-
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Gleisfahrbahn
für Schienenfahrzeuge, wie
sie insbesondere für
moderne Hochgeschwindigkeitstrassen als sogenannte feste Fahrbahn
zum Einsatz kommt.
-
Unter
fester Fahrbahn wird im allgemeinen ein Eisenbahnoberbau verstanden,
bei dem der Schotter durch ein anderes Material, beispielsweise Beton
oder Asphalt ersetzt ist, welches im Gegensatz zum Schotter nur
wenig verformbar ist. Für
die feste Fahrbahn sind verschiedenen Bautypen bekannt, beispielsweise
eingelagerte Systeme wie die Bauart Rheda mit ihren beiden Modifizierungen
Rheda-Sengeberg und Rheda-Berlin oder die Systeme Heitkamp und Züblin, bei
denen der klassische Gleisrost in einem Betontrog ausgerichtet und
dann durch Einbringen von Füllbeton
in die zwischen Betontrog und Schwellen verbleibenden Zwischenräume dauerhaft stabilisiert
wird. Neben diesen eingelagerten Systemen gibt es auch aufgelagerte
Systeme, beispielsweise das System Sato, bei dem der Gleisrost entweder
mit Y-Stahlschwellen oder konventionellen SB-Schwellen auf einer höhengenau
hergestellten Asphalttragschicht verlegt wird, die bei Bedarf auch abgefräst wird.
Die Verzahnung mit der Asphalttragschicht erfolgt mittels Flacheisen,
die in ausgefrästen Nuten
vergossen werden. Es gibt auch die Bauart Getrac, bei der das Gleis
ebenfalls auf einer Asphalttragschicht aufgelagert wird, wobei die
Fixierung über
Dübelsteine
erfolgt, die in Ausnehmungen in der Tragschicht eingelagert sind
und in der Unterseite der Schwellen in Neo prenschuhe eingreifen.
In diese Vertiefungen, die in dem noch heißen Asphalt hergestellt werden,
werden die Dübelsteine
eingegossen.
-
Allen
bekannten, so genannten "top down"-Verfahren zum Herstellen
einer festen Fahrbahn ist gemeinsam, daß der Arbeitsaufwand, die Menge
des einzusetzenden Materials und die Zeit, die in die Herstellung
einer solchen Fahrbahn investiert werden muß, allesamt sehr groß sind,
was die Herstellung einer festen Fahrbahn für Schienenfahrzeuge sehr teuer
macht. Mit den günstigeren "bottom-up" Verfahren können feste
Fahrbahnen nur mit nicht zufrieden stellenden Ungenauigkeiten hergestellt
werden können,
welche ein systematisches Ausgleichen mittels Zwischenlagen erforderlich
machen.
-
Aufgabe
der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Herstellen einer Gleisfahrbahn
für Schienenfahrzeuge
zu schaffen, mit der eine feste Fahrbahn einfacher, schneller, preiswerter
und mit klarer definierten Schnittstellen der Gewerke untereinander hergestellt
werden kann als nach den bekannten Bauweisen.
-
Zur
Lösung
dieser Aufgabe weist das erfindungsgemäße Verfahren folgende Verfahrensschritte auf:
- – Herstellen
einer sich in Fahrbahnrichtung erstreckenden Betontragplatte;
- – Herstellen
von Ausnehmungen in der Betontragplatte im Bereich der späteren Gleisbefestigungspunkte;
- – Ablegen
von Schienenbefestigungsplatten auf der Betontrag platte, wobei
die Schienenbefestigungsplatten mit Befestigungselementen versehen
bzw. versehbar sind, deren Querschnitt kleiner ist als der der Ausnehmungen
und die mit Spiel in die Ausnehmungen hineinragen;
- – Befestigen
von Schienen an den Schienenbefestigungsplatten und anschließendes Ausrichten der
an den Befestigungsplatten angeschlossenen Schienen in ihre gewünschte Höhen- und
Seitenlage mittels zwischen jeweils zwei Befestigungsplatten angreifenden
Gleisrichtelementen;
- – Ausfüllen der
Zwischenräume
zwischen den Befestigungsplatten und der Betontragplatte und der die
Befestigungselemente mit Spiel aufnehmenden Ausnehmungen mit einem
aushärtenden, schwindarmen
und gut fließenden
Vergußmörtel; und
- – ggf.
Demontage der Gleisrichtelemente nach Aushärtung des Vergußmörtels.
-
Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
sind weniger Arbeitsgänge
als bei den bekannten Verfahren erforderlich, wodurch es besonders
wirtschaftlich ist, zudem können
die Arbeiten zeitlich entkoppelt durchgeführt werden. Es ist nicht erforderlich,
die Schienen nach ihrem Ausrichten auf Stützkörpern aufzulagern, die dann
nach einem anschließenden Vergießen in der
Vergußmasse
verbleiben, denn der Verguß erfolgt
bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
nur unterhalb der Befestigungsplatten zwischen diesen und der Betontragplatte,
während
die Schienen zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgenden Befestigungsplatten
völlig
frei bleiben.
-
Die
Betontragplatte kann vorzugsweise kontinuierlich mit einem Füllbetonfertiger
hergestellt werden. Die Ausnehmungen werden zweckmäßig im abgebundenen,
frischen Beton hergestellt, was sich wegen der dann noch nicht voll
erreichten Härte
des Betons auch mit einfachen Werkzeugen durchführen läßt. Zweckmäßig werden die Ausnehmungen
als Löcher
im Beton gebohrt.
-
In
dem frischen Beton der Tragplatte können Querfugen für eine gesteuerte
Rissbildung vorgesehen werden. Der Abstand der Querfugen hängt von den
spezifischen Anforderungen des jewei ligen Projekts ab. Um bei der
späteren
Befestigung der Befestigungsplatten mit den Befestigungselementen
eine besonders hohe Festigkeit der Verbindung zu erreichen, kann
es vorteilhaft sein, die Ausnehmungen mit unterhalb der Tragplattenoberseite
liegenden Hinterschneidungen od.dgl. herzustellen, wobei die Hinterschneidungen
besonders einfach dadurch hergestellt werden können, daß sie in Form von Gewindegängen mittels
eines Gewindebohrwerkzeuges gebohrt werden.
-
Jede
Schienenbefestigungsplatte wird vorzugsweise mit mindestens zwei
Befestigungselementen versehen. Vor dem Einführen der Befestigungselemente
in die Ausnehmungen werden diese zweckmäßig von etwaigen Verunreinigungen
od.dgl. gereinigt, so daß sichergestellt
ist, daß die
Befestigungselemente zwangsfrei in die Ausnehmungen einfassen, vorzugsweise
mit einem etwa gleich großen
Spiel in alle Richtungen zwischen sich und den sie umgebenden Wandungen
der Ausnehmungen. Als Befestigungselemente können bevorzugt Schraubbolzen
dienen, die durch die Schienenbefestigungsplatten gesteckt werden
und auf die Dübel aufgeschraubt
sind. Dabei wird bevorzugt so vorgegangen, daß die Schraubbolzen in ihren
Dübeln
vorgespannt werden, bevor die Ausnehmungen mit den in diese hineinragenden
Befestigungselemente mit dem Vergußmörtel ausgefüllt werden.
-
Die
Befestigungselemente können
an ihrem in die Ausnehmungen hineinragenden Bereich an ihrem Umfang
mit Hinterschneidungen, insbesondere Rillen, Nuten u.dgl. versehen
sein, so daß sie
nach dem Ausfüllen
der Ausnehmungen und Erhärten
der Vergußmasse
formschlüssig
arretiert sind. Vor dem Ausfüllen
der Zwischenräume
und der Ausnehmungen werden die Schienenbefestigungsplatten in besonders
bevorzugter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit Schalungsmanschetten od.dgl.
umgeben, so daß sichergestellt
wird, daß die Vergußmasse auch
tatsächlich
nur dort eingefüllt wird,
wo sie auch tatsächlich
benötigt
wird, nämlich zwischen
der Betontragplatte und den Schienenbefestigungsplatten, ohne seitlich
davon fließen
zu können.
Als Schalungsmanschetten haben sich solche aus elastischem Material
bewährt,
beispielsweise reifenähnliche
Gummimanschetten, die vorzugsweise wenigstens an ihrer Innenseite
mit einer Antihaftschicht versehen sein können, um sie nach Aushärten des
Vergusses leicht wieder entfernen und gegebenenfalls wiederverwenden
zu können.
Hierzu ist es natürlich
erforderlich, daß die
Manschetten an wenigstens einer Stelle offen sind bzw. geöffnet werden können, um
sie nach dem Aushärten
der Vergußmasse
seitlich unter den Schienen wegziehen zu können.
-
Als
Gleisrichtelemente haben sich solche bewährt, die unmittelbar auf der
Betontragplatte abgestützt
werden. Es ist hierdurch möglich,
die Befestigungsplatten sehr flach mit erheblich geringerer Dicke
als herkömmliche
Schienenschwellen auszugestalten, so daß sich der Schienenfuß im fertigen
Gleis nur geringfügig
oberhalb der Betontragplatte befindet.
-
Die
rechten und linken Schienen des Gleises können untereinander mittels
Spurstangen verbunden werden, wobei es dann möglich ist, daß mindestens
ein Teil der Gleisrichtelemente nicht an den Schienen selbst, sondern
an den Spurstangen angreift. Vorzugsweise werden die Schienen bzw.
der Gleisrost in mindestens zwei Stufen ausgerichtet, mit einer
ersten Grobeinrichtungsstufe und einer sich anschließenden Feineinrichtungsstufe.
-
Um
den Verguß besonders
einfach zu gestalten, können
die Schienenbefestigungsplatten und/oder die Schalungsmanschetten
mit Einfüllöffnungen
versehen sein, wobei dann der Vergußmörtel durch die Einfüllöffnungen
eingefüllt
werden kann. Die Schienenbefestigungsplatten und/oder die Schalungsmanschetten
sind vorzugsweise mit Entlüftungslöchern versehen,
wobei das Einbringen von Vergußmörtel dann
beendet wird, wenn Vergußmörtel aus
dem jeweils höchst
gelegenen Entlüftungsloch
einer Schalungsmanschette oder Befestigungsplatte austritt. Nach
dem Aushärten
des Vergußmörtels können die
Schalungsmanschetten wie bereits erwähnt zweckmäßig entfernt werden. Als Vergußmörtel wird
bevorzugt ein schnellhärtender
Vergußmörtel verwendet,
so daß es
möglich
ist, bereits nach kurzer Aushärtzeit
die Gleisrichtelemente im gerade hergestellten Gleisabschnitt wieder
zu entfernen und mit dem Gleiseinbau im nächsten Gleisabschnitt fortzufahren.
-
Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung und der Zeichnung, worin eine bevorzugte Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
anhand eines Beispiels näher
erläutert
wird.
-
Es
zeigt:
-
1 eine im Rahmen des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens
hergestellte Betontragplatte für
ein Gleis in fester Fahrbahn in einer perspektivischen Darstellung;
-
2 eine auf der Betontragplatte
nach 1 abgelegte, mit
Befestigungsplatten und Befestigungselementen versehene Schiene
vor ihrer Ausrichtung und Befestigung an der Betontragplatte in
einem Querschnitt; und
-
3 den Gegenstand der 2 nach Ausrichtung und Befestigung
der Schiene, ebenfalls im Schnitt.
-
Für die Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens
wird zunächst
mittels eines Betonfertigers (nicht dargestellt) die in ihrer Gesamtheit
mit 10 bezeichnete Betontragplatte hergestellt, die sich
in Richtung der späteren
Fahrbahn erstreckt. Diese zum Teil tachymetergesteuerten Fertiger
werden weitreichend verwendet (z.B. Straßenbau, Trog beim Bau der Festen
Fahrbahn Typ Rheda) und sollen daher hier nicht näher erläutert werden.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel
ist die Betontragplatte 10 für eine eingleisige Strecke
konzipiert; es ist selbstverständlich
aber auch möglich,
die Betontragplatte so breit herzustellen, daß zwei oder mehr Gleise nebeneinander
darauf angeordnet werden können.
-
An
der Oberseite der Tragplatte ist diese mit in den noch frischen
Beton eingebrachten Querfugen 11 versehen, die dafür sorgen,
daß es
nicht zu einer unkontrollierten Rissbildung kommen kann, sondern daß Risse,
wie sie beispielsweise durch thermische oder mechanische Belastungen
unvermeidbar sind, nur an solchen Stellen auftreten, wo sie unbedenklich für die Festigkeit
des Gesamtbauwerkes sind. Der Fugenabstand wird für das jeweilige
Projekt aus den Anforderungen definiert. Eine Bewehrung 12 im
unteren Bereich der Betontragplatte 10 sorgt für deren
geforderte Festigkeit.
-
Nachdem
der Beton der Tragplatte 10 abgebunden hat, aber noch nicht
ausgehärtet
ist, werden im Bereich der späteren
Gleisbefestigungspunkte Ausnehmungen 13 von der Oberseite
der Tragplatte in diese hineingebohrt. Das Bohren kann jedoch auch (mit
erhöhtem
Aufwand) auch noch zu einem späteren
Zeitpunkt nach weiterer Aushärtung
durchgeführt werden.
Man erkennt, daß sich
die Ausnehmungen jeweils zwischen zwei Querfugen befinden, somit also
nicht in Bereichen angeordnet werden, wo später Risse zu erwarten sind.
Als Bohrwerkzeug für
die Ausnehmungen dient ein Gewindebohrwerkzeug mit vergleichsweise
grobem Gewinde, so daß die
Ausnehmungen keine zylindrische Form aufweisen, sondern Hinterschneidungen 14 in
Form der hergestellten Gewindegänge
erhalten.
-
Nach
dem Aushärten
der Betontragplatte 10 werden zunächst die Ausnehmungen 13 von
etwa darin befindlichen Verunreinigungen wie zum Beispiel Bohrstaub
od.dgl. gereinigt. Anschließend
werden auf der Betontragplatte Schienenbefestigungsplatten 15 abgelegt,
die mit je zwei Befestigungselementen 16 in Form von von
oben durch die Befestigungsplatte 15 durch Löcher gesteckten
Schraubbolzen 17 bestehen, auf deren unten aus der Platte herausragenden
Gewindebolzenabschnitten Dübel 18 aufgeschraubt
sind. Die Schraubbolzen 17 sind in ihren Dübeln 18 leicht
vorgespannt, und zwar alle mit in etwa derselben Vorspannung. Am
Außenumfang weisen
die Dübel
umlaufende Rillen und Nuten 19 auf, wie dies in den 2 und 3 erkennbar ist.
-
Die
Schienenbefestigungsplatten 15 werden auf der Betontragplatte 10 so
abgelegt, daß die Schienenbefestigungselemente 16 in
die in der Betontragplatte hergestellten Ausnehmungen 13 mit Spiel
s hineinragen. Hierzu ist der Durchmesser bzw. der Querschnitt der
Ausnehmungen 13 um die gewünschte Spielfreiheit größer als
der Querschnitt der Befestigungselemente bzw. deren in die Ausnehmungen
einfassenden Dübel.
Die Spielfreiheit wird einerseits so groß gewählt, daß auch unter Berücksichtigung
von Fertigungstoleranzen bei den Befestigungsplatten und bei der
Herstellung der Ausnehmungen an den hierfür vorgesehenen Stellen die
Befestigungselemente einer jeden Befestigungsplatte problemlos in
die hierfür
vorgesehenen Ausnehmungen einfassen und die Platten dann darüber hinaus auch
noch ausreichend weit seitlich verschoben werden können, um
das spätere
Ausrichten des Gleises zu ermöglichen,
andererseits sollte der Querschnitt der Ausnehmungen und damit die
Spielfreiheit nicht unnötig
groß sein,
um die Menge des später
zur Befestigung des Gleises benötigten
Vergußmörtels nicht
unnötig
zu erhöhen.
-
Nachdem
die Schienenbefestigungsplatten 15 in der beschriebenen
Weise auf der Betontragplatte abgelegt wurden, werden an ihnen die
Schienen 20 in an sich bekannter Weise mit Schienenbefestigungsklammern 21 befestigt.
In diesem in 2 dargestellten
Verfahrensstadium liegen die Schienenbefestigungsplatten 15 mit
den daran befestigten Schienen noch im wesentlichen flächig auf
der Betontragplatte 10 auf.
-
Als
nächstes
kann das Gleis bzw. die dieses bildenden Schienenstränge in die
korrekte Höhen- und
Seitenlage ausgerichtet werden, wobei auch der Spurabstand zwischen
den beiden Schienen eingestellt wird. Dabei erfolgt die Einstellung
der Spur und der Schienenneigung mit Spurstangen (nicht dargestellt),
mit denen die rechten und linken Schienen des Gleises untereinander
verbunden werden. Die korrekte Höhenlage
der Schienen oberhalb der Betontragplatte wird mittels Gleisrichtelementen
erreicht, die im einfachsten Fall aus Keilen bestehen und die jeweils
zwischen zwei Befestigungsplatten 15 unmittelbar an den
Schienen angreifen und sich direkt auf der Betontragplatte abstützen. Nach
dem Ausrichten befinden sich die Schienenbefestigungsplatten 15, die
ja zu diesem Zeitpunkt bereits mit den Schienen verbunden sind,
in einem Abstand oberhalb der Betontragplatte und bilden zwischen
sich und jener einen Zwischenraum 22.
-
Nach
dem Ausrichtvorgang werden um die Schienenbefestigungsplatten herum
Schalungsmanschetten 22 gelegt, die bei dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
aus einem innen mit einer Antihaftschicht versehenen Gummistreifen
bestehen, der unter den Schienen hindurch mit einem geringen Abstand
um die Schienenbefestigungsplatten gelegt wird. Anschließend werden
die Zwischenräume 22 zwischen
den Befestigungsplatten 15 und der Betontragplatte 10 mit
einem schnellhärtenden,
schwindarmen und gut fließenden
Vergußmörtel ausgefüllt, der dabei
auch in die die Befestigungselemente aufnehmenden Ausnehmungen fließt und diese
ebenfalls ausfüllt.
Nach dem Aushärten
des Vergußmörtels 24 sind
die Dübel 18 in
den Ausnehmungen mit der Vergußmasse
formschlüssig
arretiert und ein entsprechender formschlüssiger Verbund besteht auch
zwischen Vergußmasse 24 und
den Wänden
der Ausnehmungen, denn die Vergußmasse hat die darin und in
den Dübeln
vorgesehenen Hinterschneidungen ausgefüllt. Die Schienenbefestigungsplatten
liegen nach dem Aushärten
des Vergußmörtels satt
auf diesem auf. Die Schalungsmanschette 23 kann nach dem
Aushärten
des Vergußmörtels wieder
entfernt werden, was wegen der Antihaftbeschichtung problemlos möglich ist.
Anschließend
können
die Schraubbolzen 17 in ihren Dübeln 18 nochmals festgezogen
werden, um die Schienenbefestigungsplatten mit Kraft gegen die Betontragplatte
bzw. die darauf nun befindliche, ausgehärtete Vergußmasse zu ziehen.
-
Es
versteht sich, daß in
Fällen,
in denen mit Schwankungen der Umgebungstemperatur während des
Aushärtevorgangs
des Vergußmörtels zu
rechnen ist, in an sich bekannter Weise die Schraubbolzen gelockert
werden können,
sobald der Vergußmörtel abgebunden
hat und eine bestimmte Mindestfestigkeit erreicht hat. Die Schienen
können
sich dann in ihren Schienenaufnahmen bewegen, um Längenänderungen
auszugleichen, so daß während der
Aushärtung
des Vergußmörtels keine
Zwangskräfte
auf die Befestigungselemente bzw. den Verguß einwirken.
-
Man
erkennt, daß bei
Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
ein Gleis in fester Fahrbahn mit vergleichsweise wenigen und einfachen
Arbeitsschritten hergestellt werden kann, wodurch eine hohe Einbauleistung
erreichbar ist. Die Menge der einzusetzenden Baumaterialien, insbesondere
des Vergußmörtels ist
erheblich geringer als bei bekannten Verfahren, da die Vergußmasse nur unmittelbar
an den Schienenbefestigungspunkten unterhalb der Schienenbefestigungsplatten
eingebracht werden muß.
Zudem wird eine sehr saubere und glatte Betonoberfläche bereits
maschinell geschaffen. Ein aufwendiges, manuelles Glätten zwischen
den Schwellen ist dadurch nicht notwendig. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
wird eine besonders wirtschaftliche und schnelle Methode zur Herstellung
eines Gleises in fester Fahrbahn geschaffen.