KR102091735B1 - 수직변형 및 수평변형의 저항성능을 향상시킨 급속경화궤도 및 그 시공방법 - Google Patents

Abstract

급속경화 모르타르를 충진하여 노후 자갈도상궤도를 급속경화궤도로 교체 시공시, 노반 상에 격자형 토목섬유, 평판형 마찰판, L형 마찰판 및 소구경 강재말뚝 설치를 통해 급속경화궤도의 수직방향 및 수평방향의 변형에 대한 저항성능을 향상시킬 수 있고, 평판형 마찰판, L형 마찰판 및 소구경 강재말뚝을 활용하여 격자형 토목섬유의 인장강도를 극대화할 수 있으며, 또한, 와이어메쉬 설치를 통해 콘크리트궤도의 균열 발생을 저감시키고, 균열 발생 시 균열폭을 제어할 수 있고, 또한, L형 마찰판 및 철근망 덮개의 설치를 통해 도상어깨부를 균일하게 설정하고, 도상자갈의 손실을 방지할 수 있는, 수직변형 및 수평변형의 저항성능을 향상시킨 급속경화궤도 및 그 시공방법이 제공된다.

Description

수직변형 및 수평변형의 저항성능을 향상시킨 급속경화궤도 및 그 시공방법{FAST-HARDENING TRACK FOR IMPROVING RESISTANCE PERFORMANCE AGAINST VERTICAL DEFORM AND HORIZONTAL DEFORM, AND CONSTRUCTION METHOD FOR THE SAME}

본 발명은 급속경화궤도의 시공에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 급속경화 모르타르를 충진하여 노후 자갈도상궤도를 급속경화궤도로 교체 시공시, 수직변형 및 수평변형에 대한 저항성능을 향상시킨 급속경화궤도 및 그 시공방법에 관한 것이다.

일반적으로, 열차 등이 주행하게 되는 궤도(Track)는 노반 위에 도상을 마련하고, 그 도상 위에 침목 및 레일을 배치한 것이 널리 알려져 있다. 여기서, 도상은 레일 및 침목으로부터 전달되는 열차 하중을 넓게 분산시켜 노반에 전달하고, 침목을 소정 위치에 고정시키는 역할을 하는 궤도재료로서, 자갈(또는 쇄석)이나 콘크리트가 사용된다.

이러한 궤도의 구조는, 노반 위에 형성한 도상에 침목을 배열하고, 그 위에 한 쌍의 레일을 일정 간격으로 평행하게 부착하는 것이 일반적이다. 이러한 궤도를 구성하는 도상으로는 밸러스트(Ballast), 슬래브(Slab) 등이 있으며, 노선의 다양한 조건을 고려하여 선정되고 있다. 특히, 자갈, 쇄석 등의 밸러스트를 이용한 밸러스트 도상 궤도가 널리 알려져 있다. 이러한 자갈, 쇄석 등의 밸러스트는 침목을 확실히 유지하고, 열차로부터 레일 및 침목을 거쳐 전해지는 하중을 노반에 균등하게 분산시키며, 궤도에 탄성을 갖게 하며, 탬핑 등의 보수 작업을 용이하게 실시할 수 있어야 하고, 궤도의 배수를 좋게 하여 분니 또는 잡초의 발생을 방지하는 등의 기능을 갖고 있다.

최근 열차의 고속화에 따라 궤도구조가 자갈궤도에서 점차 콘크리트 슬래브 궤도 부설로 변화하고 있다. 예를 들면, 고속철도 등의 궤도를 부설함에 있어서 궤도틀림 발생이 큰 문제가 되고 있고, 자갈을 이용한 일반 자갈도상 궤도의 경우, 열차 통행시의 자갈 비산 등의 문제가 크게 대두되고 있다.

국내의 경우, 열차의 고속화 및 궤도의 노후화로 인해 유지보수비가 급증하고 있으며, 이를 해결하기 위한 보강방안 적용이 시급한 상황이다.

전술한 자갈궤도의 강도증진 및 유지보수비 절감을 위해 급속경화궤도가 개발되었고, 이러한 급속경화궤도는 기존 자갈도상궤도에 급속경화 모르타르를 충진하여 시공하는 공법이다. 현재, 이러한 급속경화궤도를 고속선에 적용하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 고속선에 시공되는 급속경화궤도는 시공 이음부에 과도한 수직 처짐이 발생할 위험이 있다.

이러한 급속경화궤도는 기존 자갈궤도의 강도 증진 및 유지보수비 절감을 위한 것으로, 3~4시간의 열차 차단시간 내에 급속경화 모르타르를 기존 자갈궤도에 충진하여 콘크리트 궤도화하는 방법으로 시공되어 열차 운행에 지장을 주지 않는 장점을 가지고 있다. 예를 들면, 토공구간에 시공되는 급속경화궤도는 기존 자갈궤도 노반 상에 시공되며, 급속경화궤도의 구조물은 침목, 충진층, 자갈층, 관입층, 노반 등으로 구분할 수 있다. 이러한 토공구간 급속경화궤도 슬래브는 시공특성상 열차 차단시간 내에 시공이 완료되어야 하므로, 시공연장은 차단시간 내에 시공이 가능한 25m로 시공되며, 이러한 침목 사이의 종방향 간격은 0.65m이다.

이러한 급속경화궤도 공법은 노후화된 자갈궤도에서 기존 자갈도상층을 세척된 자갈도상으로 교환한 후, 자갈층간 공극을 초속경 시멘트 모르타르로 충진하여 콘크리트 궤도로 전환시키는 공법으로서, 열차 운행에 지장을 주지 않으면서 기존 궤도구조를 개선하여 기존선의 유지보수업무를 줄이는 공법이다.

도 1은 종래의 기술에 따른 급속경화궤도의 구조를 나타내는 도면으로서, 도 1의 a)는 사시도이고, 도 1의 b)는 단면도이다.

도 1을 참조하면, 종래의 기술에 따른 급속경화궤도(10)는, 노반(Roadbed: 11), 관입층(Reinforced Roadbed: 12), 자갈층(Ballast: 13), 충진층(Fill Layer: 14) 및 침목(Sleeper: 15)을 포함하며, 상기 침목(15) 상에 레일체결장치(16) 및 레일(17)이 설치된다.

보다 구체적으로, 급속경화궤도의 핵심 구성요소는 초속경 시멘트 모르타르 유출을 막는 부직포, 세척자갈, 초속경 시멘트 모르타르, 광폭침목, 탄성 체결장치이며, 각 구성요소를 적용한 시공 순서는 다음과 같다.

먼저, 기존 도상자갈을 철거하고, 노반다짐을 실시한다. 이후, 부직포 및 거푸집을 설치하고, 광폭침목을 설치한 후에, 세척자갈을 살포한다. 이후, 도상다짐을 실시하고 선형 정정을 수행한다. 다음으로, 약 2주 동안 열차를 서행시키면서 궤도안정화를 수행하고, 이후, 초속경 시멘트 모르타르 주입을 통해서 급속경화궤도를 완공하게 된다.

한편, 선행기술로서, 본 발명의 출원인에 의해 특허출원되어 등록된 대한민국 등록특허번호 제10-1780224호에는 "열차 운행을 고려하여 철도궤도를 개량하기 위한 급속경화궤도용 콘크리트 장침목 블록의 시공 방법"이라는 명칭의 발명이 개시되어 있는데, 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다.

도 2는 종래의 기술에 따른 열차 운행을 고려하여 철도궤도를 개량하기 위한 급속경화궤도용 콘크리트 장침목 블록을 나타내는 도면으로서, 도 2의 a)는 사시도이고, 도 2의 b)는 수직단면도이다.

도 2의 a)를 참조하면, 종래의 기술에 따른 열차 운행을 고려하여 철도궤도를 개량하기 위한 급속경화궤도용 콘크리트 장침목 블록은, 단일형 콘크리트 장침목(20) 및 콘크리트 패널(30)을 포함하고, 상기 단일형 콘크리트 장침목(20)은 제1 단일형 콘크리트 장침목(20a) 및 제2 단일형 콘크리트 장침목(20b)을 포함한다.

단일형 콘크리트 장침목(20)의 상부에 레일 안착부(25)가 돌출되도록 형성되고, 하부에 앵커가 돌출되도록 매립 형성되어 상기 콘크리트 패널(30)을 형성하기 위한 급속경화 무수축 모르타르 주입시 상기 단일형 콘크리트 장침목(20)이 상기 콘크리트 패널(30)과 일체화된다.

제1 단일형 콘크리트 장침목(20a)은 일측에 요철부가 형성되어 상기 콘크리트 패널(30)의 양단부에 배치되고, 상기 제2 단일형 콘크리트 장침목(20b)은 양측에 요철부가 형성되며, 상기 양단에 배치된 제1 단일형 콘크리트 장침목(20a) 사이에 적어도 하나 이상 배치된다. 이때, 상기 단일형 콘크리트 장침목(20)의 배치 시 상기 요철부에 의해 자갈 또는 급속경화 무수축 모르타르를 주입하기 위한 투입공(26)이 형성된다.

도 2의 b)에 도시된 바와 같이, 상기 제1 및 제2 단일형 콘크리트 장침목(20a, 20b) 각각은 단일형 콘크리트 장침목 몸체(21), 요철부(22), 하부앵커(24) 및 레일 안착부(25)를 포함하고, 매립철근(23)을 포함한다. 제2 단일형 콘크리트 장침목(20b)이 상기 제1 단일형 콘크리트 장침목(20a)에 비해 요철부(22)가 양측에 형성되는 점을 제외하면 실질적으로 동일하다.

제1 및 제2 단일형 콘크리트 장침목(20a, 20b)의 단일형 콘크리트 장침목 몸체(21)는 바닥면이 상면에 비해 면적이 더 넓게 형성되어 측면에 경사면이 형성되고, 상기 경사면에 요철부(22)가 형성된다.

제1 및 제2 단일형 콘크리트 장침목(20a, 20b)은 내부에 매립된 상태의 매립철근(23)과 상기 매립철근(23)과 연결되고 상기 제1 및 제2 단일형 콘크리트 장침목(20a, 20b)의 바닥면으로 일정 길이가 노출된 하부앵커(24)를 포함할 수 있다. 이때, 하부앵커(24)는 상기 제1 및 제2 단일형 콘크리트 장침목(20a, 20b)의 운반이나 보관시 적층 형태로 보관할 수 있도록 레일안착부(25)의 위치를 피해 배치되는 것이 바람직하다.

제1 및 제2 단일형 콘크리트 장침목(20a, 20b)은 하부앵커(24)와 경사면 및 요철부(22)에 의해 콘크리트 패널(30) 내에 매립되어 양생되었을 때, 상기 제1 및 제2 단일형 콘크리트 장침목(20a, 20b)의 상하좌우 지지력을 증강시키고, 상기 제1 및 제2 단일형 콘크리트 장침목(20a, 20b)과 상기 콘크리트 패널(30)의 결속력 즉, 부착력을 강화시킬 수 있기 때문에 열차 주행시 발생되는 압력과 진동에 의해 상기 제1 및 제2 단일형 콘크리트 장침목(20a, 20b)과 상기 콘크리트 패널(30) 사이에 틈이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

상기 제1 및 제2 단일형 콘크리트 장침목(20a, 20b)은 통상적인 콘크리트 침목에 비해 폭과 중량을 크게 제조하는 것이 바람직하다. 즉, 콘크리트 침목의 중량 및 단면을 크게 함으로써 자중에 의해 열차 운행시 궤도의 뒤틀림을 방지하고, 또한, 단면을 확장함으로써 열차의 하중을 도상으로 전달하는 면적이 크게 되고, 이에 따라 안정된 궤도를 구현할 수 있다.

콘크리트 장침목 블록(20)의 경우, 상기 제1 및 제2 단일형 콘크리트 장침목(20a, 20b)의 배치 간격을 더 촘촘하게 배치할 수 있고, 그로 인해 상기 제1 및 제2 단일형 콘크리트 장침목(20a, 20b)의 수평방향으로 작용하는 횡압에 저항하는 강성을 증가시킬 수 있다.

또한, 상기 제1 및 제2 단일형 콘크리트 장침목(20a, 20b)의 뒤틀림을 방지하여 궤도의 안정화에 유용하며, 본 발명의 실시예에 따른 콘크리트 장침목 블록(20)의 길이에 비례하여 콘크리트 패널(30)의 사용량을 크게 절감할 수 있다.

콘크리트 장침목 블록(20)을 제조함에 있어서, 상기 제1 및 제2 단일형 콘크리트 장침목(20a, 20b)의 높이가 대략 2/3 정도 콘크리트 패널(30)에 매립되도록 급속경화 무수축 모르타르를 충진 및 양생시킴으로써 콘크리트 장침목 블록(20)을 용이하게 제조할 수 있다.

또한, 상기 급속경화 무수축 모르타르를 주입하여 형성되는 콘크리트 패널(30)은 상기 제1 및 제2 단일형 콘크리트 장침목(20a, 20b)의 높이가 2/3 정도 급속경화 무수축 모르타르 내에 잠기도록 거푸집 내에 타설된다.

레일 안착부(25)에 체결되는 레일 체결장치(40)는 다양한 것을 채용하여도 무방하다. 따라서 상기 제1 및 제2 단일형 콘크리트 장침목(20a, 20b)에 안착되는 레일 체결장치(40)의 종류에 따라 레일 안착부(25)의 형상 역시 다양하게 제1 및 제2 단일형 콘크리트 장침목(20a, 20b)을 제조할 수 있다.

또한, 도 3은 도 2에 도시된 급속경화궤도용 콘크리트 장침목 블록의 시공 방법을 나타내는 동작흐름도이다.

도 3을 참조하면, 종래의 기술에 따른 열차 운행을 고려하여 철도궤도를 개량하기 위한 급속경화궤도용 콘크리트 장침목 블록의 시공 방법은, 열차 운행이 가능한 상태에서 자갈도상의 일부 구간을 급속경화궤도용 콘크리트 장침목 블록으로 교체 시공하는 방법으로서, 먼저, 레일이 설치된 기존 자갈도상 궤도의 일부 구간의 개량을 준비하고(S11), 이후, 자갈도상 궤도의 일부 구간의 자갈과 침목을 노반과 레일로부터 제거하여 노반을 노출시킨다(S12).

다음으로, 상기 노출된 노반을 다짐장치로 다지고, 다져진 노반에 장섬유를 설치한 후 거푸집을 설치하고(S13), 이후, 거푸집의 내부 양측에 지지대를 설치하고, 상기 지지대에 수직조정볼트를 장착한다(S14).

다음으로, 거푸집의 상부에 투입공이 형성된 급속경화궤도용 콘크리트 장침목을 배치한 후 상기 수직조정볼트로 조여서 고정시키고(S15), 이후, 상기 거푸집을 상기 급속경화궤도용 콘크리트 장침목의 측면에 밀착시켜 고정한다(S16).

다음으로, 급속경화궤도용 콘크리트 장침목의 투입공을 통해 자갈을 투입하여 상기 거푸집에 충진시키고(S17), 상기 자갈의 충진이 완료되면, 수직조정볼트를 풀림 방향으로 회전시켜 이완시키며(S18), 이후, 7~14일간 운행하는 열차의 하중으로 다짐 작업을 수행하여 콘크리트 도상을 안정화시킨다(S19). 이때, 콘크리트 도상의 안정화 과정에서 궤도 처짐이 발생할 경우, 상기 수직조정볼트를 이용하여 궤도를 정정하고 자갈을 보충한다.

다음으로, 최종 궤도 검측을 시행하고, 궤도틀림이 기준치를 초과하는 경우, 상기 궤도 정정 작업을 반복하고(S20), 이후, 상기 급속경화궤도용 콘크리트 장침목의 투입공을 통해 급속경화 무수축 모르타르를 주입하여 양생시켜 콘크리트 패널을 형성하며(S21), 다음으로, 상기 급속경화궤도용 콘크리트 장침목의 투입공을 통해 초조강 콘크리트를 2차 타설한다(S22).

다음으로, 상기 레일을 용접 제작한 후, 현장으로 운반한 다음에 레일을 교체하여 레일 장대화를 실시한다(S23). 이후, 상기 콘크리트 패널의 상면의 표면이 매끄러워 지도록 마감 작업을 수행하고(S24), 상기 콘크리트 패널 측면부에 일반 콘크리트를 사용하여 배수로를 설치한다(S25).

결국, 종래의 기술에 따른 열차 운행을 고려하여 철도궤도를 개량하기 위한 급속경화궤도용 콘크리트 장침목 블록 및 그 시공방법에 따르면, 열차 운행을 고려하여 열차 차단시간 내에 자갈도상 궤도를 개량할 수 있도록 콘크리트 장침목 블록을 설치한 후에 급속경화 무수축 모르타르를 주입하여 콘크리트 패널을 형성함으로써 급속경화궤도용 콘크리트 장침목 블록을 형성할 수 있고, 이에 따라 도상의 시공시간 단축과 도상의 유지보수의 신속성을 도모하여 열차의 운행 중단을 최소화할 수 있고, 또한, 콘크리트 장침목을 촘촘하게 배치함으로써 급속경화 무수축 모르타르의 사용량을 줄이면서도 열차의 수직하중에 대항하는 저항력을 증가시킬 수 있고, 콘크리트 장침목의 변형이나 뒤틀림을 방지할 수 있으며, 또한, 복수개의 콘크리트 장침목을 촘촘하게 배치하더라도 주행 안정성을 확보할 수 있고, 급속경화궤도의 시공비용과 시공시간을 절감 및 단축할 수 있다.

하지만, 종래의 기술에 따른 노후 자갈궤도를 급속경화궤도 공법을 통해 콘크리트 궤도로 전환할 경우, 노반 변동성, 궤도 횡저항력 및 무근 콘크리트 슬래브에 따른 문제점이 있다.

첫째로, 노반 변동성과 관련된 문제점은 다음과 같다. 즉, 급속경화궤도가 적용될 가능성이 있는 자갈궤도는 노반의 다짐 정도가 비교적 양호하며, 급속경화궤도 시공 시 추가 다짐을 실시한다. 그러나 노반 상태가 전 구간에 걸쳐 균일하다고 볼 수는 없으며, 수직방향 침하 가능성이 존재한다. 이에 따라 토공부에서 침하 발생 시 궤도틀림이 발생하며 이러한 궤도틀림은 열차의 주행 안정성을 저해한다. 또한, 세척자갈과 초속경 시멘트 모르타르 주입에 따른 기존 자갈궤도에서 급속경화궤도로 전환될 경우, 궤도 자중이 증가하며, 이로 인한 노반의 지지조건이 변동될 수 있다.

둘째로, 궤도 횡저항력과 관련된 문제점은 다음과 같다. 즉, 급속경화궤도는 별도의 고정장치 없이 노반 위에 거치되는 구조로서, 열차 주행방향으로 연속체 구조이므로 문제가 없겠지만, 열차 주행방향에 직각방향, 즉, 궤도 수평방향은 일정 힘 이상의 저항성능을 보유하여야 한다. 특히, 곡선구간에서 궤도 횡저항력 확보는 궤도 안전성 측면에서 중요하다. 예를 들면, 급속경화궤도용 광폭침목 중에서 2.8m 길이로 설계된 침목으로서, 급속경화궤도 역사 및 곡선구간에 적용되는 침목의 경우, 침목 단부가 노출되므로 자갈도상 어깨 부분을 구조화하여 저항 메커니즘을 형성할 필요가 있다.

셋째로, 무근 콘크리트 슬래브와 관련된 문제점은 다음과 같다. 즉, 세척자갈에 별도의 보강재 적용 없이 초속경 시멘트 모르타르를 주입하기 때문에 급속경화기술 적용 후의 콘크리트 궤도는 무근 상태의 콘크리트이다. 따라서 건조수축, 외기 변화, 노반과의 접촉상태 불량 등으로 인해 무근 콘크리트 슬래브에 균열이 발생할 경우, 균열 제어가 불가능하며, 또한, 균열폭의 확대는 궤도 사용성이 나빠지게 되므로 유지보수 생력화라는 당초 급속경화궤도 적용 취지에 배치된다는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허번호 제10-1780224호(출원일: 2015년 11월 9일), 발명의 명칭: "열차 운행을 고려하여 철도궤도를 개량하기 위한 급속경화궤도용 콘크리트 장침목 블록의 시공 방법" 대한민국 등록특허번호 제10-1781045호(출원일: 2016년 8월 18일), 발명의 명칭: "토목섬유와 강관형 궤도변위 저항장치를 구비한 아스팔트 콘크리트 궤도 및 그 시공방법" 대한민국 등록특허번호 제10-1684665호(출원일: 2014년 12월 15일), 발명의 명칭: "층 분리 주입을 도입한 자갈도상 무교환방식의 급속경화궤도의 시공 방법" 대한민국 등록특허번호 제10-595429호(출원일: 2004년 2월 24일), 발명의 명칭: "철도 레일 콘크리트도상 궤도구조 및 그 시공방법" 대한민국 등록특허번호 제10-405231호(출원일: 2001년 2월 15일), 발명의 명칭: "자갈도상 궤도에서 콘크리트도상 궤도로의 교체 공법" 대한민국 등록특허번호 제10-595429호(출원일: 2004년 2월 24일), 발명의 명칭: "철도 레일 콘크리트도상 궤도구조 및 그 시공방법" 대한민국 공개특허번호 제2003-65897호(공개일: 2003년 8월 9일), 발명의 명칭: "콘크리트도상 궤도의 구조 및 그 시공방법" 대한민국 공개특허번호 제2014-94863호(공개일: 2014년 7월 31일), 발명의 명칭: "자갈 궤도 개량 공법" 일본 공개특허번호 제2016-183468호(공개일: 2016년 10월 20일), 발명의 명칭: "궤도 변위 억제 구조 및 궤도 변위 억제 방법" 일본 등록특허번호 제4,057,338호(출원일: 2002년 4월 26일), 발명의 명칭: "밸러스트 도상을 갱신하기 위한 방법 및 그 장치"

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 급속경화 모르타르를 충진하여 노후 자갈도상궤도를 급속경화궤도로 교체 시공시, 노반 상에 격자형 토목섬유, 평판형 마찰판, L형 마찰판 및 소구경 강재말뚝 설치를 통해 급속경화궤도의 수직방향 및 수평방향의 변형에 대한 저항성능을 향상시킬 수 있는 급속경화궤도 및 그 시공방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 와이어메쉬 설치를 통해 콘크리트궤도의 균열 발생을 저감시키고, 균열 발생 시 균열폭을 제어할 수 있는, 수직변형 및 수평변형의 저항성능을 향상시킨 급속경화궤도 및 그 시공방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, L형 마찰판 및 철근망 덮개의 설치를 통해 도상어깨부를 균일하게 설정하고, 도상자갈의 손실을 방지할 수 있는, 수직변형 및 수평변형의 저항성능을 향상시킨 급속경화궤도 및 그 시공방법을 제공하기 위한 것이다.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 수직변형 및 수평변형의 저항성능을 향상시킨 급속경화궤도는, 기존 노후 자갈도상궤도가 제거된 노반 상면에 급속경화궤도의 수직변위를 제어하도록 상기 다짐이 이루어진 노반 상면에 설치되는 격자형 토목섬유; 상기 격자형 토목섬유의 1차 고정을 위해 상기 노반에 삽입 설치되는 평판형 마찰판; 상기 평판형 마찰판 상면에 설치되는 L형 마찰판; 상기 격자형 토목섬유, 평판형 마찰판 및 L형 마찰판의 2차 고정, 수직방향과 수평방향 저항성능 증대를 위해 설치되는 소구경 강재말뚝; 레일체결장치를 이용하여 레일에 배열 및 설치되는 광폭침목; 균열 발생 저감 및 균열폭 제어를 위해 상기 광폭침목 저면까지 포설되는 세척자갈 상에 설치되는 와이어메쉬; 및 급속경화궤도를 완공하도록 상기 세척자갈의 공극 사이에 주입되는 초속경 시멘트 모르타르를 포함하되, 상기 격자형 토목섬유에 의해 수직변형을 보강하고, 상기 평판형 마찰판, L형 마찰판 및 소구경 강재말뚝에 의해 수평변형을 보강하며, 상기 평판형 마찰판은, 상기 노반상면에서 마찰력이 형성되도록 평판형 강재로 형성되고, 상기 격자형 토목섬유 상에 설치되는 평판형 마찰판 몸체; 상기 노반 상에 상기 격자형 토목섬유를 1차 고정하도록 상기 평판형 마찰판 몸체로부터 경사지게 돌출 형성되어 노반에 삽입 설치되는 경사형 삽입 다발; 및 상기 소구경 강재말뚝의 설치를 위해 상기 평판형 마찰판 몸체 상에 일정 간격으로 천공된 천공홀을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 격자형 토목섬유는 급속경화궤도의 수직방향 변형을 제어 또는 억제하도록 인장강도가 충분히 보장되는 지반 보강용 지오그리드로서, 세척자갈 포설 시 자갈이 통과하여 노반에 박히지 않도록 가로 또는 세로 간격이 22.5㎜ 이하인 격자 크기가 적용되는 것이 바람직하다.

삭제

여기서, 상기 L형 마찰판은 상기 격자형 토목섬유의 1차 고정 및 상기 평판형 마찰판의 결속 강화, 그리고 초속경 시멘트 모르타르 주입 시 측면 거푸집 역할을 하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 L형 마찰판은, 상기 노반 상면에서 마찰력이 형성되도록 강재로 형성되고, 상기 평판형 마찰판 상에 설치되는 L형 마찰판 몸체; 상기 노반 상에 상기 격자형 토목섬유를 1차 고정하도록 상기 L형 마찰판 몸체로부터 경사지게 돌출 형성된 경사형 삽입 다발; 상기 소구경 강재말뚝의 설치를 위해 상기 L형 마찰판 몸체 상에 일정 간격으로 천공된 천공홀; 상기 L형 마찰판의 수평 단부가 상기 평판형 마찰판의 수평 단부에 고정될 수 있도록 상기 L형 마찰판 몸체의 수평 단부에 형성되는 제1 고정용 고리; 및 상기 L형 마찰판 몸체의 수직 단부에 형성되는 제2 고정용 고리를 포함하여, 상기 평판형 마찰판 상면에 L형 마찰판 삽입이 가능하도록 경사형 삽입 다발은 평면상 삼각형 크기 및 간격을 동일하게 하여, 서로 동일한 방향으로 삽입 형성하거나 또는 교차 방향으로 삽입 형성되도록 하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 소구경 강재말뚝은 상기 평판형 마찰판 및 L형 마찰판에 일정 간격으로 미리 천공된 홀을 이용하여 경사 방향으로 항타하여 설치하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 소구경 강재말뚝은 선로 조건 및 노반 상태에 따라 관입량을 조절할 수 있도록 측면에 관입 길이 확인이 가능한 눈금이 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 수직변형 및 수평변형의 저항성능을 향상시킨 급속경화궤도는, 주입될 초속경 시멘트 모르타르 유출을 방지하기 위하여 상기 격자형 토목섬유의 상면 및 상기 L형 마찰판의 측면에 설치되는 부직포를 추가로 포함할 수 있다.

여기서, 상기 와이어메쉬는 탬핑 작업 시 훼손을 방지하기 위하여 상기 레일 좌면부 저부 위치를 제외한 광폭침목의 중앙부 및 광폭침목의 단부에 배치하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 수직변형 및 수평변형의 저항성능을 향상시킨 급속경화궤도는, 도상 어깨부 자갈이 포설된 도상 어깨부의 균일성 확보를 위해 설치되는 철근망 덮개를 추가로 포함할 수 있다.

여기서, 상기 초속경 시멘트 모르타르 타설 후 2시간 경화 시 5MPa 이상의 콘크리트 압축강도를 확보할 수 있다.

한편, 전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 수직변형 및 수평변형의 저항성능을 향상시킨 급속경화궤도의 시공방법은, a) 기존 노후 자갈도상궤도가 제거된 노반 상면 다짐을 실시하는 단계; b) 급속경화궤도의 수직변위를 제어하도록 격자형 토목섬유를 상기 다짐이 이루어진 노반 상면에 설치하는 단계; c) 상기 격자형 토목섬유의 1차 고정을 위해 평판형 마찰판을 상기 노반에 삽입 설치하는 단계; d) 상기 평판형 마찰판 상면에 L형 마찰판을 설치하는 단계; e) 상기 격자형 토목섬유, 평판형 마찰판 및 L형 마찰판을 2차 고정하고, 수직방향 및 수평방향 저항성능 증대를 위해 소구경 강재말뚝을 삽입 설치하는 단계; f) 주입될 초속경 시멘트 모르타르 유출을 방지하기 위하여 상기 격자형 토목섬유의 상면 및 상기 L형 마찰판의 측면에 부직포를 설치하는 단계; g) 급속경화궤도용 광폭침목을 배열하고 레일체결장치를 이용하여 레일에 설치하는 단계; h) 균열 발생 저감 및 균열폭 제어를 위해 상기 광폭침목 저면까지 세척자갈을 1차로 포설한 후 와이어메쉬를 설치하는 단계; i) 상기 L형 마찰판 측면 상부까지 세척자갈을 2차 포설한 후, 선형 정정 및 궤도 상태 안정화를 실시하는 단계; j) 마찰력 및 수평방향 저항력 증대를 위해 도상 어깨부 자갈을 포설하고, 상기 도상 어깨부의 균일성 확보를 위해 철근망 덮개를 설치하는 단계; 및 k) 상기 세척 자갈 사이 공극을 초속경 시멘트 모르타르 주입을 통해 급속경화궤도를 완공하는 단계를 포함하며, 상기 c)단계의 평판형 마찰판은, 상기 노반 상면에서 마찰력이 형성되도록 평판형 강재로 형성되고, 상기 격자형 토목섬유 상에 설치되는 평판형 마찰판 몸체; 상기 노반 상에 상기 격자형 토목섬유를 1차 고정하도록 상기 평판형 마찰판 몸체로부터 경사지게 돌출 형성되어 노반에 삽입 설치되는 경사형 삽입 다발; 및 상기 소구경 강재말뚝의 설치를 위해 상기 평판형 마찰판 몸체 상에 일정 간격으로 천공된 천공홀을 포함한다.

여기서, 상기 d) 단계의 L형 마찰판은 상기 격자형 토목섬유의 1차 고정 및 상기 평판형 마찰판의 결속 강화, 그리고 초속경 시멘트 모르타르 주입 시 측면 거푸집 역할을 할 수 있다.

여기서, 상기 e) 단계의 소구경 강재말뚝은 상기 평판형 마찰판 및 L형 마찰판에 일정 간격으로 미리 천공된 홀을 이용하여 경사 방향으로 항타하여 설치하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 g) 단계에서 2~4개의 광폭침목을 기준으로 체결한 후에 설치 작업을 실시할 수 있다.

여기서, 상기 h) 단계의 와이어메쉬는 탬핑 작업 시 훼손을 방지하기 위하여 상기 레일의 좌면부 저부 위치를 제외한 광폭침목의 중앙부 및 광폭침목의 단부에 배치하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 i) 단계에서 구체적으로, 선형 정정 및 자갈궤도 상태의 안정화를 위해 2주 동안 궤도를 방치하고, 열차를 서행 운행하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 j) 단계에서, 상기 평판형 마찰판 및 L형 마찰판의 마찰력을 증대시키고 궤도 횡저항력을 증대시키도록 도상어깨부 자갈을 포설하고, 상기 도상어깨부 자갈의 손실 방지를 위해서 철근망 덮개를 상기 L형 마찰판에 고정 설치할 수 있다.

여기서, 상기 k) 단계에서 상기 초속경 시멘트 모르타르 타설 후 2시간 경화 시 5MPa 이상의 콘크리트 압축강도를 확보할 수 있다.

본 발명에 따르면, 급속경화 모르타르를 충진하여 노후 자갈도상궤도를 급속경화궤도로 교체 시공시, 노반 상에 격자형 토목섬유, 평판형 마찰판, L형 마찰판 및 소구경 강재말뚝 설치를 통해 급속경화궤도의 수직방향 및 수평방향의 변형에 대한 저항성능을 향상시킬 수 있다.

본 발명에 따르면, 평판형 마찰판, L형 마찰판 및 소구경 강재말뚝을 활용하여 격자형 토목섬유의 인장강도를 극대화할 수 있다.

본 발명에 따르면, 와이어메쉬 설치를 통해 콘크리트궤도의 균열 발생을 저감시키고, 균열 발생 시 균열폭을 제어할 수 있다.

본 발명에 따르면, L형 마찰판 및 철근망 덮개의 설치를 통해 도상어깨부를 균일하게 설정하고, 도상자갈의 손실을 방지할 수 있다.

도 1은 종래의 기술에 따른 급속경화궤도의 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 종래의 기술에 따른 열차 운행을 고려하여 철도궤도를 개량하기 위한 급속경화궤도용 콘크리트 장침목 블록을 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 급속경화궤도용 콘크리트 장침목 블록의 시공 방법을 나타내는 동작흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 수직변형 및 수평변형의 저항성능을 향상시킨 급속경화궤도를 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 수직변형 및 수평변형의 저항성능을 향상시킨 급속경화궤도에서 노반 상에 설치되는 토목섬유를 예시하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 수직변형 및 수평변형의 저항성능을 향상시킨 급속경화궤도에서 평판형 마찰판을 예시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 수직변형 및 수평변형의 저항성능을 향상시킨 급속경화궤도에서 L형 마찰판을 예시하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 수직변형 및 수평변형의 저항성능을 향상시킨 급속경화궤도에서 평판형 마찰판 상에 설치되는 L형 마찰판을 구체적으로 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 수직변형 및 수평변형의 저항성능을 향상시킨 급속경화궤도에서 와이어메쉬를 예시하는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 수직변형 및 수평변형의 저항성능을 향상시킨 급속경화궤도에서 자갈 손실 방지를 위한 철근망 덮개를 예시하는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 수직변형 및 수평변형의 저항성능을 향상시킨 급속경화궤도에서 광폭침목을 예시하는 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 수직변형 및 수평변형의 저항성능을 향상시킨 급속경화궤도의 시공방법을 나타내는 동작흐름도이다.
도 13a 내지 도 13m은 각각 본 발명의 실시예에 따른 수직변형 및 수평변형의 저항성능을 향상시킨 급속경화궤도의 시공방법을 구체적으로 설명하기 위한 단면도들이다.

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.

[수직변형 및 수평변형의 저항성능을 향상시킨 급속경화궤도(100)]

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 수직변형 및 수평변형의 저항성능을 향상시킨 급속경화궤도를 나타내는 단면도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 수직변형 및 수평변형의 저항성능을 향상시킨 급속경화궤도(100)는, 노반(110), 토목섬유(120), 평판형 마찰판(130), L형 마찰판(140), 강재말뚝(150), 부직포(160), 광폭침목(170), 레일체결장치(180), 레일(190), 초속경 시멘트 모르타르(200), 세척자갈(210), 와이어메쉬(220), 도상어깨부 자갈(230) 및 철근망 덮개(240)를 포함한다.

토목섬유(120)는 기존 노후 자갈도상궤도(300)가 제거된 노반(110) 상면에 급속경화궤도의 수직변위를 제어하도록 상기 다짐이 이루어진 노반(110) 상면에 설치된다. 이때, 상기 토목섬유(120)는 상기 격자형 토목섬유(120)는 급속경화궤도의 수직방향 변형을 제어 또는 억제하도록 인장강도가 충분히 보장되는 지반 보강용 지오그리드로서, 상기 토목섬유(120)의 인장강도를 통해 급속경화궤도의 수직방향 변형을 제어 또는 억제할 수 있다. 여기서, 상기 노반(110)은 노후 자갈도상궤도가 제거된 상태에서 상면 다짐이 이루어진다.

평판형 마찰판(130)은 평판(Flat) 형태로 형성되어 상기 토목섬유(120) 상에 설치되고, 상기 토목섬유(120)를 상기 노반(110) 상에 고정한다. 상기 평판형 마찰판(130)은 상기 토목섬유(120)의 인장강도 극대화를 위한 고정장치로서, 상기 격자형 토목섬유(120)의 1차 고정을 위해 상기 노반(110)에 삽입 설치된다.

L형 마찰판(140)은 상기 평판형 마찰판(130) 상면에 설치된다. 이때, 상기 L형 마찰판(140)은 상기 격자형 토목섬유(120)의 1차 고정 및 상기 평판형 마찰판(130)의 결속 강화, 그리고 초속경 시멘트 모르타르(200) 주입 시 측면 거푸집 역할을 한다.

소구경 강재말뚝(150)은 상기 격자형 토목섬유(120), 평판형 마찰판(130) 및 L형 마찰판(140)의 2차 고정, 수직방향과 수평방향 저항성능 증대를 위해 설치된다. 이때, 상기 소구경 강재말뚝(150)은 상기 평판형 마찰판(130) 및 L형 마찰판(140)에 일정 간격으로 미리 천공된 홀(Hole)을 이용하여 경사 방향으로 항타하여 설치한다.

부직포(160)는 후속 주입될 초속경 시멘트 모르타르(200) 유출을 방지하기 위하여 상기 격자형 토목섬유(120)의 상면 및 상기 L형 마찰판(140)의 측면에 설치된다.

와이어메쉬(220)는 균열 발생 저감 및 균열폭 제어를 위해 상기 광폭침목(170) 저면까지 포설되는 세척자갈(210) 상에 설치된다. 이때, 상기 와이어메쉬(220)는 탬핑 작업 시 훼손을 방지하기 위하여 상기 레일(190) 좌면부 저부 위치를 제외한 광폭침목(170)의 중앙부 및 광폭침목(170)의 단부에 배치하는 것이 바람직하다.

광폭침목(170)은 레일체결장치(180)를 이용하여 레일(190)에 배열 및 설치된다.

철근망 덮개(240)는 도상 어깨부 자갈(230)이 포설된 도상 어깨부의 균일성 확보를 위해 설치된다.

초속경 시멘트 모르타르(200)는 급속경화궤도(100)를 완공하도록 상기 세척자갈(210)의 공극 사이에 주입된다. 이후, 상기 초속경 시멘트 모르타르(200) 타설 후 2시간 경화 시 5MPa 이상의 콘크리트 압축강도를 확보할 수 있다.

이에 따라, 상기 격자형 토목섬유(120)에 의해 수직변형을 보강하고, 상기 평판형 마찰판(130), L형 마찰판(140) 및 소구경 강재말뚝(150)에 의해 수평변형을 보강할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 수직변형 및 수평변형의 저항성능을 향상시킨 급속경화궤도(100)의 경우, 노후화된 자갈도상궤도를 개량하기 위한 것으로, 상기 토목섬유(120), 평판형 마찰판(130), L형 마찰판(140), 소구경 강재말뚝(150), 와이어메쉬(220) 등의 보강요소를 적용하여 기존 자갈도상궤도를 보강함으로써, 궤도의 수직변형 및 수평변형에 대한 저항성능을 향상시킬 수 있다.

한편, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 수직변형 및 수평변형의 저항성능을 향상시킨 급속경화궤도에서 노반 상에 설치되는 토목섬유를 예시하는 도면이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 수직변형 및 수평변형의 저항성능을 향상시킨 급속경화궤도(100)에서 토목섬유(120)가 노반(110) 상에 설치되며, 이러한 토목섬유(120)는 지오그리드로서, 격자 형상으로 형성된다. 따라서 인장강도가 충분히 보장되는 지반 보강용 토목섬유(120)의 인장강도를 통해 급속경화궤도의 수직방향 변형을 제어 또는 억제할 수 있다.

또한, 세척자갈 포설 시 자갈이 통과하여 노반(110)에 박히지 않도록 가로 또는 세로 간격이 22.5㎜ 이하인 격자 크기가 바람직하며, 예를 들면, 최소 자갈크기가 22.5㎜이므로, 이보다 작은 격자 크기가 적용된다.

또한, 이러한 토목섬유(120)의 인장강도 극대화를 위한 고정장치가 필요하며, 이에 대한 구성요소들로서, 후술하는 바와 같이 평판형 마찰판(130), L형 마찰판(140), 와이어메쉬(220) 및 철근망 덮개(240)가 적용된다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 수직변형 및 수평변형의 저항성능을 향상시킨 급속경화궤도에서 평판형 마찰판을 예시하는 도면이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 수직변형 및 수평변형의 저항성능을 향상시킨 급속경화궤도에서 L형 마찰판을 예시하는 도면이며, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 수직변형 및 수평변형의 저항성능을 향상시킨 급속경화궤도에서 평판형 마찰판 상에 설치되는 L형 마찰판을 구체적으로 나타내는 도면이다.

도 6의 a)는 평면도이고, 도 6의 b)는 정면도로서, 도 6을 참조하면, 상기 평판형 마찰판(130)은 평판형 마찰판 몸체(131), 경사형 삽입 다발(132) 및 천공홀(133)을 포함하며, 또한, 도 7의 a)는 평면도이고, 도 7의 b)는 정면도로서, 도 7을 참조하면, 상기 L형 마찰판(140)은 L형 마찰판 몸체(141), 경사형 삽입 다발(142), 천공홀(143), 제1 고정용 고리(144) 및 제2 고정용 고리(145)를 포함한다.

도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 평판형 마찰판(130) 및 L형 마찰판(140)은 노반(110)에 토목섬유(120)를 1차로 고정하기 위한 삼각형 모양의 경사형 삽입 다발이 있는 마찰판으로서, 1단에는 도 6에 도시된 평판형 마찰판(130)을 설치하고, 2단에는 도 7에 도시된 L형 마찰판(140)을 설치한다. 예를 들면, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 평판형 마찰판(130) 및 L형 마찰판(140)간 삽입이 가능하도록 경사형 삽입 다발(132,142)는 평면상 삼각형 크기 및 간격을 동일하게 설정하는 것이 바람직하며. 도 8의 a)에 도시된 바와 같이, 평판형 마찰판(130) 상면에 L형 마찰판(140) 삽입이 가능하도록 경사형 삽입 다발(132,142)은 동일한 방향으로 삽입 형성하거나 또는 도 8의 b)에 도시된 바와 같이, 교차 방향으로 삽입 형성할 수도 있다.

구체적으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 평판형 마찰판(130)의 평판형 마찰판 몸체(131)는 상기 노반(110) 상면에서 마찰력이 형성되도록 평판형 강재로 형성되고, 상기 격자형 토목섬유(120) 상에 설치되고, 경사형 삽입 다발(132)은 상기 노반(110) 상에 상기 격자형 토목섬유(120)를 1차 고정하도록 상기 평판형 마찰판 몸체(131)로부터 경사지게 돌출되어 형성되어 노반(110)에 삽입 설치되도록 형성되며, 또한, 천공홀(133)은 상기 소구경 강재말뚝(150)의 설치를 위해 상기 평판형 마찰판 몸체(131) 상에 일정 간격으로 형성된다.

도 7에 도시된 바와 같이, 상기 L형 마찰판(140)의 상기 노반(110) 상면에서 마찰력이 형성되도록 강재로 형성되고, 상기 평판형 마찰판(130) 상에 설치되고, 경사형 삽입 다발(142)은 상기 노반(110) 상에 상기 격자형 토목섬유(120)를 1차 고정하도록 상기 L형 마찰판 몸체(141)로부터 경사지게 돌출되어 형성되며, 또한, 천공홀(143)은 상기 소구경 강재말뚝(150)의 설치를 위해 상기 L형 마찰판 몸체(141) 상에 일정 간격으로 형성된다. 또한, 제1 고정용 고리(144)는 상기 L형 마찰판(140)의 수평 단부가 상기 평판형 마찰판(130)의 수평 단부에 고정될 수 있도록 상기 L형 마찰판 몸체(141)의 수평 단부에 형성되며, 제2 고정용 고리(145)는 상기 L형 마찰판 몸체(141)의 수직 단부에 형성된다.

또한, 소구경 강재말뚝(150) 설치가 가능하도록 평판형 마찰판(130) 및 L형 마찰판(140) 내에 일정 간격으로 각각 다수의 천공홀(Hole)이 미리 천공된다.

또한, 상기 L형 마찰판(140)은 초속경 시멘트 모르타르를 후속 타설하기 위한 측면 거푸집으로 활용할 수 있다.

또한, 소구경 강재말뚝(150)은 상기 토목섬유(120) 및 두 마찰판(130, 140)의 2차로 고정하는 역할을 하며, 이에 따라 토목섬유(120)의 인장강도를 극대화할 수 있고, 또한, 두 마찰판(130, 140)의 마찰력을 극대화할 수 있다.

이때, 상기 소구경 강재말뚝(150)의 경사 방향 설치를 통해 2방향(수직방향 및 수평방향) 분력을 형성할 수 있고, 이를 통해 각 방향별 궤도 변형에 대한 저항성능을 부여할 수 있다.

또한, 소구경 강재말뚝(150) 측면에 관입 길이 확인이 가능한 눈금이 형성되고, 이에 따라, 선로 조건 및 노반 상태에 따라 관입량을 조절할 수 있다.

한편, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 수직변형 및 수평변형의 저항성능을 향상시킨 급속경화궤도에서 와이어메쉬를 예시하는 도면이다.

본 발명의 실시예에 따른 수직변형 및 수평변형의 저항성능을 향상시킨 급속경화궤도의 경우, 도 9에 도시된 바와 같이, 와이어메쉬(220)를 설치한다. 즉, 건조수축 및 외기 변화로 인해 콘크리트 궤도인 급속경화궤도(100)에 균열이 발생할 수 있는데, 균열 발생 저감 또는 균열 발생 시 균열폭을 제어하도록 와이어메쉬(220)를 적용할 수 있으며, 이에 따라 콘크리트 궤도인 급속경화궤도(100)의 사용성을 향상시킬 수 있다.

구체적으로, 후술하는 도 13i에 도시된 바와 같이, 1차 세척자갈(210) 포설 시에 상기 와이어메쉬(220)를 설치하며, 이때, 레일 좌면부 위치의 경우 탬핑 작업시에 상기 와이어메쉬(220)가 손상될 가능성이 있으므로 레일 좌면부 중심 기준으로 좌우 30㎝ 구간(좌측 및 우측 각각 60㎝ 길이)에는 상기 와이어메쉬(220)를 설치하지 않는 것이 바람직하다.

한편, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 수직변형 및 수평변형의 저항성능을 향상시킨 급속경화궤도에서 자갈 손실 방지를 위한 철근망 덮개를 예시하는 도면이다.

본 발명의 실시예에 따른 수직변형 및 수평변형의 저항성능을 향상시킨 급속경화궤도의 경우, 도상 어깨부에 자갈을 포설하고, 이러한 도상 어깨부 자갈 손실을 방지하도록 도 10에 도시된 바와 같은 철근망 덮개(240)를 설치한다. 구체적으로, 마찰력 증대를 위해서는 상기 평판형 마찰판(130) 및 L형 마찰판(140) 상면에 자갈을 포설하여 도상 어깨부를 형성하는 것이 필요하며, 이렇게 형성된 도상 어깨부는 횡저항력 향상에도 기여할 수 있다. 이때, 균일한 도상 어깨부 형성을 위해서 도상 어깨부 자갈 손실 방지를 위한 철근망 덮개(240)가 필요하며, 도 10에 도시된 바와 같이 철근망 덮개(240)를 설치한다. 이때, 상기 철근망 덮개(240)는 다양한 형상으로 형성될 수 있다.

또한, 전술한 도 7에 도시된 바와 같이, L형 마찰판(140)의 수직단부에 제2 고정용 고리(145)가 형성되어 있으므로, 상기 도상 어깨부 자갈을 포설한 후, 철근망 덮개(240)를 L형 마찰판(140)의 제2 고정용 고리(145)에 고정시킴으로써, 도상 어깨부 자갈의 손실을 방지할 수 있다.

한편, 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 수직변형 및 수평변형의 저항성능을 향상시킨 급속경화궤도에서 광폭침목을 예시하는 도면이다.

본 발명의 실시예에 따른 수직변형 및 수평변형의 저항성능을 향상시킨 급속경화궤도에서, 기존의 노후 자갈도상궤도(300)를 교체하여 도 11에 도시된 광폭침목(170)을 사용하는 것이 바람직하며, 이에 따라 수직 및 수평변형 저항성능이 개선된 급속경화궤도를 시공할 수 있다.

이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 수직변형 및 수평변형의 저항성능을 향상시킨 급속경화궤도의 경우, 급속경화 모르타르를 충진하여 노후 자갈도상궤도를 급속경화궤도(100)로 교체 시공시, 노반(110) 상에 격자형 토목섬유(120), 평판형 마찰판(130), L형 마찰판(140) 및 소구경 강재말뚝(150) 설치를 통해 급속경화궤도(100)의 수직방향 및 수평방향의 변형에 대한 저항성능을 향상시킬 수 있고, 또한, 평판형 마찰판(130), L형 마찰판(140) 및 소구경 강재말뚝(150)을 활용하여 격자형 토목섬유(120)의 인장강도를 극대화할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 수직변형 및 수평변형의 저항성능을 향상시킨 급속경화궤도의 경우, 와이어메쉬(220) 설치를 통해 콘크리트궤도의 균열 발생을 저감시키고, 균열 발생 시 균열폭을 제어할 수 있고, L형 마찰판(140) 및 철근망 덮개(240)의 설치를 통해 도상어깨부를 균일하게 설정하고, 도상자갈의 손실을 방지할 수 있다.

[수직변형 및 수평변형의 저항성능을 향상시킨 급속경화궤도의 시공방법]

도 12는 본 발명의 실시예에 따른 수직변형 및 수평변형의 저항성능을 향상시킨 급속경화궤도의 시공방법을 나타내는 동작흐름도이다고, 도 13a 내지 도 13m은 각각 본 발명의 실시예에 따른 수직변형 및 수평변형의 저항성능을 향상시킨 급속경화궤도의 시공방법을 구체적으로 설명하기 위한 단면도들이다.

도 12, 도 13a 내지 도 13m을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 수직변형 및 수평변형의 저항성능을 향상시킨 급속경화궤도의 시공방법은 토목섬유(120), 평판형 및 L형 마찰판(130, 140), 소구경 강재말뚝(150), 와이어메쉬(220) 및 도상어깨 손실 방지용 철근망 덮개(240)가 적용되며, 구체적인 급속경화궤도(100)의 시공 순서는 다음과 같다.

먼저, 도 13a에 도시된 바와 같이, 기존 노후 자갈도상궤도(300)를 제거한다(S110).

다음으로, 도 13b에 도시된 바와 같이, 기존 노후 자갈도상궤도(300)가 제거된 노반(110) 상면 다짐을 실시한다(S120).

다음으로, 토목섬유(120)를 설치한다(S130). 구체적으로, 도 13c에 도시된 바와 같이, 격자형 토목섬유(120)인 지오그리드를 다짐이 이루어진 노반(110) 상면에 설치한다.

다음으로, 상기 노반(110) 상면에 평판형 마찰판(130)을 설치한다(S140). 구체적으로, 도 13d에 도시된 바와 같이, 격자형 토목섬유(120)의 1차 고정을 위해 평판형 마찰판(130)을 상기 노반(110)에 삽입 설치한다.

다음으로, 상기 노반(110) 상면에 L형 마찰판(140)을 설치한다(S150). 구체적으로, 도 13e에 도시된 바와 같이, 상기 격자형 토목섬유(120)의 1차 고정 및 평판형 마찰판(130)의 결속 강화, 그리고 초속경 시멘트 모르타르(200) 주입 시 측면 거푸집 역할을 위한 L형 마찰판(140)을 설치한다.

다음으로, 노반(110)에 일정 깊이까지 소구경 강재말뚝(150)을 설치한다(S160). 구체적으로, 도 13f에 도시된 바와 같이, 상기 평판형 마찰판(130) 및 L형 마찰판(140)에 일정 간격으로 미리 천공된 홀(Hole)을 이용하여 소구경 강재말뚝(150)을 경사 방향으로 항타하여 설치한다. 이에 따라, 상기 격자형 토목섬유(120)의 2차 고정 및 상기 평판형 마찰판(130) 및 L형 마찰판(140)을 고정할 수 있다.

다음으로, 초속경 시멘트 모르타르 타설 전 부직포(160)를 설치한다(S170). 구체적으로, 도 13g에 도시된 바와 같이, 주입될 초속경 시멘트 모르타르(200) 유출을 방지하기 위하여 상기 격자형 토목섬유(120)의 상면 및 상기 L형 마찰판(140)의 측면에 부직포(160)를 설치한다. 본 발명의 실시예에 따른 수직변형 및 수평변형의 저항성능을 향상시킨 급속경화궤도의 경우, 기존 급속경화궤도 시공시와는 달리 별도 거푸집이 불필요하다.

다음으로, 급속경화궤도(100)용 광폭침목(170)을 배열 및 설치한다(S180). 구체적으로, 도 13h에 도시된 바와 같이, 급속경화궤도용 광폭침목(170)을 레일체결장치(180)를 이용하여 레일(190)에 설치한다. 이때, 작업구간 전체에 광폭침목(170)을 한 번에 설치할 경우, 레일(190)이 하부로 처질 수 있으므로 2~4개의 광폭침목(170)을 기준으로 체결한 후에 설치 작업을 실시하는 것이 바람직하다.

다음으로, 세척자갈(210)을 1차 포설하고 와이어메쉬(220)를 설치한다(S190). 구체적으로, 도 13i에 도시된 바와 같이, 상기 광폭침목(170) 저면까지 1차로 세척자갈(210)을 포설하면서 와이어메쉬(220)를 설치한다. 이때, 상기 와이어메쉬(220)의 경우, 탬핑 작업 시 훼손을 방지하기 위하여, 상기 레일(190) 좌면부 저부 위치를 제외한 광폭침목(170)의 중앙부 및 광폭침목(170)의 단부에 배치한다.

다음으로, 세척자갈(210) 2차 포설한다(S200). 구체적으로, 도 13j에 도시된 바와 같이, 상기 L형 마찰판(140) 측면 상부까지 세척자갈(210)을 2차 포설한다.

다음으로, 선형 정정 및 궤도 상태 안정화를 실시한다(S210). 구체적으로, 도 13k에 도시된 바와 같이, 선형 정정 및 자갈궤도 상태의 안정화를 위한 자갈궤도를 일정기간, 예를 들면, 약 2주 동안 방치하고, 열차를 서행 운행한다.

다음으로, 도상어깨부에 자갈(230)을 포설하고, 철근망 덮개(240)를 설치한다(S220). 구체적으로, 도 13l에 도시된 바와 같이, 상기 평판형 마찰판(130) 및 L형 마찰판(140)의 마찰력을 증대시키고 궤도 횡저항력을 증대시키도록 도상어깨부 자갈(230)을 포설하고, 상기 도상어깨부 자갈(230)의 손실 방지를 위해서 철근망 덮개(240)를 설치한다.

다음으로, 초속경 시멘트 모르타르(200) 주입을 통해 급속경화궤도(100)를 완공한다(S230). 구체적으로, 도 13m에 도시된 바와 같이, 상기 세척 자갈(210) 사이 공극을 초속경 시멘트 모르타르(200)를 충진하여 급속경화궤도(100)를 완공한다. 이에 따라, 초속경 시멘트 모르타르(200) 타설 후 2시간 경화 시 5MPa 이상의 콘크리트 압축강도를 보장할 수 있다.

결국, 본 발명의 실시예에 따르면, 급속경화 모르타르를 충진하여 노후 자갈도상궤도를 급속경화궤도로 교체 시공시, 노반 상에 격자형 토목섬유, 평판형 마찰판, L형 마찰판 및 소구경 강재말뚝 설치를 통해 급속경화궤도의 수직방향 및 수평방향의 변형에 대한 저항성능을 향상시킬 수 있다.

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: 급속경화궤도
110: 노반
120: 토목섬유
130: 평판형 마찰판
140: L형 마찰판
150: 소구경 강재말뚝
160: 부직포
170: 광폭침목
180: 레일체결장치
190: 레일
200: 초속경 시멘트 모르타르
210: 세척자갈
220: 와이어메쉬
230: 도상어깨부 자갈
240: 철근망 덮개
300: 노후 자갈도상궤도
131: 평판형 마찰판 몸체
132: 경사형 삽입 다발
133: 천공홀
141: L형 마찰판 몸체
142: 경사형 삽입 다발
143: 천공홀
144: 제1 고정용 고리
145: 제2 고정용 고리

Claims (19)

1. 기존 노후 자갈도상궤도(300)가 제거된 노반(110) 상면에 급속경화궤도의 수직변위를 제어하도록 상기 다짐이 이루어진 노반(110) 상면에 설치되는 격자형 토목섬유(120);
   상기 격자형 토목섬유(120)의 1차 고정을 위해 상기 노반(110)에 삽입 설치되는 평판형 마찰판(130);
   상기 평판형 마찰판(130) 상면에 설치되는 L형 마찰판(140);
   상기 격자형 토목섬유(120), 평판형 마찰판(130) 및 L형 마찰판(140)의 2차 고정, 수직방향과 수평방향 저항성능 증대를 위해 설치되는 소구경 강재말뚝(150);
   레일체결장치(180)를 이용하여 레일(190)에 배열 및 설치되는 광폭침목(170);
   균열 발생 저감 및 균열폭 제어를 위해 상기 광폭침목(170) 저면까지 포설되는 세척자갈(210) 상에 설치되는 와이어메쉬(220); 및
   급속경화궤도(100)를 완공하도록 상기 세척자갈(210)의 공극 사이에 주입되는 초속경 시멘트 모르타르(200)를 포함하되,
   상기 격자형 토목섬유(120)에 의해 수직변형을 보강하고, 상기 평판형 마찰판(130), L형 마찰판(140) 및 소구경 강재말뚝(150)에 의해 수평변형을 보강하며,
   상기 평판형 마찰판(130)은, 상기 노반(110) 상면에서 마찰력이 형성되도록 평판형 강재로 형성되고, 상기 격자형 토목섬유(120) 상에 설치되는 평판형 마찰판 몸체(131); 상기 노반(110) 상에 상기 격자형 토목섬유(120)를 1차 고정하도록 상기 평판형 마찰판 몸체(131)로부터 경사지게 돌출 형성되어 노반(110)에 삽입 설치되는 경사형 삽입 다발(132); 및 상기 소구경 강재말뚝(150)의 설치를 위해 상기 평판형 마찰판 몸체(131) 상에 일정 간격으로 천공된 천공홀(133)을 포함하는 수직변형 및 수평변형의 저항성능을 향상시킨 급속경화궤도.
2. 제1항에 있어서,
   상기 격자형 토목섬유(120)는 급속경화궤도의 수직방향 변형을 제어 또는 억제하도록 인장강도가 충분히 보장되는 지반 보강용 지오그리드로서, 세척자갈(210) 포설 시 자갈이 통과하여 노반(110)에 박히지 않도록 가로 또는 세로 간격이 22.5㎜ 이하인 격자 크기가 적용되는 것을 특징으로 하는 수직변형 및 수평변형의 저항성능을 향상시킨 급속경화궤도.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 L형 마찰판(140)은 상기 격자형 토목섬유(120)의 1차 고정 및 상기 평판형 마찰판(130)의 결속 강화, 그리고 초속경 시멘트 모르타르(200) 주입 시 측면 거푸집 역할을 하는 것을 특징으로 하는 수직변형 및 수평변형의 저항성능을 향상시킨 급속경화궤도.
5. 제1항에 있어서,
   상기 L형 마찰판(140)은,
   상기 노반(110) 상면에서 마찰력이 형성되도록 강재로 형성되고, 상기 평판형 마찰판(130) 상에 설치되는 L형 마찰판 몸체(141);
   상기 노반(110) 상에 상기 격자형 토목섬유(120)를 1차 고정하도록 상기 L형 마찰판 몸체(141)로부터 경사지게 돌출 형성된 경사형 삽입 다발(142);
   상기 소구경 강재말뚝(150)의 설치를 위해 상기 L형 마찰판 몸체(141) 상에 일정 간격으로 천공된 천공홀(143);
   상기 L형 마찰판(140)의 수평 단부가 상기 평판형 마찰판(130)의 수평 단부에 고정될 수 있도록 상기 L형 마찰판 몸체(141)의 수평 단부에 형성되는 제1 고정용 고리(144); 및
   상기 L형 마찰판 몸체(141)의 수직 단부에 형성되는 제2 고정용 고리(145)를 포함하여, 상기 평판형 마찰판(130) 상면에 L형 마찰판(140) 삽입이 가능하도록 경사형 삽입 다발(132,142)은 평면상 삼각형 크기 및 간격을 동일하게 하여, 서로 동일한 방향으로 삽입 형성하거나 또는 교차 방향으로 삽입 형성되도록 하는 수직변형 및 수평변형의 저항성능을 향상시킨 급속경화궤도.
6. 제1항에 있어서,
   상기 소구경 강재말뚝(150)은 상기 평판형 마찰판(130) 및 L형 마찰판(140)에 일정 간격으로 미리 천공된 홀(Hole)을 이용하여 경사 방향으로 항타하여 설치하는 것을 특징으로 하는 수직변형 및 수평변형의 저항성능을 향상시킨 급속경화궤도.
7. 제6항에 있어서,
   상기 소구경 강재말뚝(150)은 선로 조건 및 노반 상태에 따라 관입량을 조절할 수 있도록 측면에 관입 길이 확인이 가능한 눈금이 형성된 것을 특징으로 하는 수직변형 및 수평변형의 저항성능을 향상시킨 급속경화궤도.
8. 제1항에 있어서,
   주입될 초속경 시멘트 모르타르(200) 유출을 방지하기 위하여 상기 격자형 토목섬유(120)의 상면 및 상기 L형 마찰판(140)의 측면에 설치되는 부직포(160)를 추가로 포함하는 수직변형 및 수평변형의 저항성능을 향상시킨 급속경화궤도.
9. 제1항에 있어서,
   상기 와이어메쉬(220)는 탬핑 작업 시 훼손을 방지하기 위하여 상기 레일(190) 좌면부 저부 위치를 제외한 광폭침목(170)의 중앙부 및 광폭침목(170)의 단부에 배치하는 것을 특징으로 하는 수직변형 및 수평변형의 저항성능을 향상시킨 급속경화궤도.
10. 제1항에 있어서,
    도상 어깨부 자갈(230)이 포설된 도상 어깨부의 균일성 확보를 위해 설치되는 철근망 덮개(240)를 추가로 포함하는 수직변형 및 수평변형의 저항성능을 향상시킨 급속경화궤도.
11. 제1항에 있어서,
    상기 초속경 시멘트 모르타르(200) 타설 후 2시간 경화 시 5MPa 이상의 콘크리트 압축강도를 확보하는 것을 특징으로 하는 수직변형 및 수평변형의 저항성능을 향상시킨 급속경화궤도.
12. a) 기존 노후 자갈도상궤도(300)가 제거된 노반(110) 상면 다짐을 실시하는 단계;
    b) 급속경화궤도의 수직변위를 제어하도록 격자형 토목섬유(120)를 상기 다짐이 이루어진 노반(110) 상면에 설치하는 단계;
    c) 상기 격자형 토목섬유(120)의 1차 고정을 위해 평판형 마찰판(130)을 상기 노반(110)에 삽입 설치하는 단계;
    d) 상기 평판형 마찰판(130) 상면에 L형 마찰판(140)을 설치하는 단계;
    e) 상기 격자형 토목섬유(120), 평판형 마찰판(130) 및 L형 마찰판(140)을 2차 고정하고, 수직방향 및 수평방향 저항성능 증대를 위해 소구경 강재말뚝(150)을 삽입 설치하는 단계;
    f) 주입될 초속경 시멘트 모르타르(200) 유출을 방지하기 위하여 상기 격자형 토목섬유(120)의 상면 및 상기 L형 마찰판(140)의 측면에 부직포(160)를 설치하는 단계;
    g) 급속경화궤도(100)용 광폭침목(170)을 배열하고 레일체결장치(180)를 이용하여 레일(190)에 설치하는 단계;
    h) 균열 발생 저감 및 균열폭 제어를 위해 상기 광폭침목(170) 저면까지 세척자갈(210)을 1차로 포설한 후 와이어메쉬(220)를 설치하는 단계;
    i) 상기 L형 마찰판(140) 측면 상부까지 세척자갈(210)을 2차 포설한 후, 선형 정정 및 궤도 상태 안정화를 실시하는 단계;
    j) 마찰력 및 수평방향 저항력 증대를 위해 도상 어깨부 자갈(230)을 포설하고, 상기 도상 어깨부의 균일성 확보를 위해 철근망 덮개(240)를 설치하는 단계; 및
    k) 상기 세척 자갈(210) 사이 공극을 초속경 시멘트 모르타르(200) 주입을 통해 급속경화궤도(100)를 완공하는 단계를 포함하며, 상기 c)단계의 평판형 마찰판(130)은, 상기 노반(110) 상면에서 마찰력이 형성되도록 평판형 강재로 형성되고, 상기 격자형 토목섬유(120) 상에 설치되는 평판형 마찰판 몸체(131); 상기 노반(110) 상에 상기 격자형 토목섬유(120)를 1차 고정하도록 상기 평판형 마찰판 몸체(131)로부터 경사지게 돌출 형성되어 노반(110)에 삽입 설치되는 경사형 삽입 다발(132); 및 상기 소구경 강재말뚝(150)의 설치를 위해 상기 평판형 마찰판 몸체(131) 상에 일정 간격으로 천공된 천공홀(133)을 포함하는 수직변형 및 수평변형의 저항성능을 향상시킨 급속경화궤도의 시공방법.
13. 제12항에 있어서,
    상기 d) 단계의 L형 마찰판(140)은 상기 격자형 토목섬유(120)의 1차 고정 및 상기 평판형 마찰판(130)의 결속 강화, 그리고 초속경 시멘트 모르타르(200) 주입 시 측면 거푸집 역할을 하는 것을 특징으로 하는 수직변형 및 수평변형의 저항성능을 향상시킨 급속경화궤도의 시공방법.
14. 제12항에 있어서,
    상기 e) 단계의 소구경 강재말뚝(150)은 상기 평판형 마찰판(130) 및 L형 마찰판(140)에 일정 간격으로 천공된 홀을 이용하여 경사 방향으로 항타하여 설치하는 것을 특징으로 하는 수직변형 및 수평변형의 저항성능을 향상시킨 급속경화궤도의 시공방법.
15. 제12항에 있어서,
    상기 g) 단계에서 2~4개의 광폭침목(170)을 기준으로 체결한 후에 설치 작업을 실시하는 것을 특징으로 하는 수직변형 및 수평변형의 저항성능을 향상시킨 급속경화궤도의 시공방법.
16. 제12항에 있어서,
    상기 h) 단계의 와이어메쉬(220)는 탬핑 작업 시 훼손을 방지하기 위하여 상기 레일(190) 좌면부 저부 위치를 제외한 광폭침목(170)의 중앙부 및 광폭침목(170)의 단부에 배치하는 것을 특징으로 하는 수직변형 및 수평변형의 저항성능을 향상시킨 급속경화궤도의 시공방법.
17. 제12항에 있어서,
    상기 i) 단계에서 구체적으로, 선형 정정 및 자갈궤도 상태의 안정화를 위해 2주 동안 궤도를 방치하고, 열차를 서행 운행하는 것을 특징으로 하는 수직변형 및 수평변형의 저항성능을 향상시킨 급속경화궤도의 시공방법.
18. 제12항에 있어서,
    상기 j) 단계에서, 상기 평판형 마찰판(130) 및 L형 마찰판(140)의 마찰력을 증대시키고 궤도 횡저항력을 증대시키도록 도상어깨부 자갈(230)을 포설하고, 상기 도상어깨부 자갈(230)의 손실 방지를 위해서 철근망 덮개(240)를 상기 L형 마찰판(140)에 고정 설치하는 것을 특징으로 하는 수직변형 및 수평변형의 저항성능을 향상시킨 급속경화궤도의 시공방법.
19. 제12항에 있어서,
    상기 k) 단계에서 상기 초속경 시멘트 모르타르(200) 타설 후 2시간 경화 시 5MPa 이상의 콘크리트 압축강도를 확보하는 것을 특징으로 하는 수직변형 및 수평변형의 저항성능을 향상시킨 급속경화궤도의 시공방법.

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