KR20140109042A

KR20140109042A - 지하철용 레일의 시공구조

Info

Publication number: KR20140109042A
Application number: KR1020130023185A
Authority: KR
Inventors: 박정근
Original assignee: 주식회사 이알에스
Priority date: 2013-03-05
Filing date: 2013-03-05
Publication date: 2014-09-15

Abstract

본 발명은 저심도에 적용할 수 있는 지하철용 콘크리트 구조체 및 이를 이용한 레일의 시공구조에 관한 것이다. 상기 레일의 시공구조는; 거푸집을 이용하여 콘크리트로 양생되는 것으로서 양단이 개방되어 있는 동시에 지붕(3), 벽체(5) 및 바닥판(7)으로 구성되어 터널(T)을 제공하되, 상기 바닥판(7)에는 철도차량용 레일(13)이 끼워져 설치될 수 있도록 한 쌍의 레일홈통(11)이 그루브(groove) 형태로 마련되는 것을 특징으로 하는 지하철용 콘크리트 구조체; 상기 레일홈통(11)의 바닥에 놓이게 되는 레일(13); 상기 레일(13)이 상기 레일홈통(11) 내부에서 고정되도록 하기 위해 상기 레일홈통(11)에 충전되는 탄성충전재(15)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

지하철용 콘크리트 구조체 및 이를 이용한 레일 시공구조{Concrete Tunnel For Subway And Rail Construction Structure Using The Same}

본 발명은 지하철용 철도궤도의 구조 및 시공방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 저심도에 적용할 수 있는 지하철용 콘크리트 구조체 및 이를 이용한 레일의 시공구조에 관한 것이다.

지하철의 심도가 낮은 경우, 즉 저심도인 경우에는 터널시공을 하지 않고 개착(開鑿)시공을 하는 것이 일반적이다. 개착시공은 지표면에서부터 땅을 판 다음 지하에 바닥, 벽체 및 지붕으로 구성되는 구조체를 축조한 다음 흙을 덮어 완성하는 방식이다.

구조체는 교각에 있어서의 박스거더와 같이 사전에 공장에서 양생한 다음 시공현장으로 운반하여 설치하는 것이 보통인데, 이는 공기의 단축 및 시공 경제성을 위해 바람직한 시공방법이다. 이러한 구조체는 국내 특허출원 제10-2001-0060511호에서 개시된 바와 같은 방법으로 시공될 수 있다.

프리캐스트(pre-cast)라 불리는 이러한 구조체를 저심도 지하철용 터널에 적용하는 경우, 지하철 궤도는 도 1과 같은 단면 구조를 갖게 될 것이 자명하다. 구조체(100)의 바닥 상면에 철도차량의 정적 및 동적 하중에 견딜 수 있도록 콘크리트 도상(110)을 부가적으로 설치된다. 그리고 그 도상 위에 방진을 위한 침목(120)이 배설되고 레일(130)은 침목 위에 설치된다.

본 발명자는 도 1에 도시된 구조에서 다음과 같은 낭비적 요소를 발견하였다. 즉 레일(130)이 차지하는 높이만큼 구조체(100)의 높이(H)를 높여야 한다는 것이다. 따라서 레일(130)의 상단과 구조체(100)의 바닥면 사이에 해당하는 공간(B)은 불가피하게 마련되기는 하지만 불필요한 공간이라는 것이다. 만약 이 공간(B)의 높이를 몇 cm라도 줄일 수 있다면 그 효과는 매우 클 것임에 명백하다.

위와 같은 문제에 대한 본 발명의 목적은, 개착식으로 진행되는 지하철용 터널 시공에 사용되는 박스형 콘크리트 구조체의 높이를 낮춤으로써 구조체의 양생비용을 낮추고, 굴착깊이를 낮춤으로써 공기를 단축시키고 시공비용을 절감하도록 하는 지하철용 터널 시공방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

위와 같은 목적은, 거푸집을 이용하여 콘크리트로 양생되는 것으로서 양단이 개방되어 있는 동시에 지붕, 벽체 및 바닥판으로 구성됨으로써 터널을 제공하는 지하철용 콘크리트 구조체에 있어서;

상기 바닥판에는 철도차량용 레일이 끼워져 안착될 수 있도록 한 쌍의 레일홈통이 그루브 형태로 마련되는 것을 특징으로 하는 지하철용 콘크리트 구조체에 의해 달성된다.

본 발명의 다른 특징에 의하면,

상기 바닥판에는 강성의 증가를 위해 보강철근이 더 배근되어 있을 수 있다.

본 발명의 다른 목적은,

거푸집을 이용하여 콘크리트로 양생되는 것으로서 양단이 개방되어 있는 동시에 지붕, 벽체 및 바닥판으로 구성되어 터널을 제공하되, 상기 바닥판에는 철도차량용 레일이 끼워져 설치될 수 있도록 한 쌍의 레일홈통이 그루브(groove) 형태로 마련되는 것을 특징으로 하는 지하철용 콘크리트 구조체;

상기 레일홈통의 바닥에 놓이게 되는 레일;

상기 레일이 상기 레일홈통 내부에서 고정되도록 하기 위해 상기 레일홈통에 충전되는 탄성충전재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 지하철용 터널의 구조에 의해 달성된다.

본 발명의 특징에 의하면 상기 레일과 레일홈통 사이에는 상기 레일에 전달되는 진동을 감쇄시키기 위한 레일지지판이 더 개입될 수 있다.

본 발명의 특징에 의하면 상기 레일은 단면이 사각 형태이며, 철도차량의 바퀴가 안착되는 바퀴안착홈이 상면에 마련될 수 있다.

위와 같은 구성에 의하면, 콘크리트 구조체의 바닥판에 마련되는 레일홈통의 깊이에 해당하는 만큼 콘크리트 구조체의 높이를 낮출 수 있게 된다. 따라서 그에 대응되는 정도로 콘크리트의 양을 절감할 수 있으며, 나아가 그에 수반되는 모든 제반 비용을 절감할 수 있게 된다. 또한 굴착 깊이도 줄일 수 있어 비용절감은 물론 공기단축의 효과도 얻을 수 있다.

도 1은 종래 방식을 이용한 지하철용 터널의 단면 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 지하철용 콘크리트 구조체의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 지하철용 콘크리트 구조체의 평단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 지하철용 콘크리트 구조체의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 지하철용 콘크리트 구조체의 단면도이다.

이하, 첨부된 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 구체적인 내용을 상세하게 설명한다.

본 발명의 지하철용 콘크리트 구조체(1, 이하, '구조체'라 한다)는 거푸집을 이용하여 콘크리트로써 양생되는 것이다. 구조체(1)는 양단이 개방되어 있는 동시에 지붕(3), 벽체(5) 및 바닥판(7)으로 구성됨으로써 터널(T)을 제공하는 것이다. 구조체(1)의 길이는 보통 3 ~ 15m 까지 다양할 수 있다. 구조체(1)는 지하에 매설되는 것으로서 지면으로부터 가해지는 각종의 하중에 견딜 수 있는 강성을 가지며, 내부에는 인장강도의 증가를 위해 철근(9)이 배근된다.

본 발명의 특징에 의하면, 구조체(1)의 바닥판에 철도차량용 레일이 끼워져 안착될 수 있도록 한 쌍의 레일홈통(11)이 그루브(groove) 형태로 마련된다. 레일홈통(11)은 구조체(1)를 양생할 때 마련되는데, 이는 레일홈통(11)을 염두에 두고 거푸집을 제작하면 될 것이기 때문에 어려운 점은 없을 것이다.

레일홈통(11)을 마련함으로써 취약해지는 강도는 바닥판(7) 내부에 배근되는 철근의 양을 일반적인 경우 보다 더 많게 하면 된다. 이렇게 부가적으로 설치되는 철근을 보강철근(9)이라 한다.

보강철근(9)은 바닥판(7) 전체에 걸쳐 고르게 배근할 수도 있다. 그러나 도시된 바와 같이 레일홈통(11)의 직하에 위치한 부분(K)에만 보강철근(9)을 설치하여도 무방하다. 도시된 바에 의하면 바닥판의 해당 부분(K)에 보강철근(9)이 밀집되어 있는 것을 볼 수 있다.

레일홈통(11)의 깊이(D)는 역학적 설계예 의해 구체적으로 결정될 것이지만, 5 ~ 15cm 만 되어도 큰 효과를 얻을 수 있다. 레일홈통(11)의 폭(W)은 당연히 레일의 폭에 준하여 결정되는데 15 ~ 25cm가 될 수 있다. 레일홈통(11)은 아래가 좁고 위가 넓도록 양 측벽(12)이 경사면으로 되어 있는데 이는 양생시 거푸집의 탈형을 용이하게 하기 위한 것이다. 측벽(12)의 경사각(A)은 3 ~ 10° 이다.

바닥판의 상면 중간지점에는 얕은 깊이로 패인 형태로 방진판바닥홈(16)이 마련된다. 방진판바닥홈(16)은 후술되는 바와 같이 방진판을 안정되게 설치하기 위한 수단이 되며 1 ~ 3cm의 깊이로 마련된다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 구조체(1)의 평단면도이다. 본 실시예에 의하면 레일홈통(11)이 직선형이 아닌 곡선형으로 되어 있다. 레일홈통(11)의 곡률(R)은 현장의 사정에 따라 미리 설계될 것이며 그에 의거하여 따라 제작될 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 위의 구조체를 이용한 철도차량용 레일의 시공 구조에 의해 달성된다. 이하, 도 4를 참조하여 설명한다.

구조체(1) 및 그의 바닥판(7)에 마련되는 레일홈통(11)에 대하여는 위에 설명한 바와 같다. 구조체(1)는 크레인에 의해 개착된 현장의 정확한 위치에 놓이게 될 것이다. 구조체(1)는 수평이나 방향 등이 정확하게 세팅된 다음 고정된다.

레일홈통(11)에는 레일(13)이 끼워져 안착된다. 기존의 통상적인 레일의 구조와 다르게 본 발명의 철도차량용 레일(13)은 매립형으로 설치된다. 레일(13)은 레일홈통(11)에 충전되는 탄성충전재(15)에 의해 고정된다. 탄성충전재(15)는 레일(13)을 고정시키는 기능은 물론 자체의 탄성에 의해 레일과 철도차량(V)의 충격에 의해 발생되는 소음과 진동을 감쇄시키는 기능도 수행한다. 탄성충전재(15)는 액상의 고무 소재를 레일홈통(11)에 채운 다음 경화시킴으로써 설치된다. 고무 이외의 소재도 충전재로 이용될 수 있지만 현재 고무가 가장 바람직한 것으로 알려져 있으므로 이를 사용하는 것을 제안한다. 다만 기술의 발달에 의해 더 유용한 소재가 대체될 수 있음은 물론이다.

레일(13)의 저부에는 판재 형태의 레일지지판(17)이 더 개입될 수 있다. 레일지지판(17)은 강한 압축강도를 가지며 진동을 흡수할 수 있는 소재로서 목재 또는 합성수지재가 이용될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면 레일(13)은 철도차량의 바퀴와 닿는 부분이 돌출된 형태가 아니라 오목하게 패인 요입 형태로 되어 있다. 즉 레일(13)은 단면이 사각 형태의 금속으로 되어 있으며 바퀴가 안착되는 바퀴안착홈(19)이 레일(13)의 상면에 마련되어 있다. 바퀴안착홈(19)의 구체적인 형태는 바퀴의 단면 형태에 따라 결정된다. 이와 같은 형식의 레일을 사용하는 것은 구조체의 높이(H)를 더욱 낮출 수 있게 하는데 도움이 될 것임이 분명하다.

또한 구조체의 바닥판 상면에 마련된 방진판 바닥홈(16)에는 일정한 두께로 바닥방진판(21)이 설치된다. 바닥방진판(21)의 두께는 1 ~ 3cm의 두께로 마련될 수 있으며 탄성충전재와 같은 소재가 사용될 수도 있으나 강성을 필요로 하지 아니하므로 우레탄이 적당할 것이다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면 구조체의 측벽 하단에는 바퀴와 레일의 충격에 의해 발생되는 소음을 감쇄시키기 위하여 우레탄 등으로 된 측벽방진판(23)이 더 부착될 수 있다. 측벽방진판(23)의 상단의 일정 구간(23a)은 소음이 위로 확산되는 것을 방지하고자 레일을 향해 절곡되어 있다.

철도차량의 왕복 운행을 위해서는 구조체(1)는 1쌍이 병렬로 설치되어야 할 것이다. 그러나 도 5에 도시된 바와 같이 하나의 구조체에 2개의 터널이 동시에 마련될 수도 있다. 이것은 철도차량 내지 터널(T)의 좌우폭에 따라 가능여부가 결정될 것이다.

위에 도시 및 설명된 구성은 본 발명의 기술적 사상에 근거한 바람직한 실시예에 지나지 아니한다. 당업자는 통상의 기술적 상식을 바탕으로 다양한 변경실시를 할 수 있을 것이지만 이는 본 발명의 보호범위에 포함될 수 있음을 주지해야 할 것이다.

1 : 구조체 3 : 지붕
5 : 벽체 7 : 바닥판
9 : 보강철근 11 : 레일홈통
13 : 레일홈통의 측벽 13 : 레일
15 : 탄성충전재 17 : 레일지지판
19 : 바퀴안착홈 21 : 바닥방진판
23 : 측벽방진판 T : 터널

Claims

거푸집을 이용하여 콘크리트로 양생되는 것으로서 양단이 개방되어 있는 동시에 지붕(3), 벽체(5) 및 바닥판(7)으로 구성됨으로써 터널(T)을 제공하는 지하철용 콘크리트 구조체에 있어서;
상기 바닥판(7)에는 철도차량용 레일이 끼워져 안착될 수 있도록 한 쌍의 레일홈통(11)이 그루브(groove) 형태로 마련되는 것을 특징으로 하는 지하철용 콘크리트 구조체.
제1항에 있어서,
상기 바닥판(7)에는 강성의 증가를 위해 보강철근(9)이 더 배근되는 것을 특징으로 하는 지하철용 콘크리트 구조체.
거푸집을 이용하여 콘크리트로 양생되는 것으로서 양단이 개방되어 있는 동시에 지붕(3), 벽체(5) 및 바닥판(7)으로 구성되어 터널(T)을 제공하되, 상기 바닥판(7)에는 철도차량용 레일(13)이 끼워져 설치될 수 있도록 한 쌍의 레일홈통(11)이 그루브(groove) 형태로 마련되는 것을 특징으로 하는 지하철용 콘크리트 구조체;
상기 레일홈통(11)의 바닥에 놓이게 되는 레일(13);
상기 레일(13)이 상기 레일홈통(11) 내부에서 고정되도록 하기 위해 상기 레일홈통(11)에 충전되는 탄성충전재(15)를 포함하는 것을 특징으로 하는 지하철용 레일의 시공구조.
제3항에 있어서,
상기 레일(13)과 레일홈통(11) 사이에는 상기 레일(13)에 전달되는 진동을 감쇄시키기 위한 레일지지판(17)이 더 개입되는 것을 특징으로 하는 지하철용 레일의 시공구조.
제3항에 있어서,
상기 레일(13)은 단면이 사각 형태로서, 철도차량의 바퀴가 안착되는 바퀴안착홈(19)이 상면에 마련되는 것을 특징으로 하는 지하철용 레일의 시공구조.
제3항에 있어서,
상기 바닥판(7)에는 강성의 증가를 위해 보강철근(9)이 더 배근되는 것을 특징으로 하는 지하철용 레일의 시공구조.
제3항에 있어서,
상기 바닥판(7)의 상면에는 진동과 소음을 감쇄시키기 위해 바닥방진판(21)이 더 부착 설치되는 것을 특징으로 하는 지하철용 레일의 시공구조.
제3항에 있어서,
상기 벽체(5)의 양측 하단에는 측벽방진판(23)이 더 부착 설치되는 것을 특징으로 하는 지하철용 레일의 시공구조.
제8항에 있어서, 상기 측벽방진판(23)의 상단은 상기 레일을 향해 절곡되어 있는 것을 특징으로 하는 지하철용 레일의 시공구조.