KR20140094863A

KR20140094863A - 자갈 궤도 개량 공법

Info

Publication number: KR20140094863A
Application number: KR1020130007442A
Authority: KR
Inventors: 이일화
Original assignee: 한국철도기술연구원
Priority date: 2013-01-23
Filing date: 2013-01-23
Publication date: 2014-07-31

Abstract

본 발명은 자갈 궤도 개량 공법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기존에 사용되던 자갈도상을 제거하고 콘크리트도상을 설치할 때, 시공을 보다 용이하게 할 수 있어, 시공시간을 대폭 단축함으로써, 열차 운행에 지장을 초래하지 않는 자갈 궤도 개량 공법에 관한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 궤도를 이루는 자갈과 침목을 제거하는 자갈 및 침목 제거 단계와, 프리캐스트 패널과 레일을 연결하는 레일 고정 단계와, 궤도에서 제거한 자갈을 포설하고 상부에 프리캐스트 패널을 매립하는 프리캐스트 패널 매립 단계와, 프리캐스트 패널의 하부에 위치하는 자갈의 공극으로 시멘트 모르터를 주입하는 시멘트 모르터 주입 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

자갈 궤도 개량 공법{imporving method for old gravel track}

본 발명은 자갈 궤도 개량 공법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기존에 사용되던 자갈도상을 제거하고 콘크리트도상을 설치할 때, 시공을 보다 용이하게 할 수 있어, 시공시간을 대폭 단축함으로써, 열차 운행에 지장을 초래하지 않는 자갈 궤도 개량 공법에 관한 것이다.

일반적으로 도상(Ballast)은 레일 및 침목을 경유하여 전달된 하중을 넓게 분포시켜 노반에 전달하고, 온도변화에 의한 레일 신축으로 인해 발생될 수 있는 침목의 이동을 도상저항력으로 막아 방지하며, 차량의 진동을 흡수하여 승차감을 좋게 할 뿐만 아니라 빗물 배수를 용이하게 하고 잡초가 자라는 것을 막는 등의 다양한 역할을 수행하는 것이다.

따라서 상기와 같은 특성을 잘 갖추고 있으면서 구하기 쉬운 자갈이 도상의 재료로 널리 사용되고 있다.

상기와 같은 종래 자갈도상 궤도의 구조를 간단히 살펴보면 도 1에 도시된 바와 같이 레일(1)은 하부의 침목(2)에, 체결구(3)에 의해 체결되고, 침목(2)의 하부에는 자갈도상(4)이 깔려있다.

이와 같은 상태에서 열차가 운행할 때 열차의 하중이 레일(1)에 가해지면 자갈도상(4)은 침목(2)과 함께 하중을 노반으로 골고루 분산시킨다.

이러한 종래의 자갈도상 궤도의 구조는 레일에 가해지는 열차의 하중이 노반에 골고루 분포되도록 하는 이점은 있으나, 장시간 사용시 자갈이 깨지거나 마모되어 미립자화되고 토사유입으로 배수가 나빠질 수 있을 뿐만 아니라 이로 인해 굳어지면 탄성을 상실하게 되며, 자갈이 미립자화됨에 따라 마찰력과 충격흡수 등 도상기능이 현저하게 저하되므로 그만큼 열차운행의 안전성을 확보하기 어려울 뿐만 아니라 승차감이 떨어지게 되며, 미립자화된 자갈에 의해 분진이 발생되는 문제점이 있었다.

또한, 이렇게 노후화된 자갈 도상을 바꾸어 주는 데는 많은 인력이 소모되어 유지보수비용이 상당할 뿐만 아니라, 작업을 한다고 하더라도 작업시간이 오래 걸리기 때문에 열차의 운행으로 인해 작업시간을 확보하는데 어려움이 있었다.

그래서, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같은 공개특허공보 제10-2003-0065897호에 기재된 기술이 개발되었는데, 그 기술적 특징은 자갈도상과 침목(20)을 노반과 레일(10)로부터 각각 철거하는 철거단계(ST1), 레일(10)의 하부에 체결구(30)로 복수개의 콘크리트침목(20)을 체결하는 침목 체결단계(ST2), 상기 레일(10)을 복수개의 레일지지구(40)로 노반에 대하여 부양된 상태로 지지하는 레일 지지단계(ST3), 상기 노반의 양측에 거푸집(50)을 각각 설치하는 거푸집 설치단계(ST4), 상기 각 거푸집(50) 및 각 콘크리트침목(20) 사이로 콘크리트를 주입하는 콘크리트 주입단계(ST5), 주입된 콘크리트가 양생되는 콘크리트 양생단계(ST6), 상기 콘크리트 양생단계(ST6)에서 콘크리트가 양생되면 각 레일지지구(40) 및 거푸집(50)을 해체하는 해체단계(ST7)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

그런데, 공개특허공보 제10-2003-0065897호에 기재된 기술은 기존에 사용하던 노화된 자갈 도상 궤도를 콘크리트 도상 궤도로 교체할 때, 열차의 운행시간대에도 작업이 이루어질 수 있는 장점이 있으나, 양생중의 콘크리트도상 궤도를 열차가 주행하기 위해서는 저속으로 주행하여야 할 뿐만 아니라, 레일의 위치가 변경되는 것을 막기 위하여 별도의 고정 장치를 구비하여야 하며, 양생이 끝난 후에 레일지지구와 거푸집을 해체하여야 하는 번거로움이 있으며, 양생에 시간이 많이 걸리는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 자갈과 침목을 제거한 후, 프리캐스트 패널을 설치하게 되는데, 상기 프리캐스트 패널 하나당 하나의 레일만이 설치되도록 분리형으로 형성함으로써 한번에 긴 거리를 연결할 수 있어 레일과 프리캐스트 패널을 연결하는 시간을 줄일 수 있어 전체적인 공정을 단축시킬 수 있는 자갈 궤도 개량 공법을 제공하는 것이다.

그리고, 본 발명의 다른 목적은 프리캐스트 패널을 설치할 때, 기존에 사용하던 자갈을 재사용하여 프리캐스트 패널을 매립시키기 때문에 프리캐스트 패널을 지지하기 위한 별도의 장비가 필요하지 않기 때문에 설치가 용이할 뿐만 아니라 설치 후, 지지하기 위한 장비를 제거하는 공정이 생략되기 때문에 전체적인 시공 시간을 줄일 수 있고, 기존에 사용하던 자갈을 재사용하기 때문에 소요비용을 줄일 수 있는 자갈 궤도 개량 공법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 프리캐스트 패널의 하부에 고정돌부를 길이방향을 따라 돌출형성함으로써, 자갈에 매립된 후, 초속경 시멘트 모르터를 주입할 때 외력에 의해 프리캐스트 패널의 위치가 변하는 것을 안정적으로 방지할 수 있어 보다 용이하게 시공할 수 있는 자갈 궤도 개량 공법을 제공하는 것이다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은;

궤도를 이루는 자갈과 침목을 제거하는 자갈 및 침목 제거 단계와, 프리캐스트 패널과 레일을 연결하는 레일 고정 단계와, 궤도에서 제거한 자갈을 포설하고 상부에 프리캐스트 패널을 매립하는 자갈 포설 단계와, 프리캐스트 패널의 하부에 위치하는 자갈의 공극으로 시멘트 모르터를 주입하는 시멘트 모르터 주입 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 프리캐스트 패널은 하나의 프리캐스트 패널의 상부에 하나의 레일만이 설치되는 분리형인 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 프리캐스트 패널은 하면에 고정돌부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 프리캐스트 패널은 내부에 철근이 길이방향으로 구비되고, 각 철근을 연결하는 띠철근이 구비되며, 상기 고정돌부에 위치한 철근을 연결하는 띠철근은 'V'자 형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 시멘트 모르터 주입 단계의 전에 프리캐스트 패널을 고정하기 위한 궤간 유지 장치를 설치하는 궤간 유지 장치 설치 단계와, 상기 시멘트 모르터 주입 단계의 후에 상기 궤간 유지 장치를 제거하는 궤간 유지 장치 제거 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 시멘트 모르터는 단시간에 경화되는 초속경 시멘트 모르터인 것을 특징으로 한다.

상기한 구성의 본 발명에 따르면, 자갈과 침목을 제거한 후, 프리캐스트 패널을 설치하게 되는데, 상기 프리캐스트 패널 하나당 하나의 레일만이 설치되도록 분리형으로 형성함으로써 한번에 긴 거리를 연결할 수 있어 레일과 프리캐스트 패널을 연결하는 시간을 줄일 수 있어 전체적인 공정을 단축시킬 수 있는 효과가 있다.

그리고, 본 발명의 다른 목적은 프리캐스트 패널을 설치할 때, 기존에 사용하던 자갈을 재사용하여 프리캐스트 패널을 매립시키기 때문에 프리캐스트 패널을 지지하기 위한 별도의 장비가 필요하지 않기 때문에 설치가 용이할 뿐만 아니라 설치 후, 지지하기 위한 장비를 제거하는 공정이 생략되기 때문에 전체적인 시공 시간을 줄일 수 있고, 기존에 사용하던 자갈을 재사용하기 때문에 소요비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 프리캐스트 패널의 하부에 고정돌부를 길이방향을 따라 돌출형성함으로써, 자갈에 매립된 후, 초속경 시멘트 모르터를 주입할 때 외력에 의해 프리캐스트 패널의 위치가 변하는 것을 안정적으로 방지할 수 있어 보다 용이하게 시공할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 자갈도상 궤도의 단면도이다.
도 2는 종래의 콘크리트도상 궤도의 단면도이다.
도 3은 종래의 콘크리트도상 궤도의 시공공정을 보여주는 흐름도이다.
도 4는 본 발명에 따른 자갈 궤도 개량 공법의 시공공정을 보여주는 흐름도이다.
도 5는 본 발명에 따른 자갈 궤도 개량 공법의 공정 중, 프리캐스트 패널의 하부에 자갈을 주입한 상태의 콘크리트도상 궤도의 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 자갈 궤도 개량 공법의 공정 중, 자갈 사이에 초속경 시멘트모르터를 주입한 상태의 콘크리트도상 궤도의 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 자갈 궤도 개량 공법에 사용되는 프리캐스트 패널의 사시도이다.
도 8은 본 발명에 따른 자갈 궤도 개량 공법에 사용되는 프리캐스트 패널의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 자갈 궤도 개량 공법의 시공공정을 보여주는 흐름도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 보다 상세하게 설명한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다. 그리고, 본 발명은 다수의 상이한 형태로 구현될 수 있고, 기술된 실시 예에 한정되지 않음을 이해하여야 한다.

도 4는 본 발명에 따른 자갈 궤도 개량 공법의 시공공정을 보여주는 흐름도이고, 도 5는 본 발명에 따른 자갈 궤도 개량 공법의 공정 중, 프리캐스트 패널의 하부에 자갈을 주입한 상태의 콘크리트도상 궤도의 단면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 자갈 궤도 개량 공법의 공정 중, 자갈 사이에 초속경 시멘트모르터를 주입한 상태의 콘크리트도상 궤도의 단면도이고, 도 7은 본 발명에 따른 자갈 궤도 개량 공법에 사용되는 프리캐스트 패널의 사시도이고, 도 8은 본 발명에 따른 자갈 궤도 개량 공법에 사용되는 프리캐스트 패널의 단면도이고, 도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 자갈 궤도 개량 공법의 시공공정을 보여주는 흐름도이다.

본 발명은 노후된 자갈 도상을 견고한 콘크리트 도상으로 개량하기 위한 자갈 궤도 개량 공법에 관한 것으로 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이 그 구성은 궤도를 이루는 자갈(200)과 침목(미도시)을 제거하는 자갈 및 침목 제거 단계(S100)와 프리캐스트 패널(100)과 레일(300)을 연결하는 레일 고정 단계(S200)와 궤도에서 제거한 자갈(200)을 포설하고 상부에 프리캐스트 패널(200)을 매립하는 자갈 포설 단계(S300)와 프리캐스트 패널(100)의 하부에 위치하는 자갈(200)의 공극으로 시멘트 모르터를 주입하는 시멘트 모르터 주입 단계(S500)를 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 자갈 및 침목 제거 단계(S100)는 도상을 형성하는 자갈(200)과 자갈(200)의 상부에 설치되는 침목을 제거하게 되며, 상기 레일 고정 단계(S200)는 공장에서 미리 제작된 프리캐스트 패널(100)의 상부에 각 레일(300)을 설치하게 된다.

이때, 상기 프리캐스트 패널(100)은 도 7에 도시된 바와 같이, 상면에 설치부재(부호미도시)가 길이방향을 따라 일정간겨으로 형성되어 레일(300)을 설치할 수 있는데, 도 2에 도시된 바와 같은 종래의 콘크리트침목(20)은 하나의 콘크리트 침목(20)의 상면 양측에 각각 레일(10)을 설치하도록 폭이 넓게 형성되므로, 레일(10)을 설치하기가 용이하지 않아, 시간당 설치할 수 있는 시공 길이가 길지 않는데 반해, 본 발명의 프리캐스트 패널(100)은 상면에 하나의 레일(300)만을 설치할 수 있게 분리형으로 형성됨으로써, 보다 용이하게 레일(300)을 설치할 수 있어 단위 시간당 시공 길이가 길어지게 된다.

그리고, 상기 자갈 포설 단계(S300)에서는 상기 자갈 및 침목 제거 단계(S100)에서 제거한 자갈(200)을 사용하여 레일(300)이 설치된 프리캐스트 패널(100)의 하부에 주입하여 프리캐스트 패널(100)을 매립하게 된다.

이렇게 기존에 자갈 도상을 형성하던 자갈(200)을 프리캐스트 패널(100)의 하부에 매립함으로써, 자원을 재활용하게 되어 시공에 드는 비용을 절감할 수 있게 된다.

이때, 상기 프리캐스트 패널(100)은 하면에 길이방향을 따라 고정돌부(110)가 형성되는데, 상기 고정돌부(110)는 프리캐스트 패널(100)의 하부에 매립된 자갈(200)의 하부로 삽입되게 되므로, 외부에서 충격이 가해지더라도 프리캐스트 패널(100)이 임의로 움직이는 것을 방지할 수 있게 되어, 보다 용이하게 자갈 도상을 콘크리트 도상으로 개량할 수 있게 된다.

한편, 상기 프리캐스트 패널(100)은 콘크리트를 사용하여 공장에서 미리 제조되는데, 이러한 프리캐스트 패널(100)의 내부에는 철근(120)이 길이방향으로 구비되되, 가장자리를 따라 일정간격으로 위치하며, 상기 철근(120)은 띠철근(130)을 사용하여 연결되게 된다.

여기서, 상기 프리캐스트 패널(100)의 하면에 길이방향으로 형성되는 고정돌부(110)에도 철근(120)이 위치하는데, 상기 고정돌부(110)에 위치하는 철근(120)과 주변의 철근(120)을 연결하는 띠철근(130)의 형상은 'V'자 형상으로 형성되어 프리캐스트 패널(100)의 전체적인 강도를 높여주게 된다.

이렇게 프리캐스트 패널(100)의 하부에 자갈(200)을 매립한 후, 자갈(200) 사이에 형성되는 공극 사이로 시멘트 모르터를 주입하여 자갈(200)을 포함하여 견고한 콘크리트 도상을 형성하게 된다.

이때, 사용하는 시멘트 모르터는 단시간에 경화되는 초속경 시멘트 모르터를 사용함으로써, 단시간에 경화시켜 일반적인 시멘트를 사용할 때 소요되는 양생 기간을 대폭 단축할 수 있어, 열차의 운행이 없는 야간 시간의 작업만으로 작업을 종료할 수 있고, 익일에 개량된 궤도를 열차가 정상적으로 운행할 수 있게 한다.

그리고, 전술한 바와 같이 프리캐스트 패널(100)의 하면에는 길이 방향으로 고정돌부(110)가 형성되어 있어, 자갈(200) 사이에 주입된 초속경 시멘트 모르터가 경화될 때까지 프리캐스트 패널(100)이 임의로 위치가 변경되는 것을 방지하게 되므로 별도의 고정장치를 사용하지 않더라도 안정적으로 콘크리트 도상을 형성할 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 다른 실시 예로 도 9에 도시된 바와 같이, 궤도를 이루는 자갈(200)과 침목(미도시)을 제거하는 자갈 및 침목 제거 단계(S100)와, 프리캐스트 패널(100)과 레일(300)을 연결하는 레일 고정 단계(S200)와, 궤도에서 제거한 자갈(200)을 포설하고 상부에 프리캐스트 패널(200)을 매립하는 자갈 포설 단계(S300)와, 궤간 유지 장치 설치 단계(S400)와, 프리캐스트 패널(100)의 하부에 위치하는 자갈(200)의 공극으로 시멘트 모르터를 주입하는 시멘트 모르터 주입 단계(S500)와, 궤간 유지 장치 제거 단계(S600)를 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 궤간 유지 장치 설치 단계(S400)에서는 자갈(200)의 상부에 위치하는 한 쌍의 프리캐스트 패널(100)을 궤간 유지 장치(400)를 사용하여 고정하게 되는데, 상기 궤간 유지 장치(400)는 프리캐스트 패널(100)의 간격을 유지하기 위한 연결바(420)와 상기 연결바(420)의 양단부에 연결형성되고 프리캐스트 패널(100)의 내측을 지지하는 고정부재(410)로 이루어진다.

그래서, 한 쌍의 프리캐스트 패널(100)이 일정하게 간격을 유지하도록 함으로써, 외력이 작용하더라도 프리캐스트 패널(100)의 위치가 변경되는 것을 보다 안정적으로 방지할 수 있게 된다.

그리고, 상기 궤간 유지 장치 설치 단계(S400) 후에는 프리캐스트 패널(100)의 하부에 위치하는 자갈(200)의 공극 사이로 초속경 시멘트 모르터로 이루어지는 시멘트 모르터를 주입하여 콘크리트 도상을 형성하게 되며, 초속경 시멘트 모르터가 일정 이상의 강도로 경화되게 되면, 궤간 유지 장치 설치 단계(S400)에서 설치한 궤간 유지 장치(400)를 프리캐스트 패널(100)에서 분리하게 된다.

이러한 공정을 통하여 자갈도상을 콘크리트도상으로 개량하게 되므로, 종래와 같이 프리캐스트 패널(100)의 하부에 도 2에 도시된 바와 같은 레일지지구(40)를 별도로 구비하지 않더라도 안정적으로 프리캐스트 패널(100)을 지지하게 되며, 그에 따라 레일지지구(40)를 콘크리트도상에서 분리하는 공정을 생략할 수 있게 되어 전체적인 시공 공정을 대폭 줄일 수 있게 된다.

그리고, 나머지 구성들은 전술한 구성과 동일하므로 별도의 설명은 생략하도록 한다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시 예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리 범위가 미치는 것으로 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것이다.

100 : 프리캐스트 패널 110 : 고정돌부
120 : 철근 130 : 띠철근
200 : 자갈 300 : 레일
400 : 궤간 유지 장치 410 : 고정부재
420 : 연결바 S100 : 자갈 및 침목 제거 단계
S200 : 레일 고정 단계 S300 : 자갈 포설
S400 : 궤간 유지 장치 설치 단계 S500 : 시멘트 모르터 주입 단계
S600 : 궤간 유지 장치 제거 단계

Claims

궤도를 이루는 자갈과 침목을 제거하는 자갈 및 침목 제거 단계와,
프리캐스트 패널과 레일을 연결하는 레일 고정 단계와,
궤도에서 제거한 자갈을 포설하고 상부에 프리캐스트 패널을 매립하는 자갈 포설 단계와,
프리캐스트 패널의 하부에 위치하는 자갈의 공극으로 시멘트 모르터를 주입하는 시멘트 모르터 주입 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자갈 궤도 개량 공법.
제1항에 있어서,
상기 프리캐스트 패널은 하나의 프리캐스트 패널의 상부에 하나의 레일만이 설치되는 분리형인 것을 특징으로 하는 자갈 궤도 개량 공법.
제2항에 있어서,
상기 프리캐스트 패널은 하면에 고정돌부가 형성되는 것을 특징으로 하는 자갈 궤도 개량 공법.
제3항에 있어서,
상기 프리캐스트 패널은 내부에 철근이 길이방향으로 구비되고,
각 철근을 연결하는 띠철근이 구비되며,
상기 고정돌부에 위치한 철근을 연결하는 띠철근은 'V'자 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 자갈 궤도 개량 공법.
제1항에 있어서,
상기 시멘트 모르터 주입 단계의 전에 프리캐스트 패널을 고정하기 위한 궤간 유지 장치를 설치하는 궤간 유지 장치 설치 단계와,
상기 시멘트 모르터 주입 단계의 후에 상기 궤간 유지 장치를 제거하는 궤간 유지 장치 제거 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자갈 궤도 개량 공법.
제1항에 있어서,
상기 시멘트 모르터는 단시간에 경화되는 초속경 시멘트 모르터인 것을 특징으로 하는 자갈 궤도 개량 공법.