철도노반 강성 증진을 위한 고밀도 우레탄 적용성 연구 = A Study on the Applicability of High-Density Urethane for the Improving Strength of Railway Roadbed

국문 초록 (Abstract)

제 목 : 철도노반 강성 증진을 위한 고밀도 우레탄 적용성 연구 국내 도로 및 철도 분야의 경우, 지반 상태에 따라 지속적으로 침하가 발생 함에도 불구하고, 운행중인 포장체 하부 지반을 보수 및 보강·복원하기 위한 근본적인 해결책이 전문한 상태이다. 특히, 철도 경우에는 지반의 연약화와 관계된 침하에 대한 근본적인 보강 없이 주로 궤도만을 인상시키는 방법이 사용되고 있어 궤도 구조물의 심각한 손상이 발생하고 있는 실정이다. 그리고 지반침하로 인한 구조물의 손상 또는 변형 또한 지반의 보강을 동반하지 않은 상태에서 단순 복원을 통한 보수는 구조물의 내구성에 심각한 손상을 입혀 장기적 안정성에 문제를 야기시킬 수 있다. 따라서 본 논문에서는 고밀도 우레탄을 변위와 침하가 발생한 연약화된 철 도노반에 직접 주입하여 노반 보강 및 복원을 실시하였다. 채움재로서의 물리적 특성을 고찰하기 위하여 정·동적 실내시험을 수행하 였다. 일축압축강도 시험을 통하여 충분한 내구성을 확인하였으며, 반복재하시 험을 통하여 공진현상 발생 가능성을 확인하였다. 또한 수치해석을 수행하여 채움재의 주입 위치를 고려할 수 있게 되었다. 한편, 실물 크기의 노반을 조성하여 실대형시험을 실시하였다. 매우 연약한 노반으로 조성하였으며, 고밀도 우레탄 주입 후 노반 보강 및 복원을 확인하 였다. 그 결과 노반의 강성이 증진되었으며, 조성 직후의 Level로 복원되었다. 지속적으로 침하가 발생하고 있는 콘크리트궤도로 부설된 접속부 구간에서 고밀도 우레탄을 활용하여 노반 보강 및 복원을 실시하였다. 노반의 연약대에 고밀도 우레탄을 주입하여 근본적인 노반 보강을 수행하여, 당초 계획한 목표 Level까지 복원되었다. 위와 같이, 콘크리트궤도의 노반 보강 및 복원을 위한 방법으로 고밀도 우 레탄을 주입하는 방안이 철도 성토노반의 침하 문제를 해결할 수 있는 방법으 로 충분한 활용 가치가 있을 것으로 판단된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

On roads and railways, there isn't the fundamental solutions for repair, reinforcement and restoration of ground despite continued settlement. Without fundamental roadbed reinforcement, a method on impression of track is used. So serious damage to the track structure is occurring. Repair through simple restoration causes serious damage to the durability of railway structure. So it causes problems with long-term stability. In this paper, the high-density urethane was injected into a railway roadbed where displacement and settlement occurred, so the roadbed was reinforced and restored. The sufficient durability was confirmed through the compressive strength test, and the possibility of resonance phenomenon was confirmed through the repeated loading test. In addition, by performing numerical analysis, it became possible to determine the injection location of material. The very soft railway roadbed of full-size was created. Reinforcement and restoration of the roadbed were confirmed by injecting the material. As a result, the strength of roadbed was improved and the level of roadbed was restored.- 85 In addition, the high-density urethane was injected into the transition area constructed with concrete track where settlement was continuously occurring. The fundamental reinforcement of roadbed was performed by injecting the material into soft zone of Roadbed, and the desired level was restored. As such, the method of injecting high-density urethane to reinforce and restore the roadbed of concrete track is expected to be an alternative to solving the settlement problem of roadbed.

목차 (Table of Contents)

• 요약· ⅰ
• 표 목 차 ⅳ
• 그림목차 ⅴ
• I. 서 론 · 1
• 1.1 연구배경 및 목적 1
• 1.2 연구동향 · 1
• 1.3 연구내용 및 방법 4
• II. 이론적 배경 · 6
• 2.1 약액주입공법 6
• 2.1.1 개 요 6
• 2.1.2 주입형태 6
• 2.1.3 주입재의 분류 · 7
• 2.2 약액주입공법의 종류 8
• 2.2.1 L.W공법 · 8
• 2.2.2 고분자계 주입공법 9
• 2.2.3 고 찰 10
• 2.3 우레탄계 주입공법 11
• 2.3.1 우레텍공법 11
• 2.3.2 고밀도 폴리우레탄공법 · 13
• 2.4 주입공법 비교·분석 · 18
• 2.4.1 각 주입공법별 특성 · 18
• 2.4.2 우레탄공법과 고밀도 폴리우레탄공법의 특성 20
• 2.5 소 결 22
• III. 역학적 특성 및 수치해석 23
• 3.1 개 요· 23
• 3.2 채움재 역학적 특성 23
• 3.2.1 우렌탄계 채움재 개요 23
• 3.2.2 공시체 제작 및 팽창압 평가 25
• 3.2.3 채움재 정적 평가 29
• 3.2.4 채움재 동적 평가 32
• 3.2.5 채움재 정·동적 물성 평가 37
• 3.3 수치해석· 38
• 3.3.1 수치해석 개요 38
• 3.3.2 수치해석 수행결과 41
• Ⅳ. 실대형시험· 45
• 4.1 개 요· 45
• 4.1.1 계 획 45
• 4.1.2 노반 조성 · 46
• 4.2 노반 건전성 검토 47
• 4.2.1 계 획 47
• 4.2.2 검토 결과 · 50
• 4.3 노반 건전성 평가 55
• Ⅴ. 현장적용성 평가 61
• 5.1 운행선 노반 침하 61
• 5.1.1 개 요 61
• 5.1.2 노반 건전성 평가 62
• 5.1.2.1 계 획 62
• 5.1.2.2 노반 건전성 검토 63
• 5.1.3 노반 보강 및 복원 65
• 5.1.3.1 계 획 65
• 5.1.3.2 고밀도 우레탄 주입 · 66
• 5.1.4 이력 검토 67
• 5.2 신설구간 노반 침하 69
• 5.2.1 개 요 69
• 5.2.2 노반 건전성 평가 70
• 5.2.2.1 계 획 70
• 5.2.2.2 노반 건전성 검토 71
• 5.2.3 노반 보강 및 복원 72
• 5.2.3.1 계 획 72
• 5.2.3.2 고밀도 우레탄 주입 · 73
• 5.3 프로세스(안) 75
• Ⅵ. 결 론 78
• 참고문헌 79
• 영문초록(Abstract) · 84