동상(凍上)발생 원인과 예방 작업

동상발생원인과 예방작업 

  ◎ 철도 선로 동상[凍上]   

1. 서 론   

흙이 얼어서 지면을 들어 올리는 현상으로 그 힘이 대단히 강하여 철도의 침목을 들어 올려 열차주행선로의 평면에 고저(요철)가 발생하여 열차 주행시 진동이 발생하고 심하면 열차를 서행운전 한다.선로동상이 발생하면 도상자갈이 동결되어 선로의 평면보수가 어렵다. 결국 침목의 높낮이를 조정하여 평면보수를 할 수 없으므로 침목과 레일사이에 패킹을 삽입 보수를 해야 한다. 이때 침목과 레일을 체결하는 체결장치는 별도로 가공하여 체결함으로 체결이 패킹삽입 전과 동일한 힘을 가질 수 있도록 한다.

2. 동상이 발생하는 개소

① 대절토구간의 노반에 지하수위가 동결선 내에 존재 할 때                                                                                                (유지보수 경험에 의하면 중부이북지방은 동결심도가 약1m정도 됨)

② 누수가 심한 터널 입 ․ 출구 배수가 월할하지 않는 경우

③ 횡단구조물 상부의 위치한 노반으로 구조물 내부에 통과하는 냉기류로 인한 동상

④ 기타 노반이 습한 곳 또는 배수가 잘되지 않는 음지    

 

동상발생단면

 3. 동상개소의 예방작업    

동상개소는 발생하기 전 예방작업을 하는 것이 가장 효과적이다

. 지금은 토목기술이 발달하여 신설구간은 대부분 동결지층을 감안 강화노반으로 시공하여 동상이 발생하지 않는다.  하지만 기존선은 일제강점기 또는 해방 후 60～70년대 산업발달과 함께 건설함으로 노반의 배수, 동상에 대하여 사전검토 시공하지 않아 노반이 배수가 잘 되지 않는 다 든가 아니면 지하수층의 지표면에 선로를 부설 하여 동결 동상이 발생한다. 90년대 후반부터 2종자갈치기를 시행하고 노반의 배수로를 확장하면서 동상은 많이 줄어 든 상태다. 70년대, 80년대만 해도 겨울철에 동상이 보통 30mm 까지 올라 온 경우도 있었다. 일단 동상이 발생하면 유지보수에 상당한 어려움이 있다.그러므로 동상이 발생하기 전에 선로상태를 면밀히 파악 그에 상응하는 예방작업을 시행함이 가장 적절한 방법이다.

○ 동상예방작업을 몇 가지 살펴보면

  △ 도상자갈치기 및 선로 종단배수로 확대치기     

 2종자갈치기 또는 도상갱신 및 토공의 절개지 구간 종단배수로를 깊이 파서 배수가 잘되도록 한다.

 

 

△ 맹하수의 설치

      침목사이를 약 1m이상 깊이 파고 호박돌을 포함 굵은 혼합석을 채운다. 맹하수를 설치하면 배수도 잘 될 뿐만 아니라 흙 노반이 동결 팽창시 맹하수가 흡수하여 지면으로 상승하지 않는다.이때 호박돌은 2종자갈치기에 지장이 없도록 침목하면 30cm이상 내려가도록 한다.

[ 맹하수 설치 단면]

 

△ 염화칼슘 살포
     동상개소 침목사이를 침목하면 20～30cm 정도 도상을 제거하고 염화칼슘을 충분히 살포한다.   이때 염화칼슘 살포는 레일 좌우 침목 끝가지 하고, 침목 2～3장 건너 시행한다.   염화칼슘 살포는 반드시 도상자갈 및 노반이 동결 전 시행해야 하고,    염화칼슘 살포개소는 동절기에도 도상이 결빙되지 않아 선로의 침하가 발생는 경우가 있으므로 수시로 선로점검을 철저히 한다.    그리고 곡선구간에서 특히 선로의 한쪽 방향만 시행할 경우 캔트의 불균형으로 위험하니 주의한다.

※ 동상이 발생 한 후 염화칼슘 살포는 효과가 없다.

[ 염화칼슘 살포 단면]

 

 

침목 한정건너 침목사이를  깊이 파고 염화칼슘을 충분히 살포한다.

 

턴널입출구 배수가 월할하지 않는 경우 동상이 발생한다.

 

4. 동상발생 개소 보수   

① 동상이 발생하면 매일 선로를 점검 보수규정치 이내에 들도록 패킹삽입 등으로 보수를 해야 하며, 열차통과시 차량의 진동상태를 파악하고, 열차순회를 실시하여 승차감 정도에 따라 필요하면 서행조치를  한다.      

② 동상 발생구간이 5m 이내의 경우는 5m이상(동상 량에 따라 그 길이를 멀리 할수록 승차감이 좋음)을 패킹으로 면맞춤을 조정한 후 동상발생량의 400배 이상의 거리에서 체감한다.

                                                     

[ PC침목 패킹 삽입 보수 사진]

 ③ 침목과 레일을 체결하는 체결장치(스파이크, 코링스프링 등)는 별도로 가공하여 동일한 체결력이 나오도록 한다.   주의) 동상개소는 올라올 때는 서서히 올라오나 해빙시 내려갈 때는 급격히 내려감으로 바로바로 패킹을 조정하여 보수한다.    동상개소를 너무 자주 보수하거나 패킹을 높게 설치하면 오히려 동상이 더 올라오는 경우가 있으니 주의 한다.