KR102200955B1

KR102200955B1 - 산악철도용 선로 시공방법

Info

Publication number: KR102200955B1
Application number: KR1020180137324A
Authority: KR
Inventors: 서승일; 문형석
Original assignee: 한국철도기술연구원
Priority date: 2018-11-09
Filing date: 2018-11-09
Publication date: 2021-01-12
Also published as: KR20200054409A; KR102200955B9

Abstract

본 발명은 산악철도용 선로 시공방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 선회구간, 경사구간 및 선회경사구간이 주를 이루는 산악철도용 선로의 시공을 위해 프리캐스트 공법을 적용하고, 탄성충진재를 흐름성이 서로 다른 두 종류로 배합하여 2차에 걸쳐 타설함으로써 급구배 또는 급경사 지역에서도 매립형 선로를 효율적으로 시공할 수 있도록 하는 산악철도용 선로 시공방법에 관한 것이다.

Description

산악철도용 선로 시공방법 {Road way construction method for mountain railway}

일반적으로 철도의 레일은 자갈 도상 또는 콘크리트 궤도슬래브 위에 단속적으로 침목을 설치하고, 볼트, 클립 등의 레일고정장치를 이용하여 레일을 침목에 고정하는 방식을 취하고 있다.

이 경우 아주 중량물인 열차의 바퀴가 침목 위를 순차적으로 통과하면서 침목에 일정 주기로 큰 힘을 가하여 진동이 유발되고, 이러한 진동이 침목과 궤도슬래브를 통하여 주변지역으로 전파되어 구조물의 파손, 주변 정밀 기기의 작동 방해, 소음 발생 등 각종 진동과 소음 관련 문제를 유발한다.

그리고, 열차의 바퀴가 침목과 침목 사이를 지날 때, 레일이 휘게 되고, 이에 따라 열차의 바퀴와 레일 사이의 접촉이 일정하지 않아 바퀴와 레일의 마모가 심하게 발생되는데, 이와 같은 열차의 바퀴 또는 레일의 마모는 그 자체로도 큰 문제가 되지만 이로 인하여 큰 소음과 진동이 발생되는 문제가 있다.

또한, 레일이 휨에 따라 침목 위의 레일 고정 부위에서 마찰이 발생하여 레일의 마모와 함께 소음이 발생하고, 레일고정장치에 큰 하중이 가해지게 되어 파손되거나 풀리게 되는 경우가 빈번하게 발생되는 문제도 있다.

이러한 문제점들을 해결하기 위한 종래기술로, 레일이 설치될 부분의 궤도슬래브에 한 쌍의 홈통을 형성시키고, 상기 홈통의 내측으로 레일을 각각 설치한 다음 두 레일 사이의 간격을 정확하게 조정한 후, 홈통의 내측으로 폴리우레탄 등의 탄성충진재를 충진하여 레일을 매립하는 방법이 사용되고 있는데, 그 일실시예로 대한민국 등록특허공보 제10-0854479호에는 매립식 철도궤도 시공방법이 게재되어 있다.

즉, 상기 종래기술은 궤도슬래브에 두 줄로 홈통을 형성하고, 상기 홈통의 바닥에 탄성판을 설치하며, 일정간격으로 격판이 끼워지고 격판에 형성된 구멍을 통하여 동공파이프가 하단 좌,우측에 고정 설치된 레일을 홈통 내측에 안착 고정시킨 후, 레일과 동공파이프들을 서로 연결하고 홈통의 내측에 액상의 탄성충진재를 충진하여 경화시키는 과정에 의해 매립식 철도궤도를 시공하는 것에 그 특징이 있으나, 이러한 방식은 구배가 없는 비교적 평탄한 지역에서만 시공이 가능하다는 단점이 있다.

보다 상세히 설명하면, 경사가 급한 산악지대를 주행하는 철도차량 및 선로를 산악철도라 하는데, 이러한 산악철도의 경우 대부분의 지역이 급구배 또는 급경사로 이루어지는데, 상기 종래기술에는 격판을 이용하여 레일의 길이방향 경사 지역에서의 탄성충진재가 낮은 쪽으로 흘러내리는 것을 방지한다는 내용이 포함되어 있으나, 이는 비교적 평탄한 지역에서의 경사지역에만 한정적으로 적용될 수 있는 방법일 뿐 산악철도와 같이 급구배와 급경사 지역이 주를 이루는 곳에서는 탄성충진재의 흘러내림으로 인해 적용이 불가능한 것이다.

최근 들어 남북철도 연결사업이 활발히 논의되고 있고, 우리나라의 경우 국토의 약 70% 정도가 산악지대인 점을 고려할 경우, 급구배 및 급경사 지역에서도 적용이 가능할 뿐만 아니라 시공성 및 효율성이 우수한 새로운 형태의 선로 시공방법에 대한 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.

1. 대한민국 등록특허공보 제10-0854479호(2008. 08. 26. 공고) 2. 대한민국 등록특허공보 제10-1401995호(2014. 05. 30. 공고)

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 선회구간, 경사구간 및 선회경사구간이 주를 이루는 산악철도용 선로의 시공을 위해 프리캐스트 공법을 적용하고, 탄성충진재를 흐름성이 서로 다른 두 종류로 배합하여 2차에 걸쳐 타설함으로써 급구배 또는 급경사 지역에서도 매립형 선로를 효율적으로 시공할 수 있도록 하는 산악철도용 선로 시공방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명은,

산악철도용 선로가 설치될 지면을 정리한 후 콘크리트 기층(HSB)을 시공하는 콘크리트 기층 시공단계와, 프리캐스트에 의해 제조된 궤도패널을 콘크리트 기층 상에 설치하는 궤도패널 설치단계와, 설치된 궤도패널의 상부에 랙을 설치하는 랙 설치단계와, 상기 콘크리트 기층과 궤도패널의 사이에 베딩재를 주입하는 베딩재 시공단계와, 상기 궤도패널을 통해 콘크리트 기층에 전단앵커를 설치하는 전단앵커 설치단계와, 상기 궤도패널의 상부에 한 쌍의 레일을 각각 설치하는 레일 설치단계 및 상기 레일이 설치된 궤도패널의 상부에 탄성충진재를 시공하는 탄성충진재 시공단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 콘크리트 기층 시공단계는, 산악철도용 선로가 설치될 지면 중 선로의 시점부에 블록아웃(Block out) 시공을 하고, 선로가 설치될 지점에 성토 및 다짐 작업을 수행하는 블록아웃 및 성토단계와, 상기 성토부에 콘크리트 타설을 위한 제1거푸집을 설치하는 제1거푸집 설치단계와, 상기 제1거푸집이 설치된 성토부 상에 콘크리트를 타설하여 콘크리트 기층을 형성시키는 콘크리트 타설단계 및 상기 콘크리트 기층 상부에 치핑(chipping) 작업을 한 후 양생시키는 치핑 및 양생단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 블록아웃 및 성토단계 이후에 성토 작업이 이루어진 성토부의 사면(斜面)을 보강하는 사면보강단계를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 사면보강단계에서는 폐침목을 성토부 사면에 적층시킴으로써 사면을 보강하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 베딩재 시공단계는, 궤도패널에 베딩재 시공을 위한 제2거푸집을 설치하는 제2거푸집 설치단계와, 실링재를 이용하여 궤도패널의 양 측면 및 하단 테두리와 콘크리트 기층 사이의 공간을 밀폐시키는 실링마감단계와, 베딩재에 의해 궤도패널이 움직이지 못하도록 궤도패널을 고정시키는 궤도패널 고정단계 및 콘크리트 기층과 궤도패널의 사이에 베딩재를 주입 및 양생시키는 베딩재 주입 및 양생단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 베딩재 주입 및 양생단계에서는, 궤도패널이 구배가 없는 지면 상에 설치된 경우 궤도패널에 관통 형성되는 주입공을 통해 베딩재를 주입하고, 궤도패널이 구배가 있는 지면 상에 설치된 경우 궤도패널 사이의 공간을 통해 베딩재를 주입하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 탄성충진재 시공단계는, 탄성충진재가 주입되는 궤도패널 상부의 이물질을 제거하고 건조시키는 표면처리 및 건조단계와, 건조된 궤도패널 상부에 프라이머를 도포하는 프라이머 도포단계와, 탄성충진재가 주입될 위치에 중공의 관을 길이 방향으로 연결 설치하여 고정시키는 중공관 설치단계와, 탄성충진재가 외부로 흘러나가지 못하도록 칸막이를 설치하는 칸막이 설치단계와, 상기 궤도패널의 상부에 탄성충진재를 타설하는 탄성충진재 타설단계 및 타설된 탄성충진재의 상단면을 고르게 면처리한 후 양생시키는 면처리 및 양생단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 탄성충진재 타설단계는, 궤도패널의 상면에 제1탄성충진재를 타설하는 1차 타설단계와, 상기 제1탄성충진재의 상부에 제2탄성충진재를 타설하는 2차 타설단계로 분리 구성되고, 상기 제2탄성충진재는 제1탄성충진재에 비해 점성이 큰 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 레일설치단계 이후 궤도패널, 랙 및 레일의 설치 상태를 측정하고, 궤간게이지를 이용하여 레일의 궤간, 슬랙 및 캔트를 측정하는 1차 검측단계와, 상기 탄성충진재 시공단계 이후 시공이 완료된 선로의 설치상태를 최종적으로 점검하는 최종 검측단계를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 프리캐스트 공법을 적용하고, 흐름성이 서로 다른 두 종류의 탄성충진재를 2차에 걸쳐 타설함으로써 선회구간, 경사구간 및 선회경사구간이 주를 이루는 산악철도용 선로의 시공성을 향상시킴은 물론 내구성과 경제성도 향상시킬 수 있도록 하는 뛰어난 효과를 갖는다.

또한, 본 발명에 따르면 겨울철 도로가 결빙되어 교통이 두절되는 산간 벽지 거주 주민들에게 교통 기본권을 제공해줄 수 있도록 함과 동시에 산악 관광지에 대중교통 서비스를 제공할 수 있게 되어 관광활성화를 통한 지역 경제의 발전에 기여할 수 있는 효과를 추가로 갖는다.

도 1은 본 발명에 따른 산악철도용 선로 시공방법을 순차적으로 나타낸 흐름도.
도 2는 본 발명에 의해 시공된 산악철도용 선로의 단면을 나타낸 도면.
도 3의 (a) ~ (f)는 도 1에 나타낸 본 발명 중 콘크리트 기층 시공단계의 시공 모습을 나타낸 도면.
도 4의 (a), (b)는 도 1에 나타낸 본 발명 중 궤도패널 설치단계의 모습을 나타낸 도면.
도 5의 (a), (b)는 도 1에 나타낸 본 발명 중 랙 설치단계의 모습을 나타낸 도면.
도 6의 (a) ~ (f)는 도 1에 나타낸 본 발명 중 베딩재 시공단계의 모습을 나타낸 도면.
도 7의 (a), (b)는 도 1에 나타낸 본 발명 중 전단앵커 설치단계의 모습을 나타낸 도면.
도 8은 도 1에 나타낸 본 발명 중 레일설치단계의 모습을 나타낸 도면.
도 9는 도 1에 나타낸 본 발명 중 1차 검측단계의 모습을 나타낸 도면.
도 10의 (a) ~ (f)는 도 1에 나타낸 본 발명 중 탄성충진재 시공단계의 모습을 나타낸 도면.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 산악철도용 선로 시공방법의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 산악철도용 선로 시공방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이고, 도 2는 본 발명에 의해 시공된 산악철도용 선로의 단면을 나타낸 도면이며, 도 3의 (a) ~ (f)는 도 1에 나타낸 본 발명 중 콘크리트 기층 시공단계의 시공 모습을 나타낸 도면이고, 도 4의 (a), (b)는 도 1에 나타낸 본 발명 중 궤도패널 설치단계의 모습을 나타낸 도면이며, 도 5의 (a), (b)는 도 1에 나타낸 본 발명 중 랙 설치단계의 모습을 나타낸 도면이고, 도 6의 (a) ~ (f)는 도 1에 나타낸 본 발명 중 베딩재 시공단계의 모습을 나타낸 도면이며, 도 7의 (a), (b)는 도 1에 나타낸 본 발명 중 전단앵커 설치단계의 모습을 나타낸 도면이고, 도 8은 도 1에 나타낸 본 발명 중 레일설치단계의 모습을 나타낸 도면이며, 도 9는 도 1에 나타낸 본 발명 중 1차 검측단계의 모습을 나타낸 도면이고, 도 10의 (a) ~ (f)는 도 1에 나타낸 본 발명 중 탄성충진재 시공단계의 모습을 나타낸 도면이다.

본 발명은 선회구간, 경사구간 및 선회경사구간이 주를 이루는 산악철도용 선로의 시공을 위해 프리캐스트 공법을 적용하고, 향상된 성능을 보일 수 있는 탄성충진재와 그라우트베딩재를 사용함으로써 시공성을 향상시킴은 물론 내구성과 경제성도 향상시킬 수 있도록 하는 산악철도용 선로 시공방법에 관한 것으로, 그 구성은 도 1에 나타낸 바와 같이, 크게 콘크리트 기층 시공단계(S10), 궤도패널 설치단계(S20), 랙 설치단계(S30), 베딩재 시공단계(S40), 전단앵커 설치단계(S50), 레일 설치단계(S60) 및 탄성충진재 시공단계(S80)를 포함하여 이루어진다.

먼저, 상기 콘크리트 기층 시공단계(S10)는 산악철도용 선로가 설치될 지면에 선로를 지지하기 위한 콘크리트 기층(HSB; Hydraulically Stabilized Basecourse, 도상안정층)(10)을 시공하는 단계에 관한 것으로, 도 3의 (a) ~ (f)에 나타낸 바와 같이, 블록아웃 및 성토단계(S11), 사면보강단계(S12), 제1거푸집 설치단계(S13), 콘크리트 타설단계(S14), 치핑 및 양생단계(S15)를 포함하여 이루어진다.

보다 상세히 설명하면, 상기 블록아웃 및 성토단계(S11)는 산악철도용 선로의 시점부 지면에 블록아웃(block-out) 공법에 의해 블록아웃부, 즉 후술할 궤도패널(20)을 포함하는 산악철도용 선로가 설치되지 않는 부분을 형성시키고, 콘크리트 기층(10)이 설치될 부분의 지면에는 성토 및 다짐 작업을 통해 편평면(노반)을 형성시키는 단계에 관한 것이다.(도 3의 (a),(b) 참조.)

즉, 산악철도의 경우 선회구간, 경사구간 및 선회경사구간이 주를 이루게 되므로, 콘크리트 기층(10)을 포함하는 선로가 곡선 형상으로 설치되는 곳이 많은데, 이러한 경우 긴장력 손실이 발생하게 되어 내구성이 저하될 우려가 있다.

본 발명에서와 같이, 선로의 시점부 지면에 블록아웃부를 형성시킬 경우, 상기와 같은 긴장력 손실을 완화시킬 수 있어 콘크리트 기층(10)의 긴장효율을 향상시킬 수 있게 된다.

이때, 상기 블록아웃부가 형성된 이후에는 치환 및 다짐작업을 통해 블록아웃부 지반층을 강화시킬 수도 있다.

다음, 상기 사면보강단계(S12)는 블록아웃 및 성토단계(S11)에서 형성된 성토부, 즉 노반의 사면(斜面)을 보강하는 단계에 관한 것으로, 성토부에 사면이 존재하는 경우 보강재를 적층하는 등의 방법에 의해 사면을 보강하여 지지력을 향상시킬 수 있도록 한다.

이때, 상기 사면보강단계(S12)에서는 도 3의 (c)에 나타낸 바와 같이, 폐침목(12)을 사면에 적층하여 설치함으로써 환경에 미치는 영향을 최소화하고, 시공비용을 저감시킬 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

다음, 상기 제1거푸집 설치단계(S13)는 성토 작업이 이루어진 성토부의 주변으로 콘크리트 타설을 위한 제1거푸집(14)을 설치하는 단계에 관한 것이고(도 3의 (d) 참조.), 상기 콘크리트 타설단계(S14)는 제1거푸집(14)이 설치된 성토부 상에 콘크리트를 타설하여 콘크리트 기층(10)을 형성시키는 단계에 관한 것이다.(도 3의 (e) 참조.)

다음, 상기 치핑 및 양생단계(S15)는 도 3의 (f)에 나타낸 바와 같이, 콘크리트 타설단계(S14)에서 형성된 콘크리트 기층(10)의 상부에 치핑(chipping) 작업을 한 후, 양생시키는 단계에 관한 것으로, 상기 치핑 작업에 의해 콘크리트 기층(10) 상면의 표면적이 넓어지게 되어 후술할 베딩재(그라우트베딩재)(40)와의 접착력이 향상될 수 있게 된다.

다음, 상기 궤도패널 설치단계(S20)는 콘크리트 기층(10)의 상부에 프리캐스트(precast) 방식에 의해 제조된 궤도패널(20)을 설치하는 단계에 관한 것으로, 상기 궤도패널(20)은 도 4의 (b)에 나타낸 바와 같이, 공장에서 제작 및 가공된 후 시공현장으로 운반되어 설치된다.

이때, 상기 궤도패널(20)은 도 2에 나타낸 바와 같이, 콘크리트 기층(10)의 상부에 안치될 수 있도록 그 하면이 평평하게 이루어지고, 상면에는 랙(30)이 삽입 설치되는 랙설치홈(22)이 형성되며, 상기 랙설치홈(22)의 좌,우 양측으로는 내측으로 레일(60)이 삽입 설치되고 탄성충진재(70)가 주입되는 한 쌍의 레일설치홈(24)이 형성된다.

또한, 산악철도차량의 차축 중심부에 설치되는 피니언기어(미도시)의 하단부는 차축의 양측 단부에 설치되는 차륜(미도시)의 하단부에 비해 높이 위치되는 것이 일반적이므로, 랙(30)이 설치되는 궤도패널(20)의 중앙부는 레일(60)이 삽입 설치되는 양측부에 비해 두껍게 형성되고, 그에 따라 랙설치홈(22)의 양측 단부와 한 쌍의 레일설치홈(24)의 사이에는 경사면(26)이 형성된다.

이때, 상기 경사면(26)은 아래로 볼록한 곡면을 이루도록 형성될 수 있고, 상기와 같이 궤도패널(20)의 중앙부를 양 측부에 비해 두껍게 형성시키는 경우, 산악철도차량이 곡선구간을 주행하는 경우 궤도패널(20)에 가해지는 하중을 보다 효율적으로 분산시킬 수 있을 뿐만 아니라, 랙설치홈(22) 주변에서의 단면적 변화에 따른 응력집중에 의한 피로수명의 저하를 예방할 수 있게 된다.

그리고, 상기 궤도패널(20)의 레일설치홈(24)에는 후술할 베딩재(40)의 주입을 위한 주입공(24a)과, 궤도패널(20)의 높이 조정 및 고정을 위한 관통공(24b)들이 상,하 방향으로 다수 천공되어 있고, 상기 랙설치홈(22)에도 랙(30)의 연결 및 고정 설치를 위한 관통공들이 상,하 방향으로 다수 천공되어 있다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 궤도패널(20)이 콘크리트 기층(10) 상에 설치된 이후에는 확인측량을 통해 궤도패널(20)의 설치 위치, 즉 좌,우 위치 및 상,하 위치를 조절하는데, 이 중 상,하 위치의 경우 궤도패널(20)의 하면이 콘크리트 기층(10)의 상면으로부터 약 50mm 정도 이격되도록 한다.

즉, 후술하겠지만, 상기 콘크리트 기층(10)의 상면과 궤도패널(20)의 하면 사이에는 베딩재(40)가 주입되므로, 베딩재(40)가 주입될 수 있는 공간 확보를 위해 콘크리트 기층(10)과 궤도패널(20) 사이의 간격을 이격시키는 것이다.

보다 상세히 설명하면, 도 4의 (a)에 나타낸 바와 같이, 궤도패널(20)의 레일설치홈(24)에 형성된 다수의 관통공(24b)에 스핀들(28)을 각각 삽입 설치하여, 상기 스핀들(28)의 하단부가 콘크리트 기층(10)의 상면에 지지되도록 하고, 궤도패널(20)은 다수의 스핀들(28)에 의해 지지되어 콘크리트 기층(10)의 상면으로부터 이격된 상태로 위치할 수 있게 된다.

또한, 상기 궤도패널(20)에 삽입 결합되어 콘크리트 기층(10) 상면에 의해 지지되는 스핀들(28)을 회전시키면, 스핀들(28)과 결합된 부분의 궤도패널(20)이 승,하강하게 되므로 스핀들(28)의 회전에 의해 궤도패널(20)의 설치 높이를 조절할 수 있게 되고, 이러한 방식에 의해 궤도패널(20)의 하면이 콘크리트 기층(10)의 상면과 평행을 이루도록 높이를 조절한다.

다음, 상기 랙 설치단계(S30)는 설치된 궤도패널(20)의 상부에 산악철도차량의 피니언기어가 결합되는 랙(30)을 설치하는 단계에 관한 것으로, 도 2 및 도 5의 (a),(b)에 나타낸 바와 같이, 궤도패널(20)의 랙설치홈(22) 상에 랙(30)을 안치시킨 상태에서 위치를 조정한 후, 'ㄴ'자 형상의 고정프레임(32)을 일정 간격으로 랙의 양측에 위치시켜 볼트, 앵커 등의 체결수단(34)에 의해 궤도패널(20)에 고정시킨다.

급곡선 구간이나 급구배 지역이 많은 산악지역의 특성으로 인해 상기 궤도패널(20), 랙(30) 및 레일(60)은 선로의 형상을 고려하여 다수 개의 단위체들로 제작되는데, 이 중 랙(30)은 산악철도차량의 피니언기어가 결합되는 부분이므로 피치 간격이 항상 일정하게 유지되어야 하는데, 랙(30) 단위체들 사이의 연결부는 피치 간격 조정이 어려우므로 별도의 이음매(미도시)를 사용하여 랙(30) 사이의 연결부 간격이 랙(30)의 피치 간격과 동일하도록 조절하는 것이 바람직하다.

다음, 상기 베딩재 시공단계(S40)는 콘크리트 기층(10)과 궤도패널(20) 사이의 공간에 베딩재(40)를 주입하는 단계에 관한 것으로, 상기 베딩재(40)는 궤도패널(20)을 통해 전달되는 산악철도차량의 하중을 견디면서 분산시키고, 콘크리트 기층(10)과 궤도패널(20)에 균열이 발생되는 것을 방지하는 역할을 하는 것이다.

보다 상세히 설명하면, 상기 베딩재 시공단계(S40)는 제2거푸집 설치단계(S41), 실링마감단계(S42), 궤도패널 고정단계(S43), 베딩재 주입 및 양생단계(S44)를 포함하여 이루어지는데, 먼저 상기 제2거푸집 설치단계(S41)는 궤도패널(20)의 양 측면에 베딩재(40) 주입을 위한 제2거푸집(42)을 설치하는 단계에 관한 것으로, 도 6의 (a)에 나타낸 바와 같이, 궤도패널(20)의 양 측면에 'ㄴ'자 형상의 제2거푸집(42)을 설치하여 궤도패널(20)과 콘크리트 기층(10) 사이의 공간을 차단시킬 수 있도록 한다.

다음, 상기 실링마감단계(S42)는 실링재를 이용하여 궤도패널(20)과 콘크리트 기층(10) 사이의 공간을 마감처리하여 밀폐시키는 단계에 관한 것으로, 흐름성이 우수한 베딩재(40)가 외부로 유출되는 것을 방지하기 위한 작업이다.

상기 실링마감단계(S42)에서는 도 6의 (b),(c)에 나타낸 바와 같이, 궤도패널(20)의 하부 및 양 측부에 실링 마감처리를 하는데, 궤도패널(20)의 하부 마감처리의 경우 실링재로 실리콘을 사용할 수 있고, 궤도패널(20)의 양 측부 마감처리의 경우 실링재로 EVA 폼을 사용할 수 있다. 이때, 상기 궤도패널(20)의 양 측부가 제2거푸집(42)에 의해 차단된 경우, 제2거푸집(42)과 콘크리트 기층(10)의 사이에 실링 마감처리를 할 수도 있음은 물론이다.

또한, 후술하겠지만 구배가 있는 경사면 상에 설치된 궤도패널(20)의 경우 궤도패널(20)의 상부를 통해 베딩재(40)를 주입하게 되므로 궤도패널(20)의 상부에는 실링처리를 하지 않는 것이 바람직하다.

한편, 상기 궤도패널(20)과 콘크리트 기층(10) 사이의 거리가 일정하지 못한 경우, 베딩재(40)에 의해 형성되는 층의 높이가 일정치 못하게 되거나, 베딩재(40)에 의해 형성되는 층과 궤도패널(20)의 저면이 밀착되지 못하는 부분이 발생될 수 있으므로, 상기 실링마감단계(S42)를 진행하기 전에 전술한 스핀들(28)을 이용한 궤도패널(20)의 높이 조절 작업을 한 번 더 수행할 수도 있다.

다음, 상기 궤도패널 고정단계(S43)는 콘크리트 기층(10)의 상부에 스핀들(28)에 의해 지지된 상태의 궤도패널(20)이 움직이지 못하도록 고정시키는 단계에 관한 것이다.

즉, 궤도패널(20)과 콘크리트 기층(10)의 사이로 투입되는 베딩재(40)의 비중에 따라, 궤도패널(20)이 투입되는 베딩재(40)에 의해 상승하거나 유동하는 경우가 발생될 수 있으므로, 궤도패널(20)들을 서로 고정시킴으로써 베딩재(40)에 의해 궤도패널(20)이 움직이는 것을 방지할 수 있도록 구성된 것이다.

이때, 상기 궤도패널(20)의 고정방법은 다양하게 실시될 수 있으나 산악지역 현장에서 설치되는 것을 고려하여 도 6의 (d)에 나타낸 바와 같이, 결합끈(44) 등을 이용하여 궤도패널(20)에 고정 설치된 다수의 스핀들(28)을 서로 연결하는 방법을 사용하는 것이 바람직하다.

다음, 상기 베딩재 주입 및 양생단계(S44)는 콘크리트 기층(10)과 궤도패널(20)의 사이에 형성된 공간부에 베딩재(40)를 주입시킨 후 양생하는 단계에 관한 것으로, 배치믹서, 연속펌프 등의 장비를 이용하여 베딩재(40)를 주입시킨다.

이때, 상기 베딩재(40)는 도 6의 (e)에 나타낸 바와 같이, 궤도패널(20)에 형성된 주입공(24a)을 통해 콘크리트 기층(10)과 궤도패널(20) 사이의 공간부로 주입되는데, 구배가 있는 지역, 즉 지면의 경사가 심한 지역에서는 상기 주입공(24a)을 통해 주입된 베딩재(40)가 주입공(24a)의 상부 방향으로는 이동하지 못하게 되므로, 도 6의 (f)에 나타낸 바와 같이, 서로 이웃하는 궤도패널(20) 사이에 형성된 공간을 통해 베딩재(40)를 주입하여 자연유하 방식에 의해 콘크리트 기층(10)과 궤도패널(20) 사이의 공간부에 베딩재(40)가 채워질 수 있도록 한다.

다음, 상기 전단앵커 설치단계(S50)는 궤도패널(20)을 통해 콘크리트 기층(10)에 전단앵커(50)를 설치하는 단계에 관한 것으로, 상기 전단앵커(50)는 궤도패널(20)을 콘크리트 기층(10) 상에 고정시키는 역할을 하게 된다.

즉, 도 7의 (a),(b)에 나타낸 바와 같이, 드릴 등의 장비를 이용하여 궤도패널(20)의 레일설치홈(24)에 형성된 다수의 관통공(24b)을 통해 콘크리트 기층(10)을 천공한 후, 상기 관통공(24b) 및 콘크리트 기층(10)의 천공부를 통해 전단앵커(50)를 삽입 결합시킴으로써 궤도패널(20)이 콘크리트 기층(10) 상에 견고히 고정 설치될 수 있도록 한다.

다음, 상기 레일 설치단계(S60)는 궤도패널(20)의 상부에 형성된 한 쌍의 레일설치홈(24)에 레일(60)을 각각 설치하는 단계에 관한 것으로, 도 8에 나타낸 바와 같이, 설치될 선로의 형상에 대응되도록 하여 공장에서 제작된 레일(60)을 시공 현장으로 운반하여 설치한다.

한편, 상기 레일 설치단계(S60) 이후에는 측량 등을 통해 궤도패널(20), 랙(30) 및 레일(60)의 설치 상태를 측정 및 점검하는 1차 검측단계(S70)가 실시되는데, 상기 1차 검측단계(S70)에서는 확인측량을 통해 궤도패널(20)과 랙(30)의 설치상태를 확인함과 동시에 도 9에 나타낸 바와 같이, 궤간게이지(62) 등의 장비를 이용하여 궤도패널(20) 상에 설치된 레일(60)의 궤간, 슬랙(slack), 캔트(cant) 등을 측정하여 이상이 있을 경우 설치위치 등을 정정할 수 있도록 한다.

다음, 상기 탄성충진재 시공단계(S80)는 레일(60)이 설치된 궤도패널(20)의 상부, 즉 레일설치홈(24)의 내측에 탄성충진재(70)를 시공하는 단계에 관한 것으로, 상기 탄성충진재(70)는 레일설치홈(24)에 설치된 레일(60)을 고정시키고, 산악철도차량으로부터 가해지는 하중을 흡수하여 분산시킴과 동시에 산악철도차량의 주행에 의해 레일(60)에서 발생되는 소음 및 진동을 저감시키는 역할을 하게 된다.

보다 상세히 설명하면, 상기 탄성충진재 시공단계(S80)는 표면처리 및 건조단계(S81), 프라이머 도포단계(S82), 중공관 설치단계(S83), 칸막이 설치단계(S84), 탄성충진재 타설단계(S85), 면처리 및 양생단계(S86)를 포함하여 이루어지는데, 먼저 상기 표면처리 및 건조단계(S81)는 탄성충진재(70)가 주입될 궤도패널(20)의 상부, 즉 레일설치홈(24) 내부의 이물질을 제거하고 수분 제거를 위해 건조시키는 단계에 관한 것이다.

즉, 쇠브러시 등의 도구를 사용하여 레일설치홈(24) 표면의 레이턴스(laitance) 및 불순물들을 제거하고 고압세척기 등의 장비를 이용하여 레일설치홈(24)의 표면을 깨끗이 세척한 후, 수분 제거를 위해 궤도패널(20)을 건조시킨다.

이때, 상기 궤도패널(20) 상에 수분이 기준치 이상으로 포함될 경우 탄성충진재(70)에 포함된 우레탄이 폴리우레아로 성질이 변하여 발포할 수 있으므로 표면처리 작업 후 충분한 시간, 즉 약 2 ~ 3일 동안 궤도패널(20)을 건조시킬 수 있도록 한다.

다음, 상기 프라이머 도포단계(S82)는 충분히 건조된 궤도패널(20)의 상부, 즉 레일설치홈(24)의 상면에 프라이머를 도포하는 단계에 관한 것으로, 상기 프라이머는 궤도패널(20)과 탄성충진재(70) 간의 부착력, 즉 접착력을 향상시키는 역할을 하게 된다.

이때, 레일(60)이 설치되어 있는 상태에서 프라이머를 도포하게 되므로, 스프레이나 롤러를 사용하는 것 보다는 도 10의 (a)에 나타낸 바와 같이, 좁은 면적을 확실하게 도포할 수 있는 붓을 사용하여 프라이머를 도포하는 것이 바람직하다.

다음, 상기 중공관 설치단계(S83)는 레일설치홈(24)에 삽입 설치된 레일(60)의 양측으로 중공관(72)을 삽입 설치한 후 고정시키는 단계에 관한 것으로, 상기 중공관(72)은 레일설치홈(24)에 투입되는 탄성충진재(70)의 양을 줄임으로써 시공비용을 저감시키도록 함과 동시에 필요에 따라 내측으로 전선 또는 신호선 등이 통과되어 설치될 수 있도록 하는 역할을 하게 된다.

이때, 상기 중공관(72)은 도 2 및 도 10 (b)에 나타낸 바와 같이, 레일(60)의 하부플랜지 상부에 각각 위치되도록 하여 한 쌍이 설치되는데, 상기 중공관(72)으로는 직경이 약 10mm인 PVC관을 사용할 수 있다.

또한, 상기 중공관(72)으로 PVC관을 사용하는 경우 비중 차에 의해 탄성충진재(70)가 주입되는 경우 중공관(72)이 뜰 수 있으므로, 아크릴틀과 같은 고정수단(74)을 궤도패널(20) 사이의 연결부 등에 설치하여 중공관(72)의 위치를 고정시킬 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

다음, 상기 칸막이 설치단계(S84)는 탄성충진재(70)가 궤도패널(20) 사이의 공간을 통해 외부로 새어나가지 못하도록 칸막이(76)를 설치하는 단계에 관한 것으로, 특히 탄성충진재(70)가 랙설치홈(22)으로 유입되는 것을 방지하기 위한 것이다.

즉, 상기 칸막이 설치단계(S84)에서는 도 10 (c)에 나타낸 바와 같이, 스티로폼 등의 재질로 이루어지는 칸막이(76)를 궤도패널(20) 사이의 연결부에 형성되는 공간에 삽입 설치함으로써 탄성충진재(70)가 랙설치홈(22)으로 유출되지 못하도록 한다.

다음, 상기 탄성충진재 타설단계(S85)는 궤도패널(20)의 상부, 즉 레일설치홈(24)의 내측으로 탄성충진재(70)를 타설하는 단계에 관한 것으로, 상기 탄성충진재(70)는 폴리우레탄(PU) 주제와 경화제 및 무기바인더의 혼입을 통해 제조된다.

이때, 상기 탄성충진재 타설단계(S85)는 1차 타설단계와 2차 타설단계로 구분될 수 있는데, 이는 선로가 설치되는 산악지형의 특성을 고려한 것이다.

보다 상세히 설명하면, 구배가 심한 경사지에서는 탄성충진재(70)가 높은 흐름성을 가질 경우 탄성충진재(70)의 흘러내림에 의해 상단부의 면처리가 원활히 진행되기 어려우므로, 탄성충진재(70)를 흐름성, 즉 점도가 서로 다른 두 가지로 배합하여 2차에 걸친 탄성충진재(70) 타설 작업을 진행하는 것이다.

즉, 도 10의 (d),(e)에 나타낸 바와 같이, 상기 1차 타설단계에서는 원활한 타설을 위해 흐름성이 좋은 배합, 즉 점성이 작은 배합비율로 제조된 제1탄성충진재를 레일설치홈(24)의 상부에 타설하고, 2차 타설단계에서는 원활한 면처리 작업을 위해 상대적으로 흐름성이 좋지 않은 배합, 즉 점성이 큰 배합비율로 제조된 제2탄성충진재를 1차 타설단계에서 타설된 제1탄성충진재의 상부에 타설한다.

다음, 상기 면처리 및 양생단계(S86)는 타설된 탄성충진재(70)의 상단면, 즉 제2탄성충진재의 상단면을 고르게 면처리한 후 양생시키는 단계(도 10의 (f) 참조)에 관한 것으로, 면처리시에는 산악철도차량의 차륜과 레일(60) 사이의 접촉관계를 고려하여 도 2에 나타낸 바와 같이, 레일(60)의 내측에 타설되는 탄성충진재(70)의 높이가 레일(60)의 외측에 타설되는 탄성충진재(70)의 높이보다 낮도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 탄성충진재 시공단계(S80)가 마무리되면, 시공이 완료된 선로의 상태를 최종적으로 점검하는 최종검측단계(S90)를 수행하게 되는데, 상기 최종검측단계(S90)에서는 주로 급구배 구간이나 급곡선 구간에서의 탄성충진재(70)의 시공이 제대로 이루어졌는지 여부를 확인한다.

상기와 같은 최종검측이 완료되면, 궤도패널(20)의 양 측면부에 복토 및 다짐 작업을 진행하여 궤도패널(20)의 높이가 지면과 거의 동일해지도록 함으로써 궤도패널(20)의 양 측면이 지면에 의해 지지될 수 있도록 한다.(복토단계(S100).)

따라서, 전술한 바와 같은 본 발명에 따른 산악철도용 선로 시공방법에 의하면, 프리캐스트 공법을 적용하고, 흐름성이 서로 다른 두 종류의 탄성충진재(70)를 2차에 걸쳐 타설함으로써 선회구간, 경사구간 및 선회경사구간이 주를 이루는 산악철도용 선로의 시공성을 향상시킴은 물론 내구성과 경제성도 향상시킬 수 있도록 할 뿐만 아니라, 겨울철 도로가 결빙되어 교통이 두절되는 산간 벽지 거주 주민들에게 교통 기본권을 제공해줄 수 있도록 함과 동시에 산악 관광지에 대중교통 서비스를 제공할 수 있게 되어 관광활성화를 통한 지역 경제의 발전에 기여할 수 있는 등의 다양한 장점을 갖는 것이다.

전술한 실시예들은 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.

10 : 콘크리트 기층 12 : 폐침목
14 : 제1거푸집 20 : 궤도패널
22 : 랙설치홈 24 : 레일설치홈
24a : 주입공 24b : 관통공
26 : 경사면 28 : 스핀들
30 : 랙 32 : 고정프레임
34 : 체결수단 40 : 베딩재
42 : 제2거푸집 44 : 결합끈
50 : 전단앵커 60 : 레일
62 : 궤간게이지 70 : 탄성충진재
72 : 중공관 74 : 고정수단
76 : 칸막이
S10 : 콘크리트 기층 시공단계 S11 : 블록아웃 및 성토단계
S12 : 사면 보강단계 S13 : 제1거푸집 설치단계
S14 : 콘크리트 타설단계 S15 : 치핑 및 양생단계
S20 : 궤도패널 설치단계 S30 : 랙 설치단계
S40 : 베딩재 시공단계 S41 : 제2거푸집 설치단계
S42 : 실링마감단계 S43 : 궤도패널 고정단계
S44 : 베딩재 주입 및 양생단계 S50 : 전단앵커 설치단계
S60 : 레일 설치단계 S70 : 1차 검측단계
S80 : 탄성충진재 시공단계 S81 : 표면처리 및 건조단계
S82 : 프라이머 도포단계 S83 : 중공관 설치단계
S84 : 칸막이 설치단계 S85 : 탄성충진재 타설단계
S86 : 면처리 및 양생단계 S90 : 최종 검측단계
S100 : 복토단계

Claims

산악철도용 선로가 설치될 지면을 정리한 후 콘크리트 기층(HSB)을 시공하는 콘크리트 기층 시공단계와,
프리캐스트에 의해 제조되고, 랙설치홈과 레일설치홈 사이에 아래로 볼록한 곡면을 이루는 경사면이 형성되고 중앙부가 양 측부에 비해 두껍게 형성되는 궤도패널을 콘크리트 기층 상에 설치하는 궤도패널 설치단계와,
설치된 궤도패널의 상부에 랙을 설치하는 랙 설치단계와,
상기 콘크리트 기층과 궤도패널의 사이에 베딩재를 주입하는 베딩재 시공단계와,
상기 궤도패널을 통해 콘크리트 기층에 전단앵커를 설치하는 전단앵커 설치단계와,
상기 궤도패널의 상부에 한 쌍의 레일을 각각 설치하는 레일 설치단계와,
상기 레일설치단계 이후 궤도패널, 랙 및 레일의 설치 상태를 정하고, 궤간게이지를 이용하여 레일의 궤간, 슬랙 및 캔트를 측정하는 1차 검측단계와,
상기 레일이 설치된 궤도패널의 상부에 탄성충진재를 시공하는 탄성충진재 시공단계 및
상기 탄성충진재 시공단계 이후 시공이 완료된 선로의 설치상태를 최종적으로 점검하는 최종 검측단계를 포함하여 구성되되,
상기 콘크리트 기층 시공단계는,
산악철도용 선로가 설치될 지면 중 선로의 시점부에 블록아웃(Block out) 시공을 통해 콘크리트 기층의 긴장효율을 향상시키기 위한 블록아웃부를 형성시키고, 선로가 설치될 지점에 성토 및 다짐 작업을 수행하는 블록아웃 및 성토단계와,
상기 성토부에 콘크리트 타설을 위한 제1거푸집을 설치하는 제1거푸집 설치단계와,
상기 제1거푸집이 설치된 성토부 상에 콘크리트를 타설하여 콘크리트 기층을 형성시키는 콘크리트 타설단계 및
상기 콘크리트 기층 상부에 치핑(chipping) 작업을 한 후 양생시키는 치핑 및 양생단계를 포함하여 이루어지고,
상기 탄성충진재 시공단계는,
탄성충진재가 주입되는 궤도패널 상부의 이물질을 제거하고 건조시키는 표면처리 및 건조단계와,
건조된 궤도패널 상부에 프라이머를 도포하는 프라이머 도포단계와,
탄성충진재가 주입될 위치에 중공의 관을 길이 방향으로 연결 설치하여 고정시키는 중공관 설치단계와,
탄성충진재가 외부로 흘러나가지 못하도록 칸막이를 설치하는 칸막이 설치단계와,
상기 궤도패널의 상부에 탄성충진재를 타설하는 탄성충진재 타설단계 및
타설된 탄성충진재의 상단면을 고르게 면처리한 후 양생시키는 면처리 및 양생단계를 포함하여 이루어지며,
상기 탄성충진재 타설단계는,
궤도패널의 상면에 제1탄성충진재를 타설하는 1차 타설단계와, 상기 제1탄성충진재의 상부에 제2탄성충진재를 타설하는 2차 타설단계로 분리 구성되고,
상기 제2탄성충진재는 제1탄성충진재에 비해 점성이 큰 것을 특징으로 하는 산악철도용 선로 시공방법.
삭제
제 1항에 있어서,
상기 블록아웃 및 성토단계 이후에 성토 작업이 이루어진 성토부의 사면(斜面)을 보강하는 사면보강단계를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 산악철도용 선로 시공방법.
제 3항에 있어서,
상기 사면보강단계에서는 폐침목을 성토부 사면에 적층시킴으로써 사면을 보강하는 것을 특징으로 하는 산악철도용 선로 시공방법.
제 1항에 있어서,
상기 베딩재 시공단계는,
궤도패널에 베딩재 시공을 위한 제2거푸집을 설치하는 제2거푸집 설치단계와,
실링재를 이용하여 궤도패널의 양 측면 및 하단 테두리와 콘크리트 기층 사이의 공간을 밀폐시키는 실링마감단계와,
베딩재에 의해 궤도패널이 움직이지 못하도록 궤도패널을 고정시키는 궤도패널 고정단계 및
콘크리트 기층과 궤도패널의 사이에 베딩재를 주입 및 양생시키는 베딩재 주입 및 양생단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 산악철도용 선로 시공방법.
제 5항에 있어서,
상기 베딩재 주입 및 양생단계에서는,
궤도패널이 구배가 없는 지면 상에 설치된 경우 궤도패널에 관통 형성되는 주입공을 통해 베딩재를 주입하고,
궤도패널이 구배가 있는 지면 상에 설치된 경우 궤도패널 사이의 공간을 통해 베딩재를 주입하는 것을 특징으로 하는 산악철도용 선로 시공방법.
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