분니의 원인과 예방작업

김경수 선로이야기 (tistory.com)

분니의 발생 원인과 예방작업

[분니원인]
노반 토와 도상 내 혼입된 토사가 우수 또는 지하수, 열차하중과 충격 때문에 세립화되어 열차 통과 시 펌핑작용으로 도상 표면으로 분출되는 현상을 "분니"라 한다.
분니는 노반 토사와 도상 내 토사의 분출로 궤도침하가 발생하고 건조되면 도상 고결 현상으로 궤도 탄성 저하와 궤도틀림을 유발한다. 
이러한 분니의 원인은 도상 불량에 의한 것이 있다.

태백선 제천-송학구간 지금은 복선전철화로 폐선되었다.

[노반분니]
노반토가 점토와 같이 투수성이 적은 흙으로 되어 있을 때 우수와 지하수에 의해 흙의 함수비가 높은 상태에서 열차하중이 작용하면 노반토는 도상의 간극을 따라 상승 분출되고 열차하중이 없어지면 도상은 공동이 되어 새로운 세립토를 빨아올린다. 이와 같이 열차하중이 반복될 때 도상자갈은 노반내로 파고 들면서 노반은 물주머니(Water Pocket)를 형성하게 된다.
암반으로 된 노반에서도 오랜세월동안의 열차하중과 풍화작용에 의해 분니를 일으키게 되는데 이러한 노반토의 불량으로 발생되는 분니를 노반분니라 한다. 

     

태백선 제천-송학구간 무연탄 및 시맨트수송선으로 분니가 심했다.

 [도상분니]
도상은 오랜 세월에 걸쳐 열차하중과 도상 다지기 작업에 의해 파괴되며 풍화와 토사 혼입으로 불투수층을 형성하게 된다.
불투수 성형성으로 배수가 불량한 도상은 노반분니에서와 같이 세립토의 분출이 발생하게 되며 이러한 형상을 “도상분니”라고 한다.

    

[뜬 침목 발생에 따른 분니]
근래에 콘크리트 침목의 증가에 따라 뜬 침목이 발생하면 열차 통과의 반복하중에 따라 레일과 침목이 일체가 되어 상하로 움직여 침묵하면은 도상을 타격하여 자갈의 파쇄와 펌핑작용으로 도상 및 노반의 수분이 함유된 미세입자를 침목 상면으로 빨아올린다.
이에 따라 뜬 침목은 급격히 진전되고 노반에 수맥을 형성하여 열차 통과 시 반복적인 침목의 상하 펌핑작용으로 분니는 점차 광범위하게 진행된다.

 

     [아래 동영상은 뜬침목으로 인한 열차통과시 펌핑현상]

중앙선 단성-죽령구간 지금은 중앙선 복선전철화로 폐선되었다.

 

 

[이음매 부 다지기 불균형에 따른 분니]
콘크리트 침목구간에서 레일 이음매부는 이음매침목(목침목)을 사용함으로 동종의 침목이 아닌 콘크리트 침목사이에 이음매침목(목침목)이 부설되어 열차하중을 받는 탄성이 서로 다른 구조이다.

또한 이음매부는 레일 단부의 차륜바퀴 통과 충격으로 이하여 레일처짐이 발생하고 인력 다짐 작업에 따른 다짐작업의 불균등으로 레일의 침하량이 서로 달라 뜬 침목이 발생하고  이로인하여 분니가 발생한다.
즉 목침목은 탄성이 좋아 PC 침목보다 침하가 덜하기 때문이다.

 

 

그 외 레일의 파상 마모 등 표면 불량과 레일의 용접 불량 등이 있다.

 

 

[아래 동영상은 이음매침목 전 후 뜬침목으로 열차통과시 널뛰기 현상]

 

 

[아래동영상은 이음매 전후 PC뜬침목으로 침목하면이 고결되어 있는 현상]

 

 

 

[분니제거 및 예방]
분니는 물, 토질, 하중(뜬 침목)의 3가지 발생 조건을 만족시켰을 때 생기게 되며 이 중 하나를 개선하면 분니현상은 발생하지 않는다.  도상분니는 토사 혼입 도상의 자갈치기와 도상 갱신으로 제거할 수 있으나 그 이전에 뜬 침목이 발생하지 않도록 선로 관리를 하야 하고 뜬 침목 발생 때에는 즉시 다지기를 시행하여 뜬 침목을 해소하여야 하며, 뜬 침목 다지기는 정밀하게 작업함으로 작업 후 뜬침목으로 인하여 또 다른 뜬 침목이 발생하지 않도록 하여야 한다..

 

 

(연약지반 분니게소 도상갱신작업)

 

 

노반분니는
측구 맹 하수 설치로 수위를 저하하는 방법, 몰탈약액 주입으로 간극을 채우는 방법, 노반의 불량토를 치환하는 방법으로 해소할 수 있다.
이음매 부와 같은 경우 분니제거작업을 하여도 분니가 계속 발생하는 개소는 도상 버릇, 레일버릇이 분니발생의 원인이 될 수도 있으며 2종 기계작업 시 노반 깎임. 여부에 대해서도 주의하여야 한다.
특히 분니개소 뜬 침목 다지기 작업할 때 너무 높이 들면 인접 침목이 또다시 뜬 침목이 되어 분니가 오히려 확산할 수도 있으니 분니개소 다지기 작업은 콩자갈 삽입 등으로 정확한 고저작업이 될수 있도록 작업을 하여야 한다.

 

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