Verfahren und Vorrichtung zur Feststellung der Ebenflächigkeit und der Dicke sowie zur Volumenbestimmung von Massivfahrbahndecken
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Feststellung der Ebenflächigkeit und der Dicke sowie zur Volumenbestimmung von Massivfahrbahndecken.
Die derzeit gebräuchlichen Verfahren zur Feststellung der äusseren Gütemerkmale von Massivfahrbahndecken beruhen auf der Verwendung bekannter einfacher Messvorgänge. Die Dicke der Fahrbahndecke wird durch Entnahme und Abmessen eines Probestückes oder eines Bohrkernes aus dem fertigen Massivkörper ermittelt, wogegen die Ebenflächigkeit durch die Messung der Abweichungen der Fahrbahnoberfläche vom Sollwert mittels Messlatten oder durch Nivellement überprüft wird. Es werden aber auch Messwagen mit Nadelvorrichtungen und elektronische Tastgeräte verwendet, die nach Abtastung der Fahrbahnoberfläche die Messergebnisse einzeln anzeigen oder auf einem Bandstreifen aufzeichnen.
Ausserdem ist noch ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen von Unebenheiten in Strassenoberflächen anzuführen (DB-Patent Nr. 654908), bei welchem Verfahren eine an einem auf seitlich der Fahrbahn verlegten Schienen laufenden Fahrgestell befestigte Profillehre in unveränderlichem lichtem Ab stande von dem vorgeschriebenen Strassenprofil schwebend über die Strasse geführt und der Abstand zwischen der Profillehre und der tatsächlichen Strassenoberfläche an mehreren Stellen der Profillehre mittels optischer oder elektrischer Geräte gemessen oder aufgezeichnet wird.
Bei Messung mit Hilfe von Lichtquellen sind diese bis dicht an die Strassenoberfläche herangerückt und gegen das Tageslicht abgeschirmt. Die an den Beobachtungsstellen entstehenden Schnittbilder je eines flachen divergierenden Lichtkegels, praktisch Lichtstreifen von bestimmter Länge, werden über Spiegelanordnungen auf eine Mattscheibe projiziert und sind nach photographischer Aufzeichnung auf einer mit dem Vorschub des Fahrgestelles gekoppelten und bewegten Papierrolle ersichtlich. Der Vorschlag einer elektrischen Abstandsmessung unter Benutzung eines kapazitiven Messverfahrens sieht die Anordnung von Kondensatorplatten in den jeweiligen Messpunkten vor.
Hiebei wird die Kapazität dieser Kondensatorplatten gegen den Massivkörper der Fahrbahndecke gemessen und dann in einem Aufzeichnungsgerät das Messergebnis in Form von Kurven dargestellt, welche die in der Vertikalebene der Messpunkte gelegenen Längsschnitte zeigen. Schliesslich wurde noch vorgeschlagen, an der Unterkante der Profillehre Düsen anzubringen, aus denen Luft unter geringem Über- druck ausströmt und der Messung den vom Abstand der Strassenoberfläche abhängigen Ausströmungswiderstand zugrunde zu legen.
Allen drei angegebenen Messverfahren gemeinsam ist die Benutzung einer die Strasse überbrückenden Profillehre, welche an einem auf seitlichen Schienen laufenden Fahrgestell in unveränderlichem lichtem Ab stande von dem vorgeschriebenen Strassenprofil über die Strassenoberfläche geführt wird. Aus den verschiedenen Messvorgängen wird die Abweichung der Strassenoberfläche gegenüber dem von der Lehre festgelegten Sollprofil festgestellt.
Da der moderne Strassenbau in der Linienführung des Gmnd- und Aufrisses und der zur Norm gewordenen Anwendung der Klothoide als Übergangsbogen aus Geraden in die Krümmungen einen häufigen Wechsel der Querneigungen und damit des Profiles erfordert, wobei diese Querneigungswechsel aus fahrtechnischen Gründen auf lange Strecken ausgedehnt werden, müsste, wenn diesen Anforderungen entsprochen werden soll, eine Profillehre ständig geändert werden, wobei aber bei jeder Profillehrenänderung noch ausserdem eine Unstetigkeit in der Aufzeichnung eines solchen Gerätes zwangläufig einträte. Wegen dieser Mängel hat sich dieses Verfahren und das darnach arbeitende Gerät in der internationalen Baupraxis nicht einführen können. Das vorgeschlagene erfindungsgemässe Verfahren ist von diesen Mängeln frei.
Es ist dadurch gekennzeichnet, dass die obere bzw. die untere Begrenzungsfläche der Fahrbahndecke, ohne diese zu berühren, in einer Anzahl vorbestimmter Querschnitte unmittelbar vor und unmittelbar nach dem Einbauvorgang an festgelegten Punkten dieser Querschnitte abgetastet wird, und dass die Abstände dieser Punkte der oberen bzw. unteren Querschnittslinie von einer in einem Niveau oberhalb der Fahrbahn festgelegten Bezugslinie gemessen, graphisch oder ziffernmässig festgehalten und aus den solcherart ermittelten Profilen die Querschnittsflächen bzw.
Volumina ermittelt werden.
Dem Verfahren liegt der Gedanke zugrunde, die Punkte der unteren und der oberen Querschnittslinie des Fahrbahnbelages auf eine in beliebiger Höhenlage gewählte, vorzugsweise gerade Nullinie als Bezugslinie des Messsystems zu beziehen, worauf durch Differenzbildung der Distanzen von der Nullinie der einander zugehörigen, in einer Lotrechten liegenden unteren und oberen Punkte der Querschnittslinien und unter Berücksichtigung der Abstände dieser Punkte die Ermittlung der zwischen den beiden Querschnittslinien eingeschlossenen Querschnittsfläche erfolgen kann. Durch Multiplizieren der einzelnen Flächenwerte mit ihrem gegenseitigen Abstand lässt sich das Volumen der Decke finden.
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, mit einer längs der abzutastenden Fahrbahn verfahrbaren, quer über diese verlaufenden und zu deren beiden Seiten auf Rädern abgestützten Brücke, ist dadurch gekennzeichnet, dass diese Brücke auf ein gewünschtes Niveau oberhalb der Fahrbahn einstellbar ist, und dass entlang der Brücke an wenigstens einer Anzahl vorbestimmter Stellen mindestens eine der Höhe nach einstellbare Messeinheit zum Messen der Entfernung des Strassengrundes bzw. der Fahrbahndecke von einem mittels der Messeinheit festgelegten Bezugspunkt feststellbar ist.
Eine beispielsweise Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung ist in der Zeichnung schematisiert dargestellt, in welcher Fig. 1 eine solche Vorrichtung in Ansicht, Fig. 2 die Anordnung einer Messeinheit, Fig. 3 diese Anordnung in einer um 90" verdrehten Blickrichtung und Fig. 4 eine Draufsicht auf eine Fahrbahn und die rasterförmige Aufteilung der Messpunkte zeigt. Diese Vorrichtung besteht aus einem Gestell, das beispielsweise als Rahmenkonstruktion aus Profileisen ausgebildet ist und eine Brücke 1 aufweist, die sich quer über die zu kontrollierende Fahrbahn erstreckt. Die Enden dieser Brücke sind mit je einer Stütze 2 verbunden, die an ihrem unteren Teil auf einem Fahrgestell 3 mit zwei Rädern 4 aufsitzt. Die beiden Räder jedes Fahrgestelles laufen auf je einer von zwei, zu beiden Seiten der Fahrbahn verlegten Schienen 5.
Wenigstens eine der beiden Stützen 2 ist von veränderbarer Länge und mit einer Einrichtung 6 zur Höhenverstellung versehen, so dass die Brücke horizontiert oder in eine bestimmte Neigung gegenüber der Horizontalen gebracht und, wenn beide Stützen ausfahrbar sind, auch in ihrer Höhe verstellt werden kann. Diese Einrichtung kann als Zahnstange 7 mit zugehörigem Ritzel 16 und einer Kurbel 16a ausgebildet sein. Bei jeder Vorrichtung, die zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens eingerichtet ist, muss der Pegel oder das Niveau festgelegt sein, auf das die zu ermittelnden Abstände bezogen werden. Dies kann mit Hilfe eines Führungsbettes geschehen, das z. B. aus zwei rohrförmigen Führungsschienen 8 besteht, die in die Brücke eingebaut und gegenüber dieser justiert oder justierbar sind. Die Einstellung der Führungsschienen in die erwünschte, z.
B. horizontale Lage kann dann grob durch Ein- oder Ausschieben einer Stütze und fein mittels nicht dargestellter Justierschrauben vorgenommen und mittels eines Lotes 9 oder einer Wasserwaage kontrolliert werden. Die Führungsschienen tragen die eigentliche Messeinrichtung, die aus einer oder aus mehreren Einheiten 10 bestehen kann. Wenn eine einzige Messeinheit vorgesehen ist, so muss diese über das Führungsbett verschiebbar und an der in Aussicht genommenen Stelle feststellbar sein. Wenn mehrere Einheiten vorhanden sind, können diese an vorgegebenen Stellen fest angeordnet sein. Es empfiehlt sich jedoch, auch diese entlang der Führungsschienen verstellbar auszubilden.
Um die richtige Lage der Messeinheiten einzustellen, ist jede Einheit mit einer Marke, z. B. einem Zeiger 12, versehen. Diese Messeinrichtungen, die nur angedeutet sind, enthalten eine erste Vorrichtung zur Erzeugung und dauernden oder fallweisen Aussendung von kontinuierlichen oder intermittierenden Signalen, z. B. Wellen oder Wellenzügen, einer optischen, elektrischen, akustischen Strahlung oder dergleichen und eine zweite Vorrichtung zum Empfang der an der abzutastenden Oberfläche reflektierten Signale, um durch Vergleich der Intensitäten mit Hilfe von Interferenzen oder der zeitlichen Aufeinanderfolge diese Signale zur Bestimmung und Registrierung des zurückgelegten Weges nutzbar zu machen. Solche Messgeräte sind an sich bekannt.
Die einzelnen Messeinheiten sind mittels Zahnstange 17 und Ritzel 17a, das auf einer in einem Lagerbock 1 7c gelagerten Welle 17b sitzt und ein Handrad 17d trägt, auch in ihrer Höhe gegenüber dem Führungsbett einstellbar nicht nur um sie diesem gegenüber jederzeit nachjustieren zu können, sondern um auch die Möglichkeit zu haben, eine vorgegebene krummlinig verlaufende Bezugslinie einzustellen.
Zur näheren Erläuterung des erfindungsgemässen Verfahrens sei im folgenden das Messverfahren an Hand eines Beispiels beschrieben.
Die Erfahrung hat gezeigt, dass jede Strasse um so haltbarer und besser ist, je gleichmässiger hinsichtlich ihrer Dicke und sonstigen Beschaffenheit die Decke ist. Es ist daher notwendig, den Strassengrund 14, auf den der Belag aufgebracht werden soll, mit einer ausreichend profilgetreuen Oberfläche zu versehen, um das vorgegebene Oberflächenprofil der fertigen Strasse durch Aufbringen einer Belagsschicht 13 von unver änderlicher Dicke erreichen zu können. An den Rändern dieses wenigstens bei sauberer Arbeitsweise sorgfältig vorbereiteten Fahrbahngrundes wird je eine parallel zum Trasse verlaufende Schiene 5 verlegt, wobei die Schienenoberkanten im allgemeinen gegenüber dem Landesvermessungsnetz einnivelliert sind, so dass auch deren Seehöhen festliegen. Auf diesen Schienen läuft die beschriebene Vorrichtung, deren Messbrücke bzw.
Führungsbett nun durch Ein- oder Ausfahren der Stützen 2 in eine vorzugsweise horizontale Lage einjustiert wird, die mit Hilfe der Lote oder einer Libelle kontrollierbar ist. Sind beide Stützen ausfahrbar, so kann auch ein gewünschter Abstand der Brücke von den Schienenoberkanten und damit der Bezugspegel mit Hilfe der Massstäbe an den Stützen eingestellt werden. Bei einer Strasse mit einer 6 m breiten Fahrbahn kann es wünschenswert sein, eine Kontrolle der aufzubringenden Betondecke entlang von z. B. fünf Messspuren a, b, c, d, e durchzuführen, von denen eine in der Strassenmitte liegt und die anderen in Abständen von beispielsweise je 1,38 m zueinander parallel verlaufen.
Die Messvorrichtung muss dann entweder fünf Messeinheiten 10 aufweisen, die auf den Führungsschienen der Brücke an die entsprechenden Stellen gebracht und dort durch Anziehen der Muttern 15 mit Hilfe des Knebels 1 5a festgehalten sind, oder eine Messeinheit muss nacheinander in diese, z. B. mittels Anschlägen, markierten Stellungen verschiebbar sein. Wenn nun Querschnittsprofile 20, 30, 40, 50... in Abständen von z. B. 1 m Entfernung abgetastet werden sollen, so wird die ganze Vorrichtung in die Ausgangsstellung 20 gebracht, in der an den fünf Punkten 21, 22, 23, 24 und 25 die Messwerte für den Strassengrund ermittelt und graphisch oder ziffernmässig festgehalten werden, worauf die Vorrichtung in die 1 m entfernte Lage 30 verfahren und an den Punkten 31, 32, 33, 34 und 35 gemessen wird.
Anschliessend wird in den weiteren Lagen 40, 50, 60... gemessen, die mit Hilfe von Massstäben oder Marken an den Schienen festgelegt sind. In einem Abstand hinter der Vorrichtung wird die Fahrbahndecke aufgebracht. Wenn nur eine Vorrichtung vorgesehen ist, so wird diese dann wieder in die Lagen 20, 30... zurückversetzt und tastet an den zugehörigen Punkten 21, 22.. ; 31, 32... die Oberfläche der Betondecke ab. Wenn zwei Vorrichtungen vorhanden sind, kann diese Arbeit von der zweiten Vorrichtung ausgeführt werden, die hinter der ersten arbeitet. Es ist von Vorteil, beide Vorrichtungen auf denselben Pegel einzustellen, weil die Differenzen der Messwerte dann unmittelbar die Dicke A der Belagsschicht 13 anzeigen. Abweichungen von den festgesetzten Sollwerten können sogleich erkannt und eliminiert werden.
Es werden die den Punkten eines Punktrasters von beliebiger Dichte zugeordneten Abstände des Fahrbahngrundes 14 bzw. der Fahrbahndecke 13 von einem festgelegten Niveau ermittelt, die deren Profil längs jeder durch Rasterpunkte verlaufenden Linie, insbesondere Geraden bestimmen.
In einfacher Weise lässt sich z. B. aus den auf das gleiche Niveau bezogenen Querprofilen die Dicke der Belagsauflagen bzw. in Verbindung mit dem gewählten Abstand dieser Profile auch in einfachster Weise das Volumen der Auflage ermitteln und noch während der Herstellung der Fahrbahndecke laufend kontrollieren. Hieraus ergibt sich eine weitere Kontrolle der äusseren Merkmale des Bauwertes, die keinen besonderen Zeit- oder Arbeitsaufwand erfordert, bisher mangels geeigneter Vorrichtungen zur Ermittlung der notwendigen Messwerte unterbleiben musste.
Wenn die erfindungsgemässe Vorrichtung bzw. das Verfahren auch in Verbindung mit einem auf Schienen laufenden Gestell beschrieben wurde, so leuchtet doch ein, dass die Erfindung nicht darauf beschränkt ist. Es ist vielmehr auch durchaus möglich, die Stützen mit auf zu beiden Seiten des vorbereiteten Stra ssengrundes laufenden, vorzugsweise gummibereiften Rädern zu versehen und das Niveau, auf das die Messungen bezogen werden, z. B. optisch oder mit Hilfe einer anderen Strahlung von Punkten aus einzuregeln, die entlang des Trassenverlaufes ausgewählt und mit Einrichtungen zur Aussendung einer solchen Strahlung besetzt sind. Vorrichtungen nach der Erfindung können auch zur selbsttätigen Einstellung auf ein solcherart bestimmtes Niveau eingerichtet sein.