KR102212757B1 - 자갈궤도의 급속개량에 적합하게 사용될 수 있는 콘크리트궤도 시공방법 및 이를 위한 콘크리트슬래브 지지장치와 철도 부설장치 - Google Patents

Abstract

자갈궤도를 콘크리트궤도로 더욱 신속하게 교체할 수 있고, 프리캐스트 콘크리트슬래브를 높게 하여 진동을 충분히 흡수할 수 있도록 하면서 수직강성을 크게할 수 있는 콘크리트슬래브 지지장치가 개시된다. 상기 콘크리트슬래브 지지장치는 고정기구를 이용하여 콘크리트 노반에 고정할 수 있도록 하는 체결공을 가지는 고정부와 프리캐스트 콘크리트슬래브에서 전달되어 오는 하중을 받아주는 하중부를 가지는 바닥판 및 하중부에 설치되고 고무와 고무 내부에 상하로 간격을 두고 층상으로 삽입된 복수의 보강판을 구비하여 구성되는 보강판 삽입 탄성체를 포함하는 트랙 패드를 포함하는 구성을 한다.

Description

자갈궤도의 급속개량에 적합하게 사용될 수 있는 콘크리트궤도 시공방법 및 이를 위한 콘크리트슬래브 지지장치와 철도 부설장치{Concrete track construction method that can be used suitably for a rapid improvement of ballast track, and concrete slab support device and railway building device for the same}

본 발명은 프리캐스트 콘크리트슬래브(precast concrete slab)를 이용한 콘크리트궤도(concrete tract) 시공방법 및 이를 위한 콘크리트슬래브 지지장치와 철도 부설장치에 대한 것이다.

일반적으로, 자갈궤도는 열차의 하중을 레일과 체결장치, 침목, 자갈을 통해 하부 노반에 분산하여 전달하는 구조로 되어 있는데, 콘크리트궤도에 비해 초기 건설비가 저렴하고 궤도틀림 시 보수가 쉽지만 열차의 운행으로 진동이 발생하여 자갈이 부서지고 위치가 바뀜에 따라 지속적인 침하가 발생하여 유지보수 비용이 많이 발생하는 단점이 있다.

또한, 자갈궤도는 시공 후 열차 운행 시 먼지, 야간보수로 인한 심야 소음공해 등 환경적 측면에서 부정적이며, 노후 자갈궤도는 콘크리트궤도에 비해 승차감이 떨어지고 진동에 의해 자갈이 부서짐에 따라 레일에 자갈 파편이 튀어 레일 및 열차차량에 손상이 생겨 궤도 외적인 보수비용이 발생하는 문제도 있다.

노후 자갈궤도에 대한 궤도구조 개량은 근본적으로 자갈궤도를 콘크리트궤도로 교체함으로써 궤도유지 보수업무를 대폭으로 절감하는 것이 합리적이나, 열악한 작업환경(작업시간 부족, 작업공간 부족, 자갈두께 부족, 일부개소 자갈갱환 작업 불가 등)으로 기존의 궤도개량 기술로는 자갈궤도 개량이 어려운 실정이다.

현재 열차를 운행 중인 기존의 자갈궤도를 콘크리트궤도로 개량하는 기술 중 하나인 포장궤도 공법은 자갈궤도에서 자갈을 제거한 후 시멘트모르타르를 주입하여 콘크리트화하는 공법으로, 열차운행 종료 후부터 그 다음날 운행 개시까지의 짧은 시간동안 시공하기가 어렵다는 문제점이 있다.

코레일의 경우 과천선(21km)의 궤도시설 기능 저하와 노후화에 따른 열차안전운행 확보, 유지관리 효율성 제공 등 궤도 안정성 확보를 위하여 2010년 '과천선 금정~남태령 간 궤도구조개량 실시설계'를 시행하여 개량사업을 진행 중에 있으며, 개량공법으로 B2S 궤도(Ballasted Track To Slab Track)를 실시설계에 적용하여 개량사업을 추진하였으나, 열차운행 중지 시간(일반적으로 4시간) 내에 5m 정도 시공하는 낮은 시공속도와 다양한 현장조건 수용 불가 및 개발사 시공장비 지원 문제로 2013~2016년까지 불과 1.8km 구간개량을 시행하는 데 그쳤다.

서울메트로에서 진행된 B2S 시스템은 열차 차단시간인 4시간 내에 5~10m 개량하는 기술을 갖고 있지만 급속개량에 관한 기술은 없으며, 또한 B2S 시공장비가 고가이고 국내에 1대만 있어 현장적용에 한계가 있다.

이에 대한 해결책을 찾기 위해 자갈궤도를 콘크리트궤도로 개량 하려는 노력이 계속 되었지만, 개량하는 과정에서 많은 비용이 발생하며, 국외에서도 기존 운행선을 콘크리트궤도로 개량하는 급속시공기술을 확보 하지 못하고 있는 실정이다.

본 발명자는 위와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 자갈궤도를 신속하게 콘크리트궤도로 급속개량 할 수 있는 궤도시공방법과 이를 위한 콘크리트슬래브 지지장치와 철도 부설장치를 개발하여 등록번호 10-2122610호(이하, "선등록 발명"이라 칭함)로 특허 받은 바 있다.

본 발명의 목적은 종래기술의 문제점을 해결하여 자갈궤도를 신속하게 콘크리트궤도로 급속개량 할 수 있는 콘크리트궤도 시공방법을 다양화하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 설치과정이 복잡하지 않아서 열차운행 차단시간인 4시간 내에 적어도 자갈궤도 20m를 콘크리트궤도로 신속하게 교체할 수 있으면서도 선등록 발명보다 뛰어난 진동특성과 수직하중 지지강성을 가지는 콘크리트궤도를 제공할 수 있는 콘크리트궤도 시공방법을 제공하는 데에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 설치과정이 복잡하지 않아서 열차운행 차단시간인 4시간 내에 적어도 자갈궤도 20m를 콘크리트궤도로 신속하게 교체할 수 있으면서도 선등록 발명보다 뛰어난 전단력 지지강성을 가지는 콘크리트궤도를 제공할 수 있는 콘크리트궤도 시공방법을 제공하는 데에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 본 발명에 따른 콘크리트궤도 시공방법에 적합한 콘크리트슬래브 지지장치와 철도 부설장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 목적은 트랙 패드(track pad)의 교체가 쉬운 콘크리트궤도 시공방법과 이를 위한 콘크리트슬래브 지지장치 및 철도 부설장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 목적은 콘크리트슬래브에 상하방향과 측방향 및 회전 방향으로 작용하는 하중에 대한 완충성능과 지지강성이 뛰어난 철도 부설장치를 제공하는 데 있다.

본 발명에 따른 콘크리트슬래브 지지장치는 레일이 설치되는 프리캐스트 콘크리트슬래브를 콘크리트 노반에 지지하기 위한 콘크리트슬래브 지지장치에 있어서, 상기 콘크리트 노반에 간격을 두고 배치되어 상기 프리캐스트 콘크리트슬래브를 상기 콘크리트 노반에서 상방으로 이격시켜 탄성적으로 지지하기 위한 복수의 트랙 패드; 및 복수의 상기 트랙 패드를 상기 콘크리트 노반에 고정하기 위한 고정기구를 포함하고, 상기 트랙 패드는, 상기 고정기구를 이용하여 상기 콘크리트 노반에 고정할 수 있도록 하는 체결공을 가지는 고정부와 상기 프리캐스트 콘크리트슬래브에서 전달되어 오는 하중을 받아주는 하중부를 가지는 바닥판; 및 상기 하중부에 설치되고 고무와 상기 고무의 내부에 상하로 간격을 두고 층상으로 삽입된 복수의 보강판을 구비하여 구성되는 보강판 삽입 탄성체를 포함하는 구성을 한다.

상기 바닥판의 표면은 상기 고무와 일체로 연결된 고무에 의해 둘러싸인 것이 바람직하다.

상기 체결공의 한쪽 측면은 측방으로 개방된 것이 좋다.

상기 보강판 삽입 탄성체 상에 탑재되어 상기 프리캐스트 콘크리트슬래브를 지지하는 높이를 조정할 수 있도록 하는 심플레이트를 포함하고, 상기 심플레이트의 적어도 마주보는 양측 변의 가장자리에는 해당 변과 평행하게 절개된 제1절개부와 상기 제1절개부의 양단 사이에서 바깥으로 절개된 제2절개부에 의해 양 변이 절개된 가장자리 절개판이 하방으로 꺾여 형성된 돌출부를 가지는 것이 바람직하다.

상기 고정기구는, 상기 체결공에 대응되는 위치에 형성된 체결구멍을 구비하여 상기 고정부의 상면과 양 측면 일부를 덮는 덮개부와 상기 덮개부의 양측 하단에 연결되어 바깥으로 연장되고 볼트구멍을 구비하는 볼트결합판부를 가지는 트랙 패드 고정판; 상기 볼트구멍을 통해 상기 콘크리트 노반에 결합하여 상기 트랙 패드 고정판을 상기 콘크리트 노반에 고정할 수 있도록 하는 제1앵커기구를 포함하는 것이 좋다.

상기 고정기구는, 이웃하여 고정되는 상기 트랙 패드 고정판의 상기 체결구멍에 대응되는 위치에 형성된 장공을 구비하는 앵글; 및 상기 장공과 상기 체결구멍 및 상기 체결공을 통해 상기 콘크리트 노반에 고정되어 상기 앵글을 상기 콘크리트 노반에 고정하여 주는 제2앵커기구를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 철도 부설장치는 상하로 구멍이 형성된 프리캐스트 콘크리트슬래브; 상기 구멍에 삽입되어 콘크리트 노반에 고정됨으로써 상기 프리캐스트 콘크리트슬래브가 측방과 상방으로 움직이는 것과 회전되는 것을 방지하기 위한 전단력지지기구; 및 상기 콘크리트 노반에 간격을 두고 고정되어 상기 프리캐스트 콘크리트슬래브를 상기 콘크리트 노반에서 상방으로 이격시켜 탄성적으로 지지하기 위한 본 발명에 따른 콘크리트슬래브 지지장치를 포함하는 구성을 한다.

상기 전단력지지기구는, 베이스판과 상기 베이스판에서 상방으로 돌출되고 나사부가 형성된 기둥을 가지는 기둥 브래킷; 상기 베이스판을 상기 콘크리트 노반에 고정하기 위한 제3앵커기구; 상기 기둥의 둘레에 결합하여 상기 기둥과 상기 구멍의 내면 사이를 지지하여 상기 프리캐스트 콘크리트슬래브가 측방과 상방으로 움직이는 것과 회전되는 것을 방지하는 전단력지지 블록; 및 상기 나사부에 결합하여 상기 전단력지지 블록을 하방으로 가압하기 위한 가압기구를 포함하는 것이 바람직하다.

때에 따라, 상기 전단력지지기구는, 베이스판과 상기 베이스판에서 상방으로 돌출된 기둥을 포함하고, 상기 기둥에는 상단의 마주보는 부분에 한 쌍의 슬롯이 형성되고 한 쌍의 상기 슬롯의 바닥부에는 상기 기둥을 가로질러 설치되며 체결공이 형성된 횡단고정부가 고정되어 있는 기둥 브래킷; 상기 베이스판을 상기 콘크리트 노반에 고정하기 위한 제3앵커기구; 상기 기둥의 둘레에 결합하여 상기 기둥과 상기 구멍의 내면 사이를 지지하여 상기 프리캐스트 콘크리트슬래브가 측방과 상방으로 움직이는 것과 회전되는 것을 방지하는 전단력지지 블록; 및 상기 체결공에 결합되는 볼트를 통해 상기 전단력지지 블록을 하방으로 가압하기 위한 가압기구를 포함하는 구성을 할 수 있다.

상기 가압기구는 상기 기둥의 외주면에 결합되어 상기 전단력지지 블록 상에 장착되는 가압판, 상기 볼트가 통과될 수 있는 통공을 구비하여 한 쌍의 상기 슬롯에 삽입되고 양단이 상기 기둥의 바깥으로 각각 돌출되어 상기 가압판 상에 장착되는 가압바 및 상기 통공을 통해 상기 체결공에 결합되어 상기 가압바와 상기 가압판을 하방으로 가압하는 상기 볼트를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 가압바와 상기 볼트의 머리 사이에 상기 볼트가 통과되는 통공을 구비하여 상기 기둥의 내부로 삽입되는 원형의 커버가 설치되는 것이 바람직하다.

상기 프리캐스트 콘크리트슬래브에 형성된 상기 구멍과 상기 전단력지지 블록은 하부에서 상부로 갈수록 점점 넓어지게 그리고 비원형 단면으로 형성되고, 상기 전단력지지 블록은 전단력지지 고무와 상기 전단력지지 고무의 내부에 상하로 간격을 두고 층상으로 삽입된 삽입판을 구비하여 구성되는 것이 좋다.

상기 전단력지지 블록에는 이탈기구 결합부가 형성되고, 상기 가압기구는 링너트인 것이 바람직하다.

상기 전단력지지 블록은 2개로 분할되어 있는 것이 좋다.

본 발명에 따른 콘크리트궤도 시공방법은 프리캐스트 콘크리트슬래브를 콘크리트 노반에서 상방으로 이격시켜 탄성적으로 지지하기 위한 복수의 트랙 패드를 철도의 종방향으로 상기 콘크리트 노반 상에 간격을 두고 배치하는 트랙 패드 배치단계; 상하로 구멍이 형성되고 한 쌍의 레일이 평행하게 설치된 상기 프리캐스트 콘크리트슬래브를 복수의 상기 트랙 패드 상에 탑재하는 프리캐스트 콘크리트슬래브 탑재단계; 및 상기 구멍을 통해 상기 콘크리트 노반에 전단력지지기구를 설치하여 상기 프리캐스트 콘크리트슬래브가 측방과 상방으로 움직이는 것과 회전되는 것을 방지하는 전단력지지기구 설치단계; 고정기구를 이용하여 상기 트랙 패드를 상기 콘크리트 노반에 고정하는 트랙 패드 고정단계를 포함하고, 상기 트랙 패드 배치단계는, 체결공을 가지는 고정부와 상기 프리캐스트 콘크리트슬래브에서 전달되어 오는 하중을 받아주는 하중부를 가지는 바닥판 및 상기 하중부에 설치되고 고무와 상기 고무의 내부에 상하로 간격을 두고 층상으로 삽입된 복수의 보강판을 구비하여 구성되는 보강판 삽입 탄성체를 포함하는 상기 트랙 패드를 배치하는 것을 포함하는 구성을 한다.

상기 프리캐스트 콘크리트슬래브 탑재단계 전에 상기 보강판 삽입 탄성체 상에, 적어도 마주보는 양측 가장자리에는 해당 변과 평행하게 절개된 제1절개부와 상기 제1절개부의 양단 사이에서 바깥으로 절개된 제2절개부에 의해 양 변이 절개된 가장자리 절개판이 하방으로 꺾여 형성된 돌출부를 가지는 심플레이트를 설치하여 상기 프리캐스트 콘크리트슬래브를 지지하기 위한 높이와 경사를 조정하는 높이 조정단계를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 트랙 패드 고정단계는, 상기 고정부에 형성되는 상기 체결공에 대응되는 위치에 형성된 체결구멍을 구비하여 상기 고정부의 상면과 양 측면 일부를 덮는 덮개부와 상기 덮개부의 양측 하단에 연결되어 바깥으로 연장되고 볼트구멍을 구비하는 볼트결합판부를 가지는 트랙 패드 고정판을 상기 고정부 상에 결합한 상태에서 제1앵커기구를 상기 볼트구멍을 통해 상기 콘크리트 노반에 결합하여 상기 트랙 패드 고정판을 상기 콘크리트 노반에 고정하는 것을 포함하는 것이 좋다.

상기 트랙 패드 고정단계는, 이웃하여 고정되는 상기 트랙 패드 고정판의 상기 체결구멍에 대응되는 위치에 형성된 장공을 구비하는 앵글을 이웃하는 상기 트랙 패드 고정판 상에 장착하는 앵글장착단계; 및 제2앵커기구를 상기 장공과 상기 체결구멍 및 상기 체결공을 통해 상기 콘크리트 노반에 결합하여 상기 트랙 패드 고정판과 상기 앵글을 상기 콘크리트 노반에 고정하는 앵글고정단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 전단력지지기구 설치단계는, 제3앵커기구의 앵커볼트를 상기 콘크리트 노반에 고정하는 앵커볼트 고정단계; 베이스판과 상기 베이스판에서 상방으로 돌출되며 나사부가 형성된 기둥을 가지는 기둥 브래킷을 하부에서 상부로 갈수록 점점 넓어지게 그리고 비원형 단면으로 형성되는 상기 구멍을 통해 상기 앵커볼트에 결합하여 고정하는 기둥 브래킷 고정단계; 상기 프리캐스트 콘크리트슬래브가 측방과 상방으로 움직이는 것과 회전되는 것을 방지하도록 상기 기둥과 상기 구멍의 내면 사이에 하부에서 상부로 갈수록 점점 넓어지게 그리고 비원형 단면으로 형성되는 전단력지지 블록을 결합하는 전단력지지 블록 결합단계; 및 상기 나사부에 가압기구를 결합하여 상기 전단력지지 블록을 하방으로 가압하는 전단력지지 블록 가압단계를 포함하는 것이 좋다.

때에 따라, 상기 전단력지지기구 설치단계는, 제3앵커기구의 앵커볼트를 상기 콘크리트 노반에 고정하는 앵커볼트 고정단계; 베이스판과 상기 베이스판에서 상방으로 돌출된 기둥을 포함하고, 상기 기둥에는 상단의 마주보는 부분에 한 쌍의 슬롯이 형성되고 한 쌍의 상기 슬롯의 바닥부에는 상기 기둥을 가로질러 설치되며 체결공이 형성된 횡단고정부가 고정되어 있는 기둥 브래킷을 하부에서 상부로 갈수록 점점 넓어지게 그리고 비원형 단면으로 형성되는 상기 구멍을 통해 상기 앵커볼트에 결합하여 고정하는 기둥 브래킷 고정단계; 상기 프리캐스트 콘크리트슬래브가 측방과 상방으로 움직이는 것과 회전되는 것을 방지하도록 상기 기둥과 상기 구멍의 내면 사이에 하부에서 상부로 갈수록 점점 넓어지게 그리고 비원형 단면으로 형성되는 전단력지지 블록을 결합하는 전단력지지 블록 결합단계; 및 상기 횡단고정부에 형성된 상기 체결공에 가압기구를 결합하여 상기 전단력지지 블록을 하방으로 가압하는 전단력지지 블록 가압단계를 포함하는 구성을 할 수 있다.

상기 트랙 패드 배치단계 전에 자갈궤도 상의 일정 구간의 레일과 침목 및 자갈을 제거하는 자갈궤도 제거단계를 포함하여 상기 자갈궤도를 콘크리트궤도로 급속교체 할 수 있다.

복수의 상기 프리캐스트 콘크리트슬래브 상에 각각 설치된 상기 레일을 제거하는 레일 제거단계 및 상기 레일이 제거된 복수의 상기 프리캐스트 콘크리트슬래브 상에 장대 레일을 설치하는 장대 레일 설치단계를 포함하는 것이 좋다.

본 발명에 따르면, 설치과정이 복잡하지 않아서 자갈궤도를 콘크리트궤도로 신속하게 교체할 수 있다.

본 발명에 따르면, 트랙 패드의 보강판 삽입 탄성체의 내부에 복수의 보강판이 수평으로 층상으로 삽입되어 있어서 프리캐스트 콘크리트슬래브를 높게 하여 진동을 충분히 흡수할 수 있도록 하면서 수직강성도 크게 할 수 있다.

본 발명에 따르면 전단력지지 블록이 고무와 고무 내부에 상하로 층상으로 삽입된 삽입판을 구비하고 있어서 열차 통과에 따른 진동을 흡수할 수 있으면서도 횡방향의 전단력에 대한 큰 지지력을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 전단력지지 블록에는 이탈기구 결합부가 형성되어 있고, 전단력지지 블록이 분할되어 있어서 설치 및 교체하기가 수월하고, 열차운행 차단시간인 4시간 내에 적어도 20m의 자갈궤도를 콘크리트궤도로 교체할 수 있다.

본 발명에 따르면, 트랙 패드의 교체가 수월할 뿐만 아니라 프리캐스트 콘크리트슬래브 연결부위에 설치된 앵커볼트를 제거하지 않고도 트랙 패드를 교체할 수 있다.

본 발명에 따르면 콘크리트슬래브에 상하방향과 측방향 및 회전 방향으로 작용하는 충격력을 완충하여 줄 수 있어서 궤도의 수명이 길고 열차의 주행성이 향상되고 유지/보수비용도 적게 소요된다.

도 1은 본 발명에 따른 콘크리트슬래브 지지장치의 분리사시도,
도 2는 도 1의 I-I에 따른 트랙 패드의 단면도,
도 3은 고정기구의 일부를 구성하는 앵글과 제2앵커기구를 나타낸 분리사시도,
도 4는 프리캐스트 콘크리트 블록의 지지높이와 경사를 조정하기 위한 심플레이트의 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 철도 부설장치와 이를 이용하여 콘크리트 노반에 콘크리트궤도를 설치한 상태를 설명하기 위한 평면도,
도 6은 도 5의 J-J에 따른 종단면도,
도 7은 도 5의 K-K에 따른 횡단면도,
도 8은 전단력지지기구의 분리 사시도,
도 9는 도 8의 L-L에 따른 전단력지지 블록의 단면도,
도 10은 본 발명에 따른 콘크리트궤도 시공방법을 설명하기 위한 공정도,
도 11은 본 발명의 방법에 따라 자갈궤도를 콘크리트궤도로 급속개량하는 바람직한 과정을 설명하기 위한 측면도,
도 12(a) 내지 도 12(g)는 본 발명의 방법에 따라 자갈궤도를 프리캐스트 콘크리트슬래브로 교체하는 과정의 일례를 나타낸 도면,
도 13(a) 내지 도 13(g)는 본 발명의 방법에 따라 자갈궤도를 프리캐스트 콘크리트슬래브로 교체하는 과정의 변형 예를 나타낸 도면,
도 14는 전단력지지기구의 다른 예를 나타낸 분리 사시도,
도 15는 가압기구가 기둥브래킷에 결합된 상태를 나타낸 사시도이다.

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

도 1은 본 발명에 따른 콘크리트슬래브 지지장치의 분리사시도이고, 도 2는 도 1의 I-I에 따른 트랙 패드의 단면도이다.

도 1과 도 2에 나타낸 바와 같은 본 발명에 따른 콘크리트슬래브 지지장치(100)는 레일이 설치되는 프리캐스트 콘크리트슬래브를 콘크리트 노반에 지지하기 위한 것으로, 트랙 패드(110)와 고정기구(120)를 가진다.

프리캐스트 콘크리트슬래브로는 등록번호 30-0777856호(물품의 명칭: 철도레일용 슬래브, 창작자: 박원효 외 3)의 등록디자인공보에 개시된 『상면에 레일체결장치를 고정시키는 험프가 형성되고, 내측으로 기반의 상면에 위치되는 개구부가 경사지게 형성되며, 측면으로 경사각이 각각 다른 경사면이 형성되어 있는 것』, 등록번호 30-0778069호(물품의 명칭: 철도레일용 슬래브, 창작자: 박원효 외 3)의 등록디자인공보에 개시된 『상면에 레일 및 레일체결장치를 고정시키는 험프가 형성되고, 내측으로 기반의 상면에 위치되는 개구부가 경사지게 형성되며, 측면으로 경사각이 각각 다른 경사면이 형성되어 있고, 각 모서리부분을 라운드처리하여 철도차량의 하중이 분산되도록 함으로써, 철도차량의 하중이 집중되는 모서리부분의 균열을 방지할 수 있게 된 것』 또는 등록번호 30-0778070호(물품의 명칭: 철도레일용 슬래브, 창작자: 박원효 외 3)의 등록디자인공보에 개시된 『상면에 레일체결장치를 고정시키는 험프가 형성되고, 내측으로 기반의 상면에 위치되는 개구부가 경사지게 형성되며, 측면으로 경사각이 각각 다른 경사면이 형성되어 있는 것』이 본 발명에 사용될 수 있다.

트랙 패드(110)는 콘크리트 노반에 2줄로 간격을 두고 배치되어 프리캐스트 콘크리트슬래브를 콘크리트 노반에서 상방으로 이격 시켜 탄성적으로 지지하는 역할을 한다. 이 트랙 패드(110)는 바닥판(111)과 바닥판(111)의 한쪽 상면에 설치된 보강판 삽입 탄성체(116)를 가진다.

바닥판(111)은 고정기구(120)를 이용하여 콘크리트 노반에 고정할 수 있도록 하는 체결공(113)이 형성된 고정부(112)와 프리캐스트 콘크리트슬래브에서 전달되어 오는 하중을 받아주는 하중부(114)로 구분할 수 있다. 고정부(112)에 형성되는 체결공(113)의 한쪽 측면은 측방으로 개방되어 있다. 이는 체결공(113)이 앵커볼트에 결합하는 경우에도 프리캐스트 콘크리트슬래브의 제거 없이 기 설치된 트랙 패드(110)를 프리캐스트 콘크리트슬래브 저면에서 이탈 시켜 새것으로 교체할 수 있도록 해주기 위한 것이다. 이에 대해서는 뒤에서 더 자세히 설명된다. 이러한 바닥판(111)의 표면은, 바람직하게, 고무(RU)에 의해 둘러싸여 있다. 바닥판(111)의 고정부(112)에는 바닥판(111)의 여타 부분에 비해 표면에 형성되는 고무(RU)의 두께를 얇게 하여 고정기구(120)를 구성하는 트랙 패드 고정판(122)이 결합할 수 있는 홈(115)이 형성되도록 한다. 이러한 바닥판(111)으로는, 바람직하게, 두께 10mm 전후의 철판이나 스테인리스 스틸판 등의 금속판이 적당하고, 뒤에서 설명되는 보강판(118)에 비해 두꺼운 것이 사용된다.

도 1과 도 2에 나타낸 바와 같이, 바닥판(111)의 하중부(114) 상에는 보강판 삽입 탄성체(116)가 설치된다. 보강판 삽입 탄성체(116)는 바닥판(111)을 둘러싸는 고무(RU)와 일체로 연결된 고무(RU) 및 고무(RU) 내부에 상하로 간격을 두고 층상으로 삽입된 복수의 보강판(118)을 가진다. 보강판(118)으로는 바닥판(118)보다 얇은, 바람직하게, 바닥판(118) 두께의 절반 이하의 두께를 가지는 철판이나 스테인리스 스틸판 등의 금속판이 적당하다. 고무(RU) 내부에 층상으로 삽입된 보강판(118)은 이웃하는 보강판(118) 사이에 얇은 고무층(119)을 형성한다. 보강판 삽입탄성체(116)에 구비되는 복수의 보강판(118)과 복수의 얇은 고무층(119)은 하중을 지지하는 수직강성을 증가시켜 두께를 크게 구성할 수 있도록 하여 프리캐스트 콘크리트슬래브로부터 전달되어오는 진동을 충분히 흡수할 수 있도록 하면서도 전체 두께 대비 압축 양은 줄이고, 횡방향의 전단력에 대한 저항력도 증가 시켜 준다. 보강판(118)이 없이 고무를 두껍게 형성하는 경우 수직하중에 대한 신축 양과 횡방향 전단력에 대한 전단변형이 너무 커지므로, 얇은 판상의 고무 패드 형태로 사용해야 하는데, 이 경우, 열차 통행에 의한 상하진동을 충분히 완충하여주기가 어렵다.

본 발명에 따른 콘크리트슬래브 지지장치(100)는 복수의 트랙 패드(110)를 콘크리트 노반에 고정하기 위한 고정기구(120)를 가진다.

고정기구(120)는 트랙 패드(110)의 고정부(112)를 콘크리트 노반에 고정하여 주는 것으로, 트랙 패드 고정판(122)과 제1앵커기구(126)를 갖춘다. 트랙 패드 고정판(122)은 체결구멍(123a)을 구비하고 홈(115)에 결합하여 고정부(112)의 상면과 양 측면 일부를 덮는 덮개부(123)와 덮개부(123)의 양측 하단에서 바깥으로 연장되고 볼트구멍(124a)을 구비하는 볼트결합판부(124)를 구비한다. 이러한 트랙 패드 고정판(122)은 체결구멍(123a)과 볼트구멍(124a)이 형성된 띠상의 판을 굴곡 시켜 만드는 것이 바람직하지만, 때에 따라 주조로 만들 수 있다. 좌우 중앙의 체결구멍(123a)은 체결공(113)에 대응되는 위치에 형성된다. 덮개부(123)는 홈(115)에 삽입되어 트랙 패드(110)가 움직이지 못하도록 잡아준다.

제1앵커기구(126)로는 확장콘이 형성되고 외주면에 확장슬리브가 결합되어 있는 앵커볼트(126a)와 앵커볼트(126b)에 결합하는 너트(126b)를 구비하여 구성되는 세트 앵커가 적당하다. 이 제1앵커기구(126)는 볼트결합판부(124)의 양측 볼트구멍(124a)을 통해 드릴 등에 의해 콘크리트 노반에 천공된 구멍에 결합하여 트랙 패드 고정판(122)을 콘크리트 노반에 고정할 수 있도록 하기 위한 것이다. 때에 따라, 세트 앵커 대신 케미컬 앵커가 이용될 수 있음은 물론이다. 세트 앵커와 케미컬 앵커로는 시중에서 판매되고 있는 것 중 규격에 맞는 것을 선택하여 사용하면 된다.

도 3은 고정기구의 일부를 구성하는 앵글과 제2앵커기구를 나타낸 분리사시도이다. 앞의 도 1과 도 2를 함께 참고하면서 설명한다.

본 발명에 따른 고정기구(120)는, 바람직하게, 도 1과 도 2에 설명한 것에 더하여 이웃하여 고정되는 두 트랙 패드 고정판(122)과 두 트랙 패드(110)를 연결하여 주기 위한 것으로 앵글(128)과 제2앵커기구(129)를 더 가질 수 있다. 앵글(128)은 이웃하여 고정되는 두 트랙 패드 고정판(122)의 두 체결구멍(123a)에 대응되는 위치에 형성된 장공(128a)을 가진다. 장공(128a)은 이웃하는 두 트랙 패드 고정판(122)의 체결구멍(123a)에 각각 결합하는 이웃 앵커볼트(126a) 간의 거리에 오차가 있더라도 앵글(128)을 쉽게 결합할 수 있도록 해준다. 제2앵커기구(129)로는 장공(128a)과 체결구멍(123a) 및 체결공(113)을 통해 드릴 등에 의해 콘크리트 노반에 천공된 구멍에 삽입된 앵커볼트(129a)를 케미컬약액을 이용하여 고정하여 너트(129b)를 체결할 수 있도록 하는 케미컬앵커가 적당하다. 때에 따라, 제2앵커기구(129)로 세트 앵커가 사용될 수 있다.

도 4는 프리캐스트 콘크리트 블록의 지지높이와 경사를 조정하기 위한 심플레이트의 사시도이다. 도 1을 함께 참고하면서 설명한다.

도 4에 나타낸 심플레이트(130, shim plate)는 트랙 패드(110)의 보강판 삽입 탄성체(116) 상에 장착되어 프리캐스트 콘크리트 블록의 지지높이와 경사를 조정할 수 있도록 하기 위한 것으로, 적어도 좌우 양측 가장자리에서 하방으로 돌출된 돌출부(132)를 가진다. 돌출부(132)는, 바람직하게, 심플레이트(130)의 양측 긴 변에 2개씩, 그리고 한쪽의 짧은 변에 1개를 형성하여 총 5개 정도를 형성하는 것이 적당하다. 각각의 돌출부(132)는 해당 변과 평행하게 절개된 제1절개부(132a)와 제1절개부(132a)의 양단 사이에서 바깥으로 절개된 제2절개부(132b)에 의해 양 변이 절개된 가장자리 절개판(132c)이 하방으로 꺾여 형성되는 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 돌출부(132)를 형성하는 과정에서 돌출부(132) 외의 여타의 부분에 변형이 생기는 것을 방지할 수 있다. 각 돌출부(132)의 내측은 보강판 삽입 탄성체(116)의 측면 가장자리에 걸려 심플레이트(130)가 보강판 삽입 탄성체(116) 상에서 측방으로 움직이지 않도록 한다.

도 5는 본 발명에 따른 철도 부설장치와 이를 이용하여 콘크리트 노반에 콘크리트궤도를 설치한 상태를 설명하기 위한 평면도, 도 6은 도 5의 J-J에 따른 종단면도, 도 7은 도 5의 K-K에 따른 횡단면도, 도 8은 전단력지지기구의 분리 사시도이고, 도 9는 도 8의 L-L에 따른 전단력지지 블록의 단면도이다. 도 1 내지 도 4를 함께 참고하면서 설명한다.

본 발명에 따른 철도 부설장치(102)는 앞에서 설명한 본 발명에 따른 콘크리트슬래브 지지장치(100)를 이용하는 것으로, 도 1 내지 도 4를 통해 설명한, 트랙 패드(110), 트랙 패드 고정판(122), 제1앵커기구(126), 앵글(128), 제2앵커기구(129), 심플레이트(130)를 가진다. 이들에 대한 설명은 앞에서 언급한 바와 같으므로, 여기에서 더 자세히 설명하지는 않는다.

도 5 내지 도 7을 참고하면, 본 발명에 따른 철도 부설장치(102)는 상하로 구멍(142)이 형성된 프리캐스트 콘크리트슬래브(140)를 가진다. 구멍(142)은, 바람직하게, 각각의 프리캐스트 콘크리트슬래브(140)마다 철도 레일(R)의 길이방향으로 간격을 두고 2개씩 형성된다. 때에 따라, 구멍(142)의 개수는 프리캐스트 콘크리트슬래브(140)의 길이에 따라 3개나 4개로 증가할 수 있다. 도 5 내지 도 7을 참고하면, 구멍(142)은 하부에서 상부로 갈수록 점점 넓어지게 그리고 비원형 단면으로 형성된다.

본 발명에 따른 철도 부설장치(102)는 전단력지지기구(150)를 가진다. 전단력지지기구(150)는 구멍(142)에 삽입되어 콘크리트 노반(10)에 고정됨으로써 프리캐스트 콘크리트슬래브(140)가 측방과 상방으로 움직이는 것과 회전되는 것을 방지하기 위한 것이다.

도 8과 도 9를 참고하면, 전단력지지기구(150)는 기둥 브래킷(151), 제3앵커기구(153), 전단력지지 블록(155) 및 가압기구(157)를 가진다.

기둥 브래킷(151)은 베이스판(151a)과 베이스판(151a)에서 상방으로 돌출되고 나사부(151b)가 형성된 기둥(151c)을 가진다. 베이스판(151a)에는 앵커볼트(153a)의 통과를 위한 복수의 통공(151e)이 형성된다. 기둥(151c)으로는 중공의 기둥이 바람직하다. 베이스판(151a)은 구멍(142)으로 삽입되어 콘크리트 노반(10)에 고정되는 것으로, 프리캐스트 콘크리트슬래브(140) 위쪽에서 구멍(142)으로 삽입되어 구멍(142)을 통과하여 콘크리트 노반(10)에 장착될 수 있도록 구멍(142)보다는 작은 평면 면적으로 형성된다. 기둥(151c)은, 바람직하게, 그 외주면에 나사부(151b)를 형성할 수 있도록 원형의 것이 사용된다. 기둥(151c)의 전단력지지 강도를 증가시키기 위해 베이스판(151a)과 기둥(151c) 사이에 보강부재(151d)가 설치된다.

제3앵커기구(153)는 앵커볼트(153a)와 너트(153b)를 이용하여 베이스판(151a)을 콘크리트 노반(10)에 고정하기 위한 것으로, 바람직하게, 견고한 고정을 위해 케미컬약액을 사용하는 케미컬 앵커가 이용된다.

전단력지지 블록(155)은 기둥(151c) 둘레에 결합하여 기둥(151c)과 구멍(142)의 내면 사이를 지지하여 프리캐스트 콘크리트슬래브(140)가 측방과 상방으로 움직이는 것과 회전되는 것을 방지하는 역할을 하는 것으로, 구멍(142)과 마찬가지로 하부에서 상부로 갈수록 점점 넓어지게 그리고 비원형 단면으로 형성된다. 이러한 전단력지지 블록(155)은 도 9에 나타낸 바와 같이 전단력지지 고무(155a)와 전단력지지 고무(155a) 내부에 상하로 간격을 두고 층상으로 삽입된 삽입판(155b)을 구비하여 구성된다. 이렇게 하는 경우, 열차에서 전달되어 오는 상하방향의 진동과 횡방향의 진동을 충분히 완충하여 줄 수 있으면서도 횡방향의 전단력을 지지하는 강성을 크게 할 수 있다.

또한, 전단력지지 블록(155)의 상면에는 삽입판(155b) 보다 두꺼운, 바람직하게 2배 이상 두꺼운 스테인리스 스틸 등으로 된 상부판(155c)을 설치하여 뒤에서 설명되는 가압기구(157)의 가압력이 전단력지지 블록(155)의 전체 단면에 균일하게 작용할 수 있도록 한다.

전단력지지 블록(155)은 도 8에 나타낸 바와 같이 2개로 분할하여 형성하는 것이 바람직하지만, 때에 따라, 일체로 형성될 수 있고, 3개나 4개로 분할되어 형성될 수 있고, 이 경우, 보강부재(151d)의 설치위치나 설치개수는 변동될 수 있다.

이러한 전단력지지 블록(155)에는, 바람직하게, 이탈기구 결합부(155d)가 형성된다. 이 이탈기구 결합부(155d)는 통공의 내면에 나선을 형성하여 이탈기구를 결합할 수 있도록 함으로써 가설치된 전단력지지 블록(155)을 이탈하거나 교체가 필요한 전단력지지 블록(155)을 구멍(142)에서 쉽게 이탈시킬 수 있도록 하기 위한 것이다. 도 9는 이탈기구 결합부(155d)가 상하로 관통하는 통공에 형성된 것을 예시하고 있으나, 통공이 아닌 홈에 형성될 수 있다. 예를 들면, 이탈기구 결합부(155d)는 상부판(155c)의 두께 또는 상부판(155c)의 두께보다 조금 깊은 홈에 형성될 수 있다.

가압기구(157)는 기둥(151c)에 결합하여 전단력지지 블록(155)을 하방으로 가압함으로써 하방으로 압축된 전단력지지 블록(155)이 구멍(142)의 내주면에 압착되어 프리캐스트 콘크리트 슬래브(140)의 횡방향의 변위에 대한 저항력, 상방으로의 변위에 대한 저항력, 회전방향으로의 변위에 대한 저항력을 발휘할 수 있도록 하기 위한 것이다. 이러한 가압기구(157)로는 기둥(151c)의 나사부(151b)에 결합하는 링너트가 적합하다. 링너트 상면에는 링너트를 잠그거나 풀기 위한 도구를 결합할 수 있도록 간격을 두고 홈(157a)을 형성하는 것이 바람직하다.

도 10은 본 발명에 따른 콘크리트궤도 시공방법을 설명하기 위한 공정도, 도 11은 본 발명의 방법에 따라 자갈궤도를 콘크리트궤도로 급속개량하는 바람직한 과정을 보충하여 설명하기 위한 측면도, 도 12(a) 내지 도 12(g)는 본 발명의 방법에 따라 자갈궤도를 프리캐스트 콘크리트슬래브로 교체하는 과정의 일례를 나타낸 도면, 도 13(a) 내지 도 13(g)는 본 발명의 방법에 따라 자갈궤도를 프리캐스트 콘크리트슬래브로 교체하는 과정의 변형 예를 나타낸 도면이다.

앞에서 설명한 도 1 내지 도 9를 함께 참고하면서 본 발명에 따른 콘크리트궤도 시공방법으로 자갈궤도를 콘크리트궤도로 급속개량하는 과정을 설명한다.

먼저, 콘크리트궤도(200)로 교체하고자 하는 자갈궤도(30) 뒤쪽의 콘크리트궤도(200) 등의 궤도상에, 설계된 규격으로 만들고, 바람직하게, 레일(R)을 미리 설치한 프리캐스트 콘크리트슬래브(140)를 준비한다. 더욱 바람직하게, 도 11에 나타낸 바와 같이, 프리캐스트 콘크리트슬래브(140)를 탑재하고 있다가 프리캐스트 콘크리트슬래브(140)를 레일(R)과 침목(S) 및 자갈(B)이 제거된 콘크리트 노반(10)으로 이동시키기 위한 크레인(212)이 설치된 제1차량(210)을 콘크리트 노반(10) 뒤쪽의 콘크리트궤도(200) 상에 준비한다. 또한, 도 1 내지 도 9를 통해 설명한 본 발명에 따른 콘크리트슬래브 지지장치(100)와, 전단력지지기구(150), 심플레이트(130)를 함께 준비한다(S1).

도 11에 나타낸 바와 같이, 콘크리트궤도(200)로 교체하고자 하는 자갈궤도(30) 상의 일정 구간의 레일(R)과 침목(S) 및 자갈(B)을 제거하고, 콘크리트 노반(10)을 깨끗이 청소한 다음 면갈이 등의 작업을 실시한다. 바람직하게, 자갈궤도(30) 상에 그 뒤쪽에서 제거되는 레일(R)과 침목(S) 및 자갈(B)을 싣기 위한 제2차량(240)을 준비하여 제거되는 레일(R) 등을 신속하게 치울 수 있도록 한다(S2). 이때, 바람직하게, 프리캐스트 콘크리트슬래브(140)를 지지하기 위한 높이를 미리 계산해둔다.

콘크리트 노반(10)의 강도가 설계기준, 예를 들어 27Mpa 이상이라면, 깨끗이 정리된 콘크리트 노반(10)에 도 12(a)에 나타낸 바와 같이 복수의 트랙 패드(110)를 철도의 종방향으로 콘크리트 노반(10) 상에 간격을 두고 배치한다. 프리캐스트 콘크리트슬래브(140)의 길이가 5m인 경우, 바람직하게, 한쪽 변에 4개씩, 양쪽 변에 총 8개의 트랙 패드(110)를 배치한다.

콘크리트 노반(10)의 강도가 설계기준, 예를 들어 27Mpa 미만이라면, 도 13(a)에 나타낸 바와 같이, 콘크리트 노반(10)을 천공하고 도 8에서 설명한 앵커볼트(153a)를 이용하여 보강플레이트(152)를 미리 설치하고, 도 13(b)에 나타낸 바와 같이, 복수의 트랙 패드(110)를 철도의 종방향으로 콘크리트 노반(10) 상에 간격을 두고 배치한다(S3).

또한, 보강판 삽입 탄성체(116) 상에는 도 4, 도 12(b) 및 도 13(c)에 나타낸 바와 같이 하방으로 돌출된 돌출부(132)를 가지는 심플레이트(130)를 설치하여 프리캐스트 콘크리트슬래브(140)를 지지하기 위한 높이와 경사를 조정한다. 각각의 보강판 삽입 탄성체(116) 상에는 프리캐스트 콘크리트슬래브(140)를 필요한 높이로 지지하는 데 필요한 개수만큼의 심플레이트(130)를 설치할 수 있다. 복수의 심플레이트(130)가 돌출부(132)를 통해 상하로 층상으로 결합하여 서로 중첩된 상태로 장착될 수 있음은 물론이고, 각각의 트랙 패드(110)에 설치되는 심플레이트(130)의 개수는 서로 다를 수 있다(S4).

다음으로 도 12(c)와 도 13(d)에 나타낸 바와 같이 미리 준비한 프리캐스트 콘크리트슬래브(140)를 복수의 트랙 패드(110) 상에 탑재한다(S5). 바람직하게, 도 11에 나타낸 바와 같이, 제1차량(210)에 준비된 프리캐스트 콘크리트슬래브(140)를 제1차량(210)에 설치된 크레인(212)을 이용하여 트랙 패드(110) 상에 탑재한다. 빠른 콘크리트궤도(200) 설치를 위해 레일(R)이 미리 설치되어 있는 프리캐스트 콘크리트슬래브(140)를 탑재한다.

레일(R) 또는 프리캐스트 콘크리트슬래브(140)의 높이가 맞지 않은 부분이 있으면 프리캐스트 콘크리트슬래브(140)를 살짝 들어 올려 심플레이트(130)를 추가로 설치하거나 기 설치된 심플레이트(130)를 제거할 수 있다.

프리캐스트 콘크리트슬래브(140)를 트랙 패드(110) 상에 탑재한 상태에서, 도 12(c)와 도 12(d) 또는 도 13(d)와 도 13(e)에 나타낸 바와 같이 기둥 브래킷(151)을 구멍(142)을 통해 삽입하여 콘크리트 노반(10)에 고정한다(S6). 기둥 브래킷(151)의 고정에는, 콘크리트 노반(10)을 천공하여 앞에서 설명한 제3앵커기구(153)로서의 케미컬앵커를 이용한다.

더 자세하게는, 제3앵커기구(153)의 앵커볼트(153a)를 콘크리트 노반(10)에 고정한다. 이 과정은 때에 따라, S5의 과정 전에 미리 수행될 수 있다. 그리고 베이스판(151a)과 베이스판(151a)에서 상방으로 돌출되며 나사부(151b)가 형성된 기둥(151c)을 가지는 기둥 브래킷(151)을 구멍(142)을 통해 앵커볼트에 결합하여 기둥 브래킷(151)을 콘크리트 노반(10)에 고정한다.

그런 다음, 도 12(d)와 도 12(e) 또는 도 13(d)와 도 13(e)와 도 8 및 도 9에서 알 수 있는 바와 같이, 기둥 브래킷(151)에 형성된 기둥(151c)의 외주면과 구멍(142)의 내주면 사이에 하부에서 상부로 갈수록 점점 넓어지게 그리고 비원형 단면으로 형성되는 전단력지지 블록(155)을 삽입한다(S7).

그런 다음, 기둥(151c)에 가압기구(157)를 결합하여 전단력지지 블록(155)을 하방으로 가압하여 프리캐스트 콘크리트슬래브(140)가 콘크리트 노반(10)에 고정되도록 하여 프리캐스트 콘크리트슬래브(140)가 측방과 상방으로 움직이는 것과 회전하는 것을 방지한다(S8). 바람직하게, 나사부(151b)에 가압기구(157)로서의 링너트를 결합하여 전단력지지 블록(155)을 하방으로 가압하는 가압력을 조정할 수 있도록 한다.

기둥 브래킷(151)의 고정에 케미컬앵커를 이용하는 경우, 사용되는 케미컬약액이 경화하는 데 약 30분이 소요되므로 S6~S8의 과정에서 처음에는 가조립으로 조립하여두고, 연속적으로 설치해야할 여타의 프리캐스트 콘크리스 슬래브(140)에 대한 공정을 수행하다가 케미컬앵커가 설치된 부분이 충분히 경화된 후에 가압기구(157)를 풀고, 전단력지지 블록(155)을 구멍(142)에서 이탈시키고, 제3앵커기구(153)를 견고하게 체결하고, 전단력지지 블록(155)을 구멍(142)에 삽입하고, 링너트 등의 가압기구(157)를 기둥(151c)의 나사부(151b)에 결합하고 별도의 도구를 이용하여 가압기구(157)를 큰 힘으로 잠그는 과정으로 S6~S8의 과정을 진행하는 것이 바람직하다.

위와 같은 과정으로 설치된 프리캐스트 콘크리트슬래브(140)는 트랙 패드(110)의 보강판 삽입 탄성체(116)에 의해 콘크리트 노반(10)에서 상방으로 충분히 이격되어 공중에 띄워진 상태로 탄성적으로 지지가 된다. 보강판 삽입 탄성체(116)는 내부에 보강판(118)이 수평으로 층상으로 삽입되어 있어서 200㎜ 정도의 충분한 높이로 형성되더라도 열차 운행에 따른 진동을 흡수할 수 있으면서도 신축 량이 필요 이상으로 커지는 것을 방지할 수 있고 횡방향으로도 큰 지지력을 제공할 수 있다.

한편, 도 1과 도 2를 통해 설명한 트랙 패드 고정판(122)과 제1앵커기구(126)를 가지는 고정기구(120)를 이용하여 도 12(e)와 도 13(e)에 나타낸 바와 같이 트랙 패드(110)를 콘크리트 노반(10)에 고정한다(S9). 더 자세하게는, 고정부(112)에 형성되는 체결공(113)에 대응되는 위치에 형성된 체결구멍(123a)을 구비하여 고정부(112)의 상면과 양 측면 일부를 덮는 덮개부(123)와 덮개부(123)의 양측 하단에 연결되고 볼트구멍(124a)을 구비하는 볼트결합판부(124)를 가지는 트랙 패드 고정판(122)을 고정부(112) 상에 결합한 상태에서 바람직하게, 세트 앵커로 구성되는 제1앵커기구(126)를 볼트구멍(124a)을 통해 콘크리트 노반(10)에 결합하여 트랙 패드 고정판(122)을 콘크리트 노반(10)에 고정한다.

그런 다음, 도 3을 통해 설명한 앵글(128)과 제2앵커기구(129)를 이용하여 도 12(f)와 도 12(g) 또는 도 13(f)와 도 13(g)에 나타낸 바와 같이 인접하는 두 프리캐스트 콘크리트슬래브(140)가 연결되는 연결부의 두 트랙 패드 고정판(122)과 두 트랙 패드(110)를 연결하여 고정한다(S10). 더 자세하게는, 이웃하여 고정되는 트랙 패드 고정판(122)의 체결구멍(123a)에 대응되는 위치에 형성된 장공(128a)을 구비하는 앵글(128)을 이웃하는 트랙 패드 고정판(122) 상에 장착하고, 제2앵커기구(129)를 장공(128a)과 체결구멍(123a) 및 체결공(113)을 통해 콘크리트 노반(10)에 결합하여 트랙 패드 고정판(122)과 앵글(128)을 콘크리트 노반(10)에 고정한다.

이 S9의 과정과 S10의 과정은, 필요에 따라, S6의 과정 전에 미리 수행될 수 있음은 물론이다.

위와 같은 과정으로 열차운행 차단시간인 4시간 내에 레일(R)이 설치된 5m 길이의 프리캐스트 콘크리트슬래브(140) 4개를 충분히 설치할 수 있고, 새로이 설치된 레일(R) 상으로 열차의 운행이 가능하다. 즉, 본 발명에 따르면, 열차운행 차단시간인 4시간 내에 자갈궤도(30) 20m를 콘크리트궤도(200)로 신속하게 교체하는 급속개량작업을 할 수 있다.

하루의 작업이 마무리되면 필요한 각종 장비와 프리캐스트 콘크리트슬래브(140), 레일(R) 등을 탑재하고 있던 제1차량(210)과 제거된 레일(R), 침목(S), 자갈(B) 등을 싣고 있던 제2차량(240)은 자갈궤도(30)나 콘크리트궤도(200)를 따라 차량 기지로 복귀하여 그 다음 날의 작업을 위한 준비를 한다.

S1~S12의 과정으로 여러 개의 프리캐스트 콘크리트슬래브(140)를 설치한 후에는, 각각의 프리캐스트 콘크리트슬래브(140) 상에 설치된 짧은 레일(R)을 제거한 후, 레일(R)이 제거된 복수의 프리캐스트 콘크리트슬래브(140) 상에 장대 레일을 설치하고(S11) 끝부분은 이전에 설치한 레일(R)과 용접으로 연결한다(S12).

위와 같은 과정으로 콘크리트궤도(200)를 설치한 상태에서, 트랙 패드(110)를 교체하고자 하는 경우, 제1앵커기구(126)의 너트(126b)를 풀어서 트랙 패드 고정판(122)을 제거한 다음 프리캐스트 콘크리트슬래브(140) 아래에 있는 트랙 패드(110)를 바깥으로 빼내고 새로운 트랙 패드(110)를 프리캐스트 콘크리트슬래브(140) 아래로 밀어 넣어서 설치하면 된다.

제2앵커기구(129)를 통해 이웃하는 두 트랙 패드 고정판(122)과 두 트랙 패드(110)를 연결하도록 고정된 앵글(128)이 설치된 부분에서는, 제1앵커기구(126)의 너트(126b)와 제2앵커기구(129)의 너트(129b)를 풀어서 앵글(128)과 트랙 패드 고정판(122)을 제거한 상태에서, 트랙 패드(110)를 안쪽으로 밀어서 체결공(113)이 개방된 부분을 통해 제2앵커기구(129)의 앵커볼트(129a)를 벗어나도록 한 상태에서 트랙 패드(110)를 옆으로 회전시킨 다음 프리캐스트 콘크리트슬래브(140) 바깥으로 빼내면 된다. 새로운 트랙 패드(110)를 설치하는 것은 트랙 패드(110)를 빼낼 때와는 반대의 과정으로 프리캐스트 콘크리트슬래브(140) 밑으로 밀어 넣어서 설치하면 된다. 즉, 본 발명에 따르면, 제2앵커기구(129)의 앵커볼트(129a)를 제거하지 않고도 연결부의 트랙 패드(110)를 교체할 수 있다.

위의 바람직한 실시 예에서는, 자갈궤도(30)를 콘크리트궤도(200)로 교체하는 것을 예로 들어 본 발명을 설명하였지만, 본 발명에 따른 콘크리트슬래브 지지장치(100)와 이를 이용한 철도 부설장치(102) 및 콘크리트궤도 시공방법은 신규의 콘크리트궤도를 설치하는 데에도 이용될 수 있음은 물론이다.

도 14는 전단력지지기구의 다른 예를 나타낸 분리 사시도, 도 15는 가압기구가 기둥브래킷에 결합된 상태를 나타낸 사시도이다.

도시된 바와 같이, 이 실시 예의 전단력지지기구(150) 역시 기둥 브래킷(151)과 제3앵커기구(153), 전단력지지 블록(155) 및 가압기구(157)를 구비하여 구성된다. 제3앵커기구(153)와 전단력지지 블록(155)은 앞 실시 예에서와 같다.

반면에, 이 실시 예의 기둥 브래킷(151)은 베이스판(151a)과 베이스판(151a)에서 상방으로 돌출되고 상단의 마주보는 부분에 한 쌍의 슬롯(SL)이 형성되고 한 쌍의 슬롯(SL)의 바닥부에는 기둥(151c)을 가로질러 설치되며 체결공(158a)이 형성된 횡단고정부(158)가 고정된 기둥(151c)을 구비하여 구성된다.

가압기구(157)는 전단력지지 블록(155)을 하방으로 가압하기 위한 것으로, 체결공(158a)에 결합되는 볼트(157b), 가압판(157c), 가압바(157d) 및 커버(157f)를 구비하여 구성된다.

가압판(157c)은 기둥(151c)의 외주면에 결합되어 전단력지지 블록(155) 상에 장착된다. 이 가압판(157c)으로는 링모양으로 된 것이 바람직하지만, 필요에 따라 다른 모양으로 변형될 수 있다.

가압바(157d)는 볼트(157b)가 통과될 수 있는 통공(157e)을 구비하여 한 쌍의 슬롯(SL)에 삽입되고 양단이 기둥(151c) 바깥으로 각각 돌출되어 가압판(157c) 상에 장착된다.

바람직하게, 원형의 커버(157f)는 볼트(157b)가 통과되는 통공(157g)을 구비하여 기둥(151c)의 내부로 삽입된다. 하지만, 이 원형의 커버(157f)가 반드시 있어야 하는 것은 아니다.

볼트(157b)는 통공(157e, 157g)을 통해 체결공(158a)에 결합되어 커버(157f)와 가압바(157d) 및 가압판(157c)을 하방으로 가압한다. 커버(157f)는 가압바(157d)와 볼트(157b)의 머리 사이에 설치되어 이물질이 기둥(151c) 내로 유입되는 것을 방지한다.

볼트(157b)와 통공(157e, 157f)은 바람직하게 2개씩 구비되고, 필요에 따라 증감될 수 있다.

나머지는 앞에서 설명한 것과 같다.

본 발명은 자갈궤도를 콘크리트궤도로 급속개량하는 데 적합하게 이용될 가능성이 있다. 또한, 본 발명은 오래된 콘크리트궤도의 교체뿐만 아니라 새로운 콘크리트궤도를 건설하는 데에도 이용될 수도 있다.

100: 콘크리트슬래브 지지장치 102: 철도 부설장치
110: 트랙 패드 111: 바닥판
112: 고정부 113: 체결공
114: 하중부 115: 홈
116: 보강판 삽입 탄성체 118: 보강판
119: 고무층 120: 고정기구
122: 트랙 패드 고정판 123: 덮개부
123a: 체결구멍 124: 볼트결합판부
124a: 볼트구멍 126: 제1앵커기구
128: 앵글 128a: 장공
129: 제2앵커기구 130: 심플레이트
132: 돌출부 132c: 가장자리 절개판
140: 프리캐스트 콘크리트 궤도 142: 구멍
150: 전단력지지기구 151: 기둥 브래킷
151b: 나사부 151c: 기둥
153: 제3앵커기구 155: 전단력지지 블록
155a: 전단력지지 고무 155b: 삽입판
155c: 상부판 155d: 이탈기구 결합부
157: 가압기구 157a: 홈
157b: 볼트 157c: 가압판
157: 가압바 157f: 커버
158: 횡단고정부

Claims (22)

1. 레일이 설치되는 프리캐스트 콘크리트슬래브를 콘크리트 노반에 지지하기 위한 콘크리트슬래브 지지장치에 있어서,
   상기 콘크리트 노반에 간격을 두고 배치되어 상기 프리캐스트 콘크리트슬래브를 상기 콘크리트 노반에서 상방으로 이격시켜 탄성적으로 지지하기 위한 복수의 트랙 패드; 및
   복수의 상기 트랙 패드를 상기 콘크리트 노반에 고정하기 위한 고정기구를 포함하고,
   상기 트랙 패드는,
   상기 고정기구를 이용하여 상기 콘크리트 노반에 고정할 수 있도록 하는 체결공을 가지는 고정부와 상기 프리캐스트 콘크리트슬래브에서 전달되어 오는 하중을 받아주는 하중부를 가지는 바닥판; 및
   상기 하중부에 설치되고 고무와 상기 고무의 내부에 상하로 간격을 두고 층상으로 삽입된 복수의 보강판을 구비하여 구성되는 보강판 삽입 탄성체를 포함하고,
   상기 바닥판의 표면은 상기 고무와 일체로 연결된 고무에 의해 둘러싸인 것을 특징으로 하는 콘크리트슬래브 지지장치.
2. 삭제
3. 제1항에서, 상기 체결공의 한쪽 측면은 측방으로 개방된 것을 특징으로 하는 콘크리트슬래브 지지장치.
4. 제1항에서, 상기 보강판 삽입 탄성체 상에 탑재되어 상기 프리캐스트 콘크리트슬래브를 지지하는 높이를 조정할 수 있도록 하는 심플레이트를 포함하고,
   상기 심플레이트의 적어도 마주보는 양측 변의 가장자리에는 해당 변과 평행하게 절개된 제1절개부와 상기 제1절개부의 양단 사이에서 바깥으로 절개된 제2절개부에 의해 양 변이 절개된 가장자리 절개판이 하방으로 꺾여 형성된 돌출부를 가지는 것을 특징으로 하는 콘크리트슬래브 지지장치.
5. 제1항에서, 상기 고정기구는,
   상기 체결공에 대응되는 위치에 형성된 체결구멍을 구비하여 상기 고정부의 상면과 양 측면 일부를 덮는 덮개부와 상기 덮개부의 양측 하단에 연결되어 바깥으로 연장되고 볼트구멍을 구비하는 볼트결합판부를 가지는 트랙 패드 고정판;
   상기 볼트구멍을 통해 상기 콘크리트 노반에 결합하여 상기 트랙 패드 고정판을 상기 콘크리트 노반에 고정할 수 있도록 하는 제1앵커기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트슬래브 지지장치.
6. 제5항에서, 상기 고정기구는,
   이웃하여 고정되는 상기 트랙 패드 고정판의 상기 체결구멍에 대응되는 위치에 형성된 장공을 구비하는 앵글; 및
   상기 장공과 상기 체결구멍 및 상기 체결공을 통해 상기 콘크리트 노반에 고정되어 상기 앵글을 상기 콘크리트 노반에 고정하여 주는 제2앵커기구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트슬래브 지지장치.
7. 상하로 구멍이 형성된 프리캐스트 콘크리트슬래브;
   상기 구멍에 삽입되어 콘크리트 노반에 고정됨으로써 상기 프리캐스트 콘크리트슬래브가 측방과 상방으로 움직이는 것과 회전되는 것을 방지하기 위한 전단력지지기구; 및
   상기 콘크리트 노반에 간격을 두고 고정되어 상기 프리캐스트 콘크리트슬래브를 상기 콘크리트 노반에서 상방으로 이격시켜 탄성적으로 지지하기 위한 제1항 및 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항의 콘크리트슬래브 지지장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 철도 부설장치.
8. 제7항에서, 상기 전단력지지기구는,
   베이스판과 상기 베이스판에서 상방으로 돌출되고 나사부가 형성된 기둥을 가지는 기둥 브래킷;
   상기 베이스판을 상기 콘크리트 노반에 고정하기 위한 제3앵커기구;
   상기 기둥의 둘레에 결합하여 상기 기둥과 상기 구멍의 내면 사이를 지지하여 상기 프리캐스트 콘크리트슬래브가 측방과 상방으로 움직이는 것과 회전되는 것을 방지하는 전단력지지 블록; 및
   상기 나사부에 결합하여 상기 전단력지지 블록을 하방으로 가압하기 위한 가압기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 철도 부설장치.
9. 제7항에서, 상기 전단력지지기구는,
   베이스판과 상기 베이스판에서 상방으로 돌출된 기둥을 포함하고, 상기 기둥에는 상단의 마주보는 부분에 한 쌍의 슬롯이 형성되고 한 쌍의 상기 슬롯의 바닥부에는 상기 기둥을 가로질러 설치되며 체결공이 형성된 횡단고정부가 고정되어 있는 기둥 브래킷;
   상기 베이스판을 상기 콘크리트 노반에 고정하기 위한 제3앵커기구;
   상기 기둥의 둘레에 결합하여 상기 기둥과 상기 구멍의 내면 사이를 지지하여 상기 프리캐스트 콘크리트슬래브가 측방과 상방으로 움직이는 것과 회전되는 것을 방지하는 전단력지지 블록; 및
   상기 체결공에 결합되는 볼트를 통해 상기 전단력지지 블록을 하방으로 가압하기 위한 가압기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 철도 부설장치.
10. 제9항에서, 상기 가압기구는 상기 기둥의 외주면에 결합되어 상기 전단력지지 블록 상에 장착되는 가압판, 상기 볼트가 통과될 수 있는 통공을 구비하여 한 쌍의 상기 슬롯에 삽입되고 양단이 상기 기둥의 바깥으로 각각 돌출되어 상기 가압판 상에 장착되는 가압바 및 상기 통공을 통해 상기 체결공에 결합되어 상기 가압바와 상기 가압판을 하방으로 가압하는 상기 볼트를 포함하는 것을 특징으로 하는 철도 부설장치.
11. 제10항에서, 상기 가압바와 상기 볼트의 머리 사이에 상기 볼트가 통과되는 통공을 구비하여 상기 기둥의 내부로 삽입되는 원형의 커버가 설치되는 것을 특징으로 하는 철도 부설장치.
12. 제9항에서, 상기 프리캐스트 콘크리트슬래브에 형성된 상기 구멍과 상기 전단력지지 블록은 하부에서 상부로 갈수록 점점 넓어지게 그리고 비원형 단면으로 형성되고,
    상기 전단력지지 블록은 전단력지지 고무와 상기 전단력지지 고무의 내부에 상하로 간격을 두고 층상으로 삽입된 삽입판을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 철도 부설장치.
13. 제8항에서, 상기 전단력지지 블록에는 이탈기구 결합부가 형성되고,
    상기 가압기구는 링너트인 것을 특징으로 하는 철도 부설장치.
14. 제9항에서, 상기 전단력지지 블록은 2개로 분할되어 있는 것을 특징으로 하는 철도 부설장치.
15. 프리캐스트 콘크리트슬래브를 콘크리트 노반에서 상방으로 이격 시켜 탄성적으로 지지하기 위한 복수의 트랙 패드를 철도의 종방향으로 상기 콘크리트 노반 상에 간격을 두고 배치하는 트랙 패드 배치단계;
    상하로 구멍이 형성되고 한 쌍의 레일이 평행하게 설치된 상기 프리캐스트 콘크리트슬래브를 복수의 상기 트랙 패드 상에 탑재하는 프리캐스트 콘크리트슬래브 탑재단계; 및
    상기 구멍을 통해 상기 콘크리트 노반에 전단력지지기구를 설치하여 상기 프리캐스트 콘크리트슬래브가 측방과 상방으로 움직이는 것과 회전되는 것을 방지하는 전단력지지기구 설치단계;
    고정기구를 이용하여 상기 트랙 패드를 상기 콘크리트 노반에 고정하는 트랙 패드 고정단계를 포함하고,
    상기 트랙 패드 배치단계는,
    체결공을 가지는 고정부와 상기 프리캐스트 콘크리트슬래브에서 전달되어 오는 하중을 받아주는 하중부를 가지는 바닥판 및 상기 하중부에 설치되고 고무와 상기 고무의 내부에 상하로 간격을 두고 층상으로 삽입된 복수의 보강판을 구비하여 구성되는 보강판 삽입 탄성체를 포함하는 상기 트랙 패드를 배치하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트궤도 시공방법.
16. 제15항에서, 상기 프리캐스트 콘크리트슬래브 탑재단계 전에 상기 보강판 삽입 탄성체 상에, 적어도 마주보는 양측 가장자리에는 해당 변과 평행하게 절개된 제1절개부와 상기 제1절개부의 양단 사이에서 바깥으로 절개된 제2절개부에 의해 양 변이 절개된 가장자리 절개판이 하방으로 꺾여 형성된 돌출부를 가지는 심플레이트를 설치하여 상기 프리캐스트 콘크리트슬래브를 지지하기 위한 높이와 경사를 조정하는 높이 조정단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트궤도 시공방법.
17. 제15항에서, 상기 트랙 패드 고정단계는,
    상기 고정부에 형성되는 상기 체결공에 대응되는 위치에 형성된 체결구멍을 구비하여 상기 고정부의 상면과 양 측면 일부를 덮는 덮개부와 상기 덮개부의 양측 하단에 연결되어 바깥으로 연장되고 볼트구멍을 구비하는 볼트결합판부를 가지는 트랙 패드 고정판을 상기 고정부 상에 결합한 상태에서 제1앵커기구를 상기 볼트구멍을 통해 상기 콘크리트 노반에 결합하여 상기 트랙 패드 고정판을 상기 콘크리트 노반에 고정하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트궤도 시공방법.
18. 제17항에서, 상기 트랙 패드 고정단계는,
    이웃하여 고정되는 상기 트랙 패드 고정판의 상기 체결구멍에 대응되는 위치에 형성된 장공을 구비하는 앵글을 이웃하는 상기 트랙 패드 고정판 상에 장착하는 앵글장착단계; 및
    제2앵커기구를 상기 장공과 상기 체결구멍 및 상기 체결공을 통해 상기 콘크리트 노반에 결합하여 상기 트랙 패드 고정판과 상기 앵글을 상기 콘크리트 노반에 고정하는 앵글고정단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트궤도 시공방법.
19. 제15항에서, 상기 전단력지지기구 설치단계는,
    제3앵커기구의 앵커볼트를 상기 콘크리트 노반에 고정하는 앵커볼트 고정단계;
    베이스판과 상기 베이스판에서 상방으로 돌출되며 나사부가 형성된 기둥을 가지는 기둥 브래킷을 하부에서 상부로 갈수록 점점 넓어지게 그리고 비원형 단면으로 형성되는 상기 구멍을 통해 상기 앵커볼트에 결합하여 고정하는 기둥 브래킷 고정단계;
    상기 프리캐스트 콘크리트슬래브가 측방과 상방으로 움직이는 것과 회전되는 것을 방지하도록 상기 기둥과 상기 구멍의 내면 사이에 하부에서 상부로 갈수록 점점 넓어지게 그리고 비원형 단면으로 형성되는 전단력지지 블록을 결합하는 전단력지지 블록 결합단계; 및
    상기 나사부에 가압기구를 결합하여 상기 전단력지지 블록을 하방으로 가압하는 전단력지지 블록 가압단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트궤도 시공방법.
20. 제15항에서, 상기 전단력지지기구 설치단계는,
    제3앵커기구의 앵커볼트를 상기 콘크리트 노반에 고정하는 앵커볼트 고정단계;
    베이스판과 상기 베이스판에서 상방으로 돌출된 기둥을 포함하고, 상기 기둥에는 상단의 마주보는 부분에 한 쌍의 슬롯이 형성되고 한 쌍의 상기 슬롯의 바닥부에는 상기 기둥을 가로질러 설치되며 체결공이 형성된 횡단고정부가 고정되어 있는 기둥 브래킷을 하부에서 상부로 갈수록 점점 넓어지게 그리고 비원형 단면으로 형성되는 상기 구멍을 통해 상기 앵커볼트에 결합하여 고정하는 기둥 브래킷 고정단계;
    상기 프리캐스트 콘크리트슬래브가 측방과 상방으로 움직이는 것과 회전되는 것을 방지하도록 상기 기둥과 상기 구멍의 내면 사이에 하부에서 상부로 갈수록 점점 넓어지게 그리고 비원형 단면으로 형성되는 전단력지지 블록을 결합하는 전단력지지 블록 결합단계; 및
    상기 횡단고정부에 형성된 상기 체결공에 가압기구를 결합하여 상기 전단력지지 블록을 하방으로 가압하는 전단력지지 블록 가압단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트궤도 시공방법.
21. 제15항 내지 제20항 중 어느 한 항에서, 상기 트랙 패드 배치단계 전에 자갈궤도 상의 일정 구간의 레일과 침목 및 자갈을 제거하는 자갈궤도 제거단계를 포함하여 상기 자갈궤도를 콘크리트궤도로 급속교체 할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 콘크리트궤도 시공방법.
22. 제21항에서, 복수의 상기 프리캐스트 콘크리트슬래브 상에 각각 설치된 상기 레일을 제거하는 레일 제거단계 및 상기 레일이 제거된 복수의 상기 프리캐스트 콘크리트슬래브 상에 장대 레일을 설치하는 장대 레일 설치단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트궤도 시공방법.

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