Die Erfindung betrifft eine Anlage und ein Verfahren zum Ni
veauausgleich von Bauwerken im Rahmen eines Durchpreßver
fahrens.
Das Durchpreßverfahren ist ein spezielles Bauverfahren, das
insbesondere im Bereich der Bahnüberführungen erhebliche Vor
teile mit sich bringt. Das die Überführung bildende Bauwerk
wird neben dem Gleiskörper in Form eines geschlossenen Rahmens
hergestellt und anschließend unter der Bahnanlage durchgepreßt.
Dazu wird der Rahmen an seiner Vorderseite mit schneidenartigen
Verlängerungen versehen, deren Schräge der jeweiligen Bö
schungsneigung angepaßt ist. Diese Schneiden haben im wesentli
chen zwei Aufgaben: Zum einen übernehmen sie beim Durchpressen
in dem Bereich, wo anstehender Boden abgebaut wird, die Lasten
aus den Gleisen und zum anderen dienen sie als seitliche Siche
rung gegen das Erdreich. Vor dem eigentlichen Durchpressen wer
den die Gleise durch Kleinhilfsbrücken und Verschubträgerver
bände, den sog. Gleisrost, stabilisiert. Am hinteren Ende des
Rahmens werden Pressen angeordnet, die sich gegen Widerlager
stützen und mit deren Hilfe das Bauwerk durch den Boden gepreßt
wird. Nach jedem Hub werden die Pressen eingefahren und ein
entsprechendes Futterstück eingebaut. Die Verschubträger fangen
die Gleise während der Bauarbeiten ab. Beim Vorpressen werden
sie dabei von Gleitnocken mit Schlitten unterstützt, die sich
auf Abfangeträgern im Schneidenbereich und auf der Oberkante
des Bauwerks selbst befinden. Zur Sicherung gegen eine Horizon
talverschiebung der Gleise erhalten die Verschubträger Ausstei
fungsverbände. Durch das Vorpressen und den Bodenabbau im Be
reich der Schneiden wird das Bauwerk schrittweise in seine End
lage gebracht. Danach werden die Schneiden in der Regel abge
brochen und die ergänzenden Bauarbeiten ausgeführt.
Die zur Gleissicherung dienenden Verschubträger erfahren also
mit fortschreitendem Vortrieb eine Umlagerung auf die Decke des
unter ihnen durchlaufenden Rahmenbauwerks. Dieser Vorgang, bei
dem Schritt für Schritt während des Durchpressens alle Lasten
aus dem Eisenbahnbetrieb, der ohne Unterbrechung weiterläuft,
auf das neue Rahmenbauwerk umgelagert werden, stellt ein we
sentliches Merkmal des Durchpreßverfahrens dar.
In der Praxis hat sich gezeigt, daß geringe Abweichungen - be
sonders von der vorgesehenen Höhenlage des unterfahrenen Bau
werks, nämlich der Gleise, und des durchzupressenden Bauwerks,
nämlich des Rahmenbauwerks - kaum auszuschließen sind. Der Hö
henausgleich zwischen der Decke des Rahmenbauwerks und den Ver
schubträgern mit den Gleisen, die unbedingt auf Sollhöhe zu
halten sind, erfolgt durch Distanzbleche, Keile oder andere ge
eignete Hebeeinrichtungen. Wegen der nicht zu vermeidenden Ab
weichungen der Bauwerkslagen von den Bauwerkssollagen während
des Durchpreßverfahrens müssen die Bewegungen der Bauwerke
fortlaufend vermessungstechnisch überwacht werden. Un
vermeidbaren Versteuerungen kann nämlich nur erfolgreich entge
gengewirkt werden, wenn eine nicht gewünschte Bewegungstendenz
sofort erkannt wird. Neben optischen Instrumenten - Theodolit
und Nivelierinstrument - ist auch der Einsatz von hydrosta
tisch, hydrodynamisch oder mechanisch arbeitenden Meßeinrich
tungen bekannt.
In der DE-PS 29 18 425 werden ein Verfahren zur höhenausglei
chenden Unterstützung einer Gleissicherung während des Ein
schiebens eines Bauwerks unter Gleisen bei gleichzeitiger Auf
rechterhaltung des Fahrbetriebs und eine Vorrichtung zur Durch
führung dieses Verfahrens beschrieben. Danach weist die Decke
des zu durchpressenden Bauwerks Auflagernocken auf, welche im
wesentlichen quer zur Vorschubrichtung und zu den Verschubträ
gern orientiert sind. An den Kreuzungspunkten zwischen den Ver
schubträgern und den Auflagernocken sind höhenverstellbare He
beeinrichtungen angeordnet. Da sich die Lage der Kreuzungs
punkte zwischen den Verschubträgern und den Auflagernocken mit
fortschreitendem Vorschub des zu durchpressenden Bauwerks stän
dig verändert, wird vorgeschlagen, die Hebeeinrichtungen beim
Durchpressen des Bauwerks in Richtung seiner Längsachse
und/oder quer dazu auf den Gleitflächen der Verschubträger und
der Auflagernocken derart seitlich zu führen, daß sie stets den
sich verändernden Kreuzungspunkten folgen. In der DE-PS 29 18
425 werden zum einen höhenverstellbare Hebeeinrichtungen in
Form von zwei gegeneinander höhenverstellbaren Gleitschlitten
beschrieben und zum anderen in Form eines hydraulischen Hebe
bocks.
Die bekannten Anlagen zum Niveauausgleich von Bauwerken im Rah
men eines Durchpreßverfahrens und auch die bekannten Ver
fahrensführungen sind in der Praxis in mehrerer Hinsicht pro
blematisch.
Die üblicherweise eingesetzte Meßtechnik, bei der eine Vielzahl
von Meßstellen sowohl am unterfahrenen Bauwerk, dem Gleiskör
per, als auch am durchzupressenden Bauwerk manuell angepeilt
wird, die Meßwerterfassung also manuell erfolgt, ist äußerst
fehleranfällig. Die Meßstellen werden zur Meßwerterfassung in
einer bestimmten Reihenfolge angepeilt, was höchste Konzentra
tion erfordert und relativ zeitaufwendig ist. Häufig sind
Streuungen der Meßergebnisse festzustellen, die auf individu
elle Meßfehler des jeweiligen Vermessers zurückzuführen sind.
Die Bauwerks lagen werden in der Regel nur während des eigentli
chen Vorpressens vermessen, da sich die Bauwerkslagen im
wesentlichen nur in diesen Verfahrensabschnitten verändern. Al
lerdings sollten dann mehrere Messungen nacheinander durchge
führt und ausgewertet werden, um unerwünschte Setzungstendenzen
der Bauwerke so schnell wie möglich erkennen und Maßnahmen zur
Gegensteuerung ergreifen zu können.
Durch das manuelle Vermessen der Bauwerke stehen aber nur in
relativ großen Zeitabständen Daten zur Steuerung des Durchpreß
vorgangs zur Verfügung. Dadurch gestaltet sich eine exakte Ein
haltung der Bauwerkslagen, insbesondere der Lage des unterfah
renen Bauwerks, nämlich des Gleiskörpers, als problematisch.
Die Lage des Gleiskörpers muß aber zur Aufrechterhaltung des
Bahnbetriebs konstant gehalten werden.
Das relativ zeitaufwendige manuelle Erfassen und anschließende
Auswerten der Meßwerte führt insgesamt zu Verzögerungen des
Durchpreßvorgangs und in Folge zu längerfristigen Beeinträchti
gungen des Zugverkehrs über den betroffenen Gleiskörper. Verzö
gerungen treten auch dadurch auf, daß der Vermesser vor Ort ar
beiten muß und insofern abhängig von den jeweiligen Witterungs
bedingungen ist.
Bei den bekannten Durchpreßverfahren erfolgt auch der ei
gentlich Niveauausgleich manuell, nämlich durch manuelle Betä
tigung von Hebeeinrichtungen vor Ort im Gleiskörper. Nach der
manuellen Vermessung der aktuellen Bauwerks lagen muß eine hin
reichende Pause im Zugverkehr abgewartet werden, in der eine
Person den Gleiskörper betreten kann und die im Gleisbereich
angeordneten Hebeeinrichtungen betätigen kann. Diese Person
setzt oder zieht dann an geeigneten Stellen des Gleiskörpers
Unterstützungskeile oder betätigt entsprechend angeordnete
hydraulische Hebeböcke. Dieser manuelle Niveauausgleich ist re
lativ zeitintensiv und mit erheblichen Risiken für das Bedie
nungspersonal verbunden.
Mit der vorliegenden Erfindung soll der Niveauausgleich von
Bauwerken im Rahmen eines Durchpreßverfahrens hinsichtlich der
Genauigkeit, der Sicherheit und des Zeitaufwandes verbessert
werden, wobei gleichzeitig auch die durch Personalaufwand und
Beeinträchtigung des Bahnbetriebes bedingten Kosten reduziert
werden sollen.
Die erfindungsgemäße Anlage zum Niveauausgleich von Bauwerken
im Rahmen eines Durchpreßverfahrens löst die voranstehende Auf
gabe durch die Merkmale des Patentanspruches 1. Danach umfaßt
eine derartige Anlage eine Meßeinrichtung zum automatischen Er
fassen der aktuellen Bauwerkslagen, eine Ausgleichseinrichtung
mit mehreren koordinierten Hebeeinrichtungen zum Regulieren der
Lage des unterfahrenen Bauwerks und eine Steuereinrichtung zum
zentralen Auswerten der von der Meßeinrichtung erfaßten Daten
und zum zentralen Steuern der Ausgleichseinrichtung.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Niveauausgleich von Bauwer
ken im Rahmen eines Durchpreßverfahrens löst die voranstehende
Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruches 29. Unter Ver
wendung einer erfindungsgemäßen Anlage werden zunächst zur Be
stimmung der aktuellen Bauwerkslagen mit Hilfe der Meßein
richtung die aktuellen Lagen von mehreren in geeigneter Weise
an den Bauwerken angeordneten Meßstellen automatisch erfaßt und
mit Hilfe der Steuereinrichtung zentral ausgewertet. Lageände
rungen des unterfahrenen Bauwerks werden durch Betätigung der
Ausgleichseinrichtung ausgeglichen, wobei die Ausgleichsein
richtung zentral mit Hilfe der Steuereinrichtung, in Abhängig
keit von den aktuell bestimmten Bauwerkslagen gesteuert wird.
Erfindungsgemäß ist zunächst erkannt worden, daß sich einzelne
miteinander in Beziehung stehende und sich gegenseitig beein
flussende Verfahrensabschnitte des Durchpreßverfahrens vorteil
haft mit Hilfe von einzelnen funktional verbundenen Modulen ei
ner Anlage durchführen lassen. Der modulare Aufbau einer sol
chen Anlage hat den Vorteil, daß einzelne Module einfach ausge
tauscht werden können. Außerdem kann die Anlage einfach um zu
sätzliche Module ergänzt werden. Schließlich können die ein
zelnen Module auch unabhängig voneinander universell eingesetzt
werden. Es ist ferner erkannt worden, daß im Rahmen eines
Durchpreßverfahrens kurzzeitig, nämlich während des ei
gentlichen Durchpreßvorgangs, umfangreiche Messungen durchge
führt werden müssen, die auch eine vergleichsweise aufwendige
Meßwertauswertung erfordern. Sowohl die Meßwerterfassung als
auch die -auswertung sollte möglichst schnell und zuverlässig
erfolgen. Erfindungsgemäß wird daher die Verwendung einer auto
matischen Meßeinrichtung vorgeschlagen, die die einzelnen, an
dem unterfahrenen und dem durchzupressenden Bauwerk angeordne
ten Meßstellen automatisch anfährt. Mit einer derartigen Meß
einrichtung sind dann auch kontinuierliche Messungen der Bau
werkslagen bzw. mehrere in relativ kurzen Zeitabständen auf
einanderfolgende Messungen der Bauwerkslagen während einer
Durchpressungsetappe möglich, was zu einer erhöhten Genauigkeit
beim Niveauausgleich beiträgt. Erfindungsgemäß ist ferner er
kannt worden, daß nach jeder Durchpressungsetappe in der Regel
mehrere Hebeeinrichtungen zum Regulieren der Lage des unterfah
renen Bauwerks betätigt werden müssen. Vorteilhaft ist es, wenn
diese Betätigung auch koordiniert erfolgt. Es wird daher der
Einsatz einer einzigen Ausgleichseinrichtung mit mehreren koor
dinierten Hebeeinrichtungen vorgeschlagen. Es ist schließlich
erkannt worden, daß ein wesentlicher Zeitaufwand durch den Ein
satz einer zentralen Steuereinrichtung eingespart werden kann.
Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Anlage umfaßt daher eine
Steuereinrichtung zum zentralen Auswerten der von der Meßein
richtung erfaßten Daten und zum zentralen Steuern der Aus
gleichseinrichtung.
Durch die vorab beschriebenen Maßnahmen wird der Personalauf
wand insgesamt erheblich reduziert. Dies ist zum einen auf eine
weitgehende Automatisierung der Meßwerterfassung, -auswertung
und auch des eigentlichen Niveauausgleichs zurückzuführen. Zum
anderen kann die Überwachung des Durchpreßverfahrens weitgehend
aus dem Baustellenbereich in eine externe Zentrale verlagert
werden, der sämtliche zentralen Überwachungsdaten zugeführt
werden. In Folge ist weniger Personal im Baustellenbereich er
forderlich. Insbesondere kann das Bedienungspersonal weitestge
hend aus dem Gefahrenbereich ferngehalten werden, da die Steue
rung der einzelnen Hebeeinrichtungen der Ausgleichseinrichtung
ebenfalls zentral erfolgt. Die erfindungsgemäße Anlage erlaubt
sogar eine Kontrolle der Baumaßnahmen über große Entfernungen
mittels Datenfernüberwachung.
Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die erfindungsgemäße
Anlage und das erfindungsgemäße Verfahren in vorteilhafter
Weise auszugestalten und weiterzubilden.
Als besonders vorteilhafte Ergänzung sei hier der Einsatz einer
Vorpreßeinrichtung für das durchzupressende Bauwerk genannt,
welche ebenfalls mit Hilfe der Steuereinrichtung zentral steu
erbar ist. In diesem Falle bildet die Vorpreßeinrichtung also
ein weiteres Modul der erfindungsgemäßen Anlage. Durch Anschluß
der Vorpreßeinrichtung an die zentrale Steuereinrichtung läßt
sich neben dem Niveauausgleich des unterfahrenen Bauwerks auch
die Lage des durchzupressenden Bauwerks regulieren. Dazu wird
einfach die Vorpreßkraft auf das durchzupressende Bauwerk bzw.
deren Angriffspunkte an dem durchzupressenden Bauwerk in ge
eigneter Weise variiert.
In der Regel wird die Durchführung und der Verlauf eines Durch
preßverfahrens dokumentiert. Es ist daher vorteilhaft, wenn die
Steuereinrichtung auch Speichereinheiten für die von der Meß
einrichtung erfaßten und ausgewerteten Daten umfaßt. In diesem
Falle können die erfaßten und ausgewerteten Daten zentral abge
speichert werden.
Um die Steuerung über die zentrale Steuereinrichtung beeinflus
sen zu können, muß mindestens eine Ausgabeeinheit für die aus
gewerteten Daten vorgesehen sein. Die Daten können bspw. in
Form von Tabellen über einen Drucker oder Monitor ausgegeben
werden. Besonders vorteilhaft ist eine graphische Darstellung
der Daten. Die Gesamtsituation des Durchpreßverfahrens läßt
sich wesentlich schneller in Form einer graphischen Darstellung
erfassen als in Form von Zahlenkolonnen. In der graphischen
Darstellung könnten bspw. kritische Situationen bereits ent
sprechend markiert dargestellt werden, so daß die Aufmerksam
keit des Bedienungspersonals umgehend auf diese Situationen ge
zogen würde.
Im folgenden sollen verschiedene Möglichkeiten zur Realisierung
der Meßeinrichtung beschrieben werden bzw. wie eine Meßeinrich
tung im Rahmen einer erfindungsgemäßen Anlage arbeiten könnte.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Meßeinrichtung auf der
Basis von elektromagnetischen Wellen, insbesondere optisch ar
beitet. Zur Reduzierung von Störeinflüssen könnte die Meßein
richtung im Infrarotbereich mit Hilfe von Laserlicht arbeiten.
Eine derartige Meßeinrichtung könnte mindestens eine Peilvor
richtung umfassen einen Entfernungsmesser und mehrere Meßstel
len, die im Bereich der zu überwachenden Bauwerke angeordnet
sind und jeweils mit einem Reflektor für die von der Peilvor
richtung ausgesandten elektromagnetischen Wellen ausgestattet
sind. Als Reflektor kommt bspw. ein Reflektionsprisma in Frage.
Erfindungsgemäß soll nun die Peilvorrichtung der Meßeinrichtung
die einzelnen Meßstellen in einer definierten Reihenfolge, au
tomatisch anpeilen können, so daß der Entfernungsmesser sowohl
die Entfernung als auch den Winkel zwischen Meßstelle und Peil
vorrichtung bzw. Entfernungsmesser erfassen kann. In einer be
sonders vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen An
lage sind die Meßstellen der Meßeinrichtung für eine derartige
automatische Peilung jeweils mit einer Sendeeinrichtung und die
Peilvorrichtung mit einer entsprechenden Empfangseinrichtung
ausgestattet. Die Sendeeinrichtung jeder einzelnen Meßstelle
könnte zusätzlich noch eine Identifizierung der jeweiligen Meß
stelle ermöglichen, so daß die Reihenfolge der automatisch an
gepeilten Meßstellen überprüfbar wäre.
Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Anlage bzw. der Meßeinrichtung
dieser Anlage könnten in vorteilhafter Weise auch die Lagen ex
terner Festpunkte erfaßt werden. Die Notwendigkeit für derar
tige Messungen besteht dann, wenn sich der Standort der
Peilvorrichtung während des Durchpreßverfahrens ändert bzw. die
Gefahr einer Änderung, bspw. bei Setzungen des Baugrundes, be
steht.
Mit Hilfe der Meßeinrichtung kann außerdem in vorteilhafter
Weise die Sollage des unterfahrenen Bauwerks bestimmt werden,
indem vor dem ersten Vorpreßvorgang die Bauwerkslage des zu un
terfahrenen Bauwerks als sog. Nullage bestimmt wird.
Als auf optischer Basis arbeitende Meßeinrichtung kann bspw.
ein Theodolit mit Entfernungsmesser und Peilvorrichtung einge
setzt werden, wobei als Peilvorrichtung je nach Ausgestaltung
der Meßstellen eine CCD-Kamera oder ein Tracker dienen könnte.
Die Meßstellen könnten mit Zieldioden als Sendeinrichtungen
ausgestattet sein. Zur sicheren Identifizierung der Meßstellen
auch über große Entfernungen können die Meßstellen vorteilhaft
mit Reflexionsprismen ausgestattet sein.
Im Rahmen der erfindungsgemäßen Anlage könnte aber auch eine
hydrostatisch oder hydrodynamisch arbeitende Meßeinrichtung
eingesetzt werden, die bspw. Mittel zur Druckmessung oder min
destens eine Schlauchwaage umfaßt. Die Meßeinrichtung könnte
auch mechanisch arbeiten und mindestens einen Seilzug oder min
destens einen Weggeber umfassen.
Auch für die Realisierung einer Ausgleichseinrichtung im Rahmen
der erfindungsgemäßen Anlage bestehen mehrere unterschiedliche
Möglichkeiten. Bspw. könnten die Hebeeinrichtungen mechanisch
oder elektromechanisch betätigbar sein. In diesem Falle kommen
als Hebeeinrichtung ggf. elektromechanisch antreibbare Spin
delheber, Keile oder auch Kniehebel in Betracht. Besonders vor
teilhaft ist der Einsatz von hydraulisch betätigbaren Hebe
einrichtungen, wie z. B. Hydraulikzylindern oder Balgzylindern,
worauf an anderer Stelle noch näher eingegangen wird.
Als Antrieb der Hebeeinrichtungen kommen ein Elektromotor, ein
Hydromotor oder ein Hydraulik-Aggregat in Frage. Bei der Ver
wendung von Hydraulikzylindern als Hebeeinrichtungen empfiehlt
es sich mehrere Hydraulikzylinder über Steuerleitungen an eine
geineinsame Ringleitung und ein zentral angeordnetes Hydraulik-
Aggregat anzuschließen, um die Anzahl der im Baustellenbereich
befindlichen Hydraulikleitungen zu reduzieren.
Es ist außerdem vorteilhaft, die Steuerventile für die Hydrau
likzylinder direkt am Hydraulikzylinder anzuordnen, um etwaige
Steuerungenauigkeiten, bedingt durch die Elastizität der als
Steuerleitungen dienenden Schläuche, zu vermeiden. Die Hydrau
likzylinder können auch sinnvoll in Gruppen zu Steuerblöcken
zusammengefaßt werden, wenn z. B. mehrere Hydraulikzylinder auf
eine Unterstützungsstelle des unterfahrenen Bauwerks wirken.
Dadurch können der Verkabelungsaufwand und der konstruktive
Aufwand insgesamt in Grenzen gehalten werden.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungs
gemäß Vorgeschlagenen Anlage mit einer externen, zentralen
Steuereinrichtung, die auch die Ausgleichseinrichtung steuert,
ist eine Überwachungseinrichtung zur Funktionsüberwachung für
die Hebeeinrichtungen der Ausgleichseinrichtung vorgesehen. In
besonders vorteilhafter Weise ist diese Überwachungseinrichtung
jedenfalls an die zentrale Steuereinrichtung angeschlossen.
Zwar entfällt die Notwendigkeit der Funktionsüberwachung der
Hebeeinrichtungen vor Ort im Baustellenbereich auch dann nicht
vollständig, die zeitlichen Intervalle zwischen solchen Funkti
onsüberwachungen vor Ort können aber ggf. verlängert werden.
Eine derartige Überwachungseinrichtung könnte bspw. eine Zulei
tungskontrolle für den Antrieb der Hebeeinrichtungen umfassen.
Mit dieser Zuleitungskontrolle könnten Leitungsbeschädigungen
oder gar Abscherungen erkannt werden und geeignete Maßnahmen
zur Gegensteuerung ergriffen werden. Im Falle der Verwendung
von Hydraulikzylindern mit vorzugsweise elektrisch betätigbaren
Steuerventilen als Hebeeinrichtungen könnten Schlauch
bruchsicherungen für die Steuerleitungen der Hydraulikzylinder
eingesetzt werden, die im falle eines Abreißens einer Steuer
leitung im Bereich des Steuerventils ein sofortiges Schließen
des Steuerventils bewirken. Ein Schlauchbruch führt in diesem
Fall also nicht zur Funktionsunfähigkeit des Hydraulikzylinders
durch Verlust der Hydraulikflüssigkeit, sondern lediglich zur
Fixierung des Kolbens, indem ein Austreten der Hydraulikflüs
sigkeit aus dem Zylinder verhindert wird. Zwischen zwei Vor
schubschritten können dann geeignete Maßnahmen zum Beheben des
Schlauchbruchs getroffen werden, bspw. ein Auswechseln der Zu
leitungsschläuche bzw. des Hydraulikzylinders. Besonders vor
teilhaft in diesem Zusammenhang ist es, wenn die Hydraulikzy
linder mit einem Vordruck beaufschlagt sind, so daß ein Anlie
gen an der zu unterstützenden Stelle gewährleistet ist. Eine
Überwachungseinrichtung könnte dann bspw. auch Mittel zum Über
wachen der Vorspannung jedes Hydraulikzylinders umfassen und
ein Nachlassen der Vorspannung als Indiz für einen Defekt des
Hydraulikzylinders oder seiner Steuerleitung anzeigen. Diese
Mittel könnten bei einem unkontrollierten Absinken des Vor
druckes einen Stillstand des Vorpressens bewirken. Besonders
vorteilhaft ist es, wenn die Überwachungseinrichtung nicht nur
eine Abschaltung der Vorpreßeinrichtung bewirken kann, sondern
gleichzeitig eine Identifizierung des defekten Hydraulikzylin
ders vornimmt. Dann nämlich können unverzüglich auch von der
externen Steuerung ausgehend geeignete Maßnahmen getroffen wer
den. Denkbar wäre in diesem Zusammenhang bspw. ein Nachregeln
der übrigen Hebeeinrichtungen der Ausgleichseinrichtung.
Wie bereits erwähnt, wird im Rahmen der erfindungsgemäßen An
lage eine zentrale Steuereinrichtung eingesetzt, die eine zen
trale Auswertung der von der Meßeinrichtung erfaßten Daten
durchführt. Außerdem dient die Steuereinrichtung noch zum zen
tralen Steuern der Ausgleichseinrichtung. Das Steuern kann nun
grundsätzlich auf zwei verschiedene Weisen durchgeführt werden.
Vorteilhafterweise sollte die Steuereinrichtung manuell bedien
bar sein. Das Steuern der Ausgleichseinrichtung und ggf. der
Vorpreßeinrichtung könnte dann durch manuelle Bedienung der
Steuereinrichtung erfolgen. Eine andere Möglichkeit besteht
darin, die Steuereinrichtung entsprechend zu programmieren, so
daß das Steuern der Ausgleichseinrichtung und ggf. der Vorpreß
einrichtung automatisch über die Steuereinrichtung erfolgt.
Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorlie
genden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und wei
terzubilden. Dazu ist einerseits auf die den Patentansprüchen 1
und 29 nachgeordneten Ansprüche, andererseits auf die nachfol
gende Erläuterung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung an
hand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläute
rung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand
der Zeichnung werden auch im allgemeinen bevorzugte Ausgestal
tungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeich
nung zeigt
Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Seitenansicht der
Anordnung eines zu unterfahrenden Bauwerks und eines
durchzupressenden Bauwerks,
Fig. 2 in schematischer Darstellung, eine Aufsicht auf eine
Gleisanlage als zu unterfahrendes Bauwerk vor einem
Durchpreßvorgang,
Fig. 3 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Anlage
zum Niveauausgleich von Bauwerken im Rahmen eines
Durchpreßverfahrens und
Fig. 4 in schematischer Darstellung Möglichkeiten zur Anord
nung von Meßstellen einerseits an dem zu unterfahren
den Bauwerk und andererseits an dem durchzupressenden
Bauwerk.
Fig. 1 dient zur Erläuterung der der vorliegenden Erfindung zu
grundeliegenden Aufgabe. Im Rahmen eines Durchpreßverfahrens
wird unter einem ersten Bauwerk, im vorliegenden Ausfüh
rungsbeispiel handelt es sich hierbei um einen Gleiskörper 1,
ein zweites Bauwerk 2 durchgepreßt. Auf diese Weise soll eine
tunnelartige Gleisunterführung realisiert werden. Bei dem
durchzupressenden Bauwerk 2 handelt es sich um einen Rechteck
rahmen, der in seinem vorderen Bereich mit schneidenartigen
Verlängerungen 3 versehen ist. Die schneidenartigen Verlänge
rungen 3 sind entsprechend der vorliegenden Böschungsneigung
abgeschrägt. Der Rechteckrahmen 2 mit den schneidenartigen Ver
längerungen 3 wird neben dem Gleiskörper 1 vor dem eigentlichen
Durchpreßverfahren erstellt. Sog. Verschubträger 4 fangen die
Gleise 1 während der Durchpressung ab. Während des Durchpreß
verfahrens müssen die Gleise auf ihrer ursprünglichen Höhenlage
gehalten werden, damit der Bahnbetrieb aufrechterhalten werden
kann.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind eine Anlage und ein
Verfahren, womit ein Niveauausgleich von Bauwerken bei sich
einstellenden Hebungen und Senkungen des Geländes im Rahmen ei
nes Durchpreßverfahrens vorgenommen werden kann. Mit der erfin
dungsgemäß vorgeschlagenen Anlage und dem erfindungsgemäß vor
geschlagenen Verfahren soll erreicht werden, daß der Zugverkehr
während der Bauarbeiten möglichst ungestört aufrechterhalten
werden kann.
Die Baustellensituation ist nochmals in Fig. 2 dargestellt. Der
zu unterfahrende Gleiskörper 1 umfaßt hier zwei Gleise. Die
Gleise werden mit Hilfe von drei senkrecht zu den Gleisen an
geordneten Verschubträgern 4 abgefangen. Diese ragen dazu beid
seitig über den Gleiskörper 1 hinaus. Gut zu erkennen ist auch
der Rechteckrahmen als durchzupressendes Bauwerk 2 mit seinen
schneidenartigen Verlängerungen 3.
Der Rechteckrahmen 2 soll senkrecht zum Gleiskörper 1 unter
diesem durchgepreßt werden. Vor dem eigentlichen Durchpreßvor
gang wird zunächst die Ausgangslage des Gleiskörpers 1 als
Nullage bzw. Sollage ermittelt und abgespeichert. Dies erfolgt
mit Hilfe einer Meßeinrichtung, die auf optischer Basis arbei
tet und eine Peilvorrichtung 5 mit einem Entfernungsmesser so
wie eine Vielzahl von Meßstellen 6 umfaßt. Die Meßstellen 6
sind sowohl im Bereich des zu unterfahrenden Bauwerks, also des
Gleiskörpers 1 angeordnet, als auch im Bereich des durchzupres
senden Bauwerks 2. Überwacht werden muß nämlich auch die Lage
des durchzupressenden Bauwerks, um frühzeitig Abweichungen der
tatsächlichen Orientierung des durchzupressenden Bauwerks von
seiner Sollorientierung zu erkennen und entsprechende gegen
steuernde Maßnahmen zu ergreifen. In Fig. 2 ist der mit der
Peilvorrichtung 5 und den Meßstellen 6 überwachbare Bereich des
Gleiskörpers 1 mit 7 bezeichnet. Neben den Meßstellen 6 sind in
Fig. 2 auch Referenzpunkte 8 dargestellt. Bei diesen Referenz
punkten 8 handelt es sich um Festpunkte, deren Lage sich kei
nesfalls aufgrund von Hebungen oder Senkungen bedingt durch die
Bauarbeiten verändert. Mit Hilfe der Referenzpunkte 8 können
auch etwaige Lageveränderungen der Peilvorrichtung 5 erfaßt und
in die Meßwertauswertung einbezogen werden. Mit der Peilvor
richtung bzw. dem Entfernungsmesser werden jeweils die Entfer
nung zu einer Meßstelle und der entsprechende Peilwinkel er
faßt. Die Meßstellen werden dazu von der Peilvorrichtung nach
einander, in einer definierten Reihenfolge angepeilt.
Wie bereits erwähnt wird vor dem eigentlichen Durchpreßverfah
ren zunächst die sog. Nullage des Gleiskörpers 1 bestimmt, die
dann der Sollage des Gleiskörpers 1 während des Durchpreßver
fahrens entspricht. Der Vorschub des zu durchpressenden Bau
werks 2 erfolgt schrittweise zu Zeiten, in denen der überwachte
Bereich 7 des Gleiskörpers 1 nicht überfahren wird. Die Bau
werkslagen 2 werden immer während den Vorschubschritten des zu
durchpressenden Bauwerks 2 bestimmt. In den Zeiträumen zwischen
den einzelnen Vorschubschritten kann dann der Niveauausgleich
erfolgen. Dazu dienen sog. Hebeeinrichtungen, die in Fig. 2
nicht dargestellt sind. Diese Hebeeinrichtungen sind in der Re
gel zwischen der Decke des zu durchpressenden Bauwerks 2 und
den Verschubträgern 4 angeordnet. Das durchzupressende Bauwerk
2 gleitet praktisch unter den Hebeeinrichtungen und den Ver
schubträgern 4 und somit unter dem zu unterfahrenden Bauwerk,
nämlich dem Gleiskörper 1, hindurch. Mit fortschreitendem Vor
schub des durchzupressenden Bauwerks 2 übernehmen die Hebeein
richtungen und damit die Decke des durchzupressenden Bauwerks 2
die Last des Gleiskörpers 1, die auf den Verschubträgern 4
ruht.
Fig. 3 zeigt nun eine erfindungsgemäße Anlage zum Niveauaus
gleich von Bauwerken, wie dem Gleiskörper 1 und dem durch
zupressenden Bauwerk 2 im Rahmen eines Durchpreßverfahrens. Die
Anlage umfaßt eine Meßeinrichtung zum automatischen Erfassen
der aktuellen Bauwerkslagen, von der hier lediglich die Meß
stellen 6 dargestellt sind. Die erfindungsgemäße Anlage umfaßt
ferner eine Ausgleicheinrichtung mit mehreren koordinierten He
beeinrichtungen 9 zum Regulieren der Lage des unterfahrenen
Bauwerks. Schließlich umfaßt die erfindungsgemäße Anlage auch
eine Steuereinrichtung 10 zum zentralen Auswerten der von der
Meßeinrichtung erfaßten Daten und zum zentralen Steuern der
Ausgleichseinrichtung.
Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist lediglich die
Steuerung der Hebeeinrichtungen 6 für das unterfahrene Bauwerk
vorgesehen. Genauso möglich ist es aber, zusätzlich noch die
auf das durchzupressende Bauwerk wirkende Vorpreßeinrichtung an
die zentrale Steuerung anzuschließen, so daß auch die Lage des
durchzupressenden Bauwerks beeinflußt werden kann.
Die Steuereinrichtung umfaßt Speichereinheiten für die von der
Meßeinrichtung erfaßten und ausgewerteten Daten. Außerdem sind
an die Steuereinrichtung Ausgabeeinheiten in Form eines Moni
tors 11 und eines Druckers 12 angeschlossen sowie eine Eingabe
einheit in Form einer Tastatur 13.
Bevor im folgenden auf Details der Meßeinrichtung und der Aus
gleichseinrichtung eingegangen werden soll, sei an dieser
Stelle nochmals ausdrücklich darauf hingewiesen, daß die erfin
dungsgemäße Anlage eine automatische Meßwerterfassung durch
Einsatz einer geeigneten Meßeinrichtung ermöglicht. Außerdem
werden diese automatisch erfaßten Meßwerte auch automatisch
ausgewertet, und zwar mit Hilfe der Steuereinrichtung, die vor
zugsweise außerhalb des direkten Baustellenbereichs angeordnet
ist. Diese Steuereinrichtung dient nicht nur zur zentralen Aus
wertung, sondern auch zur zentralen Steuerung der Ausgleichs
einrichtung. Die Steuerung kann dabei entweder automatisch oder
auch manuell, bspw. durch entsprechende Eingabe über die Tasta
tur, erfolgen. Wesentlich ist, daß zum einen mit Hilfe der au
tomatischen Meßwerterfassung quasi eine kontinuierliche Überwa
chung der Bauwerks lagen möglich ist und zum anderen eine quasi
ferngesteuerte Betätigung der Ausgleichseinrichtung, so daß das
Betreten der Gefahrenzone, die der Gleisbereich darstellt,
nicht mehr erforderlich ist.
In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel umfaßt die Aus
gleichseinrichtung hydraulisch betätigbare Hebeeinrichtungen 9,
nämlich Hydraulikzylinder, die über Steuerleitungen in Form von
Schläuchen an eine gemeinsame Ringleitung 14 und ein zentral
angeordnetes Hydraulik-Aggregat 15 angeschlossen sind. Direkt
an jedem der Hydraulikzylinder 9 ist ein elektrisch betätigba
res Steuerventil 16 angeordnet. Auf diese Weise lassen sich Un
genauigkeiten bei der Steuerung, die durch die Elastizität der
Schlauchleitungen bedingt sind, vermeiden.
Die Ausgleichseinrichtung könnte auch mechanisch oder elektro
mechanisch betätigbare Hebeeinrichtungen, wie z. B. einen Spin
delhebel, einen Keil oder einen Kniehebel, umfassen.
Im Rahmen des hier erörterten Ausführungsbeispiels ist auch
eine Überwachungseinrichtung zur Funktionsüberwachung der
Hydraulikzylinder vorgesehen. Diese Überwachungseinrichtung be
steht im wesentlichen aus zwei Komponenten, nämlich einer
Schlauchbruchsicherung, die im Falle eines Abreißens einer
Steuerleitung in unmittelbarer Nähe des Hydraulikzylinder an
spricht, und Mitteln zum Überwachen des Vordrucks, mit dem die
einzelnen Hydraulikzylinder der im Rahmen des vorliegenden Aus
führungsbeispiels eingesetzten Ausgleichseinrichtung beauf
schlagt sind. Die Beaufschlagung der Hydraulikzylinder mit ei
nem Vordruck gewährleistet das Anliegen der Hydraulikzylinder
an den zu unterstützenden Stellen der Vorschubträger sowohl in
Lastsituationen, also beim Passieren eines Zuges, als auch in
den Zeiträumen zwischen den einzelnen Zügen während des Durch
pressens.
Die Schlauchbruchsicherung dient in erster Linie als Siche
rungsmaßnahme für in Lastsituationen auftretende Schlauchbrü
che. In diesen Situationen muß kurzfristig, nämlich bis zur
nächsten Zugpause, die Unterstützung des Gleiskörpers bzw. der
Verschubträger gewährleistet sein. In der darauffolgenden Zug
pause werden dann geeignete Reparaturmaßnahmen getroffen, bei
denen dann der entsprechende Hydraulikzylinder und die defekte
Steuerleitung ausgetauscht werden können. Die Schlauchbruchsi
cherung bewirkt ein automatisches Schließen eines Hydraulikzy
linders. Zwar kann nach Ansprechen der Schlauchbruchsicherung
der Hydraulikzylinder nicht mehr von der zentralen Steuerein
richtung 10 ausgehend angesteuert werden. Dafür ist der Kolben
des Hydraulikzylinders in seiner Position fixiert und liegt
also praktisch an der zu unterstützenden Stelle des Vorschub
trägers an. Schlauchbruchsicherungen lassen sich bspw. in Form
eines zusätzlichen, automatisch ansprechenden Ventils realisie
ren. Tritt nun an dem Ventil eine Strömung mit entsprechender
Richtung und Strömungsgeschwindigkeit auf, so schließt das als
Schlauchbruchsicherung dienende Ventil automatisch.
Eine Beschädigung der Steuerleitungen tritt meistens nicht in
Lastsituationen, sondern während des Vorpressens in den Zugpau
sen auf. Dabei können die Steuerleitungen beschädigt werden, in
der Regel nicht unmittelbar am Steuerventil, sondern irgendwo
zwischen dem Hydraulikzylinder und dem Hydraulikaggregat. Der
artige Beschädigungen können nun vorteilhaft durch Überwachung
des Vordruckes, mit dem die Hydraulikzylinder beaufschlagt
sind, erkannt werden. In diesem Falle ist es sinnvoll, den Vor
gang des Vorpressens zum Stillstand zu bringen, bis die defekte
Steuerleitung ausgewechselt ist.
Sowohl das Auftreten eines Schlauchbruchs in unmittelbarer Nähe
eines Steuerventils als auch ein Abfallen des Vordrucks werden
der Steuereinrichtung 10 mitgeteilt. Dieser liegt dann neben
der Information, daß eine Störung aufgetreten ist, auch eine
Identifizierung des gestörten Hydraulikzylinders vor.
Anhand von Fig. 4 soll schließlich noch die Funktionsweise der
im Rahmen der erfindungsgemäßen Anlage eingesetzten Meßeinrich
tung erläutert werden. Dargestellt ist eine auf der Basis von
elektromagnetischen Wellen arbeitende Meßeinrichtung. Es kann
sich dabei um eine im optischen Bereich, bspw. im Infrarotbe
reich arbeitende Meßeinrichtung handeln. Wie bereits erwähnt,
umfaßt diese Meßeinrichtung mindestens eine Peilvorrichtung mit
Entfernungsmesser 5 und mehrere im Bereich der zu überwachenden
Bauwerke 1 und 2 angeordnete Meßstellen 6, die jeweils mit ei
nem Reflektor für die von der Peilvorrichtung 5 ausgesandten
elektromagnetischen Wellen ausgestattet sind. Bei der in Fig. 4
dargestellten Situation sind zwei Standorte für die Peilvor
richtung 5 vorgesehen. Der jeweils freie Standort wird mit ei
nem Reflexionsprisma versehen und in die Messung einbezogen.
Durch diese Maßnahme kann die Lage des rahmenartigen durch
zupressenden Bauwerks 2 in Höhenlage und Richtung durch ideale
Standortwahl mit größtmöglicher Genauigkeit bestimmt werden.
Zur Lageüberwachung während des Bauwerksverschubs wird die
Peilvorrichtung 5 in der Position 17 angeordnet. In dieser Po
sition können die senkrecht von der Rahmendecke abragenden Meß
stellen 18 angepeilt werden, während von der Position 19 ausge
hend die im Inneren des Rahmens angeordneten Meßstellen 20 an
gepeilt werden können. Zur Verdeutlichung ist das durchzupres
sende Bauwerk 2 von oben, von der Seite und von vorne darge
stellt.
Damit nun eine automatische Meßwerterfassung durchgeführt wer
den kann, sind die Meßstellen jeweils mit einer Sendeeinrich
tung ausgestattet, während die Peilvorrichtung mit einer ent
sprechenden Empfangseinrichtung zur automatischen Peilung aus
gestattet ist. Durch diese Maßnahme können auch die einzelnen
Meßstellen identifiziert werden und die Reihenfolge der von der
Peilvorrichtung angepeilten Meßstellen überprüft werden. In
vorteilhafter Weise kann hier ein Theodolit mit CCD-Kamera oder
Tracker als Peilvorrichtung und mit Entfernungsmesser einge
setzt werden.
Zusammenfassend sollen nochmals kurz die wesentlichen Merkmale
der erfindungsgemäßen Anlage in Verbindung mit dem erfindungs
gemäßen Verfahren erläutert werden.
Mit Hilfe der Meßeinrichtung wird die Lage einer Vielzahl von
Meßstellen im Bereich des unterfahrenen Bauwerks erfaßt. Mit
Hilfe der Steuereinrichtung werden die Meßdaten ausgewertet und
ggf. auf einem oder mehreren Monitoren dargestellt. Gleichzei
tig kann mit derselben Meßeinrichtung auch die Lage des zu
durchpressenden Bauwerks verfolgt und ebenfalls angezeigt wer
den. Beim Einsatz einer optisch arbeitenden Meßeinrichtung kann
sich die Peilvorrichtung je nach den örtlichen Gegebenheiten an
einer Feststelle befinden oder bei ungünstiger Geometrie der
Bauwerke oder bei großen Entfernungen abwechselnd in mehreren
Punkten eingesetzt werden. Der jeweils freie Standort wird in
diesem Fall mit einem Reflexionsprisma versehen und in die Mes
sung mit einbezogen. Durch diese Maßnahme kann die Lage des
durchzupressenden Bauwerks in Höhenlage und Richtung durch
ideale Standortwahl mit größtmöglicher Genauigkeit bestimmt
werden. Außerdem können die Bauwerkslagen bspw. mit Hilfe von
Speichereinheiten oder am Drucker dokumentiert werden.
Zu Beginn bzw. vor dem eigentlichen Durchpreßvorgang wird die
Ausgangslage des zu unterfahrenden Bauwerks als Nullage be
stimmt und abgespeichert. Die Lageänderungen des unterfahrenen
Bauwerks können dann durch die Ausgleichsvorrichtung mit Hilfe
einer manuellen oder auch automatischen Steuerung ausgeglichen
werden. Durch die Anzeige der Lage des durchzupressenden Bau
werks können frühzeitig Maßnahmen zur Korrektur von Abweichun
gen getroffen werden.
Besonders einfach ist ein automatischer Niveauausgleich des un
terfahrenen Bauwerks, wenn jeder Hebeeinrichtung, d. h. jeder
Triebstelle, eine Meßstelle zugeordnet ist. Die Zuordnung der
Meßstellen zu den Triebstellen wird sich in der Regel während
des Vorpressens ändern. Insgesamt wird durch die Meß- und Hebe
technik der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Anlage und des ent
sprechenden Verfahrens die Genauigkeit erhöht, mit der die Lage
der Bauwerke konstant gehalten werden kann. Gleichzeitig wird
durch die zentrale Anzeige und Steuerung erreicht, daß für die
Bedienung der Hebeeinrichtung erheblich weniger Personal benö
tigt wird.
Die Messung der Bauwerks lagen kann rechnergesteuert durch einen
automatischen Theodoliten mit CCD-Kamera oder Tracker und Ent
fernungsmesser erfolgen. Als Steuereinrichtung kann ein Steuer
rechner mit Verarbeitungskarte und Auswerte- bzw. Steuersoft
ware dienen. Die in kurzen Zeitabständen zur Verfügung stehen
den Meßwerte werden zur Dokumentation abgespeichert und können
bei Bedarf mit dem Drucker ausgedruckt werden. Zur Verfolgung
der Bauwerks lagen - sowohl des durchzupressenden Bauwerks als
auch des unterfahrenen Bauwerks - können die Meßwerte ständig
auf einem Monitor dargestellt werden. Die Darstellung kann gra
phisch oder in tabellarischer Form erfolgen.
Das flexible rechnerunterstützte Meßsystem erlaubt die gleich
zeitige Beobachtung der Lage beider Bauwerke und ist gleichzei
tig in der Lage, durch Ausmessen externer Festpunkte seine ei
gene Lage zu überprüfen.
Der Höhenausgleich des unterfahrenen Bauwerks erfolgt von der
Steuerzentrale ausgehend. Der Ausgleich kann manuell durch den
Bediener gesteuert werden oder voll automatisch in Abhängigkeit
von den Meß- bzw. Sollwerten erfolgen.
Hinsichtlich weiterer in den Figuren nicht gezeigter Merkmale
wird auf den allgemeinen Teil der Beschreibung verwiesen.
Abschließend sei hervorgehoben, daß die erfindungsgemäße Lehre
nicht auf das voranstehend erörterte Ausführungsbeispiel be
schränkt ist. Die erfindungsgemäße Lehre läßt sich vielmehr
auch mit einer Anlage zum Niveauausgleich von Bauwerken im Rah
men eines Durchpreßverfahrens realisieren, welche um zu
sätzliche Module erweitert ist.