R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 201313PRTD-C060017-03 | |||||
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| 연구사업명 | 국토교통기술촉진연구사업 | |||||
| 연구과제명 | 철도노반하부 통과구간의 지지강성차 저감방안 | |||||
| 총 연구기간 | 2011-09-30 ~ 2014-12-30 | |||||
| 연구책임자 | 조국환 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
5명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
17명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 270,000,000 원 기업 : 0 원 계 : 270,000,000 원 |
총연구비 | 정부 : 970,000,000 원 기업 : 0 원 계 : 970,000,000 원 |
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| 연구기관명 | 서울과학기술대학교 산학협력단 | |||||
| 등록 발간번호 | 11-B552989-000050-14 | |||||
| ISBN | 9791195462315 93530 | |||||
| 주요 내용 |
최근 철도교통량의 증대와 더불어 철도주변의 개발이 확대되고 있는 가운데 철도구조물 하부를 횡단하여 구조물을 시공하는 경우가 불가피하게 증가되고 있다. 선로 지지강성은 철도하부에 지하구조물이 있는 경우 인접해 있는 노반에 비해 크며, 선로 하부의 불균등한 지지강성으로 인해 차량이 통과할 때 궤도나 노반에 충격을 가하게 되고, 이는 궤도틀림 및 노반의 침하를 유발시킴으로써 열차의 주행안정성에 큰 영향을 미치게 된다. 이러한 이유로 한국철도시설공단 노반설계기준에서는 고속철도 및 일반철도 하부에 구조물을 설치할 경우 토공구간과 구조물의 접속부에 어프로치블록(Approach Block)을 설치하여 급작스런 강성변화를 방지하도록 되어 있다. 반면, 기존선 하부를 통과하는 구조물을 설치하는 경우 지속적인 열차주행을 위하여 대부분 비개착공법으로 시공이 이루어지고 있다. 비개착공법으로 선로 하부 지하구조물을 설치하는 경우 시공 승인 사항으로 구조물 및 열차주행에 대한 안정성만을 검토하고 있으며, 급격한 노반 지지강성 변화를 고려한 어프로치블록(Approach Block) 설치에 대한 규정이나 기준이 없는 실정이다. 상기에 기술한 바와 같이 새로이 선로가 시공되는 경우와 기존선 하부에 비개착공법으로 구조물이 시공되는 경우 모두 선로 하부에 구조물의 존재로 인한 급격한 지지강성 변화를 방지하여야 함에도 불구하고 기존선 하부를 통과하는 경우에는 이를 간과하고 있다. 따라서, 기존선 하부에 지하구조물이 부설되면 주변지반과의 지지강성차로 인하여 궤도틀림 및 노반침하로 열차의 주행 안정성에 큰 문제를 발생시킬 가능성이 크게 된다. 유지관리를 담당하고 있는 한국철도공사 및 한국철도시설공단에서도 이러한 구간을 취약구간으로 구분하여 집중적인 관리가 이루어지고 있으나, 대부분 응급복구 형식으로 자갈채움 등을 실시할 뿐 근본적인 대책은 없다고 할 수 있다. 또한 현재 계획 중이거나 시공되고 있는 도상구조는 자갈도상이 아니라 콘크리트 도상으로, 이러한 도상의 하부에 지하구조물이 시공되면 콘크리트 도상의 균열 등이 발생할 것으로 예상되며, 자갈도상과 달리 심각한 문제가 발생할 수도 있게 된다. 이에 따라 본 연구에서는 기존선 하부에 지하구조물이 시공되는 경우 접속부에 대한 보강공법 및 최적의 토피고를 제시하여 유지관리비 절감을 통한 경제성을 증대시키고, 노반의 안정화로 열차주행 안정성을 확보하는 철도노반을 조성하고자 한다. [최종목표] 기존선 하부 지하구조물 시공 시 토공 접속부의 지지강성 변화에 따른 불균등한 침하로 인한 궤도 구조 손상 방지를 위하여 Grouting, Soilnailing과 같은 어프로치블록(Approach Block)에 상응하는 공법을 개발하여 실내시험을 실시하고 실험결과를 통해 기존 지하구조물 구간 궤도지지강성을 계측하고 현장시험시공을 함으로써 기존선 지지강성대비 약 1.5배 향상시키는 것을 목표로 하고 있으며 현장계측과 수치해석을 통하여 최소토피고를 제시함으로써 기존선 하부 지하구조물 시공 시 정립되지 않은 시공법 및 기준을 제시하여 열차주행안정성 향상 및 유지관리비를 절감하고, 안정적이며 경제적인 철도노반을 조성한다. [연구내용 및 범위] 철도노반 하부통과 구간 구조물 시공 시 주변노반과 지하구조물 사이의 지지강성차를 파악하기 위해서 지하구조물에 대한 문헌조사 및 시공사례를 조사하고 기존선 설계시 최소토피고 적용사례가 있는지 조사한다. 기존문헌을 통해 철도노반 하부를 통과하는 구조물구간의 지지강성 저감정도 및 범위를 조사하고 그 주변의 노반보강공법 현황을 파악한다. 또한 어프로치블록(Approach Block)에 상응하는 보강공법의 필요성을 파악한다. 철도노반하부 통과 구조물 주변 노반보강에 필요한 그라우팅 재료를 선정하고 선정된 그라우팅 재료의 실내 유동성실험과 열차하중에 상응하는 반복재하실험을 통해 내구성을 검증한다. 지하구조물 시공 후 주변노반의 응력이완의 범위와 지하구조물과 상부의 토피고에 따른 노반의 영향성을 계측장비를 이용해 계측 및 분석하고, 수치해석을 통해 어프로치블록의 필요성과 노반보강영역을 연구한다. 그라우팅이외에 다른 노반보강공법을 선정하여 실내축소실험을 실시한다. 기존선의 하부통과 구조물 시공현장을 선정하여 현장시험시공을 실시하고 시공 후 계측을 통해 공법별로 지지강성 변화구간을 파악한다. 토피고에 따른 계측결과와 수치해석으로 산정된 토피고를 바탕으로 응력변화범위 구간을 파악하여 최소토피고를 산정한다. 현장시험시공구간을 모니터링한 결과를 바탕으로 의견수렴(공청회)후 보완수정한다. |
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| 색인어 | 한글 | 비개착공법 | 지지강성차 | 지하구조물 | 현장시험시공 | |
| 영문 | Non-open cut method | Differential stiffness | substructure under Railway | Field test | ||
| 최종보고서 | 붙임1.철도노반하부 통과구간의 지지강성차 저감 방안.pdf | |||||