KR101507523B1 - 격자형 어프로치 블록을 구비한 철도 슬래브 궤도 구조물 및 그 시공 방법 - Google Patents
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Abstract
격자형 어프로치 블록(Lattice Approach Block)의 콘크리트 격자 프레임 구조가 라멘(Rahmen)으로 거동하여 수직방향 하중을 콘크리트 가로부재가 지지하며, 수직 지지력을 콘크리트 세로부재가 기둥으로 역할을 하여 지지할 수 있고, 교량 및 철도의 구조물 접속부에서 콘크리트 처리 자갈 상에 연속적으로 상이한 길이의 콘크리트 세로부재를 배치함으로써 연직방향의 지지강성을 점차적으로 변화시킬 수 있으며, 또한, 기존의 어프로치 블록보다 시공성이 좋고 성능이 우수한 격자형 어프로치 블록에 의해, 콘크리트 슬래브 궤도의 부설 후 침하가 발생하는 것을 방지하고, 균열 발생을 방지할 수 있는, 격자형 어프로치 블록을 구비한 철도 슬래브 궤도 구조물 및 그 시공 방법이 제공된다.
Description
본 발명은 철도 슬래브 궤도 구조물에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 교량과 철도의 구조물 접속부 또는 토공 접속부에 형성되는 어프로치 블록(Approach Block)을 격자형 어프로치 블록(Lattice Approach Block)으로 형성하는 철도 슬래브 궤도 구조물 및 그 시공 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 구조물 접속부 또는 토공 접속부는 교량에서 토공, 터널에서 토공, 유도상궤도에서 무도상궤도 등 궤도를 지지하는 하부 구조물(Sub-structure)의 지지 강성이 변화하는 구간을 말하며, 이러한 지지 강성의 차이에 의하여 시공기면에 단차가 발생하거나 동적 특성의 급변에 의하여 열차 주행시 궤도틀림의 진행, 승차감의 악화 등을 일으키기 쉽다.
이러한 문제점을 해결하고자 많은 연구를 하고 있지만, 현재까지 획기적인 해결 방안은 제시되지 못하고 있다. 그 이유는 실제 구조물 접속부에서의 문제는 열차의 주행과 지지 강성의 불균형 이외에도 강우, 결빙, 배수 등의 환경적인 원인과 토공 및 교량의 구조적인 원인 등의 다양한 원인을 내포하고 있기 때문이다.
또한, 이러한 구조물 접속부는 교량, 궤도 및 노반의 상호작용 등으로 인해 매우 복잡하게 거동하며, 이에 따라 설계 단계에서 정확한 거동을 평가하는 것이 매우 어렵고 대부분 경험적으로 평가하고 있다. 따라서 이러한 구조물 접속부의 정확한 이해와 성능을 개선하기 위해서는 다양한 접근과 노력이 필요한 실정이며, 이러한 구조물 접속부의 보강 방안은 어프로치 블록(Approach Block), 어프로치 슬래브(Approach Slab), 보조 슬래브 및 전단키(Shear Key) 등이 사용될 수 있다.
도 1은 종래의 기술에 따른 어프로치 블록을 구비한 철도 슬래브 궤도 구조물을 나타내는 도면이고, 도 2는 종래의 기술에 따른 어프로치 블록을 구비한 철도 슬래브 궤도 구조물의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래의 기술에 따른 어프로치 블록을 구비한 철도 슬래브 궤도 구조물은, 교량(20) 및 철도의 구조물 접속부에서 교대(10), 콘크리트 처리 자갈(30), 하부 성토와 상부 성토, 콘크리트 처리 도상(40)을 포함하며, 이때, 상기 콘크리트 처리 자갈(30)이 어프로치 블록 역할을 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 도로 교량(20)이나 철도 교량 등에서, 교대(10)는 주로 철근 콘크리트로 구성되며, 그 배면에 형성되는 토공부는 토사 등으로 구성되는데, 도 2에서 도면부호 A로 도시된 바와 같이, 이와 같이 서로 강성이 상이한 재료를 이용하여 시공되므로, 다짐 작업을 수행하더라도 토공부의 침하가 발생하게 되고, 교대(10)와 토공부가 접하는 부분은 쉽게 매몰되는 현상이 발생한다. 이와 같은 현상은 비단 교대(10)뿐만 아니라, 콘크리트 암거의 경우에도 마찬가지인데 콘크리트 암거 측면이나, 옹벽의 배면에 채워지는 토공부에서도 위와 같은 현상이 발생하게 된다.
또한, 교대, 터널, 박스 구조물에 인접한 토공 구간은, 도 2에서 도면부호 B로 도시된 바와 같이, 구조물에 비해 상대적으로 강성이 작기 때문에 동일한 하중이 재하될 경우, 강성이 작은 토공 부분에 더 많은 침하가 발생하게 된다. 이러한 구조물과 토공구간으로 급격한 강성 변화를 방지하기 위하여 이 부분 중간에 접속부 구조를 두어 강성의 차이를 완만하게 되도록 한다. 특히, 고속철도의 경우, 궤도의 평탄성은 속도에 매우 중요한 요소이기 때문에 허용치 이상의 변위가 발생되게 되면 궤도면의 단차로 인한 충격하중으로 인해 차량의 운행 및 안전성에 영향을 미치게 된다.
특히, 교대(10)의 경우, 일반적으로 수직하중을 받는 구조물과 달리 수직하중과 수평하중을 동시에 발생하기 때문에 이에 대한 저항할 수 있도록 구조를 강화시켜야 한다. 그러나 현행 구조물은 어프로치 슬래브, 어프로치 블록, 시멘트 안정처리 등 시공 단계가 복잡하고, 여러 종류의 재료를 사용하게 되어 재료적 특성에 의해 침하가 다르게 거동하는 현상이 발생하고 있으며, 또한, 대부분 수직하중을 고려하고 있다.
예를 들면, 도 1은 종래의 기술에 따른 구조물 접속부의 보강 방안 중에서 어프로치 블록(Approach Block)이 콘크리트 처리 자갈(30)로 구현된 경우를 나타내며, 예를 들면, 하부 성토와 상부 성토(Embanking)가 교대(10) 등의 구조물에 접속하는 위치에서는, 성토와 구조물의 침하의 차이에 따라서 시공기면(Formation level)에 급격한 단차를 발생시키기도 하고, 노상의 강도의 급변에 따라 궤도틀림(Irregularity of track)이나 승차감 악화를 가져온다. 이에 따라 급격한 단차나 노상강도의 급변을 피하기 위해, 어프로치 블록이라 부르는 완충구간을 설치할 필요가 있다. 이러한 어프로치 블록은 그 자체가 압축침하를 생기지 않도록 양질의 재료(입도조정쇄석 등)로 충분히 체결하지 않으면 안된다.
구체적으로, 도 2에서 도면부호 A로 도시된 바와 같이, 철도에서 열차(50)가 주행하는 궤도(track)의 하부구조(Sub-structure)인 노반(Track Bed)의 종류가 교량(10)에서 토공(Soil Embanking)으로 바뀌는 부분인 구조물 접속부에서는 콘크리트인 교량(20)과 흙을 다져서 구축한 토공의 강성(Stiffness)차이 때문에 아무리 잘 다짐을 하여도, 도 2에서 도면부호 B로 도시된 바와 같이, 토공 구간의 침하가 발생하는 경우가 있다.
또한, 열차(50)가 이러한 구조물 접속부를 통과할 때 충격을 받아서 승차감이 나빠지고 차량 및 궤도구조가 손상된다. 이러한 충격은 하부구조에 부담을 주어 침하를 가속시키고, 심한 경우에는 궤도의 보수가 필요하게 된다. 특히, 고속열차의 경우에는 이러한 영향이 더욱 크게 되며, 궤도의 구조가 자갈뿐만 아니라 콘크리트 슬래브(Slab track) 구조라 하더라도 유사한 문제가 발생하게 된다. 그 이유는 콘크리트 슬래브가 교량(10)의 상판처럼 수직방향의 하중에 대하여 휨저항(Bending resistant)을 하도록 만들어진 구조물이 아니기 때문이다.
이에 따라 어프로치 블록(Approach Block)은 이러한 교량 접속부 등 강성이 급격히 변화하는 구간에서 강성을 점차적으로 변화시킴으로써 열차(50)의 주행시 가해지는 충격을 완화하고자 교대(10) 배면에 이어서 만들어진 노반 구조물이다. 이러한 어프로치 블록은 교량접속부의 일정 길이 이상을 설치하게 되며, 콘크리트와 토공의 중간 정도의 강성을 지닌 구간을 설정하여 구조적 응력 문제를 해결한다.
그러나 종래의 기술에 따른 어프로치 블록은 콘크리트 등을 배합한 흙을 정해진 형상으로 부설하는 것으로 실제 시공시에 정확한 크기로 부설하는 것이 매우 어렵다는 문제점이 있었다. 또한, 이러한 어프로치 블록의 부설 후에 침하가 발생하는 경우가 다수 발견되고 있고, 예를 들면, 콘크리트 슬래브 궤도의 경우, 균열이 발생하는 경우도 있다. 또한, 종래의 기술에 따른 어프로치 블록을 구비한 철도 슬래브 궤도 구조물은 시공이 복잡하고, 어려우며 기간이 많이 소요된다는 문제점이 있었다.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 격자형 어프로치 블록의 콘크리트 격자 프레임 구조가 라멘으로 거동하여 수직방향 하중을 콘크리트 가로부재가 지지하며, 수직 지지력을 콘크리트 세로부재가 기둥 역할을 하여 지지할 수 있는, 격자형 어프로치 블록을 구비한 철도 슬래브 궤도 구조물 및 그 시공 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 교량 및 철도의 구조물 접속부에서 콘크리트 처리 자갈 상에 연속적으로 상이한 길이의 콘크리트 세로부재를 배치함으로써 연직방향의 지지강성을 점차적으로 변화시킬 수 있는, 격자형 어프로치 블록을 구비한 철도 슬래브 궤도 구조물 및 그 시공 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 콘크리트 슬래브 궤도의 부설 후 침하가 발생하는 것을 방지하고, 균열 발생을 방지하도록 기존의 어프로치 블록보다 시공성이 좋고 성능이 우수한, 격자형 어프로치 블록을 구비한 철도 슬래브 궤도 구조물 및 그 시공 방법을 제공하기 위한 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 격자형 어프로치 블록을 구비한 철도 슬래브 궤도 구조물은, 교량과 철도의 구조물 접속부 또는 토공 접속부에 형성되는 철도 슬래브 궤도 구조물에 있어서, 상기 교량 및 철도의 구조물 접속부에서 선단지지력을 확보하도록 교대의 배면에 시공되는 콘크리트 처리 자갈; 상기 콘크리트 처리 자갈의 측면에서 원지반 상에 적층 형성되는 하부 성토; 상단 및 하단 콘크리트 가로부재 및 상단 및 하단 콘크리트 세로부재가 격자형 프레임(Lattice Frame) 구조로 제작되어 라멘(Rahmen)으로 거동하며, 상기 교량 및 철도의 구조물 접속부에서 연직방향의 지지강성을 점차적으로 변화시키도록 길이가 상이한 하단 콘크리트 세로부재가 상기 콘크리트 처리 자갈 상에 연속적으로 매립 배치되는 격자형 어프로치 블록(Lattice Approach Block); 상기 하부 성토 상에 적층 형성되는 상부 성토; 콘크리트 처리 도상으로서, 상기 격자형 어프로치 블록 및 상기 상부 성토 상에 형성되는 콘크리트 상판; 및 궤도, 침목 및 레일을 포함하며, 상기 콘크리트 상판 상에 형성되는 철도 슬래브 궤도를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 격자형 어프로치 블록의 상단 및 하단 콘크리트 가로부재는 수평방향 하중을 지지하도록 상기 격자형 어프로치 블록의 가로보(Cross Beam) 역할을 하고, 상기 상단 및 하단 콘크리트 세로부재는 수직방향 하중을 지지하도록 상기 격자형 어프로치 블록의 기둥(Column) 역할을 하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 상단 및 하단 콘크리트 가로부재 및 상기 상단 및 하단 콘크리트 세로부재의 수는 각각 상기 교량의 폭 및 상기 교대의 높이에 대응하여 달라질 수 있다.
여기서, 상기 격자형 어프로치 블록은, 상기 교량 및 철도의 구조물 접속부에서 연직방향의 지지강성을 점차적으로 변화시키도록 상기 콘크리트 처리 자갈 상에 상이한 길이로 연속적으로 배치되는 하단 콘크리트 세로부재; 프리캐스트 제작되고, 상기 하단 콘크리트 세로부재와 결합하는 하단 콘크리트 가로부재; 상기 하단 콘크리트 가로부재와 결합하는 상단 콘크리트 세로부재; 및 프리캐스트 제작되고, 상기 상단 콘크리트 세로부재와 결합하는 상단 콘크리트 가로부재를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 상단 및 하단 콘크리트 가로부재 각각은 횡방향 콘크리트 가로부재와 종방향 콘크리트 가로부재가 격자형으로 프리캐스트 제작되어 격자형 어프로치 블록의 가로보 역할을 하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 상단 콘크리트 가로부재는 상기 콘크리트 상판 상에 접합될 수 있다.
여기서, 상기 상단 및 하단 콘크리트 세로부재 각각은 상기 횡방향 콘크리트 가로부재 및 상기 종방향 콘크리트 가로부재의 교차 지점 하부와 결합할 수 있도록 현장타설 방식으로 시공되어 격자형 어프로치 블록의 기둥 역할을 하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 교대의 배면으로부터 가장 먼 곳에 배치되는 상단 콘크리트 가로부재의 끝단은 캔틸레버(Cantilever) 역할을 하며, 원지반과 같은 강성을 갖는 것을 특징으로 한다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 격자형 어프로치 블록을 구비한 철도 슬래브 궤도 구조물의 시공 방법은, 교량과 철도의 구조물 접속부 또는 토공 접속부에 형성되는 철도 슬래브 궤도 구조물의 시공 방법에 있어서, a) 구조물 접속부에 설치할 격자형 어프로치 블록의 콘크리트 가로부재를 프리캐스트 제작하는 단계; b) 상기 구조물 접속부의 교대 배면에 콘크리트 처리 자갈 및 하부 성토를 시공하는 단계; c) 상기 콘크리트 처리 자갈 상에 격자형 어프로치 블록의 하단 콘크리트 세로부재를 현장타설 방식으로 매립시공하는 단계; d) 상기 하단 콘크리트 세로부재 상에 상기 하단 콘크리트 가로부재를 결합하는 단계; e) 상기 하단 콘크리트 가로부재 상에 상단 콘크리트 세로부재를 결합하는 단계; f) 상기 상단 콘크리트 세로부재 상에 상단 콘크리트 가로부재를 결합하는 단계; 및 g) 상기 상단 콘크리트 가로부재에 접합되도록 콘크리트 상판을 시공하는 단계를 포함하되, 상기 c) 단계에서 상기 교량 및 철도의 구조물 접속부에서 연직방향의 지지강성을 점차적으로 변화시키도록 길이가 상이한 하단 콘크리트 세로부재가 상기 콘크리트 처리 자갈 상에 연속적으로 매립 배치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 격자형 어프로치 블록의 콘크리트 격자 프레임 구조가 라멘으로 거동하여 수직방향 하중을 콘크리트 가로부재가 지지하며, 수직 지지력을 콘크리트 세로부재가 기둥으로 역할을 하여 지지할 수 있다.
본 발명에 따르면, 교량 및 철도의 구조물 접속부에서 콘크리트 처리 자갈 상에 연속적으로 상이한 길이의 콘크리트 세로부재를 배치함으로써 연직방향의 지지강성을 점차적으로 변화시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 기존의 어프로치 블록보다 시공성이 좋고 성능이 우수한 격자형 어프로치 블록에 의해, 콘크리트 슬래브 궤도의 부설 후 침하가 발생하는 것을 방지하고, 균열 발생을 방지할 수 있다.
본 발명에 따르면, 격자형 어프로치 블록은 비교적 가벼운 무게로 제작되어 자중에 의한 침하를 최소화할 수 있고, 이러한 격자형 프레임 구조로 인하여 노반의 선단지지력이 커지게 된다.
본 발명에 따르면, 격자형 어프로치 블록을 프리캐스트 제작함으로써 시공이 간단하고 시공 기간을 단축할 수 있다.
도 1은 종래의 기술에 따른 어프로치 블록을 구비한 철도 슬래브 궤도 구조물을 나타내는 도면이다.
도 2는 종래의 기술에 따른 어프로치 블록을 구비한 철도 슬래브 궤도 구조물의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 격자형 어프로치 블록을 구비한 철도 슬래브 궤도 구조물을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 격자형 어프로치 블록을 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 격자형 어프로치 블록을 나타내는 수직단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 격자형 어프로치 블록의 콘크리트 가로부재를 예시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 격자형 어프로치 블록을 구비한 철도 슬래브 궤도 구조물의 시공 방법의 동작흐름도이다.
도 8a 내지 도 8f는 각각 본 발명의 실시예에 따른 격자형 어프로치 블록을 구비한 철도 슬래브 궤도 구조물의 시공시 격자형 어프로치 블록의 형성 과정을 나타내는 도면들이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 격자형 어프로치 블록을 구비한 철도 슬래브 궤도 구조물이 강성지지력을 확보하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 종래의 기술에 따른 어프로치 블록을 구비한 철도 슬래브 궤도 구조물의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 격자형 어프로치 블록을 구비한 철도 슬래브 궤도 구조물을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 격자형 어프로치 블록을 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 격자형 어프로치 블록을 나타내는 수직단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 격자형 어프로치 블록의 콘크리트 가로부재를 예시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 격자형 어프로치 블록을 구비한 철도 슬래브 궤도 구조물의 시공 방법의 동작흐름도이다.
도 8a 내지 도 8f는 각각 본 발명의 실시예에 따른 격자형 어프로치 블록을 구비한 철도 슬래브 궤도 구조물의 시공시 격자형 어프로치 블록의 형성 과정을 나타내는 도면들이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 격자형 어프로치 블록을 구비한 철도 슬래브 궤도 구조물이 강성지지력을 확보하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 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.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
[격자형 어프로치 블록(200)을 구비한 철도 슬래브 궤도 구조물(100)]
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 격자형 어프로치 블록을 구비한 철도 슬래브 궤도 구조물을 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 발명의 실시예에 따른 격자형 어프로치 블록을 구비한 철도 슬래브 궤도 구조물(100)은 교량과 철도의 구조물 접속부 또는 토공 접속부에 형성되는 철도 슬래브 궤도 구조물로서, 원지반(110), 교대(120), 교량(130), 콘크리트 처리 자갈(140), 하부 성토(150), 상부 성토(160), 콘크리트 상판(170), 철도 슬래브 궤도(180) 및 격자형 어프로치 블록(200)을 포함한다.
콘크리트 처리 자갈(140)은 상기 교량(130) 및 철도의 구조물 접속부에서 선단지지력을 확보하도록 교대(120)의 배면에 시공된다.
하부 성토(150)는 상기 콘크리트 처리 자갈(140)의 측면에서 원지반(110) 상에 적층 형성된다.
상부 성토(160)는 상기 하부 성토(150) 상에 적층 형성된다.
콘크리트 상판(170)은 콘크리트 처리 도상으로서, 상기 격자형 어프로치 블록(200) 및 상기 상부 성토(160) 상에 형성된다.
철도 슬래브 궤도(180)는 열차(300)가 운행할 수 있도록 궤도, 침목 및 레일을 포함하며, 상기 콘크리트 상판(170) 상에 형성된다.
격자형 어프로치 블록(200)은, 후술하는 도 4에 도시된 바와 같이, 상단 및 하단 콘크리트 가로부재(210, 220) 및 상단 및 하단 콘크리트 세로부재(230, 240)가 격자형 프레임(Lattice Frame) 구조로 제작되어 라멘(Rahmen)으로 거동하며, 상기 교량(130) 및 철도의 구조물 접속부에서 연직방향의 지지강성을 점차적으로 변화시키도록 길이가 상이한 하단 콘크리트 세로부재(240)가 상기 콘크리트 처리 자갈(140) 상에 연속적으로 매립 배치된다.
다시 말하면, 격자형 어프로치 블록(200)은 교량 및 철도의 구조물 접속부에 설치되고, 이때, 연직방향의 지지강성(Support Stiffness)을 점차적으로 변화시키기 위하여 길이가 다른 콘크리트 세로부재(240)를 연속적으로 배치하여, 즉, 콘크리트 세로부재(240)의 길이를 점진적으로 짧게 배치함으로써 상기 콘크리트 가로부재(210, 220)와 결합되도록 격자형(lattice)으로 제작된다. 이때, 상기 콘크리트 가로부재(210, 220)의 경우, 프리캐스트 제작되고, 상기 콘크리트 세로부재(230, 240)는 현장타설 방식으로 매립시공된다. 이에 따라 격자형 어프로치 블록(200)을 프리캐스트 제작함으로써 시공이 간단하고 시공 기간을 단축할 수 있다.
또한, 격자형 어프로치 블록(200)은 철근 콘크리트를 이용한 격자형 프레임 구조로 제작되어 라멘(Rahmen)으로 거동하며, 비교적 가벼운 무게를 가지고, 자중에 의한 침하를 최소화할 수 있고, 이러한 격자형 프레임 구조로 인하여 노반의 선단지지력이 커지게 된다.
한편, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 격자형 어프로치 블록을 나타내는 사시도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 격자형 어프로치 블록을 나타내는 수직단면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 격자형 어프로치 블록(200)은, 상단 콘크리트 가로부재(210), 하단 콘크리트 가로부재(220), 상단 콘크리트 세로부재(230, 231~235) 및 하단 콘크리트 세로부재(240)를 포함한다.
하단 콘크리트 세로부재(240)는 가변 길이 하단 콘크리트 세로부재(241~244)로서, 상기 교량(130) 및 철도의 구조물 접속부에서 연직방향의 지지강성을 점차적으로 변화시키도록 상기 콘크리트 처리 자갈(140) 상에 상이한 길이로 연속적으로 배치된다.
하단 콘크리트 가로부재(220)는 프리캐스트 제작되고, 상기 하단 콘크리트 세로부재(240)와 결합한다.
상단 콘크리트 세로부재(230)는 상기 하단 콘크리트 가로부재(220)와 결합한다. 이때, 상기 교대(120)의 배면으로부터 가장 먼 곳에 배치되는 상단 콘크리트 가로부재(210)의 끝단, 즉, 상기 콘크리트 세로부재(230)가 가장 짧은 상단 콘크리트 가로부재(210)의 끝단은 캔틸레버(Cantilever) 역할을 하며, 상기 원지반(110)과 같은 강성을 갖는다.
상단 콘크리트 가로부재(210)는 프리캐스트 제작되고, 상기 상단 콘크리트 세로부재(230)와 결합한다. 이때, 상기 상단 콘크리트 가로부재(210)는 상기 콘크리트 상판(170) 상에 접합될 수 있다.
이때, 상기 격자형 어프로치 블록(200)의 상단 및 하단 콘크리트 가로부재(210, 220)는 수평방향 하중을 지지하도록 상기 격자형 어프로치 블록(200)의 가로보(Cross Beam) 역할을 하고, 상기 상단 및 하단 콘크리트 세로부재(230, 240)는 수직방향 하중을 지지하도록 상기 격자형 어프로치 블록(200)의 기둥(Column) 역할을 한다. 이때, 상기 상단 및 하단 콘크리트 세로부재(230, 240)는 현장타설 방식으로 매립시공하는 것으로 설명하였지만, 상기 상단 및 하단 콘크리트 가로부재(210, 220)와 마찬가지로 공장에서 프리캐스트 제작될 수도 있다.
한편, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 격자형 어프로치 블록의 콘크리트 가로부재를 예시하는 도면이다.
도 6의 a) 및 b)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 격자형 어프로치 블록(200)의 상단 및 하단 콘크리트 가로부재(210, 220)의 수는 각각 상기 교량(130)의 폭 및 상기 교대(120)의 높이에 대응하여 달라질 수 있다. 또한, 상기 상단 및 하단 콘크리트 세로부재(230, 240)의 수는 상기 상단 및 하단 콘크리트 가로부재(210, 220)의 수에 대응하도록 형성된다. 즉, 상기 상단 및 하단 콘크리트 세로부재(230, 240) 각각은 상기 횡방향 콘크리트 가로부재 및 상기 종방향 콘크리트 가로부재의 교차 지점 하부와 결합할 수 있도록 현장타설 방식으로 시공되어 격자형 어프로치 블록(200)의 기둥 역할을 한다.
구체적으로, 도 6의 a)에 도시된 바와 같이, 상기 상단 및 하단 콘크리트 가로부재(210, 220) 각각은 횡방향 콘크리트 가로부재(211a, 211b)와 종방향 콘크리트 가로부재(212a~212d)가 격자형으로 프리캐스트 제작되어 격자형 어프로치 블록(200)의 가로보 역할을 한다. 또한, 도 6의 b)에 도시된 바와 같이, 상기 상단 및 하단 콘크리트 가로부재(210, 220) 각각은 횡방향 콘크리트 가로부재(211a, 211b, 211c)와 종방향 콘크리트 가로부재(212a~212e)가 격자형으로 프리캐스트 제작되어 격자형 어프로치 블록(200)의 가로보 역할을 한다.
[격자형 어프로치 블록(200)을 구비한 철도 슬래브 궤도 구조물(100)의 시공 방법]
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 격자형 어프로치 블록을 구비한 철도 슬래브 궤도 구조물의 시공 방법의 동작흐름도이고, 도 8a 내지 도 8f는 각각 본 발명의 실시예에 따른 격자형 어프로치 블록을 구비한 철도 슬래브 궤도 구조물의 시공시 격자형 어프로치 블록의 형성 과정을 나타내는 도면들이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 격자형 어프로치 블록을 구비한 철도 슬래브 궤도 구조물의 시공 방법은, 교량(130)과 철도의 구조물 접속부 또는 토공 접속부에 형성되는 철도 슬래브 궤도 구조물으로서, 먼저, 구조물 접속부에 설치할 격자형 어프로치 블록(200)의 콘크리트 가로부재(210, 220)를 프리캐스트 제작한다(S110). 구체적으로, 도 8a에 도시된 바와 같이, 격자형 어프로치 블록(200)의 콘크리트 가로부재(210, 220)를 프리캐스트 제작하며, 상기 콘크리트 가로부재(210, 220)는 실질적으로 동일하게 형성된다.
다음으로, 상기 구조물 접속부의 교대(120) 배면에 콘크리트 처리 자갈(140) 및 하부 성토(150)를 시공한다(S120).
다음으로, 상기 콘크리트 처리 자갈(140) 상에 격자형 어프로치 블록(200)의 하단 콘크리트 세로부재(240)를 현장타설 방식으로 매립시공한다(S130). 구체적으로, 도 8b에 도시된 바와 같이, 상기 교량(130) 및 철도의 구조물 접속부에서 연직방향의 지지강성을 점차적으로 변화시키도록 길이가 상이한 하단 콘크리트 세로부재(241~244)가 상기 콘크리트 처리 자갈(140) 상에 연속적으로 매립 배치된다.
다음으로, 상기 하단 콘크리트 세로부재(240) 상에 상기 하단 콘크리트 가로부재(220)를 결합한다(S140). 구체적으로, 도 8c에 도시된 바와 같이, 하단 콘크리트 세로부재(240) 상에 돌출 형성된 조립 철근(도시되지 않음)과 상기 하단 콘크리트 가로부재(220) 상에 돌출 형성된 조립 철근(도시되지 않음)을 연결하고, 콘크리트를 타설함으로써 상기 하단 콘크리트 세로부재(240) 상에 상기 하단 콘크리트 가로부재(220)를 결합시킬 수 있다.
다음으로, 상기 하단 콘크리트 가로부재(220) 상에 상단 콘크리트 세로부재(230)를 결합한다(S150). 구체적으로, 도 8d에 도시된 바와 같이, 상기 하단 콘크리트 가로부재(220) 상에 돌출 형성된 조립 철근(도시되지 않음)과 상단 콘크리트 세로부재(230) 상에 돌출 형성된 조립 철근(도시되지 않음)을 연결하고, 콘크리트를 타설함으로써 상기 하단 콘크리트 가로부재(220) 상에 상단 콘크리트 세로부재(230)를 결합시킬 수 있다.
다음으로, 상기 상단 콘크리트 세로부재(230) 상에 상단 콘크리트 가로부재(210)를 결합한다(S160). 구체적으로, 도 8e에 도시된 바와 같이, 상기 상단 콘크리트 세로부재(230) 상에 돌출 형성된 조립 철근(도시되지 않음)과 상기 상단 콘크리트 세로부재(230) 상에 돌출 형성된 조립 철근(도시되지 않음)을 연결하고, 콘크리트를 타설함으로써, 상기 상단 콘크리트 세로부재(230) 상에 상단 콘크리트 가로부재(210)를 결합시킬 수 있다. 이때, 상기 상단 및 하단 콘크리트 가로부재(210, 220) 및 상단 및 하단 콘크리트 세로부재(230, 240)가 격자형 프레임(Lattice Frame) 구조로 제작되어 라멘(Rahmen)으로 거동하게 된다. 여기서, 도면부호 C로 도시된 바와 같이, 상기 교대(120)의 배면으로부터 가장 먼 곳에 배치되는 상단 콘크리트 가로부재(210)의 끝단은 캔틸레버(Cantilever) 역할을 하며, 상기 원지반(110)과 같은 강성을 갖는다.
여기서, 상기 격자형 어프로치 블록(200)의 상단 및 하단 콘크리트 가로부재(210, 220)는 수평방향 하중을 지지하도록 상기 격자형 어프로치 블록(200)의 가로보(Cross Beam) 역할을 하고, 상기 상단 및 하단 콘크리트 세로부재(230, 240)는 수직방향 하중을 지지하도록 상기 격자형 어프로치 블록(200)의 기둥(Column) 역할을 한다. 이때, 상기 상단 및 하단 콘크리트 가로부재(210, 220) 각각은 횡방향 콘크리트 가로부재와 종방향 콘크리트 가로부재가 격자형으로 프리캐스트 제작되어 격자형 어프로치 블록(200)의 가로보 역할을 하게 된다.
또한, 상기 상단 및 하단 콘크리트 세로부재(230, 240) 각각은 상기 횡방향 콘크리트 가로부재 및 상기 종방향 콘크리트 가로부재의 교차 지점 하부와 결합할 수 있도록 현장타설 방식으로 시공되어 격자형 어프로치 블록(200)의 기둥 역할을 하며, 이때, 상기 교대(120)의 배면으로부터 가장 먼 곳에 배치되는 상단 콘크리트 가로부재(210)의 끝단은 캔틸레버(Cantilever) 역할을 하며, 상기 원지반(110)과 같은 강성을 갖는다.
다음으로, 상기 하부 성토(150) 상에 상부 성토를 적층 시공한다(S170).
다음으로, 상기 상단 콘크리트 가로부재(210)에 접합되도록 콘크리트 상판(170)을 시공한다(S180). 구체적으로, 도 8f에 도시된 바와 같이, 상기 상단 콘크리트 가로부재(210)는 상기 콘크리트 상판(170) 상에 접합되고, 후속적으로, 상기 콘크리트 상판(170) 상에 철도 슬래브 궤도가 형성된다.
한편, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 격자형 어프로치 블록을 구비한 철도 슬래브 궤도 구조물이 강성지지력을 확보하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 격자형 어프로치 블록을 구비한 철도 슬래브 궤도 구조물(100)에서 격자형 어프로치 블록(200)은, 도 9에 도시된 바와 같이, 콘크리트 격자 프레임 구조가 라멘(Rahmen)으로 거동하여 수직방향 하중을 콘크리트 가로부재가 지지하며, 수직 지지력을 콘크리트 세로부재가 기둥으로 역할을 하여 지지할 수 있다. 특히, 교량 및 철도의 구조물 접속부에서 콘크리트 처리 자갈(140) 상에 연속적으로 상이한 길이의 콘크리트 세로부재(240)를 배치함으로써, 도면부호 D로 도시된 바와 같이, 연직방향의 지지강성을 점차적으로 변화시킬 수 있다. 이에 따라, 기존의 어프로치 블록보다 시공성이 좋고 성능이 우수한 격자형 어프로치 블록에 의해, 콘크리트 슬래브 궤도의 부설 후 침하가 발생하는 것을 방지하고, 균열 발생을 방지할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 격자형 어프로치 블록을 구비한 철도 슬래브 궤도 구조물
200: 격자형 어프로치 블록
300: 열차
110: 원지반
120: 교대
130: 교량
140: 콘크리트 처리 자갈
150: 하부 성토
160: 상부 성토
170: 콘크리트 상판
180: 철도 슬래브 궤도
210: 상단 콘크리트 가로부재
220: 하단 콘크리트 가로부재
230, 231~235: 상단 콘크리트 세로부재
240: 하단 콘크리트 세로부재
211a~211c: 횡방향 콘크리트 가로부재
212a~212e: 종방향 콘크리트 가로부재
241~244: 가변 길이 하단 콘크리트 세로부재
200: 격자형 어프로치 블록
300: 열차
110: 원지반
120: 교대
130: 교량
140: 콘크리트 처리 자갈
150: 하부 성토
160: 상부 성토
170: 콘크리트 상판
180: 철도 슬래브 궤도
210: 상단 콘크리트 가로부재
220: 하단 콘크리트 가로부재
230, 231~235: 상단 콘크리트 세로부재
240: 하단 콘크리트 세로부재
211a~211c: 횡방향 콘크리트 가로부재
212a~212e: 종방향 콘크리트 가로부재
241~244: 가변 길이 하단 콘크리트 세로부재
Claims (14)
- 교량과 철도의 구조물 접속부 또는 토공 접속부에 형성되는 철도 슬래브 궤도 구조물에 있어서,
상기 교량(130) 및 철도의 구조물 접속부에서 선단지지력을 확보하도록 교대(120)의 배면에 시공되는 콘크리트 처리 자갈(140);
상기 콘크리트 처리 자갈(140)의 측면에서 원지반(110) 상에 적층 형성되는 하부 성토(150);
상단 및 하단 콘크리트 가로부재(210, 220) 및 상단 및 하단 콘크리트 세로부재(230, 240)가 격자형 프레임(Lattice Frame) 구조로 제작되어 라멘(Rahmen)으로 거동하며, 상기 교량(130) 및 철도의 구조물 접속부에서 연직방향의 지지강성을 점차적으로 변화시키도록 길이가 상이한 하단 콘크리트 세로부재(240)가 상기 콘크리트 처리 자갈(140) 상에 연속적으로 매립 배치되는 격자형 어프로치 블록(Lattice Approach Block: 200);
상기 하부 성토(150) 상에 적층 형성되는 상부 성토(160);
콘크리트 처리 도상으로서, 상기 격자형 어프로치 블록(200) 및 상기 상부 성토(160) 상에 형성되는 콘크리트 상판(170); 및
궤도, 침목 및 레일을 포함하며, 상기 콘크리트 상판(170) 상에 형성되는 철도 슬래브 궤도(180)
를 포함하는 격자형 어프로치 블록을 구비한 철도 슬래브 궤도 구조물. - 제1항에 있어서,
상기 격자형 어프로치 블록(200)의 상단 및 하단 콘크리트 가로부재(210, 220)는 수평방향 하중을 지지하도록 상기 격자형 어프로치 블록(200)의 가로보(Cross Beam) 역할을 하고, 상기 상단 및 하단 콘크리트 세로부재(230, 240)는 수직방향 하중을 지지하도록 상기 격자형 어프로치 블록(200)의 기둥(Column) 역할을 하는 것을 특징으로 하는 격자형 어프로치 블록을 구비한 철도 슬래브 궤도 구조물. - 제2항에 있어서,
상기 상단 및 하단 콘크리트 가로부재(210, 220) 및 상기 상단 및 하단 콘크리트 세로부재(230, 240)의 수는 각각 상기 교량(130)의 폭 및 상기 교대(120)의 높이에 대응하여 달라지는 것을 특징으로 하는 격자형 어프로치 블록을 구비한 철도 슬래브 궤도 구조물. - 제1항에 있어서, 상기 격자형 어프로치 블록(200)은,
상기 교량(130) 및 철도의 구조물 접속부에서 연직방향의 지지강성을 점차적으로 변화시키도록 상기 콘크리트 처리 자갈(140) 상에 상이한 길이로 연속적으로 배치되는 하단 콘크리트 세로부재(240);
프리캐스트 제작되고, 상기 하단 콘크리트 세로부재(240)와 결합하는 하단 콘크리트 가로부재(220);
상기 하단 콘크리트 가로부재(220)와 결합하는 상단 콘크리트 세로부재(230); 및
프리캐스트 제작되고, 상기 상단 콘크리트 세로부재(230)와 결합하는 상단 콘크리트 가로부재(210)
를 포함하는 격자형 어프로치 블록을 구비한 철도 슬래브 궤도 구조물. - 제4항에 있어서,
상기 상단 및 하단 콘크리트 가로부재(210, 220) 각각은 횡방향 콘크리트 가로부재와 종방향 콘크리트 가로부재가 격자형으로 프리캐스트 제작되어 격자형 어프로치 블록(200)의 가로보 역할을 하는 것을 특징으로 하는 격자형 어프로치 블록을 구비한 철도 슬래브 궤도 구조물. - 제5항에 있어서,
상기 상단 콘크리트 가로부재(210)는 상기 콘크리트 상판(170) 상에 접합되는 것을 특징으로 하는 격자형 어프로치 블록을 구비한 철도 슬래브 궤도 구조물. - 제5항에 있어서,
상기 상단 및 하단 콘크리트 세로부재(230, 240) 각각은 상기 횡방향 콘크리트 가로부재 및 상기 종방향 콘크리트 가로부재의 교차 지점 하부와 결합할 수 있도록 현장타설 방식으로 시공되어 격자형 어프로치 블록(200)의 기둥 역할을 하는 것을 특징으로 하는 격자형 어프로치 블록을 구비한 철도 슬래브 궤도 구조물. - 제4항에 있어서,
상기 교대(120)의 배면으로부터 가장 먼 곳에 배치되는 상단 콘크리트 가로부재(210)의 끝단은 캔틸레버(Cantilever) 역할을 하며, 상기 원지반(110)과 같은 강성을 갖는 것을 특징으로 하는 격자형 어프로치 블록을 구비한 철도 슬래브 궤도 구조물. - 교량과 철도의 구조물 접속부 또는 토공 접속부에 형성되는 철도 슬래브 궤도 구조물의 시공 방법에 있어서,
a) 구조물 접속부에 설치할 격자형 어프로치 블록(200)의 콘크리트 가로부재(210, 220)를 프리캐스트 제작하는 단계;
b) 상기 구조물 접속부의 교대(120) 배면에 콘크리트 처리 자갈(140) 및 하부 성토(150)를 시공하는 단계;
c) 상기 콘크리트 처리 자갈(140) 상에 격자형 어프로치 블록(200)의 하단 콘크리트 세로부재(240)를 현장타설 방식으로 매립시공하는 단계;
d) 상기 하단 콘크리트 세로부재(240) 상에 상기 하단 콘크리트 가로부재(220)를 결합하는 단계;
e) 상기 하단 콘크리트 가로부재(220) 상에 상단 콘크리트 세로부재(230)를 결합하는 단계;
f) 상기 상단 콘크리트 세로부재(230) 상에 상단 콘크리트 가로부재(210)를 결합하는 단계; 및
g) 상기 상단 콘크리트 가로부재(210)에 접합되도록 콘크리트 상판(170)을 시공하는 단계
를 포함하되,
상기 c) 단계에서 상기 교량(130) 및 철도의 구조물 접속부에서 연직방향의 지지강성을 점차적으로 변화시키도록 길이가 상이한 하단 콘크리트 세로부재(240)가 상기 콘크리트 처리 자갈(140) 상에 연속적으로 매립 배치되는 것을 특징으로 하는 격자형 어프로치 블록을 구비한 철도 슬래브 궤도 구조물의 시공 방법. - 제9항에 있어서,
상기 c) 단계에서 상기 상단 및 하단 콘크리트 가로부재(210, 220) 및 상단 및 하단 콘크리트 세로부재(230, 240)가 격자형 프레임(Lattice Frame) 구조로 제작되어 라멘(Rahmen)으로 거동하는 것을 특징으로 하는 격자형 어프로치 블록을 구비한 철도 슬래브 궤도 구조물의 시공 방법. - 제9항에 있어서,
상기 격자형 어프로치 블록(200)의 상단 및 하단 콘크리트 가로부재(210, 220)는 수평방향 하중을 지지하도록 상기 격자형 어프로치 블록(200)의 가로보(Cross Beam) 역할을 하고, 상기 상단 및 하단 콘크리트 세로부재(230, 240)는 수직방향 하중을 지지하도록 상기 격자형 어프로치 블록(200)의 기둥(Column) 역할을 하는 것을 특징으로 하는 격자형 어프로치 블록을 구비한 철도 슬래브 궤도 구조물의 시공 방법. - 제11항에 있어서,
상기 상단 및 하단 콘크리트 가로부재(210, 220) 각각은 횡방향 콘크리트 가로부재와 종방향 콘크리트 가로부재가 격자형으로 프리캐스트 제작되어 격자형 어프로치 블록(200)의 가로보 역할을 하는 것을 특징으로 하는 격자형 어프로치 블록을 구비한 철도 슬래브 궤도 구조물의 시공 방법. - 제12항에 있어서,
상기 상단 및 하단 콘크리트 세로부재(230, 240) 각각은 상기 횡방향 콘크리트 가로부재 및 상기 종방향 콘크리트 가로부재의 교차 지점 하부와 결합할 수 있도록 현장타설 방식으로 시공되어 격자형 어프로치 블록(200)의 기둥 역할을 하는 것을 특징으로 하는 격자형 어프로치 블록을 구비한 철도 슬래브 궤도 구조물의 시공 방법. - 제13항에 있어서,
상기 교대(120)의 배면으로부터 가장 먼 곳에 배치되는 상단 콘크리트 가로부재(210)의 끝단은 캔틸레버(Cantilever) 역할을 하며, 원지반(110)과 같은 강성을 갖는 것을 특징으로 하는 격자형 어프로치 블록을 구비한 철도 슬래브 궤도 구조물의 시공 방법.
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