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Technisches Gebiet
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Um
den Schienenverkehr attraktiver zu machen, werden die Geschwindigkeiten
der Züge
ständig
erhöht.
Der klassische Schottergleisbau stößt dabei an seine Grenzen,
denn bei der Auslegung auf Hochgeschwindigkeitszüge werden die Wartungsintervalle
aufgrund der hohen Belastungen auf den Schotter und der geforderten
genauen Lage der Gleise kurz. Seit einigen Jahrzehnten geht daher
die Tendenz zu sogenannten schotterlosen Oberbauten, auch Feste
Fahrbahnen genannt, die längere
Wartungsintervalle aufweisen. Schwierigkeiten bereitet dabei aber
immer noch die zwar seltene, aber doch erforderliche Sanierung der
Festen Fahrbahnen bei Setzungen des Untergrundes.
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Die
Erfindung betrifft nun Verfahren und Vorrichtungen zur Sanierung
von Festen Fahrbahnen durch Einbringen ausgleichenden Materials
unter oder in den zu sanierenden Fahrbahnkörper.
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Stand der Technik
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Es
sind verschiedene Verfahren bekannt, Absenkungen Fester Fahrbahnen
zu beseitigen und entstandene Hohlräume unter Festen Fahrbahnen wieder
aufzufüllen,
ohne die Fahrbahn als ganzes zu entfernen oder aufzubrechen. Allen
diesen Verfahren ist dabei gemein, daß sie die Fahrbahn anheben
und den dadurch entstehenden Spalt darunter verfüllen, oder daß sie unter
die Fahrbahn Material einpressen und sie dadurch wieder anheben.
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So
ist z. B. aus der
DE
42 01 108 C2 ein Verfahren bekannt, welches es erlaubt,
eine endlose Betonfahrbahn aufgrund ihrer hinreichenden Elastizität in einem
zu sanierenden Bereich anzuheben und dort zu unterfüllen. Für diesen
Zweck weist die Betonfahrbahn entweder Aussparungskammern auf, in
die hydraulische Pressen eingesetzt werden, oder die Anhebung erfolgt
mittels Quertraversen.
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In
der
DE 196 31 430
A1 ist ein Verfahren zur Korrektur der Lage von Festen
Fahrbahnen durch Einbringen von Verfüllmaterial unter die Platte
der Festen Fahrbahn dargestellt und beschrieben, bei dem vor dem
Einbringen des Verfüllmaterials
die Schichten der Festen Fahrbahn mittels mechanischer Hebewerkzeuge
aufgetrennt werden.
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Eine
vollständige
direkte Verfüllung
der unregelmäßigen, sich
aus schmalen und verwundenen Kanälen
zusammensetzenden Hohlräume
unter der Festen Fahrbahn, wie sie beim Anheben oder Einpressen
des Verfüllgutes
entstehen, ist nun aus physikalischen Gründen schwierig: So kann man
für die Füllgeschwindigkeit
V/t (Volumen pro Zeit) der schmalen Hohlräume in erster Näherung das
Hagen-Poiseuille'sche
Gesetz heranziehen:
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Dabei
ist V/t der Volumenfluß einer
Flüssigkeit
mit der Viskosität η pro Zeiteinheit
(Stromstärke), und Δp der Druckabfall über die
Länge l
eines Rohres mit Radius R. Bei Abnahme des Radius auf 1/10 des Anfangswertes
verringert sich somit die Fließgeschwindigkeit
auf 1/10000!
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Erschwerend
für den
Füllvorgang
kommt noch hinzu, daß die
meisten Verfüllgüter (z.
B. Beton) thixotrop sind, d. h., ihre Viskosität hängt stark von der Fließgeschwindigkeit
ab! Das bedeutet, daß bei enger
werdendem Querschnitt der zu verfüllenden Kanäle die abnehmende Fließgeschwindigkeit
die Viskosität
exponentiell emporschnellen läßt, sobald eine
bestimmte Geschwindigkeit unterschritten wird. Feinste Kanäle sind
somit so gut wie nicht verfüllbar und
wirken nur wie ein Sieb, in das noch Wasser eindringen kann, wohingegen
die festen Bestandteile früh
steckenbleiben. Diese feinen nicht verfüllten Räume bilden wiederum Schwachstellen
für künftige Ausspülungen und
Senkungen.
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Die
DE 196 31 430 A1 vermeidet
daher die Verwendung thixotroper zäher Substanzen, indem sie Sand,
welcher in dünnflüssigem Wasser
als Trägermaterial
verteilt ist, einspült.
Die Steuerung des Verfahrens ist aber relativ aufwendig, da das
Wasser die Fahrbahn anhebt und die Fahrbahn sich erst nach Beendigung
des Einspülens
auf den abgelagerten Sand absetzt. Für die Sanierung des konventionellen Schotterbaus
ist es bekannt, die Schienen samt Schwellen an neu zu unterfütternden
Stellen anzuheben und den lockeren Schotter dort auszutauschen und
auch ein neues Planum einzufügen.
So sind z. B. von verschiedenen Firmen auf den Gleisen verfahrbare
Planumsverbesserer im Einsatz. Dies eignen sich jedoch nicht für Feste
Fahrbahnen.
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Im
folgenden sind die Nachteile der bekannten Verfahren zur Sanierung
Fester Fahrbahnen zusammengefaßt:
- 1. Viele Verfahren basieren auf einem Trennverfahren,
das zufällige,
in Lage und Form nicht definierte Trennschichten zurückläßt, z. B.
durch Spalten und Reißen.
- 2. Trennverfahren, die in der Lage wären, die erforderlichen oft
sehr hohen Trennkräfte
(resultierend aus den Verbundkräften
zwischen den Schichten) aufzubringen, sind oft ungeeignet, da diese
Kräfte
nicht beherrscht werden könnten
und der Bahnkörper
bzw. die Schichten selbst teilweise oder ganz zerstört würden.
- 3. Setzungsausgleich durch Verpressen eines zuvor erzeugten
Spaltes führt
infolge des im allgemeinen erforderlichen hohen Verpreßdrucks
und des relativ dazu geringen Eigengewichtes der Fahrbahn zu unkontrollierbaren
Hebungen, so daß die
Gleissollage zerstört
wird.
- 4. Setzungsausgleich durch Verpressen ohne Spalt nutzt die aus
den hohen Drücken
resultierenden Auftriebskräfte
zur Hebung der Fahrbahn und somit zum Setzungsausgleich aus. Leider kann
die Druckausbreitung nicht ausreichend kontrolliert werden, so daß das Verfahren
nur sehr ungenau arbeitet und die neue Gleislage eher ein Zufallsprodukt
ist.
- 5. Die für
die Verfahren geltenden physikalischen Gesetze ergeben für die Verfahren
in der Regel gerade beim Einsatz im engen Spalt die schlechtesten
Bedingungen, während
im hohen Raum ideale Voraussetzungen gegeben wären. D. H., alle Verfahren
quälen
sich im engen Spalt. Besonders gilt dies für dickflüssige thixotrope Materialien
wie Beton.
- 6. Planumsverbesserungsmaschinen des Schotterbaus können bei
der Schaffung des Arbeitsraumes die hohe Elastizität des Gleisrostes
ausnutzen, indem sie diesen mühelos
1 Meter anheben. Dies ist bei Festen Fahrbahnen aufgrund der hohen
Biegesteifigkeit nicht möglich.
- 7. Planumsverbesserungsmaschinen des Schotterbaus tauschen Ober-
und Unterbaumaterial aus, wobei der Ablauf praktisch einer Neuverlegung
des Gleises entspricht. In jedem Fall muß das Gleis nach Einbringen
des neuen Materials nachträglich
ausgerichtet, gestopft, vermessen und nachgestopft werden. Es ist
nicht möglich, den
Schotter um das bereits neu ausgerichtete Gleis herum auszutauschen,
zu erneuern und zu verdichten. Ein definierter Austausch bzw. eine definierte
Erneuerung ist nicht möglich.
- 8. Viele Verfahren (z. B. Injektionen) arbeiten langsam, sind
teuer und können
oft nicht automatisiert werden.
- 9. Viele Verfahren können
nicht wirklich gesteuert werden. Die Beeinflußbarkeit endet an der Oberfläche der
Festen Fahrbahn, was darunter passiert ist Zufall (z. B. beim Verpressen).
- 10. Bei vielen Verfahren müssen
bereits beim Errichten der Fahrbahn Vorkehrungen für den nur eventuell
eintretenden Sanierungsfall getroffen werden (Hebenischen, Verpreßschläuche, Trennschichten).
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Aufgabe der Erfindung
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Aufgabe
der Erfindung ist es, die geschilderten Füllprobleme, die beim Einbringen
von Material unter die Feste Fahrbahn zum Zwecke der Sanierung auftreten,
zu vermeiden und somit Ausgleichsschichten ohne Fehler und Schwachstellen
schaffen zu können.
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Darstellung der Erfindung
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Die
Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Hauptanspruch und eine Vorrichtung
nach Anspruch 15 gelöst.
Spezielle Ausführungen
finden sich in den Unteransprüchen.
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Die
Erfindung sieht hierzu vor, die Schichten der Festen Fahrbahn mit
mechanischen Mitteln dergestalt aufzutrennen, daß definierte Grenzflächen gebildet
werden, und gleichzeitig durch Materialaustrag Räume zu schaffen, die später einfacher
wieder verfüllt
werden können.
Die Fahrbahn muß dann nicht
oder kaum über
die Sollhöhe
angehoben werden und es treten keine Probleme wegen der Verfüllung schmaler
unregelmäßig geformter
Kanäle
auf.
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In
einem ersten möglichen
Ausführungsbeispiel
wird die Tragplatte an den betreffenden Stellen angehoben und dabei
die Feste Fahrbahn vom Untergrund getrennt.
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(Feste
Fahrbahnen weisen einen schichtartigen Aufbau auf, z. B. den folgenden:
auf Erdreich folgt eine kaum zusammenhängende Frostschutzschicht,
dann eine sogenannte hydraulisch gebundene Tragschicht (HGT), darüber dann
ein armiertes Betonband, die Tragplatte, auf dem sich Schwellen mit
Schienen befinden können
oder auf entsprechenden Auflagern direkt die Schienen. Gemeinhin
wird der Begriff Feste Fahrbahn für die Gesamtheit der Schichten
von der HGT ab aufwärts
verwendet. Die Frostschutzschicht ist dann bereits ein Teil des
Untergrundes. Das im folgenden zu beschreibende Verfahren ist nun
am zweckmäßigsten
zwischen der HGT und der Frostschutzschicht einsetzbar, obwohl es, wenn
auch mit größerem Aufwand,
auch zwischen armiertem Betonband und HGT einsetzbar wäre.)
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Das
Auftrennen der Schichten (bevorzugt also Betonfahrbahn und HGT)
unter Ausbildung definierter Grenzflächen kann z. B. durch Spalten
mit einem Keil in Fortschrittsrichtung der Sanierung erfolgen, eventuell
mit Unterstützung
der Trennung oder auch ausschließlich durch Trennung mittels
Räumketten,
Bandsägen,
Stichsägen,
Wasserstrahl oder ähnlichem.
Alle diese Verfahren schaffen definierte Grenzflächen (im Gegensatz zu bisher
gebräuchlichen
Sanierungsverfahren) und alle tragen mehr oder weniger auch Material
ab. (Auch der Keil alleine trägt
schon ab, denn es wird die obere festere Schicht von noch anhängenden
Teilen der unteren Schicht befreit, wodurch eine glattere Fläche entsteht.)
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Um
nun ausreichend Arbeitsraum für
spätere Schritte
zu erhalten, wird dabei in einer bevorzugten Ausführungsform
des Verfahrens eine der Schichten, bevorzugt die untere (weniger
feste), verstärkt
abgetragen. Es kann aber natürlich
auch der Verbindungsbereich der beiden Schichten räumlich abgetragen werden.
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Dadurch,
daß Material
abgetragen und dadurch Arbeitsraum geschaffen wird, braucht man
die obenliegende Feste Fahrbahn weniger anzuheben. Dies ist von
großem
Vorteil, da der angehobene Betonkörper nur eine eingeschränkte Elastizität aufweist.
Herkömmliche
Hebe- und Sanierverfahren erzeugen hingegen bei bruchfreier Anhebung
nur winzige und chaotisch geformte Zwischenräume, die schwer zu verfüllen sind.
Das erfindungsgemäße Verfahren
erlaubt daher auch, sehr kleinräumige
Setzungen zu sanieren.
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Bei
Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist es sogar möglich,
die Feste Fahrbahn überhaupt
nicht, oder nur sehr geringfügig, über das spätere Sollmaß anzuheben,
nämlich
dann, wenn nachher mit einem setzungsfreien Material verfüllt wird,
z. B. mit verdichtetem Beton, das plastisch selbstanschmiegend ist
und daher keiner Oberflächenbearbeitung
bedarf.
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Um
das Auftrennen der entscheidenden Schichten einer Festen Fahrbahn
im Falle einer späteren
Sanierung zu verbessern, kann auch schon bei ihrer Herstellung eine
Sollbruchstelle, z. B. eine Trennfolie oder eine nicht oder nur
schwach gebundene Schicht (z. B. Sand), eingebaut werden. (Eine solche
Trennfolie zur Erleichterung des Auftrennens der Schichten ist bereits
in der
DE 196 31 430
A1 beschrieben.) Eine Trennschicht wiese dabei bevorzugt eine
Schichtdicke von etwa 2 bis 5 Zentimetern auf.
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Das
Anheben der oberen abgetrennten Schichten erfolgt im angeführten Ausführungsbeispiel
durch Gleiten oder Rollen über
eine schiefe Ebene. Es können
hierzu Gleitmittel eingepreßt
werden, z. B. auch schon im spaltenden Keil. Ein Anheben an den
Schienen ist ungünstig
wegen des anhängenden
großen
Gewichtes der Festen Fahrbahn.
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In
den entstandenen Arbeitsraum wird nun die berechnete Menge Verfüllmaterial
maßgenau
z. B. durch Gurte, Schnecken, durch Blasen, Spülen, Sprühen oder Leitbleche eingebracht.
Das Verfüllmaterial
kann ungebunden bleiben oder durch Zusatz von Bindemitteln (hydraulisch
oder auf Kunststoffbasis) verfestigt werden. Die Verdichtung erfolgt
z. B. durch Walzen und Rütteln,
das Nivellieren mit Abziehbohle oder Hobel. Die Oberfläche kann
dann mit Klebermaterial besprüht
werden. Als Verfüllgut
eigenen sich z. B. Sand, Kies. Splitt, Bitumen, oder aufbereitetes
Material aus der Auftrennung.
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Nach
der Herstellung der Ausgleichsschicht senkt man die Fahrbahn ab.
Durch Rütteln
der Fahrbahn, z. B. mit Außenrüttlern,
kann nachverdichtet werden und eine bessere Verbindung der vereinigten Flächen erzielt
werden. Der Setzungsausgleich wird kontrolliert.
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Es
kann auch ohne starkes Anheben über die
Sollage und späteres
Absenken Material unter eine ungefähr in Sollage befindliche Feste
Fahrbahn eingebracht werden. Außenrüttler übernehmen
dabei die Verdichtung des Materials während der Verfüllung. Besonders
einfach ist dies bei aushärtenden Massen,
z. B. Beton. Da die Last der Festen Fahrbahn allerdings noch nicht
auf dem sanierten Untergrund aufliegt, ist es besser einen erfahrungsgemäßen Wert
von einigen Millimetern über
die Sollhöhe anzuheben,
der dann nach Entfernen der anhebenden Mittel durch das Gewicht
der Festen Fahrbahn niedergedrückt
wird.
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Im
Gegensatz zu den herkömmlichen,
diskontinuierlichen, Verfahren zur Sanierung Fester Fahrbahnen handelt
es sich in diesem beschriebenen Ausführungsbeispiel um ein kontinuierliches
Verfahren, bei dem ein zu sanierender Streckenabschnitt von einem
Sanierungsgerät
kontinuierlich überfahren
wird. Das heißt
natürlich
nicht, daß das Sanierungsgerät nicht
auch manchmal keine Fortbewegung ausführt. Wesentlich ist, daß für jeden
Fahrbahnabschnitt, der am Anfang des Gerätes aufgetrennt und angehoben
wird, am Ende des Sanierungsgerätes
auch wieder ein Fahrbahnabschnitt auf die Unterfüllung abgesenkt wird, bzw.
nur unterfüllt wird,
wenn nur auf Sollhöhe
angehoben wurde. (Interessanterweise ähnelt das Vorgehen der Maschine dabei
einem Vorbild in der Natur, nämlich
der Reparatur der Erbsubstanz DNA in den Kör perzellen, bei denen ein Reparaturenzymkomplex
an der DNA kontinuierlich entlanggleitet, deren Stränge vorne
trennt, repariert, und dann die alte Konfiguration hinten wieder
herstellt.)
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Das
Verfahren kann weitgehend automatisiert werden, z. B. ist folgender
Ablauf denkbar:
Ein Meßwagen
fährt vor
dem Ausgleich über
die zu sanierende Strecke, ein in Fahrbahnnähe angebrachter Drucker druckt
im Tintenstrahlverfahren in kurzen Abständen als Barcode verschlüsselt die
Ist- und Sollhöhe
an der betreffenden Position auf die Betonoberfläche der Festen Fahrbahn. Detektoren
an der Setzungsausgleichsmaschine können dann beliebig oft an jeder
Stelle diese Werte ablesen. Diese können dann für den aktuellen Ausgleich,
d. h. die Steuerung der Nivellier- bzw. Abzugsbohle in Zone III (siehe 1)
und die Dosierung des Verfüllmaterials ausgewertet
werden.
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Zusammengefaßt weist
das erfindungsgemäße Verfahren
u. a. die folgenden Vorteile auf:
- 1. Materialaustausch
kann in Gleissollage stattfinden, so daß ein nachträgliches
Ausrichten entfällt.
- 2. Das beim spanenden Trennen erzeugte Verfüllmaterial kann aufbereitet
und sofort wiederverwendet werden.
- 3. Bei Verwendung geeigneter Materialien (z. B. Sand, Kies)
ist eine sofortige Tragwirkung gegeben.
- 4. Brüchige
Schichten sind problemlos, da keine Trennkräfte erforderlich sind und die
Schichten gestützt
werden können.
- 5. Das Verfahren kann in und zwischen jeder beliebigen Schicht,
theoretisch noch am Fuße
des Bahndammes, eingesetzt werden.
- 6. Die Maschine kann sich auf Raupen oder Hilfsgleis auf dem
Bahnkörper
und/oder auf dem Gleis selbst bewegen.
- 7. Die einzelnen Verfahrensschritte können so angelegt werden, daß sie immer
unter direkter Sichtkontrolle durchgeführt werden.
- 8. Praktisch alle traditionell in verschiedensten Bereichen
bekannten Trennverfahren sind einsetzbar.
- 9. Die beim konventionellen Schotterbau beim Stopfen erprobten
Meßverfahren
und Vermessungstechniken sind anwendbar.
- 10. Praktisch jedes Füllmaterial
kann eingesetzt werden, wenn es eine sofort ausreichende Tragwirkung
besitzt.
- 11. Die freie Wahl des Füllmaterials
erlaubt eine gezielte Veränderung
oder Einstellung des E-Moduls des Oberbaus.
- 12. Neue und zusätzliche
Schichten können
eingebaut werden, z. B. Trennfolien, Entwässerungsschichten, Dämmatten
zur Schwingungs- und Schallabsorbtion, im Prinzip auch komplette Gleiströge.
- 13. Setzungen treten in der Regel immer wiederholt an den gleichen
Stellen auf. So können
für häufig zu
sanierende Bereiche zusätzliche
Maßnahmen
durchgeführt
werden, z. B. Einbringen von Verpreßschläuchen, auffüllbaren Kissen.
- 14. Ein Setzungsausgleich kann, muß aber nicht erfolgen.
- 15. Ein Setzungsausgleich kann positiv oder negativ sein.
- 16. Das Verfahren kann kontinuierlich arbeiten und automatisiert
werden.
- 17. Es ist kostengünstig
in Einsatz und Entwicklung, da die Peripherie und Logistikkonzepte
der konventionellen Planumsverbesseungsmaschinen weitgehend genutzt
werden können.
- 18. Folien zur Abdichtung des Untergrundes können eingebracht werden. So
könnte
z. B. in einem ersten Sanierungsschritt eine Folie auf die Frostschutzschicht
gelegt werden, so daß dann
in Zukunft im Sandeinspülverfahren
verfüllt
werden kann, da das Spülwasser
dann nicht mehr versickert.
- 19. Es können
definierte Trennflächen
in genau vorhersagbarer Lage und Position hergestellt werden, geneigt,
eben, gewölbt,
usw.
- 20. Die Maschine kann so gebaut werden, daß unterirdisch arbeitende Komponenten
entweder von beiden Seiten oder von einer Seite her eingeschwenkt
und verriegelt werden können.
Bei entsprechendem Aufbau muß der
An- und Ausfahrbereich nicht speziell vorbereitet werden, wenn die
Trennvorrichtung zum Einführen
unter die Fahrbahn mitbenutzt wird (z. B. zwei von den Seiten her
wie Klappmesser einschwenkende Kettensägen, die dann mittig verriegelt
werden.
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Ein
zweites Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Verfahrens
sieht kein kontinuierliches Anheben und Unterfüttern vor, sondern zuerst ein
abschnittsweises Aufsägen
der Schichten der Festen Fahrbahn, bevorzugt mittels einer Seilsäge (Seilsägen haben
einen Durchmesser von etwa 1 Zentimeter). Dies kann vor dem Einjustieren
der Sollage geschehen oder erst nach dem Anheben auf Sollage. Seilsägen haben
den Vorteil, noch an den unzugänglichsten
Stellen einsetzbar zu sein, auch um Ecken herum.
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Bevorzugt
ist das Aufsägen
vor dem Anheben, da sich die Schichten dann nur an der Schnittstelle
und nicht chaotisch irgendwo im Untergrund auftrennen. weiterhin
sind keine externen Hebevorrichtungen nötig, wenn die Fahrbahn durch
den Einpreßdruck
des Verfüllmaterials,
welches in den Spalt eingepreßt
wird, angehoben wird.
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Das
Anheben ist als iterativer Prozeß möglich, bei dem in mehreren
Durchgängen
der bis zu mehrere hundert Meter lange Bereich nivelliert wird. Der
große
Vorteil dieser Ausführungsvariante
ist die Sanierung unter rollendem Rad: Es treten keine Sperrpausen
auf!
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Das
Auftrennen geschieht bevorzugt zwischen HGT und Frostschutzschicht,
die fast ungebunden ist und daher sehr leicht entfernt wird, ohne großen Verschleiß an der
teuren Seilsäge
hervorzurufen.
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Eine
spezielle Ausführung
des Verfahrens sieht dann vor, mittels Rahmen, oder zwischen zwei schützenden
Blechen, die quer zur Trasse durch den entstehenden Schlitz geführt werden,
kissenartige Objekte einzubringen, die nach Entfernen der Rahmen/Bleche
in dem Schlitz verbleiben und dann mit Verfüllgut aufgefüllt werden.
(Das Einbringen zwischen zwei Blechen verhindert ein Aufreißen der
Kissen. Zum Entfernen der Bleche werden die Bleche, die bevorzugt
an ihrer Ziehkante verbunden/zusammengeklemmt sind, gezogen, während das
Kissen von hinten festgehalten wird.) Die Kissen, die z. B. aus
einem starken Folienmaterial, aber auch einem Textil (Vlies oder
Gewebe) oder hohlen Blechkörper bestehen
können,
haben den Vorteil, daß bei
ihrer Verfüllung
kein Verfüllmaterial
in die Frostschutzschicht eindringen kann und dann deren Körnung verändert und
Funktion beeinträchtigt.
Dies wäre sonst
nur dadurch zu verhindern, daß das
gleiche, ein ähnliches
oder ein gröberes
Material als die Frostschutzschicht eingefüllt wird.
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Das
Kissen weist mindestens einen Einfüllstutzen auf, durch den das
Material eingepreßt
oder eingespült
wird. Es ist sinnvoll, zusätzlich
auch noch einen Auslaufstutzen vorzusehen, durch den überschüssiges Verfüllmaterial
oder auch ein Trägermaterial
des Verfüllgutes
(z. B. Wasser bei Einspülungen
von Sand) abfließen
kann.
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Die
Gefahr der Verunreinigung der Frostschutzschicht ist nicht vorhanden,
wenn zwischen Tragplatte und HGT aufgetrennt und verfüllt wird.
In diesem Falle kann auch mit feinkörnigen Materialien oder, bevorzugt,
aushärtenden
breiigen Massen ohne Kissen verfüllt
werden. Nachteil ist aber der höhere
Verschleiß an
der Säge.
Durch das Verfüllen
mit aushärtenden
Massen wird erneut ein Verbund zwischen HGT und Tragplatte hergestellt.
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Das
Aufsägen
geschieht bevorzugt abschnittsweise, damit der Spalt nicht so ausgedehnt ist,
daß die
Fahrbahn durchhängt
und ein Einfädeln der
Kissen nicht mehr möglich
ist. Ansonsten müßte mit
externen Mitteln angehoben werden, bevor das Kissen eingeführt wird.
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Um
die Seilsäge
unter die Fahrbahn zu bringen, wird zuerst ein Loch durch die entsprechende Schicht
gebohrt, durch welches das Seil in geöffnetem Zustand gefädelt wird.
Duch ein zweites Loch in definierter Entfernung wird das Seil dann
auf die Ursprungsseite der Fahrbahn zurückgeführt und wieder zum Ring geschlossen.
Es ist auch möglich,
das Seil oberhalb der Tragplatte aber noch unter den Schienen zwischen
den Schwellen hindurch zurückzuführen, ohne
daß der
Bahnverkehr beeinträchtigt
wird.
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Die
Seilsäge
läuft über Umlenkrollen,
die bewegt werden und dabei den Schnitt erzeugen (s. 5a).
Wenn die Umlenkrollen weit genug auseinander liegen, so ist es möglich, mit
dem gleichen Seil gleich zwei Schnitte herzustellen (s. schematische 5b),
wobei zwischen den zwei Schnitfflächen eine Stütze verbleibt,
die erst weggesägt
wird, wenn die Fahrbahn bereits mit Füllkissen unterfüttert wurde.
Das Verfahren läuft
dann in etwa folgendermaßen ab:
- 1. Sägen
der Abschnitte A1 und Ak (k
ist eine ganze positive Zahl)
- 2. Einbringen der Füllkissen
in A1 und Ak
- 3. Sägen
der Abschnitte A2 und Ak+1
- 4. Einbringen der Füllkissen
in A2 und Ak+1
(2k – 3). Sägen der
Abschnitte Ak–1,
und A2k–2
(2k–2). Einbringen
der Füllkissen
in Ak–1 und
A2k–2
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Damit
ist der Streckenabschnitt beendet, alles aufgesägt und unterfüttert. (5b zeigt
als Beispiel den Fall für
k = 3.)
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Bei
diesem Verfahren müssen
nur anfangs zwei Löcher
gebohrt werden, dann arbeitet sich die Säge sukzessive den Bahndamm
entlang, bis der weiter zurück
liegende Sägebereich
den schon mit Kissen unterfütterten
Bereich des Bahndammes erreicht. Sollen längere Strecken unterfüttert werden, so
muß die
Säge in
den neuen Abschnitt umgesetzt werden.
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Die
einzelnen Abschnitte Ak sind bevorzugt gleich
groß.
Eine sinnvolle Ausdehnung sind etwa 1 bis 2 Meter. Prinzipiell sind
auch unterschiedlich große
Abschnitte möglich,
doch macht dies das Verfahren nicht einfacher!
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Es
ist aber auch möglich,
die Sägeschnitte nicht
in einer Ebene, sondern in zwei nebeneinanderliegenden Abschnitten
Ar und Ar+1 in zwei
unterschiedlichen Höhen
anzubringen, wobei sich die Abschnitte auch etwas überlappen
können.
Dann müssen
allerdings für
jeden Sägeschnitt
neue Löcher
gebohrt werden. Dieses Verfahren ist innerhalb der Fostschutzschicht
nicht ausführbar,
da die Frostschutzschicht nicht oder kaum gebunden ist. Der höherliegende
Schnitt muß daher
in der HGT liegen.
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5c zeigt
schematisch als weitere Möglichkeit
eine schlangenlinienartige Sägeseilführung, bei
der noch mehr Sägeschnitte
mit dem gleichen Seil zur gleichen Zeit durchführbar sind.
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Es
ist auch möglich,
mit einer Seilsäge,
aber auch mit einer anderen Säge,
Fräse oder
dergleichen, kontinuierlich die Fahrbahn aufzutrennen, so wie es
im ersten Ausführungsbeispiel
beschrieben wurde. Jedesmal, wenn ein Abschnitt, der einer Kissenbreite
entspricht, aufgetrennt wurde, wird dann ein solches Kissen eingezogen.
Bevorzugt wird dabei gleich als Stütze für die Fahrbahn Verfüllmaterial
in das Kissen eingebracht, so daß weiter gesägt werden
kann.
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Anstatt
nur ein Kissen einzuziehen ist es auch möglich zwei oder mehr Kissen übereinanderliegend
einzuziehen. Dies erlaubt, zu späteren
Zeitpunkten erneut eine Nachjustierung der Fahrbahn vorzunehmen,
ohne erneut aufsägen
zu müssen.
Es wird dann einfach das noch leere Kissen verfüllt. Bei nichthärtenden
Verfüllmassen
ist es allerdings auch möglich,
mit nur einer Kissenlage auszukommen, da die Kissenwand dann nicht
mit dem Verfüllgut
verklebt.
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In
Gegenden, in denen keine Frostschutzschicht eingebaut wird, weil
der sandige Untergrund eine solche darstellt, dient die Seilsäge der Entfernung
von Unebenheiten an der Unterseite der HGT. Ist diese sehr sorgfältig und
an ihrer Unterseite plan hergestellt, so erübrigt sich der Einsatz einer
Seilsäge
und es kann auf billigere Weise eine definierte Schicht unter der
HGT ausgeräumt
werden (Ausspülen,
Absaugen, Ausblasen, Ausschaben, „Auslöffeln”, ...).
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Das
zweite Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Verfahrens
weist den großen
Vorteil auf, daß alle
Arbeitsvorgänge
von der Seite her erfolgen und die Schienen daher weiterhin, wenn
auch mit geringerer Geschwindigkeit, vom fahrplanmäßigen Verkehr
befahren werden können.
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Durch
die seitliche Arbeitsweise ist es auch möglich, jederzeit durch die
Einfüllöffnungen
der Kissen wieder nachzujustieren, ohne dabei den Zugverkehr unterbrechen
zu müssen.
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Ein
Ausführungsbeispiel
wird durch Figuren erläutert.
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Es
zeigen
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1 schematische
Vorgehensweise
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2 Schaffung
definierter Grenzflächen
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3 keilförmiges Messer
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4 Gesamtansicht
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5a Längsschnitt
zwischen HGT und Frostschutzschicht
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5b, 5c Seilführung bei
Doppel- und Mehrfachschnitt
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6 Einsatz
eines auffüllbaren
Kissens
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Die 1 zeigt
schematisch die Vorgehensweise bei der Sanierung gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In der dargestellten Variante wird die Feste Fahrbahn über das
spätere
Sollniveau angehoben.
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Im
Abschnitt I findet der Trennvorgang der Schichten voneinander statt.
Dabei wird bevorzugt Material von mindestens einer der zu trennenden Schichten
abgetragen.
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Im
Abschnitt II wird die Fahrbahn durch geeignete Mittel angehoben.
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Im
Abschnitt III wird das Füllmaterial
als Ausgleich eingebracht und bearbeitet.
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In
Abschnitt IV wird die angehobene Fahrbahn wieder abgesenkt und mit
der Ausgleichsschicht verbunden.
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2 zeigt
beispielhaft als Mittel für
die Schaffung zweier definierter Grenzflächen durch einfache Auftrennung
ohne starken Materialabtrag von den zu trennenden Schichten ein
keilförmiges
Messer, das in Arbeitsrichtung vorgeschoben wird.
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3 zeigt
eine aufwendigere Ausführung eines
solchen Messers, welches an seiner vordersten Kante unterstützende Hochdruckwasserstahlen zum
Aufschneiden erzeugt (selbstverständlich kann man dort auch eine
Räumkette
oder Seilsäge
einbauen) und über
Düsen Schmier-
und Gleitmittel zwischen Fahrbahn und Messer einleitet. An der Rückseite
des Messerbalkens wird über Öffnungen
Verfüllmaterial
in den freigeräumten
Raum eingebracht. Der in Arbeitsrichtung vorwärtsbewegte Messerbalken führt hier
also sämtliche
nötigen
Funktionen der Zonen I bis IV aus. Dabei kann durch die Neigung des
Messerbalkens die Höhe
des Setzungsausgleichs gesteuert werden.
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4 ist
die schematische Darstellung einer Gesamtausführungsform, bei der mittels
einer Fräse oder
Spaltsäge
Material der zu trennenden Schichten ab getragen wird (hier beispielhaft
der unteren weicheren). Die Abstützung
erfolgt in diesem Beispiel nicht an weiter vorn und weiter hinten
liegenden Stellen der Festen Fahrbahn, sondern neben der Festen Fahrbahn.
Der Übersichtlichkeit
halber sind nur zwei auf Raupen verfahrbare Stützen gezeigt. Eine bessere
Stützung
ergibt sich bei Verwendung von Stützen im Bereich der höchsten Anhebung
der Fahrbahn.
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5a zeigt
gemäß zweitem
Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Verfahrens
von oben betrachtet einen Längsschnitt
in der Grenzschicht zwischen HGT und Frostschutzschicht der Festen
Fahrbahn, in der eine Seilsäge
einen definierten Schnitt erzeugt.
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5b zeigt
die simultane Durchführung
eines Doppelschnitts.
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5c zeigt
die Seilführung
bei der simultanen Durchführung
eines Mehrfachschnitts
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6 zeigt,
wie ein auffüllbares
Kissen zwischen zwei Blechen in den aufgesägten Spalt eingebracht wird.
Die Bleche werden nachher alleine herausgezogen und das Kissen verbleibt
vor Ort zur Verfüllung
mit der benötigten
Menge Füllmaterial.
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- 1
- Tragplatte
- 2
- Hydraulisch
gebundene Tragschicht (HGT)
- 3
- Ausgleichsschicht
- 4
- Fräse
- 5
- Halteplatten
- 6
- Schnecke
- 7
- Messer
- 8
- Messerbalken
- 9
- Düse (z. B.
Wasserstrahldüse)
- 10
- Schmierleitung
- 11
- Schnecke/Verpreßbohrung
- 12
- Verfüllbohrung
- 13
- Verdichter
- 14
- Abziehvorrichtung
- 15
- Frostschutzschicht
- 16
- Vorratssilo
mit Verfüllmaterial
- 17
- Steuerstand
- 18
- Abstützung, verfahrbar
(z. B. Raupe)
- 19
- horizontaler
Schnitt durch Grenzfläche
zwischen HGT und Frostschutzschicht, bzw. zwischen Tragplatte und
HGT, oder innerhalb einer dieser Schichten
- 20
- durch
Seilsäge
erzeugte definierte Grenzfläche,
bzw. definierter Zwischenraum
- 21
- Seilsäge
- 22
- Umlenkrolle
- 23
- Antriebsrolle
- 24
- Abschnittsgrenze
- 25
- verfüllbares
Kissen
- 26
- Doppelblech
zum Einziehen des Kissens 25 in den Zwischenraum 20