KR20210078897A

KR20210078897A - 철도운행선 경사면을 이용한 그라우팅 주입 보강구조물 및 그 시공방법

Info

Publication number: KR20210078897A
Application number: KR1020190170833A
Authority: KR
Inventors: 조성광
Original assignee: 신명탑건설(주)
Priority date: 2019-12-19
Filing date: 2019-12-19
Publication date: 2021-06-29
Also published as: KR102414092B1

Abstract

본 발명에 따르면, 경사면으로부터 중심부를 향하여 굴착공을 다수개 시공하고, 각 굴착공에 충진약액을 주입하여 수직한 일직선 상에 노반지지층이 설치됨으로써, 철도 운행의 중단 없이도 시공이 가능하고, 하중전달 구조를 수직방향으로 형성하여 부동침하 및 수직변위가 방지되어 철도 운행의 안정성을 확보할 수 있는 철도운행선 경사면을 이용한 그라우팅 주입 보강구조물 및 그 시공방법을 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는, 철도 노반의 상부측 경사면 일 지점에 그라우팅주입장치를 배치하는 단계(a)와, 상기 그라우팅주입장치를 통하여 상기 경사면의 중심부를 향하여 굴착을 실시하되, 상기 도상으로부터 수직한 일직선방향으로 이어지도록 지표면의 근접 깊이에 최하위 굴착공을 시공하고, 상기 그라우팅주입장치에서의 주입관을 통하여 상기 굴착공의 단부에 충진약액을 기설정량 주입하여 양생시키는 단계(b)와, 상기 최하위 굴착공을 기준으로 하여 상기 그라우팅주입장치의 경사각도를 줄여가면서 차례로 다수개의 상기 굴착공의 단부가 수직한 일직선 상에 위치하도록 시공하고 상기 하부 굴착공부터 단부에 차례로 충진약액을 기설정량 주입하여 양생시키는 단계(c)와, 상기 충진약액의 주입으로 상기 각 굴착공의 단부측에 노반지지층이 수직 간격을 두고 적층 형성되는 단계(d)를 포함하는 것이다.

Description

철도운행선 경사면을 이용한 그라우팅 주입 보강구조물 및 그 시공방법{ GROUTING INJECTION REINFORCEMENT STRUCTURE USING SLOPE SURFACE OF RAILWAY TRACK AND CONSTRUCTING METHOD THEREOF}

본 발명은 철도운행선 경사면을 이용한 그라우팅 주입 보강구조물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 철도 운행 중단 없이도 안전하고 경제적인 보강구조물을 철도 노반 내부에 설치하여 부동침하 및 수직변위 방지가 가능한 철도운행선 경사면을 이용한 그라우팅 주입 보강구조물 및 그 시공방법 에 관한 것이다.

일반적으로, 철도는 다른 교통수단과 달리 우회할 수 있는 교통수단이 아니기 때문에 유실이 발생하면 복구하기 전까지 많은 비용이 소요되며, 긴급 복구가 절실하게 요구된다.

또한, 국지성 호우나 게릴라성 집중 호우에 의한 선로나 그 연변 사면의 붕괴나 유실로 인하여 이를 복구하기 위해 소요되는 비용이 점점 증가하고 있고, 그 피해 또한 크며, 유지보수가 만만치 않은 실정이다. 이러한 선로를 복구하기 위해서 현재까지의 긴급 보수 방법으로는 많은 비용이 소요될 뿐만 아니라 그 품질관리와 유지보수면에서도 많은 문제가 발생하고 있다.

또, 철도노반은 궤도를 충분히 견고하게 지지하고 적당한 탄성을 부여하며, 상부노반 연약화를 방지하고, 노상으로 열차 하중을 분산 및 전달하는 기능을 가지고 있다. 이러한 철도노반이 사용년수의 경과, 열차의 반복 충격하중, 우수의 침입 등에 의해 내구성과 지지력이 저하됨으로써 노반의 침하 등에 의해 궤도틀림을 유발할 수 있고, 이로 인한 안전사고가 발생될 수 있다.

따라서 안전, 신속, 정확한 물류 수송과 열차 운행상의 안정성 확보를 위해 철도노반의 내구성 및 지지력을 강화할 수 있는 적극적인 대책 수립이 요구된다.

도 1은 종래의 기술에 따른 철도 노반을 나타내는 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 일반적으로 철도 노반(10) 상에 도상(31), 침목(32)이 설치되어, 레일을 따라 열차(33)가 운행된다.

이러한 노반(10)은 안전율 확보를 위하여 1.0:1.5~2.0의 기울기를 갖는 경사면(20)으로 되어있기 때문에 선로의 높이(H)가 높아질수록 많은 면적의 부지를 차지한다. 즉, 현재 철도 및 도로의 노반(10)의 측면은 안전을 확보하기 위하여 1.0:1.5~2.0의 경사면(20)을 이루고 있기 때문에 이러한 사면이 차지하는 부지의 넓이는 노반의 성토 높이(H)에 비례하여 점점 넓어지게 된다.

철도선로를 구축하는 경우, 천연지반을 잘라 내거나 또는 성토(Embanking)에 의해서 노반(10)을 형성하는 것이 많고, 그 경사면(Slope)을 법면(face of slope)이라고도 한다.

이러한 경사면(20)은 각도가 크면 우천시 무너지기 쉽다는 문제점이 있다.

따라서 지반을 보강하는 공법으로서, 파일(Pile) 공법, 소일네일링(Soil Nailing) 공법, 어스앵커(Earth Anchor) 공법 등이 있다. 이러한 공법들은 모두 유압드릴이나 각종 굴착 천공기를 이용하여 굴착 천공작업을 수행하고, 지반보강재로서 파일, 네일, 강선 등을 천공홀에 삽입한 후 그라우팅재를 주입하는 과정으로 진행된다.

한편, 철도선로를 성토하여 구축하는 경우, 인공 다짐된 지반으로서 성토된 토양의 종류나 상태, 다짐 정도 및 다짐 기간에 따라 침하가 발생할 수 있다. 따라서 성토부를 형성할 때, 양호한 성토 재료의 선정에 각별히 유의하고 충분한 다짐 작업을 수행하며, 가능한 초기 침하가 완료되어 성토부의 지반이 안정화된 이후에 콘크리트 도상을 설치하는 공정에 착수하는 것이 바람직하다, 하지만, 그렇지 못한 경우, 구축된 철도 노반에 대한 근본적인 보강이 필요하며, 이때, 궤도 슬래브와 노반 사이에 재료를 주입하여 침하된 궤도의 높이를 조정하고 있다.

도 2는 종래의 기술에 따른 철도 침하복원 공법을 설명하기 위한 단면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 철도의 운행을 중지시킨 상태에서 침하구간의 도상(31)과 침목(32) 사이에 장비를 통해 천공한 후, 그라우트 주입관(40)을 삽입하고, 그라우트재를 주입하여 철도 침하를 복원하게 된다.

그러나 통상적으로 철도에서는 열차가 운행되지 않는 야간에만 작업이 가능하고, 주간에는 장비를 철수해야 하므로 장비의 이동 및 배치에 과도한 시간이 요구되어 노반보강 공법에 있어서 경제성 측면에서 많은 제약이 있다는 문제점이 있었다.

대한민국 특허공개번호 제10-2019-0006665호(공개일자 2019년01월21일) 대한민국 특허공개번호 제10-2014-0037695호(공개일자 2014년03월27일)

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 경사면으로부터 중심부를 향하여 굴착공을 다수개 시공하고, 각 굴착공에 충진약액을 주입하여 수직한 일직선 상에 노반지지층이 설치됨으로써, 철도 운행의 중단 없이도 시공이 가능하고, 하중전달 구조를 수직방향으로 형성하여 부동침하 및 수직변위가 방지되어 철도 운행의 안정성을 확보할 수 있는 철도운행선 경사면을 이용한 그라우팅 주입 보강구조물 및 그 시공방법을 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 철도 노반의 경사면에 소정의 각도를 달리하여 차례로 다수개의 굴착공을 형성하되, 상기 다수개의 굴착공 단부가 수직한 일직선 상에 간격을 두고 위치하도록 굴착되고, 그라우팅주입장치를 통해 상기 각 굴착공 단부에 충진약액을 주입하여 노반지지층이 적층 형성되는 것이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 굴착공은 지표면의 근접 깊이에서부터 도상의 근입 깊이까지 차례로 시공되되, 도상을 기준으로 하여 상기 경사면의 일 지점으로부터 경사각도가 줄어들면서 단계별로 굴착되는 것이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 그라우팅주입장치는 상기 충진약액을 소장의 배합으로 혼합하는 그라우트믹서기와, 상기 그라우트믹서기로부터 혼합된 상기 충진약액을 압력으로 공급하는 그라우트펌프와, 상기 굴착공을 천공함과 함께 공급되는 상기 충진약액을 주입관을 통해 배출하는 보링머신으로 구성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 그라우팅펌프와 상기 보링머신의 사이에 상기 충진약액의 주입시 압력과 유량을 측정할 수 있는 유량계가 더 설치될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 그라우팅주입장치를 통한 공법은 상기 충진약액을 주입시키는 인젝션 공법일 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 충진약액은 물유리에 응결조정제가 혼합된 겔 타입인 것이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 충진약액은 굴착된 하부측 상기 굴착공부터 최상부측까지 차례로 주입될 수 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 다른 기술적 수단으로서, 철도 노반의 상부측 경사면 일 지점에 그라우팅주입장치를 배치하는 단계(a)와, 상기 그라우팅주입장치를 통하여 상기 경사면의 중심부를 향하여 굴착을 실시하되, 상기 도상으로부터 수직한 일직선방향으로 이어지도록 지표면의 근접 깊이에 최하위 굴착공을 시공하고, 상기 그라우팅주입장치에서의 주입관을 통하여 상기 굴착공의 단부에 충진약액을 기설정량 주입하여 양생시키는 단계(b)와, 상기 최하위 굴착공을 기준으로 하여 상기 그라우팅주입장치의 경사각도를 줄여가면서 차례로 다수개의 상기 굴착공의 단부가 수직한 일직선 상에 위치하도록 시공하고 상기 하부 굴착공부터 단부에 차례로 충진약액을 기설정량 주입하여 양생시키는 단계(c)와, 상기 충진약액의 주입으로 상기 각 굴착공의 단부측에 노반지지층이 수직 간격을 두고 적층 형성되는 단계(d)를 포함하는 것이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 단계(a)에서 상기 그라우팅주입장치는, 그라우트믹서기와, 상기 그라우트믹서기로부터 혼합된 상기 충진약액을 압력으로 공급하는 그라우트펌프와, 상기 굴착공을 천공함과 함께 공급되는 상기 충진약액을 주입관을 통해 배출하는 보링머신으로 구성되며, 상기 그라우트믹서기와 상기 그라우트펌프는 상기 경사면으로부터 이격된 본진플랫폼에 고정 배치되고, 연결관을 통해 연결되는 상기 보링머신이 상기 경사면에 이동 배치되는 것이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 그라우팅주입장치는 이중관 스트레이너 공법을 사용하며, 상기 보링머신의 천공케이싱으로 굴착 후, 상기 주입관으로 충진약액을 1차 소량 주입하여 주변으로의 확산을 방지하고, 2차 주입으로 양생시키는 것이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 충진약액의 기설정 주입량은, Q=V*λ*J

여기서 Q는 주입량, V는 주입대상토량, λ는 주입율, J는 중요도 비율을 의미하는 것이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 굴착공의 간격은 적어도 1M를 유지하는 것이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 단계(a)에서부터 단계(d)는 상기 철도 노반을 구간을 따라 이동하면서 반복 시공되는 것이다.

본 발명에 의한 철도운행선 경사면을 이용한 그라우팅 주입 보강구조물 및 그 시공방법은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 운행 중인 철도 노반구조물의 경사면이 차지하는 공간을 유효하게 재활용하기 위하여 노반의 경사면을 열차가 운행 중인 상태에서 소정 각도를 따라 차례로 굴착하고, 그라우팅 주입공법을 통해 수직한 일직선 상에 노반지지층이 보강 설치됨으로써 경사면의 안정성을 향상과 함께 부동침하 및 수직변위가 방지될 수 있다.

둘째, 충진약액 주입을 위한 굴착 시 안정성 확보를 위하여 노반 상에 지표면의 근접 깊이에서부터 도상의 근입 깊이까지 경제적으로 시공한다.

셋째, 본진플랫폼에서 충진약액이 공급되고, 이를 이동 가능한 그라우팅 주입장치를 사용함으로써, 일정 간격을 따라 쉽게 배치되어 그라우팅 주입 시공이 반복 가능하다.

도 1은 종래의 기술에 따른 철도 노반을 나타내는 도면이고,
도 2는 종래의 기술에 따른 철도 침하복원 공법을 설명하기 위한 단면도이고,
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 철도운행선 경사면에 굴착공을 시공하는 것을 설명하기 위한 단면도이고,
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 철도운행선 경사면에 굴착공이 차례로 시공되는 것을 보여주는 단면도이고,
도 5는 본 발명에 따른 그라우팅주입장치의 개략적인 구성도이고,
도 6은 도 5에서 보링머신의 시공절차를 설명하기 위한 도면이고,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 철도운행선 경사면을 이용한 그라우팅 주입 보강구조물의 시공방법 흐름도이고,
도 8은 도 7에서 시공방법이 구간을 따라 반복 시공되는 것을 설명하기 위한 도면이다.

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.

본 발명 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

여기서 도 3은 본 발명의 실시예에 따라 철도운행선 경사면에 굴착공을 시공하는 것을 설명하기 위한 단면도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따라 철도운행선 경사면에 굴착공이 차례로 시공되는 것을 보여주는 단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 그라우팅주입장치의 개략적인 구성도이고, 도 6은 도 5에서 보링머신의 시공절차를 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 철도운행선 경사면을 이용한 그라우팅 주입 보강구조물의 시공방법 흐름도이고, 도 8은 도 7에서 시공방법이 구간을 따라 반복 시공되는 것을 설명하기 위한 도면이다.

종래도면 도 1을 참고하면, 일반적으로 철도 노반(10) 상에 도상(31), 침목(32)이 설치되어, 레일을 따라 열차(33)가 운행된다.

대체적으로 노반(10)은 안전율 확보를 위하여 1.0:1.5~2.0의 기울기를 갖는 경사면(20)으로 이루어져 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 경사면(20)에 소정의 각도를 달리하여 차례로 다수개의 굴착공(110)을 형성시키고, 굴착공(110)에 약액을 주입하여 노반지지층(100)을 형성하는 것이다.

먼저, 그라우팅주입장치(300)는 도 5에서와 같이, 크게 그라우트믹서기(310)와 그라우트펌프(320) 및 보링머신(350)으로 구성될 수 있다.

그라우트믹서기(310)와 그라우트펌프(320)는 도 8을 참고하여 설명하면, 철도 노반(10)에서 침하가 발생된 일정 구간을 정하고, 상기 구간에 근접하여 모든 장비들이 집결되는 장소로 본진플랫폼(200)을 지정하고, 상기 본진플랫폼(200)에 설치되는 것이다.

그라우트믹서기(310;grout mixer)는 그라우트를 혼합하는 믹서로 분리, 침전을 방지하기 위한 교반기이다.

그리고 그라우트펌프(320:grout pump)는, 그라우트재를 압송하는 장치이며, 피스톤식, 플런저식, 유압식 등의 구조 형식이 있고, 그라우트믹서기(310)와 같이 본진플랫폼(200)에 설치되는 것이다.

보링머신(350:Boring Machine)은 그라우트펌프(320)와 탈, 장착 및 연장이 가능한 연결관(340)을 통해 연결 설치되며, 노반(10)의 경사면(20)에 배치되어 굴착공(110)을 천공함과 함께 공급되는 충진약액을 주입관(354)을 통해 배출하는 장치이다.

더 나아가 보링머신(350)은 경사면(20)의 일지점 바람직하게는 경사면(20)의 상부측으로 이동 배치가 완료되면, 천공케이싱(352)과 천공케이싱(352)의 내측에 설치된 주입관(354)의 이중관으로 구성되어 천공케이싱(352)으로 계획 심도까지 착공을 하고, 주입관(354)을 통해 충진약액을 주입하게 된다.

여기서 보링머신(350)을 통한 굴착 시공은 도 3 또는 도 4에서와 같이, 철도 노반(10)의 경사면(20)에 소정의 각도를 달리하여 차례로 다수개의 굴착공을 형성하되, 다수개의 굴착공(110) 단부가 수직한 일직선 상에 간격을 두고 위치하도록 굴착될 수 있다.

즉, 다수개의 굴착공(110) 중 최하위 굴착공(110)은 노반(10)과 지표면(40)의 근접 깊이에 해당하는 노반(10)의 중심부 깊이에 형성되고, 도상(31)의 근입 깊이에 최상위 굴착공(110)이 형성될 수 있다.

따라서 다수개의 굴착공(110)은 최하위 굴착공(110)부터 최상위 굴착공(110)까지 차례로 시공되며, 이를 위하여 경사면(20)의 일지점에 배치된 보링머신(350)의 경사각도가 줄어들면서 단계별로 굴착되는 것이다.

각 굴착공(110)의 단부 간격은 대략 1M정도를 유지하는 것이 바람직하다.

그리고 그라우팅주입장치(300)를 통한 공법은 상기 충진약액을 주입시키는 인젝션 공법일 수 있으며, 더 나아가 이중관스트레이너 공법과 더블퍼커 공법이 사용될 수 있으나, 바람직하게는 이중관스트레이너 공법이 사용될 수 있다.

한편, 그라우트펌프(320)와 보링머신(350)의 사이 연결관(340)에 충진약액의 주입시 압력과 유량을 측정할 수 있는 유량계(330)가 더 설치될 수 있다.

유량계(330)는 시간당 일정한 면적의 단면을 통과하는 충진약액의 체적, 질량 또는 중량의 비를 측정하는데 사용되는 장치로서, 충진약액의 주입양을 관리할 수 있으며, 종류는 관로 내에 조임기구가 설치된 차압식 유량계이거나, 가변 면적식 유량계 또는 용적식, 터빈식, 와류식, 전자식 등 일 수 있다.

그리고 충진약액은 물유리에 응결조정제가 혼합된 겔 타입일 수 있다.

물유리(water glass)는 이산화규소와 알카리를 융해해서 얻은 규산나트륨(액상)을 진한 수용액으로 한 것으로서, 규사와 소다회의 혼합물을 1,300℃~1,500℃에서 용융해서 생긴 것을 저업증기솥에서 처리하여 얻을 수 있다.

상기 물유리는 공기 속에서는 이산화탄소를 흡수해서 겔 모양의 규산이 석출되므로 강한 접착력을 갖는다.

그리고 응경조성제로는 주재료로 황산이 사용될 수 있다. 황산은 극물이지만, 약액 주입에서는 황산 그 자체를 사용하는 것이 아니라, 황산과 물유리를 반응시켜서 산성 실카졸을 만들고, 산성 실카졸과 알칼리 반응재를 썩어서 고화시키게 된다.

따라서 충진약액이 각 굴착공(110)의 단부에 주입되어 양생되어 노반지지층(100)이 적층 형성되는 것이다.

노반지지층(100)은 수직 방향으로 일정 거리 이격되거나, 맞대어져서 형성될 수도 있다.

이상과 같은 구성의 본 발명에 따른 철도운행선 경사면을 이용한 그라우팅 주입 시공방법은, 도 6 내지 도 8을 참고하여 설명한다.

철도 노반의 상부측 경사면 일 지점에 그라우팅주입장치를 배치하는 단계(a)와, 상기 그라우팅주입장치를 통하여 상기 경사면의 중심부를 향하여 굴착을 실시하되, 상기 도상으로부터 수직한 일직선방향으로 이어지도록 지표면의 근접 깊이에 최하위 굴착공을 시공하고, 상기 그라우팅주입장치에서의 주입관을 통하여 상기 굴착공의 단부에 충진약액을 기설정량 주입하여 양생시키는 단계(b)와, 상기 최하위 굴착공을 기준으로 하여 상기 그라우팅주입장치의 경사각도를 줄여가면서 차례로 다수개의 상기 굴착공의 단부가 수직한 일직선 상에 위치하도록 시공하고 상기 하부 굴착공부터 단부에 차례로 충진약액을 기설정량 주입하여 양생시키는 단계(c)와, 상기 충진약액의 주입으로 상기 각 굴착공의 단부측에 노반지지층이 수직 간격을 두고 적층 형성되는 단계(d)를 포함할 수 있다.

단계(a)에 따르면, 그라우트믹서기(310)와 그라우트펌프(320) 및 보링머신(350)으로 크게 구성되는 그라우팅주입장치(300) 중 그라우트믹서기(310)와 그라우트펌프(320)는 본진플랫폼(200)에 설치된다.

본진플랫폼(200)은 그라우팅 공법에 필요한 모든 장비들이 집결되는 장소이며, 침하가 이루어지는 노반(10)의 길이 방향을 따른 구간 중 바람직하게 중간 구간에 근접하여 설치되는 것이다.

상기의 보링머신(350)이 경사면(20)의 일지점 즉, 상부측에 배치될 수 있다.

다시 도 3 또는 도 6을 참고하여 설명하면, 단계(b)에서는, 보링머신(350)을 통하여 지표면(40)의 근접 깊이의 경사면(20)의 중심부를 향하여 최하위 굴착공(110)을 천공케이싱(352)으로 시공하게 된다.

최하위 굴착공(110)의 단부는 도상(31)으로부터 수직한 일직선방향으로 이어지는 위치까지 굴착되며, 소정심도까지 굴착이 완료되면, 주입관(354)으로 충진약액을 1차로 소량 주입하여 주변으로의 확산을 방지하고, 2차 주입으로 양생시키는 것이다.

충진약액을 주입시키는 공법으로는 인젝션 공법일 수 있으며, 충진약액은, 물유리에 응결조정제가 혼합된 겔 타입일 수 있다.

필요에 따라서 충진약액의 1차 주입시에는 물유리(규산나트륨)를 주입하여 굴착공(110)의 단부 공간을 밀봉하고, 응결조정제가 포함된 완결성 약액을 2차로 주입하며, 1차, 2차의 반복 주입으로 양생시킬 수 있다.

여기서 충진약액의 기설정 주입량은, Q=V*λ*J 의 수학식을 가질 수 있으며, Q는 주입량, V는 주입대상토량, λ는 주입율, J는 중요도 비율을 의미하는 것이다.

V는 주입대상토량은 m²이며, λ는 주입율은 단위당 주입대상 토량에 따라 어느 정도의 비율로 충진약액을 주입하는가의 수치이며, 사질토, 점성토, 그 밖 특수토양의 경우에 따라 다를 수 있다.

그리고 특수토양의 경우에는 부식토와 어느 지방에나 존재하는 특수토양 주입율은 유일하게 정할 수 없으며, 설계 시 과거의 실적 등으로부터 경험적인 수치를 정하는데 바람직하게 30% 수치로 한다.그리고 J는 중요도 비율은 아래의 표와 같이 주입량 산정에 사용될 수 있다.

그리고 단계(c)는 도 4에서와 같이, 충진약액의 주입으로 양생까지 완료되면, 이어서 최하위 굴착공(110)으로부터 도상(31) 기준으로 했을 때 그라우팅주입장치(300)의 보링머신(350)의 경사 각도를 줄여가면서 차례로 다수개의 굴착공(110)의 단부가 수직한 일직선 상에 위치하도록 시공하게 된다.이때, 굴착공(110)의 시공과 동시에 단부에 차례로 충진약액을 기설정량 주입하여 양생시키게 된다.

충진약액의 기설정 주입량은, 상기에서 설명한 Q=V*λ*J 의 수학식에 따라 동일하게 이루어지게 된다.

따라서 보링머신(350)의 천공케이싱(352)으로 굴착을 하고, 주입관(354)으로 충진약액을 1차로 소량 주입하여 주변으로의 확산을 방지하고, 2차 주입으로 양생시키는 것이다.

따라서 충진약액의 주입으로 상기 각 굴착공의 단부측에 노반지지층이 수직 간격이 바람직하게 적어도 1M를 유지하면서 적층 형성되는 단계(d)가 완성될 수 있다.

도 8에서와 같이 단계(a)에서부터 단계(d)는 보링머신(350)이 상기 철도 노반(10)의 침하 구간을 따라 이동하면서 반복 시공되는 것이다.

상술한 바에 따르면, 운행 중인 철도 노반구조물의 경사면이 차지하는 공간을 유효하게 재활용하기 위하여 노반의 경사면을 열차가 운행 중인 상태에서 소정 각도를 따라 차례로 굴착하고, 그라우팅 주입공법을 통해 수직한 일직선 상에 노반지지층이 보강 설치됨으로써 경사면의 안정성을 향상과 함께 부동침하 및 수직변위가 방지될 수 있다.

또한, 충진약액 주입을 위한 굴착 시 안정성 확보를 위하여 노반 상에 지표면의 근접 깊이에서부터 도상의 근입 깊이까지 경제적으로 시공할 수 있다.

또, 본진플랫폼에서 충진약액이 공급되고, 이를 이동 가능한 그라우팅 주입장치를 사용함으로써, 일정 간격을 따라 쉽게 배치되어 그라우팅 주입 시공이 반복 가능하다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하므로 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 안에서 변경 가능한 것이며, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.

10 : 철도 노반 20 : 경사면
31 : 도상 40 : 지표면
100 : 노반지지층 110 : 굴착공
200 : 본진플랫폼 300 : 그라우팅주입장치
310 : 그라우트믹서기 320 : 그라우트펌프
330 : 유량계 340 : 연결관
350 : 보링머신 352 : 천공케이싱
354 : 주입관

Claims

철도 노반의 경사면에 소정의 각도를 달리하여 차례로 다수개의 굴착공을 형성하되, 상기 다수개의 굴착공 단부가 수직한 일직선 상에 간격을 두고 위치하도록 굴착되고, 그라우팅주입장치를 통해 상기 각 굴착공 단부에 충진약액을 주입하여 노반지지층이 적층 형성되는 것을 특징으로 하는 철도운행선 경사면을 이용한 그라우팅 주입 보강구조물.
제1항에 있어서,
상기 굴착공은 지표면의 근접 깊이에서부터 도상의 근입 깊이까지 차례로 시공되되,
도상을 기준으로 하여 상기 경사면의 일 지점으로부터 경사각도가 줄어들면서 단계별로 굴착되는 것을 특징으로 하는 철도운행선 경사면을 이용한 그라우팅 주입 보강구조물.
제1항에 있어서,
상기 그라우팅주입장치는,
상기 충진약액을 소장의 배합으로 혼합하는 그라우트믹서기와,
상기 그라우트믹서기로부터 혼합된 상기 충진약액을 압력으로 공급하는 그라우트펌프와,
상기 굴착공을 천공함과 함께 공급되는 상기 충진약액을 주입관을 통해 배출하는 보링머신으로 구성되는 것을 특징으로 하는 철도운행선 경사면을 이용한 그라우팅 주입 보강구조물.
제3항에 있어서,
상기 그라우팅펌프와 상기 보링머신의 사이에 상기 충진약액의 주입시 압력과 유량을 측정할 수 있는 유량계가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 철도운행선 경사면을 이용한 그라우팅 주입 보강구조물.
제1항에 있어서,
상기 그라우팅주입장치를 통한 공법은 상기 충진약액을 주입시키는 인젝션 공법인 것을 특징으로 하는 철도운행선 경사면을 이용한 그라우팅 주입 보강구조물.
제1항에 있어서,
상기 충진약액은,
물유리에 응결조정제가 혼합된 겔 타입인 것을 특징으로 하는 철도운행선 경사면을 이용한 그라우팅 주입 보강구조물.
제1항에 있어서,
상기 충진약액은 굴착된 하부측 상기 굴착공부터 최상부측까지 차례로 주입되는 것을 특징으로 하는 철도운행선 경사면을 이용한 그라우팅 주입 보강구조물.
철도 노반의 상부측 경사면 일 지점에 그라우팅주입장치를 배치하는 단계(a);
상기 그라우팅주입장치를 통하여 상기 경사면의 중심부를 향하여 굴착을 실시하되, 상기 도상으로부터 수직한 일직선방향으로 이어지도록 지표면의 근접 깊이에 최하위 굴착공을 시공하고, 상기 그라우팅주입장치에서의 주입관을 통하여 상기 굴착공의 단부에 충진약액을 기설정량 주입하여 양생시키는 단계(b);
상기 최하위 굴착공을 기준으로 하여 상기 그라우팅주입장치의 경사각도를 줄여가면서 차례로 다수개의 상기 굴착공의 단부가 수직한 일직선 상에 위치하도록 시공하고 상기 하부 굴착공부터 단부에 차례로 충진약액을 기설정량 주입하여 양생시키는 단계(c);
상기 충진약액의 주입으로 상기 각 굴착공의 단부측에 노반지지층이 수직 간격을 두고 적층 형성되는 단계(d);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 철도운행선 경사면을 이용한 그라우팅 주입 보강구조물의 시공방법.
제8항에 있어서,
상기 단계(a)에서 상기 그라우팅주입장치는,
그라우트믹서기와, 상기 그라우트믹서기로부터 혼합된 상기 충진약액을 압력으로 공급하는 그라우트펌프와, 상기 굴착공을 천공함과 함께 공급되는 상기 충진약액을 주입관을 통해 배출하는 보링머신으로 구성되며,
상기 그라우트믹서기와 상기 그라우트펌프는 상기 경사면으로부터 이격된 본진플랫폼에 고정 배치되고, 연결관을 통해 연결되는 상기 보링머신이 상기 경사면에 이동 배치되는 것을 특징으로 하는 철도운행선 경사면을 이용한 그라우팅 주입 보강구조물의 시공방법.
제9항에 있어서,
상기 그라우팅주입장치는 이중관 스트레이너 공법을 사용하며, 상기 보링머신의 천공케이싱으로 굴착 후, 상기 주입관으로 충진약액을 1차 소량 주입하여 주변으로의 확산을 방지하고, 2차 주입으로 양생시키는 것을 특징으로 하는 철도운행선 경사면을 이용한 그라우팅 주입 보강구조물의 시공방법.
제9항에 있어서,
상기 그라우팅주입장치를 통한 공법은 상기 충진약액을 주입시키는 인젝션 공법인 것을 특징으로 하는 철도운행선 경사면을 이용한 그라우팅 주입 보강구조물의 시공방법.
제9항에 있어서,
상기 충진약액은,
물유리에 응결조정제가 혼합된 겔 타입인 것을 특징으로 하는 철도운행선 경사면을 이용한 그라우팅 주입 보강구조물의 시공방법.
제8항에 있어서,
상기 충진약액의 기설정 주입량은,
Q=V*λ*J
여기서 Q는 주입량, V는 주입대상토량, λ는 주입율, J는 중요도 비율을 의미하는 것을 특징으로 하는 철도운행선 경사면을 이용한 그라우팅 주입 보강구조물의 시공방법.
제8항에 있어서,
상기 굴착공의 간격은 적어도 1M를 유지하는 것을 특징으로 하는 철도운행선 경사면을 이용한 그라우팅 주입 보강구조물의 시공방법.
제8항에 있어서,
상기 단계(a)에서부터 단계(d)는 상기 철도 노반을 구간을 따라 이동하면서 반복 시공되는 것을 특징으로 하는 철도운행선 경사면을 이용한 그라우팅 주입 보강구조물의 시공방법.