KR102199351B1 - 침하 노반 콘크리트궤도 복구 시스템 및 그 시공방법 - Google Patents

침하 노반 콘크리트궤도 복구 시스템 및 그 시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 측면에 따르면 침하 노반 콘크리트궤도 복구 시스템은 콘크리트 도상에 배치되고, 레일을 지지하는 레일체결장치를 지지하고, 침하된 노반을 보정하는 레일 고정 플레이트 및 레일 고정 플레이트를 콘크리트 도상에 고정시키는 절연앵커볼트를 포함하고, 레일 고정 플레이트는 레일체결장치의 일단을 지지하는 제1 지지부의 제1 높이와 레일체결장치의 타단을 지지하는 제2 지지부의 제2 높이가 상이하다.

Description

침하 노반 콘크리트궤도 복구 시스템 및 그 시공방법 {RECOVERY SYSTMES FOR CONCRET TRACKS ON SANK ROAD-BED AND CONSTRUCTION METHOD THEREOF}
본 발명은 침하 노반 콘크리트궤도 복구 시스템 및 그 시공방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 노반 침하로 인한 궤도 틀림을 최소화할 수 있는 침하 노반 콘크리트궤도 복구 시스템 및 그 시공방법에 관한 것이다.
궤도는 침목, 도상, 레일체결장치 및 레일을 포함하며, 견고한 노반 위에 도상을 일정한 두께로 설치하고, 그 위에 침목을 일정 간격으로 부설하여 침목 위에 레일을 평행하게 체결한 것을 말한다.
일반적으로, 철도 궤도의 종류로 자갈도상궤도와 콘크리트도상궤도가 있다. 자갈도상궤도는 건설비용이 상대적으로 저렴하고, 궤도 비틀림 시 복구가 비교적 쉽다는 장점이 있다. 하지만, 자살도상궤도는 선형유지를 위하여 주기적인 유지보수가 필요하다는 단점이 있다.
이러한 단점으로 인하여, 최근에는 자갈도상궤도 대신 콘크리트도상궤도가 많이 건설되고 있는 추세이다. 콘크리트도상궤도는 자갈도상궤도보다 궤도 틀림이 덜하고, 궤도 및 도상의 손상이 적으며 마모가 적다는 장점이 있어 지속적인 보수를 덜 필요로 한다.
하지만, 노반의 침하가 발생할 경우, 도상자갈을 보충하고 다짐하는 단계만으로 선형 정정을 쉽게 할 수 있는 자갈도상궤도와 달리, 콘크리트도상궤도는 선형을 정정하는 대처 방안에 있어서 엄격하게 제한되어 있고, 대규모 공사장비가 필요하다는 문제가 있다. 1차 침하에 대하여 복구 시공을 완료하더라도, 추후 2차 침하가 발생하게 될 시, 똑같은 문제점이 발생된다.
이에, 상술한 문제를 해결하기 위한 기술개발이 요구된다.
한편, 전술한 배경기술은 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.
한국등록특허 제10-1893408호
본 발명의 일 실시예는 대규모 복구장비 없이도 용이하게 침하 노반 상의 궤도를 복구할 수 있는 침하 노반 콘크리트궤도 복구 시스템 및 그 시공방법을 제공하는 데에 목적이 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 1차 복구 시공 이후, 2차 침하가 발생하더라도 쉽고 빠르게 궤도를 복구할 수 있도록 하는 침하 노반 콘크리트궤도 복구 시스템 및 그 시공방법을 제공하는 데에 목적이 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 측면에 따르면 침하 노반 콘크리트궤도 복구 시스템 은 콘크리트 도상에 배치되고, 레일을 지지하는 레일체결장치를 지지하고, 침하된 노반을 보정하는 레일 고정 플레이트 및 상기 레일 고정 플레이트를 상기 콘크리트 도상에 고정시키는 절연앵커볼트를 포함하고, 상기 레일 고정 플레이트는 상기 레일체결장치의 일단을 지지하는 제1 지지부의 제1 높이와 상기 레일체결장치의 타단을 지지하는 제2 지지부의 제2 높이가 상이하다.
예컨대, 상기 레일 고정 플레이트는, 상기 제1 지지부에 배치되고, 상기 레일체결장치를 고정시키는 제1 T볼트가 삽입되는 제1 상부홀, 및 상기 제2 지지부에 배치되고, 상기 레일체결장치를 고정시키는 제2 T볼트가 삽입되는 제2 상부홀을 포함하고, 상기 제1 T볼트 및 상기 제2 T볼트에 의해 상기 레일체결장치의 상기 콘크리트 도상으로부터의 높이가 조절되도록 구성될 수 있다.
예컨대, 상기 레일 고정 플레이트는, 상기 절연앵커볼트가 삽입되는 절연앵커볼트 삽입홀, 및 상기 절연앵커볼트 삽입홀에 인접하여 배치되는 톱니편을 더 포함하고, 상기 절연앵커볼트 삽입홀은 평면상에서 일방향의 크기가 상기 일방향에 수직한 타방향의 크기와 상이하며, 상기 절연앵커볼트의 상단부분에 배치된 톱니 와셔는 상기 톱니편과 맞물리고, 상기 레일 고정 플레이트의 평면상 위치는 상기 톱니 와셔와 상기 톱니편에 의해 조절될 수 있다.
예컨대, 상기 레일 고정 플레이트는 합성 수지 위에 위치되도록 구성될 수 있다.
예컨대, 상기 합성 수지는 비스페놀 A 디글리시딜 에테르 및 폴리이미드 레진을 포함할 수 있다.
예컨대, 상기 절연앵커볼트는 상기 콘크리트 도상 내로 삽입되는 매입너트 상기 매입너트 내측으로 삽입되는 샤프트 및 상기 샤프트의 상단부에 배치되고, 상기 레일 고정 플레이트와의 전기적 접촉을 차단하는 절연부싱을 포함할 수 있다.
예컨대, 상기 매입너트의 내측면과 접하는 상기 샤프트의 하단부분은 나사산을 포함하고, 상기 매입너트의 상기 내측면과 비접촉하고 외부로 노출된 상기 샤프트의 중간부분은 매끄러운 표면으로 구성될 수 있다.
본 발명의 따른 일 측면에 따르면, 침하 노반 콘크리트궤도 복구 시스템 의 시공방법은 레일 고정 플레이트가 배치될 안착면 상의 이물질을 제거하는 단계, 레일을 지지하는 레일체결장치와 상기 레일 고정 플레이트를 조립 단계, 상기 레일 고정 플레이트가 배치될 상기 안착면을 둘러싸도록 합성수지 거푸집을 설치하는 단계, 상기 합성수지 거푸집 내로 상기 합성수지를 타설하는 단계, 타설된 상기 합성수지를 양생하는 단계, 상기 레일 고정 플레이트를 상기 안착면에 고정시킬 절연앵커볼트가 들어갈 천공부를 마킹하고, 상기 레일체결장치 및 레일 고정 플레이트를 철거하는 단계, 마킹된 상기 천공부에 따라 양생된 상기 합성수지 및 상기 합성수지 하부의 콘크리트 도상을 천공하는 단계, 상기 절연앵커볼트를 상기 레일 고정 플레이트의 삽입홀에 삽입하고, 상기 합성수지를 관통하여 상기 콘크리트 도상에 타설함으로써, 상기 레일 고정 플레이트를 상기 콘크리트 도상에 결속하는 단계, 및 상기 레일에 상기 레일체결장치를 결속하는 단계를 포함한다.
예컨대, 상기 레일 고정 플레이트를 상기 콘크리트 도상에 결속하는 단계는, 상기 콘크리트 도상 내에 상기 절연앵커볼트의 매입너트를 삽입하는 단계, 상기 매입너트 내측으로 상기 절연앵커볼트의 샤프트를 삽입하는 단계, 및 상기 절연앵커볼트의 상기 샤프트의 상단부분에 배치되는 절연부싱을 상기 레일 고정 플레이트에 접촉시켜 상기 절연앵커볼트와 상기 레일 고정 플레이트를 전기적으로 절연하는 단계를 포함할 수 있다.
예컨대, 상기 레일을 지지하는 상기 레일체결장치와 상기 레일 고정 플레이트를 조립하는 단계 이전에, 침하된 노반 상의 상기 레일이 정상 노반 상의 레일의 높이와 동일해지도록 침하된 노반 상에서 상기 레일을 지지하고, 상기 레일 고정 플레이트가 배치될 상기 안착면 주변에 기 설치된 레일체결장치의 하면에 고저정정플레이트를 삽입하는 단계를 더 포함할 수 있다.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 침하 노반 콘크리트궤도 복구 시스템 및 그 시공방법은 노반 침하 시, 침하된 노반 상의 궤도를 복구하는데 있어 시공이 간단하고, 편리하므로, 대규모 공사장비를 필요로 하지 않고, 궤도 복구 비용을 절감할 수 있다는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 침하 노반 콘크리트궤도 복구 시스템 및 그 시공방법은 1차 복구 시공 이후, 2차 침하가 발생할 경우 레일체결장치의 높이를 용이하게 조절할 수 있으므로, 2차 노반 침하에 쉽고 빠르게 대응할 수 있는 이점이 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 침하 노반 콘크리트궤도 복구 시스템을 도시한 도면이다.
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 침하 노반 콘크리트궤도 복구 시스템을 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1a의 침하 노반 콘크리트궤도 복구 시스템의 절연앵커볼트를 도시한 단면도이다.
도 3은 도 1a의 침하 노반 콘크리트궤도 복구 시스템의 레일 고정 플레이트의 평면상 위치를 조절하는 방법을 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 침하 노반 콘크리트궤도 복구 시스템의 시공이 완료된 모습을 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 침하 노반 콘크리트궤도 복구 시스템의 시공이 완료된 모습을 나타낸 평면도이다.
도6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 침하 노반 콘크리트궤도 복구 시스템의 시공방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도7a 내지 도7d는 본 발명의 일 실시예에 따른 침하 노반 콘크리트궤도 복구 시스템의 시공방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 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 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 구성을 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 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.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
철도 궤도의 노반 침하가 발생되면 궤도 틀림이 발생한다. 즉, 궤도를 받치는 노반의 강성이 약한 부분 경우, 열차의 주행으로 발생되는 반복 하중으로 인해 노반 침하가 발생될 수 있다. 노반 침하가 발생되는 경우, 침하된 노반과 궤도 하부의 도상 사이에 간극이 발생되며, 중력에 의해 도상이 처지게 되며, 궤도 틀림이 발생한다. 궤도의 틀림이 생기는 경우, 열차의 진동 증가, 열차 속도 감속, 승차감 저하 등의 문제를 일으킬 수 있으며, 궤도의 틀림이 큰 경우에는 열차의 탈선으로까지 이어져 큰 인명사고를 유발할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 침하 노반 콘크리트궤도 복구 시스템은 이러한 문제를 해결하기 위하여 침하된 노반을 복구하는 시스템이다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 침하 노반 콘크리트궤도 복구 시스템은 레일 고정 플레이트(100)의 콘크리트 도상(500)으로부터의 높이 및 평면상 위치가 조절되고, 이를 통해 레일(700)을 지지하는 레일체결장치(600)의 높이 및 위치가 보정되는 특징이 있다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 침하 노반 콘크리트궤도 복구 시스템을 도시한 도면이다. 도1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 침하 노반 콘크리트궤도 복구 시스템을 도시한 단면도이다.
도1a 및 도 1b를 참조하면, 침하 노반 콘크리트궤도 복구 시스템은 레일 고정 플레이트(100), 절연앵커볼트(200) 및 T 볼트(300)를 포함한다.
레일 고정 플레이트(100)는 콘크리트 도상(500)에 배치되고, 레일(700)을 지지하는 레일체결장치(600)를 지지하고, 침하된 노반을 보정한다.
레일 고정 플레이트(100)는 침하된 노반 상에서 레일체결장치(600)의 노반 상의 위치를 조절하는 구성으로서, 레일체결장치(600)와 레일(700)을 지지한다. 이에, 레일 고정 플레이트(100)는 레일체결장치(600)와 레일(700)을 지지하기 위한 충분한 인장강도와 경도를 갖는다. 예를 들어, 레일 고정 플레이트(100)는 230kgf/cm2 이상의 인장강도를 가지며, 61 내지 64의 경도를 가질 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, 레일 고정 플레이트(100)의 기계적 특성은 레일의 종류 및 요구 조건에 따라 다양하게 결정될 수 있다. 레일 고정 플레이트(100)는 우수한 인장강도 및 경도를 갖는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 재질로 구성될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, 레일 고정 플레이트(100)는 합금강으로 구성될 수도 있다.
레일 고정 플레이트(100)는 제1 지지부(110), 제2 지지부(120), 톱니와셔(130), 제1 상부홀(H1), 제2 상부홀(H2) 및 절연앵커볼트 삽입홀(IH)을 포함한다.
구체적으로, 레일 고정 플레이트(100)는 일측에 레일 고정 플레이트(100)가 레일체결장치(600)의 일단을 지지하는 제1 지지부(110)를 포함하고, 타측에는 레일체결장치(600)의 타단을 지지하는 제2 지지부(120)를 포함한다. 제1 지지부(110)와 제2 지지부(120)는 하나의 평면상에 일측부분과 타측부분에 대응된다. 레일체결장치의 밑면은 레일 고정 플레이트(100)의 제1 지지부(110) 및 제2 지지부(120)를 포함하는 평면 상에 안착된다.
도1b에 도시된 바와 같이, 제1 지지부(110) 및 제2 지지부(120)는 레일체결장치(600)의 밑면을 지지하는 면과 레일체결장치(600)의 일측면과 접하고, 레일체결장치(600)의 타측면과 접하는 돌출부를 포함한다. 즉, 도 1b에 도시된 바와 같이, 제1 지지부(110) 및 제2 지지부(120)는 측면이 “L”자 형태로 굴곡되어 레일체결장치(600)가 레일 고정 플레이트(100) 상에서 이탈되지 않도록 고정할 수 있다.
레일 고정 플레이트(100)의 제1 지지부(110)의 제1 높이(d1)와 제2 지지부(120)의 제2 높이(d2)는 서로 상이하다. 여기서, 제1 지지부(110)의 제1 높이(d1)와 제2 지지부(120)의 제2 높이(d2)는 레일 고정 플레이트(100)의 하면으로부터 각각의 지지부(110, 120)의 돌출부 상면까지의 길이를 의미할 수 있다. 제1 지지부(110)의 제1 높이(d1) 및 제2 지지부(120)의 제2 높이(d2)가 상이함에 따라, 레일 고정 플레이트(100)에 안착되는 레일체결장치(600)는 비스듬하게 기울어질 수 있다.
레일 고정 플레이트(100)의 제1 지지부(110) 및 제2 지지부(120)에는 레일체결장치(600)를 고정시키고, 레일체결장치(600)의 높이를 조절하기 위한 T볼트(300)가 삽입되는 2개의 상부홀(H1, H2)이 형성되어 있다. 제1 상부홀(H1)은 제1 지지부(110)에 배치되고, 제1 T볼트가 삽입된다. 제2 상부홀(H2)은 제2 지지부(120)에 배치되고, 제2 T볼트(300)가 삽입된다. 도 1a 및 도 1b에는 제1 T볼트는 생략되어 있으며, 제2 T볼트(300)만 도시되어 있다.
상부홀(H1, H2)의 평면 형상은 일측이 긴 형상일 수 있다. 예를 들어, 도 1a에 도시된 바와 같이, 상부홀(H1, H2)의 x축 방향으로의 크기가 y축 방향으로의 크기보다 클 수 있다. 이 경우, 상부홀(H1, H2)에 삽입되는 T볼트(300)는 상부홀(H1, H2)에 삽입되어 x축 방향으로 슬라이딩이 가능할 수 있다.
도 1b에 도시된 바와 같이, 상부홀(H1, H2)의 하부에는 T 볼트(300)의 헤드부분이 삽입될 수 있도록 소정의 공간이 형성될 수 있다. T 볼트(300)의 헤드는 상부홀(H1, H2) 하부에 형성된 공간 내에서 회전될 수 있다.
레일 고정 플레이트(100)는 절연앵커볼트(200)가 삽입되는 적어도 한개의 절연앵커볼트 삽입홀(IH)을 포함한다. 예를 들어, 레일 고정 플레이트(100)는 사각의 모서리에 배치되는 4개의 절연앵커볼트 삽입홀(IH)을 포함할 수 있다. 절연앵커볼트 삽입홀(IH)의 평면 형상은 일측이 긴 형상일 수 있다. 예를 들어, 도 1a에 도시된 바와 같이, 절연앵커볼트 삽입홀(IH)의 x축 방향으로의 길이가 y축 방향으로의 길이보다 클 수 있다. 이 경우, 절연앵커볼트 삽입홀(IH)에 삽입되는 절연앵커볼트(200)는 절연앵커볼트 삽입홀(IH)에 삽입되어 x축 방향으로 슬라이딩이 가능할 수 있다.
절연볼트 삽입홀(IH)에 인접하여 톱니편(130)이 배치된다. 톱니편(130)은 절연앵커볼트(200)의 톱니 와셔와 맞물리는 톱니 구조로 형성되며, 절연앵커볼트(200)의 x축 슬라이딩 이동 정도를 제한한다. 이에 대한 구체적인 설명은 도 3을 참조하여 후술하기로 한다.
T볼트(300)는 레일 고정 플레이트(100)의 상부홀(H1, H2)에 삽입되며, 레일 고정 플레이트(100) 상에 배치되는 레일체결장치(600)의 높이를 조절하도록 구성된다. 예를 들어, 레일 고정 플레이트(100)의 상부홀(H1, H2)에 T볼트(300)의 헤드 부분이 삽입되며, T 볼트(300)에 레일체결장치(600)가 삽입되고, T볼트(300)의 나사산에 T볼트 너트가 결속될 수 있다. 레일체결장치(600)의 높이는 T볼트 너트의 조임을 조절함으로써, 레일체결장치(600)의 콘크리트 도상(500)으로부터의 높이가 세밀하게 조절될 수 있다.
T볼트(300)는 직사각형 모양의 헤드를 갖는다. 이 경우, T볼트(300)의 직사각형 헤드의 단변의 길이는 상부홀(H1, H2)의 y축 길이와 같거나 작을 수 있다. 한편, T 볼트(300)의 직사각형 헤드의 장변의 길이는 상부홀(H1, H2)의 y축 길이보다 길 수 있다. 이 경우, T볼트(300) 헤드의 단변 방향이 y축 방향과 평행하도록 위치되는 경우, T 볼트(300)의 헤드는 상부홀(H1, H2)에 삽입될 수 있다. 반면, T 볼트(300)의 헤드 단변 방향이 x축 방향과 평행하도록 위치되는 경우, T볼트(300)의 헤드는 상부홀(H1, H2)에 삽입되지 못할 수 있다. 따라서, T볼트(300) 헤드 단변 방향을 y축 방향과 평행하도록 위치시킨 상태에서 레일 고정 플레이트(100)의 상부홀(H1, H2)에 삽입하고, T볼트(300)의 헤드를 90°로 회전하는 경우, T볼트(300)는 레일 고정 플레이트(100)에 단단하게 결속될 수 있다. 또한, T 볼트(300)의 헤드를 다시 0°로 회전하는 경우, T볼트(300)의 헤드는 상부홀(H1, H2)을 쉽게 통과할 수 있다. 따라서, T볼트(300)와 레일 고정 플레이트(100)의 결속 및 해제가 용이해지며, 유지보수 시 편리성이 보다 강화될 수 있다.
T 볼트(300)는 기계구조용 합금강으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 망간(Mn), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo) 등을 포함하는 합금강으로 형성될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, T 볼트(300)는 레일체결장치(600)를 전기적으로 절연시키도록 절연성이 우수한 재질로 구성될 수 있다.
절연앵커볼트(200)는 레일 고정 플레이트(100)를 콘크리트 도상(500)에 고정하는 구성이다. 구체적으로, 절연앵커볼트(200)는 콘크리트 도상(500) 내측으로 삽입되어, 레일 고정 플레이트(100)가 콘크리트 도상과 결속될 수 있도록 한다.
도 2는 도 1a의 콘크리트궤도 침하 노반 레일 복구 시스템의 절연앵커볼트를 도시한 단면도이다.
도2를 참조하면, 절연앵커볼트(200)는 매입너트(210), 샤프트(220), 절연부싱(230) 및 톱니 와셔(240)를 포함한다.
매입너트(210)는 콘크리트 도상(500) 내로 삽입되며, 절연앵커볼트(200)가 콘크리트 도상(500)에 단단하게 결속되도록 절연앵커볼트(200)를 구속하는 너트이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 매입너트(210)의 외표면은 나사산으로 구성될 수 있다. 이 경우, 매입너트(210) 외표면의 나사산에 의해 매입너트(210)와 콘크리트 도상(500)과의 마찰면적이 증가되며, 매입너트(210)와 콘크리트 도상(500)의 결속력이 향상될 수 있다. 매입너트(210) 외표면의 나사산 형상은 삼각 또는 사각 형상일 수 있으며, 사다리꼴 형상, 톱니 형상 또는 둥근 형상 등 다양한 형상으로 구성될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 매입너트(210)의 상단에 돌출부가 구비되어 있으며, 매입너트(210) 하단에 평와셔가 더 구비될 수 있다.
매입너트(210) 상단의 돌출부는 매입너트(210)의 원주를 따라 일정한 간격으로 배치되며, 평면상에서 볼 때 “+”형태로 배치될 수 있다. 매입너트(210)의 돌출부는 매입너트(210)를 콘크리트 도상(500)에 삽입하기 위한 구멍을 천공하는 과정에서, 매입너트(210)의 중심점이 어디인지 알려주는 가이드 표시로 기능할 수 있다.
또한, 매입너트(210) 하단의 평와셔는 매입너트(210)의 하부 접촉면적을 극대화하도록 구성되며, 매입너트(210) 삽입시 콘크리트 도상(500)에 천공된 구멍의 내벽과 접촉되어 매입너트(210)의 중심축이 흔들리지 않도록 고정하도록 기능하며, 매입너트(210)가 콘크리트 도상면에 수직하게 삽입될 수 있도록 가이드 하도록 구성된다.
또한, 매입너트(210) 하단에 평와셔가 구비되는 경우, 매입너트(210)와 콘크리트 도상(500) 사이의 접촉 면적이 증가될 수 있으므로, 매입너트(210)와 콘크리트 도상의 마찰력을 증가시키며, 열차의 운행시 발생되는 반복하중으로 발생되는 인장력에도 절연앵커볼트(200)의 결속이 지속될 수 있도록 한다.
한편, 매입너트(210)는 절연성을 갖는 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 매입너트(210)는 절연성이 우수한 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 등과 같은 절연 플라스틱 재질로 형성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 매입너트(210) 표면에 절연피복을 코팅함으로써 절연특성을 가질 수 있다. 매입너트(210)가 절연 특성을 가짐에 따라, 외부에서 유입된 전류가 레일 고정 플레이트(100)로 유입되는 것을 억제할 수 있다.
샤프트(220)는 절연앵커볼트(200)의 몸체이며, 매입너트(210) 내측으로 삽입된다. 샤프트(220)는 장시간 사용에도 우수한 기계적 강도를 유지할 수 있는 고인성의 합금강으로 형성될 수 있으며, 부식에 강건한 합금강으로 형성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 샤프트(220)는 절연성을 갖도록 절연피복으로 코팅되거나, 절연성이 우수한 플라스틱 재질로 형성될 수 있다.
샤프트(220)는 매입너트(210)의 내측홀에 삽입되어 매입너트(210)의 내측면과 피팅되며, 매입너트(210) 하부의 평와셔와 나사결합할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 매입너트(210)의 내측홀에는 나사산이 형성될 수 있으며, 샤프트(220)는 매입너트(210)의 내측홀 전체면에 걸쳐 나사결합 될 수 있다. 이 경우, 샤프트(220)와 매입너트(210)의 나사결합 면적이 증가되므로, 샤프트(220)와 매입너트(210)가 더욱 단단하게 결속될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 샤프트(220)와 매입너트(210)는 접착제를 통해 결속될 수도 있다.
절연앵커볼트(200)의 매입너트(210)의 내측면과 비접촉하고 외부로 노출된 샤프트(220)의 일부분은 매끄러운 표면으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 매입너트(210)의 내측홀에 삽입되는 샤프트(220)의 하단부분과 헤드 너트 및 스프링 와셔가 결합되는 샤프트(220)의 상단부분을 제외한 샤프트(220)의 중간부분은 나사산이 형성되지 않은 매끄러운 표면으로 구성될 수 있다.
이 경우, 절연앵커볼트(200)에 인장력 또는 전단력이 작용할 때, 해당 힘에 의해 발생되는 응력을 상쇄시키는 내부응력이 발생됨으로써, 절연앵커볼트(200)의 인장력 또는 전단력에 대한 인성이 향상될 수 있다. 구체적으로, 절연앵커볼트(200)의 중간부분에 나사산이 생략됨에 따라 절연앵커볼트(200)의 샤프트(220)는 매입너트(210)와 하단부분에서 결속된다. 한편, 레일 고정 플레이트(100)는 샤프트(220)의 상단부분에서 헤드너트, 스프링와셔 및 톱니 와셔(240)를 통해 결속된다. 열차의 주행으로 인한 하중으로 레일 고정 플레이트(100)에 힘이 작용하는 경우, 레일 고정 플레이트(100)를 통해 절연앵커볼트(200) 상단부분에는 인장력 또는 전단력이 작용할 수 있다. 그러나, 절연앵커볼트(200)는 샤프트(220)의 하단부분에서 매입너트(210)와 결속되어 있으므로, 절연앵커볼트(200)의 고정력과 절연앵커볼트(200)에 작용하는 인장력 또는 전단력의 작용점은 공간적으로 떨어지게 된다. 공간적으로 분리된 두개의 힘이 샤프트(220)에 작용하므로, 샤프트(220) 내측으로 압축응력이 발생되며, 이러한 압축응력이 절연앵커볼트(200)에 작용하는 인장력 또는 전단력에 의한 응력을 완화시킬 수 있다. 이에, 레일 고정 플레이트(100)에서 전달되는 인장력 또는 전단력에 대한 인성이 일반 볼트에 비해 두배 이상 강화될 수 있다.
한편, 절연앵커볼트(200)의 절연부싱(230)은 샤프트(220)의 상단부분에 배치된다. 절연부싱(230)은 레일 고정 플레이트(100)와 절연앵커볼트(200) 사이의 전기적 접촉을 차단하는 구성이다. 절연부싱(230)은 절연앵커볼트(200)의 샤프트(220)의 외면을 둘러싸는 와셔 형태로 구성될 수 있으며, 레일 고정 플레이트(100)와 샤프트(220)의 직접 접촉을 차단한다. 또한, 절연부싱(230)은 샤프트(220)의 상단부분에서 샤프트(220)와 접촉하는 스프링 와셔 및 헤드 너트가 레일 고정 플레이트(100)와 접촉되는 것을 차단하도록 샤프트(220)의 외면으로부터 스프링 와셔의 하면을 따라 연장된다.
절연부싱(230)은 전기적 절연특성이 우수한 절연체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 절연부싱(230)은 고무, 세라믹, 폴리에틸렌, 폴리염화비닐 등과 같은 절연체로 구성될 수 있다.
톱니 와셔(240)는 절연앵커볼트(200)의 상단부분에 배치되며, 레일 고정 플레이트(100)의 톱니편(130)과 맞물릴 수 있도록 구성된다. 예를 들어, 톱니 와셔(240)는 도 2에 도시된 바와 같이, 절연부싱(230)을 둘러싸도록 삽입될 수 있으며, 하부에 다수의 톱니들을 포함할 수 있다.
톱니 와셔(240)는 장시간에 걸친 사용에도 톱니가 쉽게 마모되지 않는 강건한 재질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 450 N/mm2이상의 인장강도 및 140 Hb 이상의 경도를 가지는 합금강으로 형성될 수 있다.
도 3은 도 1a의 침하 노반 콘크리트궤도 복구 시스템의 레일 고정 플레이트(100)의 평면상 위치를 조절하는 방법을 도시한 단면도이다.
도 3을 참조하면, 절연앵커볼트(200)이 레일 고정 플레이트(100)의 삽입홀에 삽입될 시, 절연앵커볼트(200)의 톱니 와셔(240)와 레일 고정 플레이트(100)의 톱니편(130)이 맞물리게 구성된다. 이러한 구성은 레일 고정 플레이트(100)의 평면상 위치를 조절 가능하도록 한다. 구체적으로, 톱니 와셔(240)의 톱니들과 톱니편(130)의 톱니들이 맞물리는 위치를 미세하게 조절함으로써, 절연앵커볼트(200)와 레일 고정 플레이트(100) 상호 간의 평면상의 위치가 조절될 수 있다. 또한, 도 1a에서 설명한 바와 같이, 절연앵커볼트(200)가 삽입되는 삽입홀(IH)은 x축으로의 크기와 y축으로의 크기가 상이하므로, 절연앵커볼트(200)는 삽입홀(IH)에 삽입되어 슬라이딩될 수 있다. 이에, 절연앵커볼트(200)와 레일 고정 플레이트(100) 상호 간의 위치가 조절될 수 있으며, 이 경우, 톱니 와셔(240)와 톱니편(130)에 의한 톱니 결합을 통해 절연앵커볼트(200)와 레일 고정 플레이트(100) 상호 간의 평면상 위치가 정밀하게 조절될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 침하 노반 콘크리트궤도 복구 시스템의 시공이 완료된 모습을 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 침하 노반 콘크리트궤도 복구 시스템의 시공이 완료된 모습을 나타낸 평면도이다.
도 4를 참조하면, 콘크리트 도상(500) 상에 레일 고정 플레이트(100)가 배치되고, 레일 고정 플레이트(100) 상에 레일체결장치(600)가 배치되며, 레일체결장치(600) 상에 레일(700)이 위치된다. 앞서 언급한 바와 같이, 레일 고정 플레이트(100)는 절연앵커볼트(200)를 통해 콘크리트 도상(500)과 결속되며, 레일체결장치(600)는 T볼트(300)를 통해 레일 고정 플레이트(100)에 결속되므로, 결과적으로 레일(700)은 레일체결장치(600) 및 레일 고정 플레이트(100)를 통해 콘크리트 도상(500) 상에 고정된다.
한편, 레일 고정 플레이트(100)는 콘크리트 도상(500) 상면에 양생되는 합성수지(400) 위에 배치될 수 있다.
합성수지(400)는 노반 침하에 의해 콘크리트 도상(500)이 다른 부분의 콘크리트 도상(500)보다 침하된 경우, 콘크리트 도상(500)의 침하 부분을 보완한다. 즉, 침하된 노반에서의 콘크리트 도상(500)이 정상 노반에서의 콘크리트 도상(500)의 높이보다 낮더라도, 합성수지(400)에 의해 콘크리트 도상(500)의 높이가 보완될 수 있으며, 레일 고정 플레이트(100)와 레일체결장치(600)는 합성수지(400) 상에 고정되어 침하 노반 상의 레일(700)의 높이를 정상 노반 상의 레일 높이로 복원할 수 있다.
합성수지(400)는 콘크리트 도상(500) 상에서 적용 및 양생이 용이한 경화제를 포함할 수 있다. 예를 들어, 합성수지(400)는 미경화 상태에서 유동성이 풍부하고, 경화 후 우수한 강도를 가지는 수지 조성물로서, 비스페놀 A 계열과 폴리이미드 계열의 조성물을 포함할 수 있다.
예를 들어, 비스페놀 A 계열의 조성물로서, DIGLYCIDYL ETHER OF BISPHENOL A 1 DIOXOLAN-2-ONE-METHY를 포함할 수 있으며, ALIPHATIC AMINE MODIFIED POLYMIDE를 포함할 수 있다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 침하 노반 콘크리트궤도 복구 시스템은 종래 시공되어 있는 콘크리트궤도 시설에 용이하게 적용될 수 있다. 구체적으로, 레일 고정 플레이트(100)는 기 설치된 레일체결장치(600)의 사이에 설치될 수 있다. 즉, 침하된 노반 상에서 레일 고정 플레이트(100)를 설치하고, 레일 고정 플레이트(100) 상에 레일고정장치(600)를 결속시킴으로써, 침하 노반 상의 레일(700)의 처짐 또는 비틀림을 최소화할 수 있다. 한편, 레일(700)은 신규 설치된 레일 고정 플레이트(100) 및 레일 고정 플레이트(100) 상의 레일체결장치(600)를 통해 지지되므로, 기 설치된 레일체결장치(600)는 분리되어도 무방할 수 있다. 이 경우, 기 설치된 레일체결장치(600)는 신규 콘크리트궤도 시설에 적용될 수 있으므로, 재활용이 가능할 수 있다.
도6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 침하 노반 콘크리트궤도 복구 시스템의 시공방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도7a 내지 도7d는 본 발명의 일 실시예에 따른 침하 노반 콘크리트궤도 복구 시스템의 시공방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 침하 노반 콘크리트궤도 복구 시스템의 시공방법에 의해 도 1a 내지 도 5에 도시된 침하 노반 콘크리트궤도 복구 시스템이 시공되므로, 시공방법을 설명함에 있어서 도 1a 내지 도 5를 함께 참조한다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 침하 노반 콘크리트궤도 복구 시스템의 시공방법은 먼저 레일 고정 플레이트(100)가 배치될 안착면 상의 이물질을 제거(S10)한다.
이물질 제거는 콘크리트도상(500)을 세척함으로써 수행될 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 레일 고정 플레이트(100)는 기 설치된 레일체결장치(600) 사이에 배치될 수 있으므로, 레일 고정 플레이트(100)가 안착될 안착면은 기 설치된 레일체결장치(600)의 사이 공간일 수 있다.
이후, 레일을 지지하는 레일체결장치와 레일 고정 플레이트를 조립(S20)한다.
도 7a를 참조하면, 레일 고정 플레이트(100)를 배치하고, 레일 고정 플레이트(100)의 제1 지지면(110)과 제2 지지면(120) 상에 레일체결장치(600)의 일단과 타단을 안착시켜 레일체결장치(600)와 레일 고정 플레이트(100)를 조립한다.
앞서 언급한 바와 같이, 레일 고정 플레이트(100)의 제1 지지면(110)의 제1 높이(d1)와 제2 지지면(120)의 제2 높이(d2)는 서로 상이하므로, 레일체결장치(600)기 제1 지지면(110) 및 제2 지지면(120) 상에 안착되는 경우, 레일체결장치(600)는 비스듬하게 기울어진 상태로 안착될 수 있다.
레일체결장치(600)가 레일 고정 플레이트(100) 상에 안착되는 경우, 레일 고정 플레이트(100)의 제1 상부홀(H1) 및 제2 상부홀(H2)에 T볼트(300)를 삽입하고, T볼트(300)의 나사산에 너트를 체결함으로써, 레일체결장치(600)와 레일 고정 플레이트(100)를 결속한다.
앞서 언급한 바와 같이, T볼트(300)의 삽입은 T볼트(300)의 헤드의 장변이 x축 방향에 평행하도록 위치시켜 상부홀(H1, H2)에 삽입하고, T 볼트(300)의 헤드를 90° 회전시켜 헤드의 장변이 y축 방향과 평행하도록 위치시킴으로써, T 볼트(300)의 헤드를 상부홀(H1, H2)의 하부 공간에 고정시키는 방식으로, 수행될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 레일체결장치(600)와 레일 고정 플레이트(100)를 조립(S20)하기 이전에, 레일(700)의 높이를 노반 침하가 발생되지 않은 지역의 레일(700')의 높이와 동일한 높이가 되도록 레일(700) 높이를 조절한다.
구체적으로, 레일 고정 플레이트(100)가 설치되는 영역에 인접하고, 기 설치되어 있는 레일체결장치(600'')의 하부에 고저정정장치(800)를 설치함으로써, 레일(700)의 높이가 조절될 수 있다.
고저정정장치(800)는 콘크리트 도상에 배치되는 레일(700)의 높이 편차를 보정하기 위한 패드 장치로서, 고저정정플레이트 및 나사스파이크로 구성될 수 있다.
도 7a에 도시된 바와 같이, 고저정정플레이트는 기 설치되어 있는 레일체결장치(600'')의 밑면을 지지할 수 있는 플레이트 형태로 구성되어 있으며, 복수의 고저정정플레이트는 상호 적층이 가능하도록 구성될 수 있다. 또한, 고저정정플레이트는6mm, 9mm, 20mm등 다양한 두께를 가질 수 있다.
침하 노반 상의 레일(700)의 높이를 조절하기 위해, 침하 노반 상에서 기 설치되어 있는 레일체결장치(600'')가 콘크리트 도상으로부터 분리되고, 레일체결장치(600'') 하면에 고저정정플레이트가 삽입된다. 이 경우, 레일체결장치(600'')는 고저정정플레이트의 두께에 대응되는 높이만큼 상승될 수 있으며, 레일체결장치(600'')상의 레일(700'')의 높이도 그만큼 상승될 수 있다.
이 경우, 레일(700'')의 높이가 노반이 침하되지 않은 영역의 레일(700')의 높이가 될 때까지 고저정정플레이트가 기 설치된 레일체결장치(600'') 하부에 삽입될 수 있다. 예를 들어, 노반이 12mm 만큼 침하되었을 경우, 6mm의 두께를 갖는 고저정정플레이트 2개를 적층하여 레일(700'')의 높이를 노반이 침하되지 않은 영역의 레일(700')과 동일 높이로 정정할 수 있다. 만약, 노반이 15mm만큼 침하되었을 경우, 6mm의 두께를 갖는 고저정정플레이트와 9mm의 두께를 갖는 고저정정플레이트를 조합하여 레일(700'')의 높이를 정밀하게 정정할 수 있다.
나사스파이크는 고저정정플레이트가 콘크리트 도상에 고정될 수 있도록 고저정정플레이트와 콘크리트 도상을 결합하도록 구성될 수 있다. 나사스파이크는 고저정정플레이트가 쌓인 총 두께의 값에 따라 다양한 길이로 사용될 수 있다.
한편, 고저정정장치(800)는 열차의 운행으로 인해 레일(700'')에 작용하는 하중을 견디기에 충분한 충격 강도를 가질 수 있다. 이에, 침하 노반 상에 레일 고정 플레이트(100)를 시공하는 동안에도 기 설치된 레일체결장치(600'')와 고저정정장치(800)를 통해 레일(700'')이 지지되며, 열차 운행이 가능할 수 있다.
침하 노반에서 고저정정장치(800)를 통해 레일(700'')의 높이가 정상 노반의 레일(700')높이와 동일하게 정정된 경우, 레일 고정 플레이트(100)는 고저정정장치(800)에 인접한 영역에 설치되므로, 레일 고정 플레이트(100)가 설치될 안착면 상의 레일(700)의 높이는 정상 노반의 레일(700')높이와 실질적으로 동일할 수 있다. 노반의 침하가 심한 경우, 레일(700)로부터 콘크리트 도상(500) 사이의 이격 거리는 레일 고정 플레이트(100)의 두께와 레일체결장치(600)의 두께보다 클 수 있으며, 레일(700)에 레일체결장치(600)를 조립하고, 레일체결장치(600)와 레일 고정 플레이트(100)를 조립하는 경우, 레일 고정 플레이트(100)의 하면은 콘크리트 도상(500)으로부터 이격될 수 있다. 이러한 경우, 레일 고정 플레이트(100)와 콘크리트 도상(500)의 이격을 보완하도록 합성수지(400) 층이 형성될 수 있다.
즉, 도 6을 참조하면, 레일 고정 플레이트가 배치될 안착면에 인접하여 합성수지 거푸집을 설치(S30)한다. 이후, 합성수지 거푸집 내로 합성수지(400)를 타설(S40)한다. 이후, 타설된 합성수지를 양생(S40)한다.
합성수지 거푸집을 설치하기에 앞서, 합성수지 거푸집이 설치될 부분의 콘크리트 도상(500)을 칩핑(Chipping)하고, 칩핑된 콘크리트 도상(500) 표면에 프라이머를 도포할 수 있다.
구체적으로, 칩핑은 콘크리트 도상(500)을 거칠게 만들기 위해 수행될 수 있다. 칩핑은 칩핑 장치의 칩핑날로 콘크리트 도상(500)의 표면을 가격하여 콘크리트 표면을 식각하는 방식으로 수행될 수 있다.
칩핑이 완료되면, 칩핑 된 콘크리트 도상(500) 표면에 프라이머가 도포될 수 있다. 프라이머는 합성수지의 부착력을 향상시키기 위해 도포될 수 있다. 프라이머 도포는 프라이머를 솔에 묻혀 콘크리트 도상(500) 표면에 펴바르는 방식 또는 스프레이로 분사하는 방식으로 수행될 수 있다. 이 때, 프라이머는 에폭시 수지 콘크리트 접착제 또는 변성 아크릴계 수지 콘크리트 접착제를 포함할 수 있다.
도 7b를 참조하면, 합성수지(400) 거푸집은 미경화된 합성수지 조성물이 복구 시공하는 부분의 주변으로 흘러나오는 것을 방지하기 위하여 격벽 형태로 설치될 수 있다.
거푸집은 레일 고정 플레이트(100)의 외곽을 포위하도록 설치될 수 있다. 예를 들어, 사각형의 형태로 세워질 수 있다. 미경화된 합성수지 조성물이 거푸집을 넘어 흘러내리지 않도록 거푸집은 콘크리트 도상(500)에서 레일 고정 플레이트(100)까지의 높이보다 더 높게 설치될 수 있다.
또한, 거푸집은 레일 고정 플레이트(100)와 절연앵커볼트(200)이 확실히 고정될 수 있도록 레일고정플레이트(100)과 절연앵커볼트(200)가 고정될 부분보다 더 넓은 면적으로 설치될 수 있다.
거푸집이 레일 고정 플레이트(100)와 절연앵커볼트(200)가 고정되는 부분 보다 좁은 면적으로 설치될 경우, 절연앵커볼트(200)의 일부분은 합성수자(400)를 관통하여 콘크리트 도상(500)을 관통하지만, 절연앤커볼트(200)의 다른부분은 합성 수지(400)를 관통하지 않고 직접 콘크리트 도상(500)을 관통할 수 있다. 이 경우, 절연앵커볼트(200)의 매립 깊이가 충분하지 못하게 될 수 있으며, 절연앵커볼트(200)의 결속력이 충분히 확보되지 못할 수 있어, 레일 고정 플레이트(100)가 콘크리트 도상(500)으로부터 떨어지는 문제가 발생될 수 있다.
거푸집 설치가 완료되면, 거푸집 내로 합성수지(400)를 타설한다. 합성수지(400)의 타설은 합성수지 조성물을 필러, 규사 등과 배합하여 합성수지 슬러리를 제조하고, 합성 수지 슬러리를 거푸집 내에 충진하여 레일 고정 플레이트(100)와 콘크리트 도상(500) 사이에 합성수지(400) 층을 형성하는 방식으로 수행될 수 있다. 이 경우, 합성수지 조성물과 필러, 규사 등의 배합비를 조절함으로써, 합성수지(400)의 기울기가 제어될 수 있으며, 합성수지(400)의 타설 양을 제어함으로써, 노반의 침하 정도와 상관없이 모든 침하 노반이 복원될 수 있다.
이 경우, 합성수지(400)가 콘크리트 도상(500)에서 레일 고정 플레이트(100) 하부 면까지 고르게 퍼지도록 주의하며 타설할 수 있다. 특히, 합성수지(400) 가 레일 고정 플레이트(100) 하부 면 전체에 닿을 수 있도록 타설하는 것이 바람직할 수 있다. 만약, 합성수지(400)가 레일 고정 플레이트(100) 하부 면 일부분에만 접촉하게 되면, 합성수지가 양생될 때, 레일 고정 플레이트가(100)가 콘크리트 도상(500)과 제대로 고정되지 않을 수 있다.
합성수지(400)의 타설이 완료되면, 합성수지(400)를 양생한다.
앞서 언급한 바와 같이, 합성수지(400)는 비스페놀 A 디글리시딜 에테르 및 폴리이미드 레진을 포함하므로, 신속한 경화가 가능할 수 있다. 예를 들어, 합성수지(400)의 양생에는 약 2시간 내지 3시간이 소요될 수 있다. 한편, 합성수지(400)는 약 24시간 정도의 시간으로 완전하게 경화될 수 있다. 합성수지(400) 양생에 2시간 내지 3시간의 짧은 시간이 소요되므로, 신속한 침하 노반 복원 시공이 가능해질 수 있다.
양생된 합성수지(400)는 우수한 충격 내성을 가지며, 절연 방수 특성이 우수할 수 있다. 예를 들어, 3시간 양생된 합성수지(400)은 300N/mm2 이상의 강도를 가질 수 있으며, 24시간 양생되어 완전 경화된 합성수지(400)는 710 N/mm2 이상의 강도를 가질 수 있다. 또한, 양생된 합성수지(400)는 20년 이상의 내구성을 가지며, 상술한 우수한 강도, 절연 및 방수 특성을 장시간 유지할 수 있는 장점이 있다.
합성수지(400)가 양생됨에 따라 레일 고정 플레이트(100)와 콘크리트 도상(500) 사이의 이격 공간이 사라지며, 레일 고정 플레이트(100)는 합성수지(400) 면 상에서 안정적으로 레일체결장치(600)와 레일(700)을 지지할 수 있다.
다시 도 6을 참조하면, 이후, 레일 고정 플레이트를 안착면에 고정시킬 절연앵커볼트가 들어갈 천공부를 마킹하고, 레일체결장치 및 레일 고정 플레이트를 철거(S60)한다.
앞서 언급한 바와 같이, 절연앵커볼트(200)는 레일 고정 플레이트(100)의 삽입홀(IH)에 삽입되므로, 레일 고정 플레이트(100)의 삽입홀(IH)의 위치를 합성수지(400)면 상에 마킹하는 방식으로, 절연앵커볼트(200)가 들어갈 천공부가 마킹될 수 있다.
레일체결장치(600) 및 레일 고정 플레이트(100) 철거는 천공을 더욱 편리하기 위해 수행될 수 있다. 한편, 레일체결장치(600)와 레일 고정 플레이트(100)는 T볼트(300)를 통해 체결된 상태이므로, 레일 고정 플레이트(100)를 레일(700)로부터 분리하는 방식으로 손쉽게 레일체결장치(600)와 레일 고정 플레이트(100)를 철거할 수 있다.
이후, 마킹된 천공부에 따라 양생된 합성수지 및 합성수지 하부의 콘크리트 도상을 천공(S70)한다.
도 7c를 참조하면, 마킹된 천공부 표시를 중심으로, 드릴링을 수행하여 합성수지(400) 및 콘크리트 도상(500)에 구멍이 형성된다. 이 경우, 드릴링을 통해 형성된 구멍은 절연앵커볼트(200)의 매입너트(210)보다 클 수있다.
드릴링은 파일 드릴링 머신 또는 드럼스테이빌라이저에 결합되는 수개의 해머비트 또는 해머 드릴을 통해 양생된 합성수지(400) 및 콘크리트 도상(500)을 두드림으로써 수행될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 방식으로 드릴링이 수행될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 천공이 완료된 후에는 천공된 구멍 내의 이물질을 제거하는 단계가 추가적으로 수행될 수 있다.
다시 도 6을 참조하면, 이후, 레일 고정 플레이트(100)를 콘크리트 도상(500)에 결속한다.
도 7d를 참조하면, 천공된 구멍내에 매입너트(210)를 삽입한다. 이 경우, 매입너트(210) 상단부분에 형성된 돌출부를 통해 매입너트(210)의 중심축 위치가 가이드될 수 있다. 또한, 매입너트(210) 삽입시 매입너트(210) 하단부분에 설치된 평와셔를 통해 매입너트(210)의 중심축이 흔들리지 않고, 지면에 수직한 방향으로 삽입되도록 가이드될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 매입너트(210)가 천공된 구멍내에 완전하게 결속되도록 접착제가 추가로 주입될 수 있다.
이후, 절연앵커볼트(200)의 샤프트(220)를 레일 고정 플레이트(100)의 삽입홀에 삽입하고, 샤프트(220)를 매입너트(210) 내측으로 삽입하고, 샤프트(220)와 매입너트(210)를 결속시킨다.
이후, 절연앵커볼트(200)의 샤프트(220) 상단부문에 톱니 와셔(240), 절연부싱(230), 스프링 와셔 및 헤드너트를 삽입하고, 헤드너트를 조임으로써, 절연앵커볼트(200)를 레일 고정 플레이트(100)의 삽입홀(IH)에 체결한다.
이 경우, 절연앵커볼트(200)의 샤프트(220) 상단부분에 배치되는 절연부싱(230)이 레일 고정 플레이트(100)의 삽입홀(IH) 주변에 접촉되어 절연앵커볼트(200)와 레일 고정 플레이트(100)의 직접 접촉을 차단하며, 절연앵커볼트(200)와 레일 고정 플레이트(100)의 전기적 절연을 제공한다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 절연앵커볼트(200)의 톱니 와셔(240)와 레일 고정 플레이트(100)의 삽입홀(IH) 주변에 배치되는 톱니편(130)의 맞물림을 조절함으로써, 레일 고정 플레이트(100)의 평면상 위치를 조절한다. 즉, 절연앵커볼트(200)의 헤드너트를 느슨하게 풀면, 톱니 와셔(240)와 톱니편(130)의 톱니 결합부 사이에 미세한 이격 공간이 발생되며, 톱니 와셔(240)와 톱니편(130)의 톱니 맞물림 위치변경함으로써, 레일 고정 플레이트(100)의 수평 위치가 조절될 수 있다. 이 경우, 절연앵커볼트(200)의 샤프트(220)의 하단부분은 매입너트(210)에 고정된 상태를 유지할 수 있으며, 절연앵커볼트(200)를 풀지 않은 상태에서 레일 고정 플레이트(100)의 위치를 용이하게 수정할 수 있다.
다시 도 6을 참조하면 이후, 레일체결장치(600)를 레일(700)에 결속한다.
도 7e를 참조하면, 상호 결속되어 있는 레일체결장치(600) 및 레일 고정 플레이트(100)를 레일(700) 하부에 삽입하고, 레일체결장치(600)와 레일(700)을 결속한다. 예를 들어, 체결클립을 레일(700)과 레일체결장치(600) 사이에 연결함으로써, 레일체결장치(600)와 레일(700)이 체결될 수 있다.
레일체결장치(600)와 레일(700)을 체결한 이후, T볼트(300)의 너트의 체결 위치를 조절함으로써, 레일체결장치(600)의 레일 고정 플레이트(100)에 대한 높이가 세밀하게 조절될 수 있다. 예를 들어, 노반의 침하 정도가 상이하여 콘크리트 도상(500)이 기울어진 경우, 제1 상부홀(H1)에 삽입된 제1 T 볼트 또는 제2 상부홀(H2)에 삽입된 제2 T볼트(300) 중 어느 하나의 너트의 체결 위치를 조절함으로써, 레일체결장치(600)의 위치를 미세 보정할 수 있으며, 이를 통해 침하된 노반에서의 콘크리트 도상(500)의 기울어짐도 미세하게 보정될 수 있다.
한편, 레일 고정 플레이트(100)의 시공이 완료된 이후, 침하된 노반 상의 레일(700)은 레일 고정 플레이트(100) 및 레일체결장치(600)에 의해 지지되므로, 기 설치되었던 레일체결장치(600'')는 레일(700'')로부터 분리되어도 무방할 수 있다. 즉, 기 설치되었던 레일체결장치(600'') 및 고저정정장치(800)가 레일(700'')로부터 분리되며, 침하 노반 상의 레일(700)은 새롭게 시공된 레일 고정 플레이트(100) 및 레일체결장치(600)에 의해 지지된다. 여기서, 제거된 레일체결장치(600'') 및 고저정정장치(800)는 재활용될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 침하 노반 콘트리트궤도 복구 시스템은 레일체결장치(600)의 하부에서 레일체결장치(600)를 지지하고, 침하된 노반을 보정할 수 있는 레일 고정 플레이트(100)를 포함하므로, 침하된 노반 상의 레일(700)의 비틀림을 억제할 수 있다. 즉, 노반 침하가 발생되어 콘크리트 도상(500)이 침하되더라도, 레일 고정 플레이트(100)의 삽입으로, 레일체결장치(600)의 콘크리트 도상 (500)으로부터의 높이가 높아질 수 있으며, 레일(700)은 레일체결장치(600) 및 레일 고정 플레이트(100)를 통해 안정적으로 콘크리트 도상(500) 상에 지지 고정될 수 있다. 이에, 노반 침하가 발생되지 않은 구간의 레일(700')과 노반이 침하된 구간의 레일(700)이 동일한 높이에서 안정적으로 지지될 수 있으며, 레일(700)의 비틀림이 억제될 수 있다.
특히, 레일 고정 플레이트(100)는 일반적인 레일체결장치(600, 600'')와 호환이 가능하며, 기 설치된 레일체결장치(600'') 사이에 추가적으로 신규 레일체결장치(600)를 추가하는 방식으로 시공이 가능하다. 이에, 비교적 간단한 시공방법으로 노반이 침하된 구간의 궤도 틀림을 최소화할 수 있는 장점이 있으며, 기 설치된 레일체결장치(600'')는 다른 구간의 레일 체결을 위해 재사용이 가능하므로, 시공 비용이 절감될 수 있는 이점도 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 침하 노반 콘크리트궤도 복구 시스템의 레일 고정 플레이트(100)는 레일체결장치(600)의 일단을 지지하는 제1 지지부(110)의 제1 높이(d1)과 레일체결장치(600)의 타단을 지지하는 제2 지지부(120)의 제2 높이(d2)가 상이하다. 따라서, 레일체결장치(600)는 레일 고정 플레이트(100) 상에서 비스듬하게 안착되며, 열차의 운행에 따른 반복하중에 의한 전단력에 대한 인성이 강화될 수 있다. 구체적으로, 열차가 고속으로 운행되는 경우, 레일(700)에는 바깥쪽으로 전단응력이 발생한다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 침하 노반 콘크리트궤도 복구 시스템의 레일 고정 플레이트(100)는 레일체결장치(600)의 일단을 지지하는 제1 지지부(110)의 제1 높이(d1)과 레일체결장치(600)의 타단을 지지하는 제2 지지부(120)의 제2 높이(d2)가 상이하므로, 레일체결장치(600)를 전단응력을 최소화할 수 있는 방향으로 기울일 수 있으며, 이를 통해 레일(700)에 전단응력이 작용되더라도 이를 완화할 수 있고, 레일(700)의 비틀림을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 침하 노반 콘크리트궤도 복구 시스템은 레일 고정 플레이트(100)가 합성수지(400) 위에 위치되도록 구성되고, T 볼트(300)에 의해 레일체결장치(600)의 콘크리트 도상(500)으로부터의 높이가 T 볼트(300)에 의해 조절되도록 구성된다. 따라서, 노반 침하 정도가 심각한 지역에서도 레일 고정 플레이트(100) 하부에 합성수지(400)의 두께를 제어하고, T 볼트(300)와 너트의 체결 정도를 조절함으로써, 레일체결장치(600)의 높이를 용이하게 제어할 수 있다. 일반적인 레일체결장치(600)의 경우도 일정 범위 내에서 높이를 조정하는 기능이 있었으나, 노반 침하가 심한 구간에서는 대응이 불가능한 단점이 존재하였다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 침하 노반 콘크리트궤도 복구 시스템은 합성수지(400)의 두께 및 T볼트(300)와 너트의 체결 정도만 조절하면 되므로, 노반 침하의 정도에 관계없이 다양한 노반 침하 구간의 대응이 가능한 장점이 있다.
특히, T볼트(300)는 레일 고정 플레이트(100)의 상부홀(H1, H2)에 삽입한 후 90° 회전함으로써 레일 고정 플레이트(100)에서 손쉽게 탈착이 가능하므로, 2차 노반 침하가 발생되더라도, 길이가 상이한 T볼트(300)를 교체 시공함으로써, 간편하고 신속하게 2차 노반 침하에 대응할 수 있으며, 침하 노반 콘크리트 궤도 복구 시스템의 유지 및 관리가 용이해 질 수 있다. 더불어, 제1 상부홀(H1)에 삽입된 제1 T볼트의 체결 정도와 제2 상부홀(H2)에 삽입된 제2 T볼트의 체결 정도를 상이하게 함으로써, 레일체결장치(600)의 기울어진 정도를 자유롭게 조절할 수 있으므로, 노반 침하가 상이하여 콘크리트 도상(500)이 기울어진 지역에서도 용이하게 대응이 가능할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 콘크리트궤도 침하 노반 레일 복구 시스템은 레일 고정 플레이트(100)가 절연앵커볼트(200)에 의해 콘크리트 도상(500)에 결속되며, 레일 고정 플레이트(100)의 톱니편(130)과 절연앵커볼트(200) 톱니 와셔(240)를 통해 평면상 위치가 조절될 수 있다. 상술한 바와 같이, 절연앵커볼트(200)를 콘크리트 도상(500)에서 분리하지 않더라도, 절연앵커볼트(200)의 헤드너트를 느슨하게 풀기만 하면, 톱니편(130)과 톱니 와셔(240)의 톱니 맞물림 위치를 용이하게 조절할 수 있다. 이에, 레일 고정 플레이트(100)의 평면상 위치를 용이하게 조절할 수 있으며, 콘크리트궤도 침하 노반 레일 복구 시스템의 시공이 더욱 편리해질 수 있다.
한편, 절연앵커볼트(200)는 레일 고정 플레이트(100)와 절연앵커볼트(200)의 전기적 접촉을 차단하는 절연부싱(230)을 포함한다. 이에, 번개, 정전기 등과 같은 전기적 사고가 발생되더라도, 절연앵커볼트(200)에 의해 전하의 흐름이 차단될 수 있으므로, 철도 상에 설치된 전기 시설물에 피해가 전달되는 것을 최소화할 수 있다.
또한, 절연앵커볼트(200)의 매입너트(210)의 내측면과 비접촉하고 외부로 노출된 샤프트(220)의 일부분은 매끄러운 표면으로 구성되므로, 절연앵커볼트(200)의 인성이 강화될 수 있으며, 열차운행 시 발생되는 지속적인 반복 하중에 대응할 수 있는 이점이 있다. 이에, 절연앵커볼트(200)의 수명은 보다 늘어나고, 안전성 또한 높아질 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 : 레일고정플레이트 110 : 제1지지부
120 : 제2 지지부 130 : 톱니편
200 : 절연앵커볼트 210 : 매입너트
220 : 샤프트 230 : 절연부싱
240 : 톱니 와셔 300 : T볼트
400 : 합성수지 500 : 콘크리트 도상
600, 600', 600'' : 레일체결장치 700, 700', 700'' : 레일
800 : 고저정정장치
H1 : 제1 상부홀 H2 : 제 2 상부홀
IH : 절연앵커볼트 삽입홀

Claims (10)

  1. 콘크리트 도상에 배치되고, 레일을 지지하는 레일체결장치를 지지하고, 침하된 노반을 보정하는 레일 고정 플레이트; 및
    상기 레일 고정 플레이트를 상기 콘크리트 도상에 고정시키는 절연앵커볼트;를 포함하고,
    상기 레일 고정 플레이트는 상기 레일체결장치의 일단을 지지하는 제1 지지부의 제1 높이와 상기 레일체결장치의 타단을 지지하는 제2 지지부의 제2 높이가 상이하도록 구성되며,
    상기 제 1 지지부에 배치되고, 상기 레일체결장치의 상기 일단을 고정시키는 제 1 T 볼트가 삽입되는 제 1 상부홀; 및
    상기 제 2 지지부에 배치되고, 상기 레일체결장치의 상기 타단을 고정시키는 제 2 T 볼트가 삽입되는 제 2 상부홀을 포함하고,
    상기 제 1 T 볼트 및 상기 제 2 T 볼트에 의해 상기 레일체결장치의 상기 콘크리트 도상으로부터의 높이가 조절되도록 구성되고,
    상기 레일 고정 플레이트는 상기 침하된 노반 상에 타설된 합성수지 위에 위치되도록 구성되고,
    상기 절연앵커볼트는 상기 합성수지를 관통하여 상기 레일 고정 플레이트를 상기 콘트리트 도상에 고정시키는, 침하 노반 콘크리트궤도 복구 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 레일 고정 플레이트는,
    상기 절연앵커볼트가 삽입되는 절연앵커볼트 삽입홀;
    및 상기 절연앵커볼트 삽입홀에 인접하여 배치되는 톱니편을 더 포함하고,
    상기 절연앵커볼트 삽입홀은 평면상에서 일방향의 크기가 상기 일방향에 수직한 타방향의 크기와 상이하며,
    상기 절연앵커볼트의 상단부분에 배치된 톱니 와셔는 상기 톱니편과 맞물리고,
    상기 레일 고정 플레이트의 평면상 위치는 상기 톱니 와셔와 상기 톱니편에 의해 조절되는, 침하 노반 콘크리트궤도 복구 시스템.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 합성 수지는 비스페놀 A 디글리시딜 에테르 및 폴리이미드 레진을 포함하는, 침하 노반 콘크리트궤도 복구 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 절연앵커볼트는
    상기 콘크리트 도상 내로 삽입되는 매입너트;
    상기 매입너트 내측으로 삽입되는 샤프트; 및
    상기 샤프트의 상단부분에 배치되고, 상기 레일 고정 플레이트와의 전기적 접촉을 차단하는 절연부싱을 포함하는, 침하 노반 콘크리트궤도 복구 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 매입너트의 내측면과 접하는 상기 샤프트의 하단부분은 나사산을 포함하고,
    상기 매입너트의 상기 내측면과 비접촉하고 외부로 노출된 상기 샤프트의 중간부분은 매끄러운 표면으로 구성된, 침하 노반 콘크리트궤도 복구 시스템.
  8. 레일 고정 플레이트가 배치될 안착면 상의 이물질을 제거하는 단계;
    레일을 지지하는 레일체결장치와 상기 레일 고정 플레이트를 조립 단계;
    상기 레일 고정 플레이트가 배치될 상기 안착면을 둘러싸도록 합성수지 거푸집을 설치하는 단계;
    상기 합성수지 거푸집 내로 상기 합성수지를 타설하는 단계;
    타설된 상기 합성수지를 양생하는 단계;
    상기 레일 고정 플레이트를 상기 안착면에 고정시킬 절연앵커볼트가 들어갈 천공부를 마킹하고, 상기 레일체결장치 및 레일 고정 플레이트를 철거하는 단계;
    마킹된 상기 천공부에 따라 양생된 상기 합성수지 및 상기 합성수지 하부의 콘크리트 도상을 천공하는 단계;
    상기 절연앵커볼트를 상기 레일 고정 플레이트의 삽입홀에 삽입하고, 상기 합성수지를 관통하여 상기 콘크리트 도상에 타설함으로써, 상기 레일 고정 플레이트를 상기 콘크리트 도상에 결속하는 단계; 및
    상기 레일에 상기 레일체결장치를 결속하는 단계;
    를 포함하는, 침하 노반 콘크리트궤도 복구 시스템의 시공방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 레일 고정 플레이트를 상기 콘크리트 도상에 결속하는 단계는,
    상기 콘크리트 도상 내에 상기 절연앵커볼트의 매입너트를 삽입하는 단계;
    상기 매입너트 내측으로 상기 절연앵커볼트의 샤프트를 삽입하는 단계; 및
    상기 절연앵커볼트의 상기 샤프트의 상단부분에 배치되는 절연부싱을 상기 레일 고정 플레이트에 접촉시켜 상기 절연앵커볼트와 상기 레일 고정 플레이트를 전기적으로 절연하는 단계를 포함하는, 침하 노반 콘크리트궤도 복구 시스템의 시공방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 레일을 지지하는 상기 레일체결장치와 상기 레일 고정 플레이트를 조립하는 단계 이전에,
    침하된 노반 상의 상기 레일이 정상 노반 상의 레일의 높이와 동일해지도록 침하된 노반 상에서 상기 레일을 지지하고, 상기 레일 고정 플레이트가 배치될 상기 안착면 주변에 기 설치된 레일체결장치의 하면에 고저정정플레이트를 삽입하는 단계를 더 포함하는, 침하 노반 콘크리트궤도 복구 시스템의 시공방법.
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