KR100638578B1 - 철도교의 상부구조물 교체 시공방법 - Google Patents

Abstract

설치한지가 오래되거나 잘못 설치되어 교체의 필요성이 있는 철도교 상부구조물의 교체 시공방법이 개시된다. 상기 교체 시공방법은 교체에 필요한 제 2상부구조물을 준비하는 단계, 제 2상부구조물을 철도를 따라 이동시킬 수 있는 철도크레인을 준비하는 단계, 제 2상부구조물을 철도크레인에 실어서 이동시켜 제 1구조물 상에 위치시키는 단계, 제 1상부구조물을 상기 교각 상에서 제거하는 단계 및 철도크레인에 실린 제 2상부구조물을 하강시켜 제 1상부구조물이 제거된 교각 상에 제 2상부구조물을 설치하는 단계를 포함한다. 상기 교체 시공방법은 열차의 운행에 지장을 초래하지 않으면서도 철도교의 상부구조물을 신속하게 교체할 수 있고, 높이가 높은 대형 특수 크레인이 필요치 않고, 특히, 일반 크레인의 진입이 어려운 산악지역, 교각이 높은 철도교, 기타 물이 깊은 하천에 설치된 철도교 등의 상부구조물의 교체 시공에 매우 유리하다는 장점을 가진다.

철도교, 레일, 상부구조물, 교체, 교각, 유도상, 무도상

Description

철도교의 상부구조물 교체 시공방법{Method for carrying out replacement of an upper structure of a railway bridge}

도 1은 종래의 무도상 강교 철도교 상부구조물의 설치상태를 나타낸 측면도이고,

도 2는 도 1의 I-I에 따른 횡단면도,

도 3은 본 발명의 방법에 사용되는 철도크레인의 일 예를 나타낸 사시도이고,

도 4는 도 3 철도크레인을 이용해 제 2상부구조물을 교체가 필요한 철도교의 제 1상부구조물이 있는 위치까지 이동한 상태의 측면도이고,

도 5는 설치되어 있는 철도교 제 1상부구조물 양단부근을 절단하여 절단되어 분리된 부분을 철도크레인으로 하강시키는 상태의 측면도,

도 6은 절단되어 분리된 제 1상부구조물의 부분을 교각 하단까지 하강시킨 상태의 측면도,

도 7은 제 2상부구조물을 교각 상에 설치한 상태의 측면도,

도 8은 본 발명에 따른 철도교 상부구조물 교체시공 과정을 설명하기 위한 공정도,

도 9는 잭업장치를 설치하여 기존의 교좌장치를 제거하고 새로운 교좌장치를 설치하는 과정을 나타낸 흐름도이고,

도 10a∼도 10h는 잭업장치를 교각의 측면에 설치하여 교좌장치를 교체하는 과정을 각각 나타낸 도면,

도 11은 제 2상부구조물이 교각 상에 설치된 상태의 단면도,

도 12는 에프알피로 된 제 2상부구조물이 교각 상에 설치된 상태를 나타낸 단면도,

도 13은 철도크레인의 변형 예를 나타낸 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 교각 20, 180 : 교좌장치

50, 170 : 레일 60 : 제 1상부구조물

100, 100a : 제 2상부구조물 102 : 구멍

210 : 잭업장치 300 : 철도크레인

310 : 제 1승강수단 312 : 와이어

314 : 바퀴 316 : 지지대

320 : 제 2승강수단 390 : 기관차

본 발명은 철도교의 상부구조물 교체 시공방법에 관한 것으로, 특히 설치한지가 오래되거나 잘못 설치되어 교체의 필요성이 있는 철도교 상부구조물의 교체 시공방법에 관련된 것이다.

일반적으로, 우리나라에 많이 설치된 강교 무도상 철도교는 대부분 시공된지가 오래 되었을 뿐만 아니라 철도 차량의 운행하중 등 각종 하중에 대한 구조적인 문제점, 소음이 심하게 발생되는 문제점이 있다. 이러한 강교 무도상 철도교의 문제점을 해결하기 위하여 강교 무도상 철도교의 상부구조물을 슬라브형 상부구조물 등으로 치환한 후, 자갈 등을 부설하여 유도상화하는 추세에 있다.

여기에서 유도상에 대한 용어 정의를 해보면, 철도교에 있어서 레일 및 이를 받치고 있는 침목이나 거더 등에 자갈이 깔려있는 상태를 말하고, 무도상은 상기에서 자갈이 깔려 있지 않은 상태를 말한다.

도 1은 종래의 무도상 강교 철도교 상부구조물의 설치상태를 나타낸 측면도이고, 도 2는 도 1의 I-I에 따른 횡단면도이다.

도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 교각(10) 상에 교좌장치(20)가 간격을 두고 설치되고, 교좌장치(20) 위에 사각 단면모양의 빔(30)이 설치되어 있다. 이 빔(30)은 통상 비유 빔(BU Beam)으로 칭해진다. 이 빔(30)은 좌우로 간격을 두고 배치되는 한 쌍의 수직부재(32)와 두 수직부재(32)의 상단부와 하단부를 각각 연결하는 수평부재(34)와 그 내부에 X자 형태로 배치되어 양측 수직부재(32)의 상단과 하단을 서로 연결하여 지지하여주는 보강재(36)들로 이루어져 있다. 이 빔(30) 위에 침목(40)이 놓이고, 그 위에 레일(50)이 깔려있다. 침목(40)은 목재 또는 시멘트로 만든 것이 주로 사용된다. 여기에서, 교좌장치(20) 상의 구조물을 교체될 새로운 상부구조물과 구분하기 위해 제 1상부구조물(60)로 칭하기로 한다.

상기와 같은 구성으로 된 국내 철도교의 대부분은 설치한지가 오래되어 그 내구연한이 다되어 교체 또는 새로운 설치의 필요성이 요구되고 있는 실정이다. 또, 무도상이기 때문에 소음이 심하게 발생되는 문제점도 있다.

일반 교량에서는 교량 자체의 하중에 의한 사하중이 약 70%, 차량의 통행에 의한 활하중이 약 30%인 반면에 철도교에서는 철도교 자체의 하중에 의한 사하중이 약 40%, 열차의 통행에 의한 활하중이 약 60%이다. 즉, 철도교는 일반 교량에 비해 활하중의 비중이 상대적으로 크고 이에 따라 열차가 철도교를 통행하는 경우 진동과 소음이 많이 발생된다. 하지만 종래의 철도교에서는 상기와 같은 소음을 줄이기 위한 배려가 전혀 없었다.

일반 교량에서는 그 교량의 공사를 위해 차량의 통행을 통제하더라도 차량들이 다른 곳으로 우회할 수 있기 때문에 큰 문제가 되지 않으나, 철도교에 있어서는 어느 한 철도교에서 열차의 운행이 통제되면 열차의 우회 운행이 어렵기 때문에 그 노선 전체가 마비된다는 문제점이 있다. 이에 따라 철도교의 상부구조물 교체는 신속하게 이루어져야 한다. 국내 경부선의 경우 열차의 운행에 큰 지장을 주지 않으면서 상부구조물 교체에 활용할 수 있는 시간이 4∼5시간 정도로 보고 있다. 즉, 국내 경부선에 있는 철도교에서 상부구조물의 교체는 바람직하게는 4∼5시간 내에 신속하게 완료될 수 있어야 한다.

최근 들어서는 신속설치, 설치의 간편성, 소음방지, 내구성향상 등의 이유 때문에 일반 교량의 상부구조물에서와 같이 철도교의 상부구조물도 슬라브를 갖는 스틸(steel)재 및/또는 콘크리트재로 만들고 있다. 이러한 철도교 상부구조물을 교각 아래쪽에서 철도교에 교체 설치하기 위해서는 높이가 교각의 약 2배 이상 높으면서도 덩치가 큰 대용량의 크레인이 필요하다. 특히, 상부구조물이 10m가 넘는 경우에는 대용량의 특수 크레인을 사용해서 인양해야 하는데 그에 소요되는 비용이 너무 크고, 그러한 특수 크레인은 현재 국내에 2대 정도 밖에 없는 것으로 파악되고 있기 때문에 쉽게 이용하기 어렵다. 더군다나 국내의 영동선, 태백선 등에서와 같이 산악지역에 설치된 철도교의 상부구조물을 교체하고자 하는 경우에는 위에서 언급한 바와 같은 특수 크레인을 현장까지 이동시키기 위해 새로이 길을 닦는 등의 일이 추가되기 때문에 철도교의 상부구조물 교체에는 많은 시간과 노력과 비용이 필요하다.

상기와 같은 이유 때문에 철도교를 교체하여주거나 새로이 설치할 필요성이 있는데도 불구하고 철도교의 교체나 새로운 설치를 거의 하지 못하고 있는 실정이다.

또, 경우에 따라서는 철도교의 상부구조물 교체를 위해 가시설물을 설치하고, 그 위에서 상부구조물을 만든 후 철도교 상부구조물을 교체시공하는 방식도 있으나, 이 경우에는 가시설물을 설치하는 데에 많은 시간과 노력이 필요하다.

본 발명의 목적은 열차의 운행에 큰 지장을 초래하지 않으면서 철도교의 상부구조물을 신속하게 교체할 수 있도록 해주는 철도교 상부구조물 교체 시공방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 철도교 교각의 높이가 높은 곳에서도 철도교 상부구 조물을 쉽게 교체할 수 있도록 해주는 철도교 상부구조물 교체 시공방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 높이가 높고 덩치가 큰 대용량의 크레인이 현장까지 진입하기가 어려운 위치에 있는 철도교의 상부구조물도 쉽게 교체할 수 있도록 해주는 철도교 상부구조물 교체 시공방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 나머지 목적은 교각보다 높이가 훨씬 높은 크레인 없이도 철도교 상부구조물을 교체해줄 수 있는 철도교 상부구조물 교체 시공방법을 제공하는 데 있다.

본 발명에 따른 철도교 교체시공방법은 열차가 통행하는 철도교의 교각 상에 설치된 제 1상부구조물을 제 2상부구조물로 교체하기 위한 철도교의 상부구조물 교체 시공방법에 있어서, 상기 철도교의 제원과 상기 제 2상부구조물에 요구되는 치수, 강도 등을 고려하여 상기 제 2상부구조물을 준비하는 단계, 상기 제 2상부구조물을 철도를 따라 이동시킬 수 있는 철도크레인을 준비하는 단계, 상기 제 2상부구조물을 상기 철도크레인에 실어서 상기 제 1상부구조물의 상부까지 이동시켜 상기 제 2상부구조물을 상기 제 1구조물 상에 위치시키는 단계, 상기 제 1상부구조물을 상기 교각 상에서 제거하는 단계 및 상기 크레인에 실린 상기 제 2상부구조물을 하강시켜 상기 제 1상부구조물이 제거된 상기 교각 상에 상기 제 2상부구조물을 설치하는 단계를 포함하는 구성을 가진다.

상기 교각의 높이, 상기 제 2구조물의 높이와 무게 등을 고려하여 상기 교각 상에 설치되어 상기 제 2상부구조물을 받쳐줄 교좌장치를 준비하는 단계, 상기 제 1상부구조물을 상기 열차의 통행을 허용하는 범위 내에서 인상하는 제 1상부구조물 인상단계 및 상기 제 1상부구조물 상으로 상기 열차의 통행을 허용하면서, 상기 교각 상에 구교좌장치가 있다면 이를 제거하고, 상기 준비한 교좌장치를 상기 교각 상에 설치하는 교좌장치 설치단계를 더 포함하고,

상기 교각 상에 상기 제 2구조물을 설치하는 단계에는 상기 교각 상에 설치된 교좌장치 상에 설치하는 것이 바람직하다.

경우에 따라, 본 발명에 따른 교체 시공방법은 열차가 통행하는 철도교의 교각 상에 설치된 제 1상부구조물을 제 2상부구조물로 교체하기 위한 철도교의 상부구조물 교체 시공방법에 있어서, 상기 철도교의 제원과 상기 제 2상부구조물에 요구되는 치수, 강도 등을 고려하여 상기 제 2상부구조물을 준비하는 단계, 상기 제 2상부구조물을 들어올릴 수 있는 크레인을 준비하는 단계, 상기 제 2상부구조물과 상기 크레인을 열차에 탑재하여 상기 제 1상부구조물의 교체가 필요한 철도교까지 이송하는 단계, 상기 제 1상부구조물을 상기 교각 상에서 제거하는 단계 및 상기 크레인을 이용해 상기 제 2상부구조물을 상기 제 1상부구조물이 제거된 상기 교각 상에 상기 제 2상부구조물을 설치하는 단계를 포함하는 구성을 가질 수 있다.

이 경우에도, 상기 교각의 높이, 상기 제 2구조물의 높이와 무게 등을 고려하여 상기 교각 상에 설치되어 상기 제 2상부구조물을 받쳐줄 교좌장치를 준비하는 단계, 상기 제 1상부구조물을 상기 열차의 통행을 허용하는 범위 내에서 인상하는 제 1상부구조물 인상단계 및 상기 제 1상부구조물 상으로 상기 열차의 통행을 허용 하면서, 상기 교각 상에 구교좌장치가 있다면 이를 제거하고, 상기 준비한 교좌장치를 상기 교각 상에 설치하는 교좌장치 설치단계를 더 포함하고, 상기 교각 상에 상기 제 2구조물을 설치하는 단계에는 상기 교각 상에 설치된 교좌장치 상에 설치하는 것이 바람직하다.

상기 제 2상부구조물을 준비하는 단계에는 적어도 일측에는 상하 방향으로 구멍이 뚫린 제 2상부구조물을 준비하고,

상기 철도크레인을 준비하는 단계에는 상기 제 2상부구조물에 뚫린 구멍을 통해 와이어를 통과시켜 상기 제 1상부구조물을 승강시키기 위한 제 1승강수단과 상기 제 2상부구조물의 승강을 위한 제 2승강수단을 구비하는 철도크레인을 준비하고,

상기 제 1구조물을 상기 제 1교각 상에서 제거하는 단계는,

상기 제 1승강수단의 와이어를 상기 구멍을 통해 통과시켜 상기 제 1상부구조물에 연결하여 상기 제 1승강수단이 상기 제 1상부구조물을 들고 있는 상태에서 상기 제 1상부구조물의 양단부위를 각각 절단하는 단계, 상기 제 1승강수단을 이용해 상기 절단되어 상기 교각과 분리된 제 1상부구조물의 일부를 양측 교각 사이로 하강시키는 단계 및 상기 교각 상의 제 1상부구조물의 양측 잔여부분을 제거하는 단계를 구비하여서된 것이 좋다.

상기 제 1상부구조물 인상단계는 상기 교각 내부의 철근 배치상태를 탐사하는 단계, 상기 교각의 측면에 탐사된 철근을 피해서 복수의 홈을 형성하는 단계, 상기 홈에 쐐기부를 갖는 볼트의 일단을 삽입하는 단계, 상기 볼트의 쐐기부에 쐐 기부재를 결합하는 단계, 상기 볼트의 타단에 마찰판을 갖는 잭받침대를 결합하는 단계, 상기 볼트의 타단에 너트를 결합하여 상기 마찰판이 상기 교각의 측면에 가압되도록 하는 단계, 상기 잭받침대 상에 잭을 설치하는 단계 및 상기 잭으로 상기 제 1상부구조물을 들어올리는 단계를 포함하여 구성되는 것이 좋다.

상기 제 2상부구조물을 준비하는 단계에는 유도상화를 위해 자갈이 깔리거나 자갈을 깔 수 있는 슬라브형 상부구조물을 준비할 수 있다.

경우에 따라, 상기 제 2상부구조물을 준비하는 단계에는 유도상화를 위해 자갈이 깔리거나 자갈을 깔 수 있는 슬라브를 갖는 피씨빔형 상부구조물, 슬라브를 갖는 스틸플레이트형 상부구조물, 슬라브를 갖는 스틸박스형 상부구조물 중 어느 하나를 준비할 수도 있다.

또, 경우에 따라, 상기 제 2상부구조물을 준비하는 단계에는 에프알피(FRP) 복합재로 된 제 2상부구조물을 준비할 수도 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 방법에 사용되는 철도크레인의 일 예를 나타낸 사시도이고, 도 4는 도 3 철도크레인을 이용해 제 2상부구조물을 교체가 필요한 철도교의 제 1상부구조물이 있는 위치까지 이동한 상태의 측면도이고, 도 5는 설치되어 있는 철도교 제 1상부구조물 양단부근을 절단하여 절단되어 분리된 부분을 철도크레인으로 하강시키는 상태의 측면도, 도 6은 절단되어 분리된 제 1상부구조물의 부분을 교각 하단까지 하강시킨 상태의 측면도, 도 7은 제 2상부구조물을 교각 상에 설치 한 상태의 측면도, 도 8은 본 발명에 따른 철도교 상부구조물 교체시공 과정을 설명하기 위한 공정도이다. 도 3∼도 8들을 참조하여 본 발명에 따른 철도교 상부구조물 교체 시공방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 제 1상부구조물(60)의 교체가 필요한 철도교 교각(10)의 높이, 교좌장치(20)의 높이, 제 1상부구조물(60)의 길이, 폭, 무게, 제 2상부구조물(100)에 요구되어지는 길이, 폭, 높이, 강도 등을 고려하여 제 2구조물(100)을 준비한다(단계 1100). 여기에서, 제 2상부구조물(100)로는 자갈을 깔 수 있도록 슬라브가 있는 것, 예를 들면, 슬라브가 있는 스틸 박스형, 슬라브가 있는 콘크리트 박스형, 슬라브가 있는 피씨빔형, 슬라브가 있는 스틸플레이트 형의 것이 적당하고, 경우에 따라서는 상기 여러 가지 형들이 에프알피(FRP) 재료로 된 것이 사용될 수도 있다. 이러한 제 2상부구조물(100)로는 자갈, 침목, 레일 등이 미리 깔린 형태로 만들거나, 자갈, 침목, 레일 등이 없는 상태로 만든 것을 준비하였다가, 교각 상의 교좌장치 상에 탑재된 후에 자갈, 침목, 레일 등을 깔 수 있도록 하여도 된다.

상기와 같은 제 2상부구조물(100)의 적어도 일측에는, 바람직하게는 2∼4 곳에 뒤에서 설명되는 철도크레인(300)의 제 1승강수단(310)의 와이어(312)가 통과될 수 있는 구멍(102)이 뚫려있는 것이 바람직하다.

또, 크레인의 후크 등을 쉽게 걸 수 있도록 기초볼트 등을 설치하여둘 수 있다.

한편으로는, 도 4에 나타낸 바와 같이 기관차(390)를 이용해 철도 레일(50)을 따라 이동할 수 있는 철도크레인(300)을 준비한다(1101). 물론, 경우에 따라서 는 자체 동력으로 이동할 수 있는 철도크레인이 준비될 수도 있다. 이 철도크레인(300)은 교체하기 위한 제 1상부구조물(60)을 승강시키기 위한 제 1승강수단(310)과 제 2상부구조물(100)을 승강하기 위한 제 2승강수단(320)이 구비된 것이 바람직하다. 물론, 경우에 따라서는 다른 크레인 또는 다른 수단을 이용하여 제 1상부구조물(60)을 교각 상에서 제거할 수도 있으므로, 제 1승강수단(310)이 반드시 필요한 것은 아니다. 이러한 철도크레인(300)에서는 인양 하중물이 양측 지지점 사이에 위치하기 때문에 일반 크레인에 비해 용량을 쉽게 키울 수 있고 또한 높이도 제 2상부구조물(100)과 그 하부에서 인부들이 작업할 수 있는 공간만 남겨두면 될 정도로 최대한 낮출 수 있으므로, 매우 안정적이라는 장점도 있다.

또, 한편으로는 교좌장치(20)의 교체가 필요한 경우, 교각의 높이, 제 2상부구조물의 높이와 무게 등을 고려하여 새로이 설치할 교좌장치를 준비한다(단계 1102). 기존에 설치된 교좌장치(20)를 그대로 이용하여도 되는 경우, 도 10h에서와 같은 새 교좌장치(180)를 준비할 필요는 없다. 하지만, 이 경우 제 2상부구조물(100)의 무게에 따른 높이변화, 제 2상부구조물(100) 자체의 높이 등을 고려하여 제 2상부구조물(100)을 정밀하게 만들어야 하기 때문에 작업이 어렵고, 오차발생의 우려가 크다.

또, 교좌장치(20)의 교체가 필요한 경우, 교각(10) 상면 또는 교각(10) 측면에 도 10a∼도 10h에 나타낸 바와 같이 잭업장치(210)를 설치하여 열차의 지장을 초래하지 않는 범위 내에서 바람직하게는 3mm 범위 내에서 제 1상부구조물(60)을 인상시킨다(단계 1103). 교좌장치(20)의 교체와 관련하여서는 도 10a∼도 10h를 참조하여 뒤에서 더 자세히 설명한다.

그런 다음, 열차의 통행을 허용하면서 기존의 교좌장치(20)를 제거하고 새로이 준비한 교좌장치(180)를 교각(20) 상에 설치한다(단계 1104).

제 2상부구조물(100)을 제 2승강수단(320)을 이용해 들어올린 상태에서 철도 레일(50)을 따라 교체가 필요한 철도교의 제 1상부구조물(60)이 있는 위치까지 철도크레인(300)을 이동시킨다(단계 1105). 이 때 철도크레인(300)에 실린 제 2상부구조물(100)은 교체하기 위한 제 1상부구조물(60) 위쪽에 배치된다. 철도크레인(300)이 열차 통행중지 직전의 마지막 열차를 뒤따라가면 열차의 통행중지시간을 최대한 단축할 수 있다.

상기 마지막 열차가 상기 교체하기 위한 철도교의 제 1상부구조물(60)을 통과된 이후에는 작업이 완료될 때까지 해당 노선에서의 열차운행을 중지시킨다. 그런 다음, 제 1승강수단(310)의 와이어(312)를 구멍(102)을 통해 통과시킨 상태에서 제 1상부구조물(60)에 연결하여 와이어(312)가 긴장상태를 유지하도록 한다. 와이어(312)의 제 1상부구조물(60)에의 연결은 도 13에 나타낸 바와 같이 여러 가닥의 와이어 또는 로프(312a)를 이용해 제 1상부구조물(60)을 둘러싸고 이들을 제 1승강기구(310)의 와이어(312)에 연결하는 방식을 취하면 된다. 물론, 다른 다양한 방식이 이용될 수 있다.

이 상태에서 제 1상부구조물(60)의 양단부근 절단선(62)을 따라 절단한다. 제 1상부구조물(60)은 강(steel)으로 되어 있기 때문에 산소절단기 등을 이용해 빠른 시간 내에 쉽게 절단할 수 있다. 제 1상부구조물(60)의 절단이 완료되면 제 1 승강수단(310)을 구동하여 제 1상부구조물(60)의 절단되어 분리된 중간부분을 도 5와 도 6에 나타낸 바와 같이 교각(10) 하단으로 하강시키고, 제 1승강수단(310)의 와이어(312)를 제 1상부구조물(60)의 중간부분에서 이탈시킨다. 그런 다음, 철도크레인(300)을 좌, 우로 조금씩 이동시키면서 교각(10) 상에 남아있는 제 1상부구조물(60)의 잔여부분도 제 1승강수단(310)을 이용해 교각 하단으로 내린다(단계 1106). 물론, 이 작업에는 별도의 소형 크레인 등이 사용될 수도 있다.

경우에 따라서는, 제 1상부구조물(60)의 이탈에는 다른 크레인이나 다른 방식, 예를 들면 제 1상부구조물 양측의 잭업 높이를 다르게 하여 제 1상부구조물(60)을 경사시켜 교각 옆쪽으로 미끄러지도록 하는 등의 방법을 이용하는 경우 철도크레인(300)의 제 1승강수단(310)은 필요치 않으며, 제 2상부구조물(100)에 구멍(102)을 뚫을 필요도 없고, 제 1상부구조물(60)을 절단할 필요도 없다.

제 1상부구조물(60)이 교각(10) 상에서 제거된 후에는 도 7에 나타낸 바와 같이 제 2승강수단(320)을 구동하여 제 2상부구조물(100)을 하강시켜 교각(10) 상의 교좌장치(180)에 안착시킨다(단계 1107).

그런 다음 레일(50) 연결 등 마무리 작업을 하고, 철도크레인(300)을 철수시키면 철도교 상부구조물의 교체작업이 완료된다. 이후 열차의 운행을 허용한다(단계 1108).

도 9는 잭업장치를 설치하여 기존의 교좌장치(20)를 제거하고 새로운 교좌장치를 설치하는 과정을 나타낸 흐름도이고, 도 10a∼도 10h는 잭업장치를 교각의 측면에 설치하여 교좌장치를 교체하는 과정을 각각 나타낸 도면이다.

도 9를 참조하면, 먼저 교각 상면에 잭업장치를 설치할만한 공간이 있는지, 그리고 교각(10)의 높이를 변경할 필요가 없는지를 판단한다(단계 1310). 이를 만족하는 경우 교각(10) 상면에 잭업장치(210)를 설치한다(단계 1311). 경우에 따라서는 교각(10)의 측면에 잭업장치를 설치할 수 있음은 물론이다. 그런 다음 설치한 잭업장치를 이용해 제 1상부구조물을 열차의 통행에 지장이 없는 범위 내에서, 예를 들면 약 1 ∼3㎜의 범위 내에서 인상한 후(단계 1312) 기존에 설치되어 있던 교좌장치를 제거한다(단계 1313).

한편, 단계 1310에서 그 조건을 만족하지 않는 경우 교각(10) 높이를 변경할 필요가 없는지를 판단하여(단계 1320), 이를 만족하는 경우 교각(10)의 상단 부근 측면에 잭받침대(200)를 설치하고 그 위에 잭업장치(210)를 설치하고(단계 1321), 단계 1312로 간다.

또 한편, 단계 1320에서 그 조건을 만족하지 않는 경우 교각(10) 높이를 높여야 하는지를 판단한다(단계 1330). 이를 만족하는 경우 교각(10)의 상단 부근 측면에 잭받침대(200)를 설치하고 그 위에 잭업장치(210)를 설치한다(단계 1331).

잭받침대(200)의 설치과정은 도 10a에 나타낸 바와 같이 교각(10)의 측면에 구멍(12)을 뚫고, 교각(10)의 측면을 깨끗이 정리하고, 도 10b에 나타낸 바와 같이 쐐기부를 갖는 볼트(204)와 쐐기(206) 및 너트(208) 등을 이용하여 잭받침대(200)의 마찰판(202)을 교각(10)의 측면에 부착하여 고정하면 잭받침대(200)의 설치가 이루어진다.

그런 다음 잭업장치(210)를 잭받침대(200) 위에 탑재하고, 이를 이용해 열차 의 통행에 지장이 없는 범위 내에서 도 10c에 나타낸 바와 같이 제 1상부구조물(60a)을 인상한 후(단계 1332), 도 10d에 나타낸 바와 같이 기존에 설치되어 있던 교좌장치(20)를 제거하고(단계 1333), 교각(10) 상면을 치핑 후, 도 10e와 도 10f에 나타낸 바와 같이 거푸집(220)을 설치하고, 철근, 앵커볼트 또는 앵커너트, 교좌장치(180)의 높이를 맞추기 위한 레벨링 볼트(222) 등을 설치 후에 레벨링 볼트(222) 위에 교좌장치(180)를 탑재한 상태에서 도 10g에서 알 수 있는 바와 같이 거푸집(220)에 무수축 콘크리트(224)를 타설하여 교각(10)의 높이를 높인다(단계 1334). 물론, 콘크리트로 교각(10)의 높이를 높게 설치하여 새로 설치된 콘크리트의 완전한 양생 후에 교좌장치(180)가 교각 상에 설치될 수도 있다.

단계 1330에서 그 조건을 만족하지 않는 경우, 낮추어야할 교각(10)의 높이를 고려하여 충분히 낮은 위치의 교각(10) 측면에 잭받침대(200)를 설치하고 그 위에 잭업장치(210)를 설치한다(단계 1335). 그 다음에 단계 1332에서와 마찬가지로 제 1상부구조물(60a)을 인상한 후(단계 1336), 기존의 교좌장치(20)를 제거하고(단계 1337), 교각(10) 상단을 절단하여 제거하여 교각(10)의 높이를 낮춘다(단계 1338).

상기와 같은 과정을 거친 후에 교각(10) 상에 새로운 교좌장치(180)를 설치하고(단계 1340), 설치부위의 콘크리트를 양생한다(단계 1350).

교좌장치(180)를 완전히 교체한 상태는 도 10h를 참고하면 알 수 있다.

도 11은 제 2상부구조물이 교각 상에 설치된 상태의 단면도이다.

도 11에 나타낸 바와 같이 교각(10) 상에 교좌장치(180)가 간격을 두고 설치 되고, 그 위에 슬라브를 갖는 콘크리트 박스형 제 2상부구조물(100)이 설치되어 있다. 슬라브를 갖는 콘크리트 박스형 제 2상부구조물(100)은 슬라브(110)와 중공부(122)를 갖는 하부 박스형 몸체(120)가 일체로 형성된 구조물 본체(102)와 슬라브(110) 상에 깔린 자갈(142)과 이 자갈(142) 위에 깔린 침목(160)과 침목(160) 상의 레일(170)을 포함하는 구성으로 이루어져 있다. 즉, 제 1상부구조물(60)을 제 2상부구조물(100)로 교체 시공함에 따라 철도교의 일부가 무동상에서 유도상화 되었다.

도 11에 나타낸 슬라브를 갖는 콘크리트 박스형 제 2상부구조물(100) 외에 슬라브를 갖는 스틸박스형, 슬라브가 있는 피씨빔형, 슬라브가 있는 스틸플레이트 형 상부구조물 등 다른 형태의 상부구조물이 사용될 수 있음은 물론이다.

도 12는 에프알피로 된 제 2상부구조물이 교각 상에 설치된 상태를 나타낸 단면도이다.

도시된 바와 같이 교각(10) 상에 교좌장치(180)들이 간격을 두고 설치되어 있고, 이 교좌장치(180) 들 상에 에프알피로 된 제 2상부구조물(100a)이 탑재되어 있다.

도 12에 나타낸 제 2상부구조물(100a)은 역사다리꼴의 박스형 거더(110a)를 가지는 것을 나타낸 것이다. 이러한 박스형 거더(110a)의 내부는 비어 있으며, 내부 공간은 제 1구획부재(112a)들에 의해 복수의 제 1중공부(114a)들로 구획되어 있다. 이 박스형 거더(110a)는 에프알피 복합재로 되어 있다.

박스형 거더(110a) 상에 심재(136)가 설치되어 있는 에프알피 복합재로 되 고, 내부가 제 2구획부(132)들에 의해 복수의 제 2중공부(134)들로 구획 된 슬라브, 즉 데크(130)가 설치되고, 그 위에 침목(160)이, 침목(160) 위에 레일(170)이 깔려있다.

데크(130)는 고리부재(192)와 체결구(194)를 통해 박스형 거더(110a)에 일체로 결합되어 있다. 데크(130) 양측 가장자리를 따라 방호벽(150)이 설치되어 있다. 이 방호벽(150) 역시 에프알피로 만든 것이 적당하다. 데크(130) 상에는 자갈(142)이 깔려 있고, 제 2중공부(134) 등에 흡음재(148)를 충전하여 사용하여도 된다.

흡음재(148)로는 석면이나 스티로폼 기타 기존에 알려져 있는 것을 사용하면 된다.

흡음재는 데크뿐만 아니라 거더나 방호벽의 내부에도 설치될 수 있음은 물론이다.

레일(170)이 복선으로 깔려있는 경우에는 데크(130)의 폭을 증가시키고, 박스형 거더(110a)를 2개 설치하여 사용할 수도 있고, 박스형 거더(110a)는 사다리꼴 단면모양, 4각단면모양으로 이용될 수도 있다.

도 12에서는 박스형 거더를 갖는 것을 나타내었으나, 피씨빔형 거더를 갖는 형태 등 다양한 다른 형태의 것이 이용될 수도 있음은 자명하다.

또, 본 발명의 기술 분야에 통상의 지식을 기술자라면 상기에서 설명한 내용을 토대로 하여, 교좌장치를 교체하는 것과, 제 2상부구조물과 크레인을 대차형태의 중량물 이송용 열차에 싣고 철도를 따라 교체가 필요한 철도교까지 이동하고, 중량물 이송 열차에 실린 크레인으로 제 1상부구조물을 교각 하부로 이탈시키고, 중량물 이송 열차에 있던 제 2상부구조물을 교각 상의 교좌장치에 설치하는 교체 시공방법도 쉽게 알 수 있고 또한 쉽게 구현할 수 있다.

참고로, 에프알피 복합재는 섬유보강플라스틱(Fiber Reinforced Polymer)으로 만들어지는 재료의 총칭으로서, 에폭시, 폴리에스테르, 비닐에스테르, 페놀 등의 수지(resin)에 부가적인 강도나 특정 성능을 내기 위해 섬유(fiber) 시트 또는 섬유조직과 적층방식으로 하여 제조된다. 여기에 사용되는 섬유로는 유리섬유(E-Glass), 탄소섬유(Carbon fiber), 아라미드섬유(Aramid fiber) 등이고, 이들 섬유를 매트릭스(matrix)로 하여, 혼화제를 첨가하여 보강하여 만든다.

에프알피 복합재는 인장강도가 2000-4500 kg·f/㎠ 정도로 강재(steel)에 버금가는 강도를 가진다. 반면에 에프알피 복합재의 무게는 강재의 23% 정도 밖에 되지 않기 때문에 본 발명의 시공방법을 수행하는데 에프알피 복합재로 된 상부구조물이 가장 적합하다. 이 경우 콘크리트 또는 콘크리트와 강재의 혼합구성으로 된 구조물을 이용하는 경우에 비해 약 1/4 ∼ 1/5정도의 용량을 갖는 크레인으로도 철도교 상부구조물의 교체작업을 수행할 수 있고, 또한 가볍기 때문에 신속한 작업이 가능하다.

도 13은 철도크레인의 변형 예를 나타낸 도면이다.

필요한 경우, 도 13에 나타낸 바와 같이 철도크레인(300)의 각 바퀴(314)들에 작용되는 하중을 줄이기 위해 바퀴(314)의 수를 증가시킬 수 있으며, 이동시 제 2상부구조물(100)의 흔들림을 방지하고, 제 2승강수단(320) 등에 무리가 가는 것을 방지하기 위해 제 2상부구조물(100)의 하부를 지지하는 지지대(316)를 설치할 수 있다. 물론, 이 지지대(316)는 제 2상부구조물(100) 하강 시 쉽게 제거될 수 있어야 된다. 미설명 부호 318은 조종실을 나타낸 것이다.

나머지 사항을 앞에서 설명한 바와 같다. 이러한 철도크레인은 다양한 형태의 것이 이용될 수 있다.

이상의 설명에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명에 따른 철도교 상부구조물 교체 시공방법을 이용하는 경우 열차의 운행에 지장을 초래하지 않으면서도 철도교의 상부구조물을 신속하게 교체할 수 있다는 뛰어난 효과를 제공한다.

또, 본 발명의 시공방법을 이용하는 경우, 높이가 높은 대형 특수 크레인이 필요치 않고, 특히, 일반 크레인의 진입이 어려운 산악지역, 교각이 높은 철도교, 기타 물이 깊은 하천에 설치된 철도교 등의 상부구조물의 교체 시공에 매우 유리하다는 장점이 있다.

또, 철도크레인은 인양 하중물이 양측 지지점 사이에 위치하는 형태를 취하기 때문에 일반 크레인에 비해 큰 용량의 것을 쉽게 만들 수 있고 또한, 안정적이라는 장점도 있다.

Claims (9)

1. 열차가 통행하는 철도교의 교각 상에 설치된 제 1상부구조물을 제 2상부구조물로 교체하기 위한 철도교의 상부구조물 교체 시공방법에 있어서,

   상기 철도교의 제원과 상기 제 2상부구조물에 요구되는 치수, 강도 등을 고려하여 상기 제 2상부구조물을 준비하는 단계;

   상기 제 2상부구조물을 철도를 따라 이동시킬 수 있는 철도크레인을 준비하는 단계;

   상기 제 2상부구조물을 상기 철도크레인에 실어서 상기 제 1상부구조물의 상부까지 이동시켜 상기 제 2상부구조물을 상기 제 1구조물 상에 위치시키는 단계;

   상기 제 1상부구조물을 상기 교각 상에서 제거하는 단계; 및

   상기 크레인에 실린 상기 제 2상부구조물을 하강시켜 상기 제 1상부구조물이 제거된 상기 교각 상에 상기 제 2상부구조물을 설치하는 단계를 포함하고,

   상기 제 2상부구조물을 준비하는 단계에는 적어도 일측에는 상하 방향으로 구멍이 뚫린 제 2상부구조물을 준비하고,

   상기 철도크레인을 준비하는 단계에는 상기 제 2상부구조물에 뚫린 구멍을 통해 와이어를 통과시켜 상기 제 1상부구조물을 승강시키기 위한 제 1승강수단과 상기 제 2상부구조물의 승강을 위한 제 2승강수단을 구비하는 철도크레인을 준비하고,

   상기 제 1구조물을 상기 제 1교각 상에서 제거하는 단계는,

   상기 제 1승강수단의 와이어를 상기 구멍을 통해 통과시켜 상기 제 1상부구조물에 연결하여 상기 제 1승강수단이 상기 제 1상부구조물을 들고 있는 상태에서 상기 제 1상부구조물의 양단부위를 각각 절단하는 단계;

   상기 제 1승강수단을 이용해 상기 절단되어 상기 교각과 분리된 제 1상부구조물의 일부를 양측 교각 사이로 하강시키는 단계; 및

   상기 교각 상의 제 1상부구조물의 양측 잔여부분을 제거하는 단계를 구비하여서된 것을 특징으로 하는 철도교 상부구조물 교체 시공방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 교각의 높이, 상기 제 2구조물의 높이와 무게 등을 고려하여 상기 교각 상에 설치되어 상기 제 2상부구조물을 받쳐줄 교좌장치를 준비하는 단계;

   상기 제 1상부구조물을 상기 열차의 통행을 허용하는 범위 내에서 인상하는 제 1상부구조물 인상단계; 및

   상기 제 1상부구조물 상으로 상기 열차의 통행을 허용하면서, 상기 교각 상에 구교좌장치가 있다면 이를 제거하고, 상기 준비한 교좌장치를 상기 교각 상에 설치하는 교좌장치 설치단계를 더 포함하고,

   상기 교각 상에 상기 제 2구조물을 설치하는 단계에는 상기 교각 상에 설치된 교좌장치 상에 설치하는 것을 특징으로 하는 철도교 상부구조물 교체 시공방법.
3. 열차가 통행하는 철도교의 교각 상에 설치된 제 1상부구조물을 제 2상부구조물로 교체하기 위한 철도교의 상부구조물 교체 시공방법에 있어서,

   상기 철도교의 제원과 상기 제 2상부구조물에 요구되는 치수, 강도 등을 고려하여 상기 제 2상부구조물을 준비하는 단계;

   상기 제 2상부구조물을 들어올릴 수 있는 크레인을 준비하는 단계;

   상기 제 2상부구조물과 상기 크레인을 열차에 탑재하여 상기 제 1상부구조물의 교체가 필요한 철도교까지 이송하는 단계;

   상기 제 1상부구조물을 상기 교각 상에서 제거하는 단계; 및

   상기 크레인을 이용해 상기 제 2상부구조물을 상기 제 1상부구조물이 제거된 상기 교각 상에 상기 제 2상부구조물을 설치하는 단계를 포함하고,

   상기 제 2상부구조물을 준비하는 단계에는 적어도 일측에는 상하 방향으로 구멍이 뚫린 제 2상부구조물을 준비하고,

   상기 크레인을 준비하는 단계에는 상기 제 2상부구조물에 뚫린 구멍을 통해 와이어를 통과시켜 상기 제 1상부구조물을 승강시키기 위한 제 1승강수단과 상기 제 2상부구조물의 승강을 위한 제 2승강수단을 구비하는 크레인을 준비하고,

   상기 제 1구조물을 상기 제 1교각 상에서 제거하는 단계는,

   상기 제 1승강수단의 와이어를 상기 구멍을 통해 통과시켜 상기 제 1상부구조물에 연결하여 상기 제 1승강수단이 상기 제 1상부구조물을 들고 있는 상태에서 상기 제 1상부구조물의 양단부위를 각각 절단하는 단계;

   상기 제 1승강수단을 이용해 상기 절단되어 상기 교각과 분리된 제 1상부구조물의 일부를 양측 교각 사이로 하강시키는 단계; 및

   상기 교각 상의 제 1상부구조물의 양측 잔여부분을 제거하는 단계를 구비하여서된 것을 특징으로 하는 철도교 상부구조물 교체 시공방법.
4. 제 3항에 있어서, 상기 교각의 높이, 상기 제 2구조물의 높이와 무게 등을 고려하여 상기 교각 상에 설치되어 상기 제 2상부구조물을 받쳐줄 교좌장치를 준비 하는 단계;

   상기 제 1상부구조물을 상기 열차의 통행을 허용하는 범위 내에서 인상하는 제 1상부구조물 인상단계; 및

   상기 제 1상부구조물 상으로 상기 열차의 통행을 허용하면서, 상기 교각 상에 구교좌장치가 있다면 이를 제거하고, 상기 준비한 교좌장치를 상기 교각 상에 설치하는 교좌장치 설치단계를 더 포함하고,

   상기 교각 상에 상기 제 2구조물을 설치하는 단계에는 상기 교각 상에 설치된 교좌장치 상에 설치하는 것을 특징으로 하는 철도교 상부구조물 교체 시공방법.
5. 삭제
6. 제 2항 또는 제 4항에 있어서,

   상기 제 1상부구조물 인상단계는 상기 교각 내부의 철근 배치상태를 탐사하는 단계, 상기 교각의 측면에 탐사된 철근을 피해서 복수의 홈을 형성하는 단계, 상기 홈에 쐐기부를 갖는 볼트의 일단을 삽입하는 단계, 상기 볼트의 쐐기부에 쐐기부재를 결합하는 단계, 상기 볼트의 타단에 마찰판을 갖는 잭받침대를 결합하는 단계, 상기 볼트의 타단에 너트를 결합하여 상기 마찰판이 상기 교각의 측면에 가압되도록 하는 단계, 상기 잭받침대 상에 잭을 설치하는 단계 및 상기 잭으로 상기 제 1상부구조물을 들어올리는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 철도교 상부구조물 교체 시공방법.
7. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 2상부구조물을 준비하는 단계에는 유도상화를 위해 자갈이 깔리거나 자갈을 깔 수 있는 슬라브형 상부구조물을 준비하는 것을 특징으로 하는 철도교 상부구조물 교체 시공방법.
8. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 2상부구조물을 준비하 는 단계에는 유도상화를 위해 자갈이 깔리거나 자갈을 깔 수 있는 슬라브를 갖는 피씨빔형 상부구조물, 슬라브를 갖는 스틸플레이트형 상부구조물, 슬라브를 갖는 스틸박스형 상부구조물 중 어느 하나를 준비하는 것을 특징으로 하는 철도교 상부구조물 교체 시공방법.
9. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제 2상부구조물을 준비하는 단계에는 에프알피(FRP) 복합재로 된 제 2상부구조물을 준비하는 것을 특징으로 하는 철도교 상부구조물 교체 시공방법.

Images