철도 노반의 구성은 구조형식에 따라서 토공구간, 터널구간, 교량구간, 접속구간으로 구분되며, 이중에서 접속구간은 교량과 토공, 터널과 토공 그리고 자갈궤도와 콘크리트 궤도 등 궤도를 지지하는 하부구조의 강성이 변화하는 구간으로서 강성천이부라고도 한다. 이러한 구조물 접속부에서 하부의 지지강성이 갑작스럽게 변화하면 토공부에서 과다한 부등침하가 발생되고 열차의 이상 진동 및 충격으로 이어져 차량의 손상을 유발함은 물론 노반침하 촉진과 콘크리트 도상의 피로손상 가속화로 유지보수비용의 증가를 초래하게 되며 승차감 저하와 함께 열차의 주행안전성에도 악영향을 미치게 된다.
본 연구에서는 토공 노반 중간에 건설되어 있는 자갈도상 교량 2개소를 선 정하여 보강레일 및 도상안정제의 시공 전ㆍ후 침목변위와 레일가속도 그리고 궤도지지 강성을 계측함으로써, 적용된 보강방법의 효과를 정량적으로 분석하였다. 보강레일은 선로 정비(2013년 6월 27일~28일) 후 16일이 경과한 7월 15일~19일 야간에 논골교(ST.BOX GIRDER, 서기현 46K752~46K840) 선로 상에 기 시공된 재료와 동일 등급인 60Kg 레일을 사용하여 상?하선 선로 중심부에 설치하였고, 구조물부에 15M, 토공부에 5M가 위치하도록 20M 기본 레일을 이용하여 시공하였다. 도상안정제는 선로 정비(2013년 6월 25일~26일) 후 35일이 경과한 2013년 8월 2일 야간에 향동천교(P.C BEAM, 서기현 12K 233~12K258)에서 일액형습기경화우레탄수지를 토공부 11M 구간에 하선측 자갈 어깨부터 궤도 중심 구간을 거쳐 상선측 자갈 어깨 까지 레일과 침목 그리고 중앙배수로를 제외한 도상자갈 전체에 1회 74㎡(90리터)씩 총 3회에 걸쳐 270리터를 포설하였다.
보강레일 및 도상안정제 시공 전ㆍ후의 효과를 비교ㆍ분석하기 위해 선로 정비 후 보강레일 및 도상안정제 시공 전, 2013년 6월 25일~28일에 2개소 교량 접속부에 대한 계측을 시행하였는데 첫 열차를 포함하여 6분에서 12분 시격의 10개 열차에 대해 침목변위계(16개), 레일가속도계(16개) 및 지반다짐측정기(LFWD)를 사용하여 침목변위. 레일가속도 및 궤도지지강성을 계측 하였고 데이터로거는 40채널의 SDL-600R을 사용하였다.
논골교 보강레일 시공 37일 경과 후, 8/26~8/27일에 계측을 시행한 결과, 침목변위는 설치 전 계측값의 25%~29% 수준으로 감소되었고, 레일가속도는 최대값 기준 평균 25%~30%가 감소되었음을 확인할 수 있었다. 또한, 궤도지지강성은 126%~137% 개선되었음을 확인 할 수 있었다. 도상안정제가 포설되었던 향동천교에서는 도상안정제 포설 4일 후 계측을 시행하여 침목의 변위가 설치 전 계측 값의 25%~60% 수준으로 감소함을 확인할 수 있었으며, 레일가속도는 최대값 기준 평균 15%~20%가 감소됨을, 궤도지지강성은 115%~260% 개선되었음을 확인 할 수 있었다.
본 연구를 통하여, 자갈도상으로 구성된 교량-토공 접속부의 보강레일 및 도상안정제 시공은 지지강성이 상이한 접속부의 강성변화를 완화시켜줌으로써 접속부 보강방안으로 효과가 있음을 확인 할 수 있었다. 특히, 날씨의 영향을 비교적 적게 받고 시공 균일성이 우수한 보강레일은 일정한 강성 증가량을 얻을 수 있음을 알 수 있었으며, 도상안정제의 경우에도 시공시 현장상태 및 기후조건 등에 따라 편차가 다소 크지만 개선효과가 있음을 확인할 수 있었다.
향후 연구방향으로, 1년, 3년, 5년, 10년 등 장기간에 걸쳐 주기적(4회/연) 계측과 궤도검측기를 통한 검측을 시행하여 궤도틀림 표준편차(SD)를 분석하고 열차 통과 톤 수 누적에 따른 접속부의 선로 손상 추이와 보수내용을 정량적으로 모니터링하여 상기 두 가지 보강공법이 유지보수 비용에 기여한 효과도 분석해 나가고자 한다.

A support stiffness abruptly change in transition area, earth work section has occurred differential settlement and abnormal vibration impact to train and these phenomenon affect to acceleration of settlement, fatigue damage for track concrete layer, high cost of maintenance and low riding quality and bad effect to running stability.
In this study, settlement and acceleration were measured for analysis of
effects that the reinforced rail and track stabilizer that installed transition area. The result of analyzing from measured value, improvement effectiveness of the ballast stabilizer and reinforced rail were verified.