에서의 열차의 고속운행을 가능토록 하는 효과가 있다.

도 1은 종래의 궤도구조물의 구성을 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 궤도구조물의 구성을 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 궤도구조물이 터널에 시공된 상태를 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 궤도구조물의 평면도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 궤도구조물이 우측으로 만곡진 곡선구간에 시공된 상태의 평면도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 궤도구조물이 좌측으로 만곡진 곡선구간에 시공된 상태의 평면도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 궤도구조물의 돌기의 형상을 나타내는 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 궤도구조물의 돌기 수용홈의 형상을 나타내는 도면.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 걸림턱이 형성된 궤도구조물의 돌기 수용홈의 형상을 나타내는 도면.

본 발명에 따른 일체형 돌기가 구비된 궤도구조물 및 이의 시공방법의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

또한, 이하 사용되는 제1, 제2 등과 같은 용어는 동일 또는 상응하는 구성 요소들을 구별하기 위한 식별 기호에 불과하며, 동일 또는 상응하는 구성 요소들이 제1, 제2 등의 용어에 의하여 한정되는 것은 아니다.

또한, 결합이나 연결이라 함은, 각 구성 요소 간의 접촉 관계에 있어, 각 구성 요소 간에 물리적으로 직접 접촉되는 경우만을 뜻하는 것이 아니라, 다른 구성이 각 구성 요소 사이에 개재되어, 그 다른 구성에 구성 요소가 각각 접촉되어 있는 경우까지 포괄하는 개념으로 사용하도록 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 궤도구조물은 기본적으로 돌기 수용홈(110)이 형성된 하부구조물(100), 하부구조물(100) 상부에 형성되며 돌기 수용홈(110)에 수용되는 돌기(210)가 형성된 노반 콘크리트(200) 및 노반 콘크리트(200) 상부에 형성되며 레일(500) 및 레일(500)과 체결된 침목(400)을 지지하는 도상(300)을 포함할 수 있다(도 2).

여기서, 궤도구조물은 도상(300)이 제외된 형태로 시공되는 것이 가능하다. 도상(300)이 제외된 경우에는 노반 콘크리트(200)가 레일(500) 및 침목(400)을 지지하는 역할을 수행할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 궤도구조물은 터널 내부에 시공되는 것도 가능하다. 이 경우 하부구조물(100)은 터널의 내면을 형성하는 쉴드구조물일 수 있다(도 3).

하부구조물(100)은 프리캐스트 방식으로 제작되어 시공될 수 있으며, 이 경우 돌기 수용홈(110)이 형성된 상태로 제작되는 것이 가능하다. 또한, 프리캐스트 방식으로 제작된 하부구조물(100)의 표면에 드릴링 장비로 돌기 수용홈(110)을 천공하는 방식으로 돌기 수용홈(110)을 형성시키는 것도 가능하다.

하부구조물(100)이 터널의 내면을 형성하는 쉴드구조물인 경우, 하부구조물(100)의 형상은 터널의 내면의 형상에 대응된 만곡진 호형일 수 있다(도 3).

도면에는 도시되지 않았으나, 돌기 수용홈(110)은 레일(500)의 길이방향을 따라 형성된 직선형 횡단면을 가질 수 있다.

또한, 돌기 수용홈(110)은 원형의 횡단면을 가지는 천공홀로 형성되는 것도 가능하다(도 4). 이 경우 돌기 수용홈(110)은 복수로 형성되는 것이 바람직하며, 복수로 형성된 돌기 수용홈(110)의 배열 방향이 레일(500)의 길이방향과 소정의 각도를 이루는 것이 바람직하다. 하부구조물(100)과 노반 콘크리트(200)의 분리는 레일(500)의 길이방향이 아닌 레일(500)의 길이방향과 소정의 각도를 가지는 방향으로 작용되는 힘에 의해 주로 발생되기 때문이다.

돌기 수용홈(110)이 천공홀로 형성되는 경우, 돌기 수용홈(110)의 형상은 원통형을 띄는 것이 시공의 용이성 및 구조적 안전성의 측면에서 바람직하다(도 8).

각형의 돌기 수용홈(110)을 가지는 경우 돌기(210)의 형상 역시 각형으로 형성될 수 밖에 없고(도 7), 각 모서리부에 응력집중 현상에 의해 돌기(210)와 돌기 수용홈(110)의 접촉부의 구조적 안정성이 저해될 수 있기 때문이다.

따라서, 돌기 수용홈(110)의 형상은 모서리의 발생을 최소화하는 원통형을 가지는 것이 바람직하고, 이 경우 돌기 수용홈(110)의 직경은 하부보다 상부가 더 큰 것이 바람직하다(도 8).

열차의 운행에 따라 발생되는 진동으로 인하여 돌기 수용홈(110)의 상부에 대응되는 돌기(210)에서 전단응력이 발생될 수 있으므로, 돌기 수용홈(110)의 상부에 대응되는 돌기(210)의 직경이 돌기(210) 하부의 직경보다 크게 형성되는 것이 구조적 안정성의 측면에서 바람직하다.

이를 위해 돌기 수용홈(110)의 상부의 직경을 하부의 직경보다 크게 형성하여, 이에 대응되는 돌기(210)의 상부의 직경이 하부의 직경보다 클 수 있도록 한 것이다.

또한, 돌기(210)가 돌기 수용홈(110)에서 이탈되는 것을 방지할 수 있도록 돌기 수용홈(110)의 하부에는 걸림턱(111)이 형성될 수 있다.

걸림턱(111)은 걸림턱(111)의 상부의 돌기 수용홈(110)의 직경보다 걸림턱 하부의 돌기 수용홈(110)의 직경을 더 크게 형성하는 방식으로 형성될 수 있다(도 도 9).

걸림턱(111)의 형상에 대응되어 돌기(210)의 하부에는 걸림돌기(211)가 형성될 수 있다. 걸림턱(111)이 구비된 하부구조물(100)에 대응되는 돌기(210)를 형성시키기 위해서는 노반 콘크리트(200)를 현장타설 방식으로 타설하는 것이 시공의 용이성 측면에서 바람직하다.

또한, 거푸집을 이용하여 걸림턱 하부의 돌기 수용홈(110)의 직경을 더 크게 형성하는 것은 거푸집의 탈형시 걸림의 문제가 발생될 수 있으므로, 기 형성된 돌기 수용홈(110) 하부에 확장 드릴링 장치를 삽입하여 드릴링하는 방식을 취하는 것이 바람직하다.

철도의 곡선구간에서는 원심력에 의해 곡률중심의 내측보다 외측에 많은 하중이 제공되므로, 철도의 곡선구간에서는 돌기 수용홈(110)이, 하부구조물(100)의 중심축(A)의 내측구간(B) 보다 중심축(A)의 외측구간(C)에 더 많이 형성되는 것이 바람직하다(도 5, 도 6).

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 궤도구조물의 시공방법에 대하여 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 궤도 구조물의 시공방법은 터널에 형성되는 궤도구조물의 시공방법에 관한 것으로서, 터널을 굴착하는 제1 단계(S100), 터널의 내면을 형성하는 하부구조물(100)을 시공하는 제2 단계(S200), 하부구조물(100)의 상부에 노반 콘크리트(200)를 시공하는 제3 단계(S300) 및 노반 콘크리트(200) 상부에 레일(500) 및 레일(500)과 체결된 침목(400)을 지지하는 도상(300)을 시공하는 제4 단계(S400)를 포함한다.

여기서, 하부구조물(100)의 상면에는 노반 콘크리트(200)의 하면에서 돌출 형성된 돌기(210)가 수용되는 돌기 수용홈(110)이 형성될 수 있다.

또한, 궤도구조물은 도상(300)이 제외된 형태로 시공되는 것이 가능하다.

도상(300)이 제외된 경우에는, 노반 콘크리트(200)가 레일(500) 및 침목(400)을 지지하는 역할을 수행할 수 있다.

제2 단계(S200)의 하부구조물은 프리캐스트 방식으로 시공될 수 있다.

제3 단계(S300)의 노반 콘크리트(200)는 현장타설 방식 또는 프리캐스트 방식으로 시공될 수 있다.

노반 콘크리트(200)를 현장타설 방식으로 시공하는 경우에 제3 단계(S300)는, 하부구조물(100)의 상부에 콘크리트를 타설하여 노반 콘크리트(200)를 시공하는 단계를 포함할 수 있다.

돌기 수용홈(110)의 하부에 걸림턱(111)이 형성되는 경우에는 현장타설 방식으로 노반 콘크리트(200)를 형성하는 것이 시공의 편의성 측면에서 바람직하다.

노반 콘크리트(200)를 프리캐스트 방식으로 시공되는 경우에 제3 단계(S300)는, 돌기 수용홈(110)에 접착제를 삽입하는 단계 및 하부구조물(100)의 상부에 프리캐스트 방식으로 제작된 상기 노반 콘크리트(200)를 시공하는 단계를 포함할 수 있다. 접착제는 무팽창모르타르 또는 접착력을 가진 부재라면 어느 것이든 무방하다.

이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.

100 : 하부구조물
200 : 노반 콘크리트
300 : 도상
400 : 침목
500 : 레일

Claims (15)

1. 터널에 형성되는 궤도구조물의 시공방법에 있어서,
   터널을 굴착하는 제1 단계(S100);
   상기 터널의 내면을 형성하는 하부구조물(100)을 시공하는 제2 단계(S200);
   상기 하부구조물(100)의 상부에 노반 콘크리트(200)를 시공하는 제3 단계(S300); 및
   상기 노반 콘크리트(200) 상부에 레일(500) 및 상기 레일(500)과 체결된 침목(400)을 지지하는 도상(300)을 시공하는 제4 단계(S400);를 포함하며,
   상기 하부구조물(100)의 상면에는 상기 노반 콘크리트(200)의 하면에서 돌출 형성된 돌기(210)가 수용되는 돌기 수용홈(110)이 형성되며,
   상기 하부구조물(100)은 터널의 내면을 형성하는 만곡진 호 형상의 쉴드구조물이며,
   상기 돌기 수용홈(110)은 복수로 형성되되, 복수의 상기 돌기 수용홈(110)의 형성방향은 상기 레일(500)의 길이방향과 소정의 각도를 이루며,
   상기 돌기 수용홈(110)의 직경은 하부보다 상부가 더 큰 원통형으로 형성되며,
   곡선구간에서의 상기 돌기 수용홈(110)은, 상기 하부구조물(100)의 중심축(A)의 내측구간(B) 보다 상기 중심축(A)의 외측구간(C)에 더 많이 형성되며,
   상기 하부구조물(100)은 프리캐스트 방식으로 시공하며,
   상기 제3 단계(S300)는,
   상기 하부구조물(100)의 상부에 콘크리트를 타설하여 상기 노반 콘크리트(200)를 시공하는 단계;를 포함하며,
   상기 돌기 수용홈(110)의 하부에는 상기 돌기(210)가 상기 돌기 수용홈(110)에서 이탈되는 것을 방지할 수 있는 걸림턱(111)이 형성되며,
   상기 걸림턱(111)은 상기 돌기 수용홈(110)의 하부 직경보다 확장된 직경으로 형성된 것을 특징으로 하는 궤도구조물의 시공방법.
   
2. 터널에 형성되는 궤도구조물의 시공방법에 있어서,
   터널을 굴착하는 제1 단계(S100);
   상기 터널의 내면을 형성하는 하부구조물(100)을 시공하는 제2 단계(S200); 및
   상기 하부구조물(100)의 상부에 레일(500) 및 상기 레일(500)과 체결된 침목(400)을 지지하는 노반 콘크리트(200)를 시공하는 제3 단계(S300);를 포함하며,
   상기 하부구조물(100)의 상면에는 상기 노반 콘크리트(200)의 하면에서 돌출 형성된 돌기(210)가 수용되는 돌기 수용홈(110)이 형성되며,
   상기 하부구조물(100)은 터널의 내면을 형성하는 만곡진 호 형상의 쉴드구조물이며,
   상기 돌기 수용홈(110)은 복수로 형성되되, 복수의 상기 돌기 수용홈(110)의 형성방향은 상기 레일(500)의 길이방향과 소정의 각도를 이루며,
   상기 돌기 수용홈(110)의 직경은 하부보다 상부가 더 큰 원통형으로 형성되며,
   곡선구간에서의 상기 돌기 수용홈(110)은, 상기 하부구조물(100)의 중심축(A)의 내측구간(B) 보다 상기 중심축(A)의 외측구간(C)에 더 많이 형성되며,
   상기 하부구조물(100)은 프리캐스트 방식으로 시공하며,
   상기 제3 단계(S300)는,
   상기 하부구조물(100)의 상부에 콘크리트를 타설하여 상기 노반 콘크리트(200)를 시공하는 단계;를 포함하며,
   상기 돌기 수용홈(110)의 하부에는 상기 돌기(210)가 상기 돌기 수용홈(110)에서 이탈되는 것을 방지할 수 있는 걸림턱(111)이 형성되며,
   상기 걸림턱(111)은 상기 돌기 수용홈(110)의 하부 직경보다 확장된 직경으로 형성된 것을 특징으로 하는 궤도구조물의 시공방법.
   
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