DE10039493C1 - Verfahren zum Herstellen einer festen Fahrbahn für Schienenfahrzeuge - Google Patents

Abstract

Verfahren zum Herstellen einer festen Fahrbahn für Schienenfahrzeuge, bei dem auf einem festen Gleisunterbau ein aus Schienen und Tragelementen bestehendes Gleis nach seinem Richten in einen Füllbeton eingesenkt wird, wobei das Gleis in der Höhe zunächst mit einem vorherbestimmten Übermaß ausgerichtet und nach dem Einbringen und Verdichten des Füllbetons entsprechend dem Übermaß in den Füllbeton eingesenkt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer festen Fahrbahn für Schienenfahrzeuge, bei dem auf einem festen Gleis­ unterbau, z. B. auf einer hydraulisch gebundenen Tragschicht (HGT) und ggf. einer auf dieser angeordneten Tragplatte ein aus Schienen und Tragelementen bestehendes Gleis verlegt wird, wobei die mit den Tragelementen versehenen Schienen mit in ihrer Höhe veränderbaren Stützkörpern auf dem Gleisunterbau abgestützt und ausgerichtet werden und die Tragelemente dann mit dem Gleisun­ terbau durch Füllbeton verbunden werden, der zwischen den Trag­ elementen eingebracht und durch Rüttelgeräte verdichtet wird.

Es ist ein Verfahren dieser Art bekannt (EP 0 894 898 A1), bei dem die Schienen mit einer auf dem Gleis fahrenden Gleismeß- und Richteinrichtung auf dem Unterbau ausgerichtet und fixiert wer­ den. Beim anschließenden Einbringen des Füllbetons besteht die Schwierigkeit, daß dieser sich noch nach dem Rütteln setzt und an den Tragelementen, beispielsweise Monoblock- oder Mehrblock­ schwellen, Fugen entstehen. Außerdem erleiden die Schienen durch Temperatureinflüsse Längenänderungen, die sich über die mit ih­ nen verbundenen Tragelemente auf den Füllbeton übertragen und dessen Abbindeprozeß stören sowie den erwünschten Betonverbund verhindern und auch die vorher erzielte genaue Ausrichtung der Schienen wieder nachteilig beeinflussen.

Um mit diesen Schwierigkeiten fertigzuwerden, ist bereits vorge­ schlagen worden, nach dem Ausrichten des Gleises die Lagerfuge zwischen den Tragelementen und der Tragschicht bzw. der Trag­ platte durch eine schnell härtende Stabilisiermasse auszufüllen, dann die Schienen in ihren Befestigungen von den Tragelementen zu lösen und erst dann den Füllbeton zwischen die Tragelemente einzubringen. Die Schienen werden erst dann wieder mit ihren Tragelementen verbunden, wenn der Füllbeton vollständig erhärtet ist (DE 198 55 350 A1).

Bei einem anderen bekannten Verfahren zum Herstellen einer fe­ sten Fahrbahn (DE 38 40 795 C2) werden mehrere Schwellen ohne Schienen mit zwei Verlegegeräten in den noch weichen Frischbeton eingerüttelt, wobei jeweils ein Verlegegerät die Schwellen der ersten Gruppe solange festhält, bis der Einrüttelvorgang der mit dem zweiten Verlegegerät eingebrachten Schwellen beendet ist. Beim Lösen des Verlegegerätes von den eingerüttelten Schwellen verlagern sich diese jedoch auch wieder um einige Millimeter, wodurch nachträgliche Korrekturen an den Schienenbefestigungs­ mitteln erforderlich werden.

Um diesen Nachteil zu vermeiden, ist es auch bekannt, einen aus Schienen und Schwellen bestehenden Gleisrost mit den Schwellen bis auf die endgültige Sollage in den Füllbeton einzutauchen und die hierbei verwendeten, die Schwellen tragenden Rahmen auf Festpunktsockeln abzustützen, die in Ausnehmungen der Tragplatte oder in Ausnehmungen von Schalungsschienen angeordnet sind (DE 198 58 899 A1). Dieses Verfahren ist sehr aufwendig, da die Festpunktsockel vor dem Einbringen des Füllbetons am Boden der Tragplatte oder der hydraulisch gebundenen Tragschicht einju­ stiert und befestigt werden müssen. Außerdem sind besondere Maß­ nahmen notwendig, um die auf den Festpunktsockeln abgestützten Verlegegeräte beim Rütteln vor seitlicher Verschiebung zu schüt­ zen und nach Beendigung des Einbaues der Schwellen wieder her­ auszunehmen.

Bei einem anderen bekannten Verfahren (DE 196 39 142 A1) wird auf der hydraulisch gebundenen Tragschicht mit einem Gleitfertiger eine Betontragplatte hergestellt, die unter den Schienen Höcker für die Schienenbefestigungen aufweist. Die oberste Schicht der Höcker wird im noch nicht erhärteten Zustand des Betons durch Schaben oder Kratzen bis etwas oberhalb des Sollmaßes abgetragen, wonach Schienenbefestigungsplatten bis auf das Sollmaß auf die Höcker aufgepreßt werden.

Alle diese bekannten Verfahren sind umständlich und nur mit er­ heblichem Aufwand und Kosten durchzuführen, da nach dem Richten des Gleises und vor dem Einbringen des Füllbetons bzw. nach dem Herstellen einer mit Höckern versehenen Tragplatte zusätzliche Arbeitsgänge, Werkzeuge und Maschinen erforderlich sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, das mit den Tragelementen versehe­ ne, ausgerichtete Gleis ohne zusätzliche Stabilisiermaßnahmen so im Füllbeton einzubetten, daß sich die gewünschte Sollage des Gleises während des Erhärtens des Füllbetons nicht verändert und ein fugenloser Verbund zwischen den Tragelementen und dem Füll­ beton hergestellt wird.

Diese Aufgabe wird mit der Erfindung dadurch gelöst, daß das Gleis in der Höhe zunächst mit einem vorherbestimmten Übermaß ausgerichtet und nach dem Einbringen und Verdichten des Füllbe­ tons entsprechend dem Übermaß in den Füllbeton eingesenkt wird. Hierbei geschieht das Einsenken dadurch, daß mit den in ihrer Höhe veränderbaren, auf im Füllbeton verbleibenden Stützkörpern aufgebauten Heberichtsystemen das Gleis im Füllbeton um das Übermaß abgesenkt wird. Hierbei reicht das Eigengewicht des aus Schienen und Tragelementen bestehenden Gleises aus, um das Setz­ maß des Füllbetons unter den Tragelementen zu erreichen, so daß diese fugenlos auf dem erhärtenden Füllbeton aufliegen und die weitere Bewegung durch Setzen und Schwinden des Füllbetons mit­ vollziehen.

Zum Zeitpunkt des Einsenkens hat sich der Frischbeton zwar schon gesetzt, seine Zementschlempe ist jedoch chemisch noch so aktiv, daß auch eine satte Anbindung des Frischbetons an den Untersei­ ten und den Seitenflächen der Tragelemente erfolgt und sich auch dort keine Fugen bilden bzw. durch Setzen entstandene Fugen ge­ schlossen werden. Zu diesem zeitpunkt stellen auch die durch aus den Schwellenblöcken ragenden Bewehrungseisen, die den Verbund der Schwellenblöcke mit dem Füllbeton unterstützen, noch keine Behinderung für dieses Nachsetzen dar.

Versuche haben gezeigt, daß das für die Voreinrichtung des Gleises erforderliche Übermaß etwa dem 1,2-fachen des Setzmaßes des frischen Füllbetons entspricht. Bei einer etwa 5 cm dicken Lagerfuge zwischen Schwelle und Tragschicht bzw. Tragplatte beträgt das Setzmaß etwa 0,6 mm bis 0,8 mm und bei einer etwa 10 cm dicken Lagerfuge beträgt das Setzmaß ca. 1,0 mm bis 1,2 mm.

Als Füllbeton wird zweckmäßig ein Zementbeton mit einem Aus­ breitmaß von 40 cm bis 48 cm verwendet.

Die Einsenkung der Tragelemente des Gleises in den Füllbeton muß in einem so großen Abstand von der Verdichtungsstelle erfolgen, daß über das Gleis oder eine ggf. im Füllbeton vorhandene Beweh­ rung keine Schwingungen mehr zur Einsenkstelle übertragen wer­ den. Es hat sich gezeigt, daß es vorteilhaft ist, wenn der Ab­ stand zwischen Einsenkstelle und Verdichtungsstelle mindestens 10 m beträgt.

Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß der Frischbeton nach seiner Verdichtung und der damit eingetretenen Setzung schon vor dem Abbinden eine genügend hohe Tragfähigkeit hat, um das Eigen­ gewicht des Gleises aufzunehmen. Hierbei ist natürlich Voraus­ setzung, daß der Frischbeton seitlich nicht ausweichen kann, d. h. sich in einer mit Seitenwänden versehenen, trogähnlichen Tragplatte befindet oder durch eine Seitenschalung gestützt wird.

Sollte die Tragfähigkeit des Frischbetons an einzelnen Stellen nicht ausreichen, übernehmen die auf die Sollhöhenlage gebrach­ ten Stützkörper die Tragfunktion, bis der Füllbeton ausreichend erhärtet ist. Für diesen Zweck ist es vorteilhaft, wenn Hebe­ richtsysteme verwendet werden, die in der Höhe eine Elastizität mit definierter Federkennziffer aufweisen.

Um bei jeder einzelnen Schwelle prüfen zu können, ob der Füllbe­ ton die Tragelemente auch an ihrer Unterseite unterfließt und die Lagerfuge satt ausfüllt, wird der Füllbeton kontinuierlich feldweise derart eingebracht, daß ein Fach zwischen in Längs­ richtung des Gleises aufeinanderfolgenden Tragelementen nach dem anderen derart verfüllt wird, daß jeder Tragkörper in einer Richtung vom Füllbeton vollständig unterfüllt oder unterflossen ist und mindestens teilweise durch Rütteln verdichtet wird.

Um eine unkontrollierte, seitliche Verschiebung des Gleises beim Einsenken in den Füllbeton zu verhindern, was insbesondere in Strecken mit Seitenüberhöhung des Gleises auftreten kann, ist es zweckmäßig, das Gleis nach dem Richten an den Tragelementen seitlich gegen die Tragplatte oder gegen eine Längsseitenscha­ lung für den Füllbeton abzustützen.

Es ist zweckmäßig, wenn die Schienen nach dem Richten des Glei­ ses und während des Einbringens und Erhärtens des Füllbetons mit einer wärmeisolierenden Abdeckung versehen werden, um die durch Temperaturänderungen der Schienen auf das Gleis übertragenen Längskräfte weitestgehend auszuschalten. Zu dem gleichen Zweck werden die Schienenbefestigungen an den Tragelementen gelöst, sobald der Füllbeton eine Anfangsfestigkeit erreicht hat, die der Nagelprobe widersteht. Sobald der Füllbeton dann seine End­ festigkeit erreicht hat, können die Schienen wieder fest mit ih­ ren Tragelementen verbunden werden. In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, daß der Gleisrost jedenfalls beim Einsinken in den Füllbeton bis zum Lösen der Schienenbefestigung nach der Nagelprobe vollständig verspannt bleibt, d. h., daß die Schienen korrekt auf allen Tragelementen befestigt sind, so daß einzelne Schwellen im Frischbeton nicht mehr absacken können als andere.

Die steifere Konsistenz des bei dem Verfahren nach der Erfindung verwendeten Betons führt zu einem geringeren Wasser-Zement- Faktor. Durch Luftporenbildner, Verwendung von Brechsand und Be­ tonverflüssigern kann die Verarbeitbarkeit verbessert und die Frischbetonstandfestigkeit erhöht werden, so daß einerseits das Einsenken des Gleisrostes in den Füllbeton erleichtert und ande­ rerseits eine gute Tragfähigkeit des Frischbetons erreicht wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird so vorgegangen, daß zu­ nächst, wie in EP 0 894 898 A1 näher beschrieben, ein Gleisab­ schnitt mit den Schienen und daran befestigten Tragelementen, beispielsweise Monoblock-Betonschwellen in einer Länge von ca. 100 m, auf Stützkörpern abgestützt wird, welche unter den Schie­ nen und in deren Flucht zwischen den Schwellen unmittelbar auf der erhärteten hydraulisch gebundenen Tragschicht oder einer darauf angeordneten, im Querschnitt U-förmigen Tragplatte stehen und höhenverstellbar sind. Der verlegte Gleisabschnitt wird dann z. B. von einer Gleisrichtmaschine seitlich und in der Höhe aus­ gerichtet, wie dies in der EP 0 894 898 A1 beschrieben ist.

Bei der Höhenausrichtung wird ein vorherbestimmtes Übermaß ein­ gehalten, d. h., das Gleis wird so eingerichtet, daß es sich et­ was höher befindet als die endgültige, gewünschte Sollage. Das Übermaß richtet sich nach dem Setzmaß des später einzubringenden Füllbetons, mit dem die Schwellen auf der hydraulisch gebundenen Tragschicht oder in der trogförmigen Betontragplatte verankert werden. Maßgeblich ist hierbei das Setzmaß des Frischbetons, welches dieser beim Abbinden und Erhärten erreicht. Dieses Setz­ maß wiederum ist abhängig von der Dicke der Lagerfuge zwischen den Unterkanten der Schwellen und der Oberkante der Betontrag­ platte bzw. der hydraulisch gebundenen Tragschicht, wenn die Schwellen unmittelbar auf dieser angeordnet und einbetoniert werden. Wird eine 5 cm dicke Lagerfuge vorgesehen, so beträgt das Setzmaß etwa 0,6 mm bis 0,8 mm, bei einer 10 cm dicken La­ gerfuge beträgt das Setzmaß etwa 1,0 mm bis 1,2 mm.

Das Übermaß, mit dem das Gleis in seiner Höhe zunächst einge­ richtet wird, beträgt das 1,2-fache des Setzmaßes, ist also ca. 20% größer als das Setzmaß des frischen Füllbetons.

Nach dem Seiten- und Höhenrichten des Gleises, bei dem das Hö­ henrichten mit Übermaß erfolgt, wird ein Zementbeton mit einem Ausbreitmaß von 40 cm bis 48 cm zwischen den Schwellen eingebracht. Hierbei wird kontinuierlich feldweise vorgegangen, d. h. die in Längsrichtung aufeinanderfolgenden Fächer zwischen den Schwellen werden ein Fach nach dem anderen bis zur vorherbe­ stimmten Füllhöhe mit Füllbeton gefüllt. Hierbei kann vom nächstfolgenden, noch nicht gefüllten Fach aus beobachtet wer­ den, ob der Beton die vorhergehende Schwelle vollständig unter­ fließt und unter der Schwelle keine Hohlräume zurückbleiben. Nach dem Füllen der Fächer werden diese gleich anschließend durch Rütteln mit Innenrüttlern verdichtet.

Etwa 15 m bis 20 m hinter der kontinuierlich arbeitenden Beto­ nier- und Rütteleinrichtung wird das Gleis mit Hilfe der Hebe­ richtsysteme um das vorher eingestellte Übermaß in den Füllbeton eingesenkt. Dies geschieht dadurch, daß auf den vom Füllbeton umhüllten Stützkörpern die hierzu vorgesehenen Richtsysteme auf die endgültige Höhe abgesenkt werden. Hierbei reicht das Gewicht des Gleisrostes aus, um die Schwellen entsprechend dem Übermaß in den Beton einzusenken.

Beim Einsenken des Gleisrostes in den Frischbeton wirken sich die Schwingungen der weiter vorn arbeitenden Rüttler an der Ein­ senkstelle nicht mehr aus, so daß dort auch keine seitlichen Verschiebungen oder Höhenabweichungen des Gleisrostes mehr ein­ treten können.

Um auch beim Einfüllen des Frischbetons ein seitliches Auswei­ chen des eingerichteten Gleises, insbesondere in Überhöhungs­ strecken, zu vermeiden, kann das Gleis nach dem Richten an den Tragelementen gegen die seitlichen Aufkantungen der U-förmigen Tragplatte oder gegen eine Längsseitenschalung abgestützt wer­ den, wenn der Füllbeton unmittelbar auf der hydraulisch gebunde­ nen Tragschicht aufgebracht wird.

Sobald der Füllbeton eingebracht und das Gleis durch Einsenken nachgerichtet worden ist, werden die Schienen mit einer wärmei­ solierenden Abdeckung, beispielsweise mit einer langgestreckten, U-förmigen Haube aus Schaumkunststoff od. dgl. abgedeckt, um Tem­ peraturänderungen der Schienen zu minimieren. Sobald dann der Füllbeton eine Anfangsfestigkeit erreicht hat, die der Nagelpro­ be widersteht, werden die Schienenbefestigungen an den Tragele­ menten gelöst, so daß sich die Schienen in ihrer Längsrichtung auf den Schwellen verschieben können, wenn sie durch Sonnenein­ strahlung erwärmt werden und Längenänderungen erleiden. Wenn dann der Füllbeton seine Endfestigkeit erreicht hat, können die Schienen wieder fest mit ihren Tragelementen, d. h. ihren Schwel­ len verbunden werden, woraufhin das Gleis, ggf. nach einer Lage­ endkontrolle, von den Schienenfahrzeugen befahren werden kann.

Claims (10)

1. Verfahren zum Herstellen einer festen Fahrbahn für Schienen­ fahrzeuge, bei dem auf einem festen Gleisunterbau, z. B. auf einer hyraulisch gebundenen Tragschicht (HGT), und ggf. ei­ ner auf dieser angeordneten Tragplatte ein aus Schienen und Tragelementen bestehendes Gleis verlegt wird, wobei die mit den Tragelementen versehenen Schienen mit in ihrer Höhe ver­ änderbaren Stützkörpern auf dem Gleisunterbau abgestützt und ausgerichtet werden und die Tragelemente dann mit dem Gleisunterbau durch Füllbeton verbunden werden, der zwischen den Tragelementen eingebracht und durch Rüttelgeräte ver­ dichtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleis in der Höhe zunächst mit einem vorherbestimmten Übermaß ausgerich­ tet und nach dem Einbringen und Verdichten des Füllbetons entsprechend dem Übermaß in den frischen Füllbeton einge­ senkt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Übermaß etwa dem 1,2-fachen des Setzmaßes des frischen Füll­ betons entspricht.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Füllbeton ein Zementbeton mit einem Ausbreitmaß von 40 cm bis 48 cm verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einsenkung der Tragelemente des Gleises in den Füllbeton in einem so großen Abstand von der Verdich­ tungsstelle erfolgt, daß über das Gleis oder eine ggf. im Füllbeton vorhandene Bewehrung keine Schwingungen mehr zur Einsenkstelle übertragen werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Abstand zwischen Einsenkstelle und Ver­ dichtungsstelle mindestens 10 m beträgt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß Heberichtsysteme verwendet werden, die in der Höhe eine Elastizität mit definierter Federkennziffer auf­ weisen.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Füllbeton kontinuierlich feldweise derart eingebracht wird, daß ein Fach zwischen in Längsrichtung des Gleises aufeinanderfolgenden Tragelementen nach dem anderen bis zum vollständigen Unterfließen der Tragkörper gefüllt und mindestens teilweise durch Rütteln verdichtet wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Gleis nach dem Richten an den Tragelemen­ ten seitlich gegen die Tragplatte oder eine Längsseitenscha­ lung für den Füllbeton abgestützt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schienen nach dem Richten des Gleises und während des Erhärtens des Füllbetons mit einer wärmeisolie­ renden Abdeckung versehen werden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schienenbefestigungen an den Tragelementen gelöst werden, sobald der Füllbeton eine Anfangsfestigkeit erreicht hat, die der Nagelprobe widersteht und daß die Schienen wieder fest mit ihren Tragelementen verbunden wer­ den, sobald der Füllbeton seine Endfestigkeit erreicht hat.