DE19719757B4

DE19719757B4 - Verfahren zur Verminderung von Gleisbettwellen

Info

Publication number: DE19719757B4
Application number: DE1997119757
Authority: DE
Inventors: Gerd Prof. Dr.-Ing. Gudehus; Vladimir Dipl.-Ing. Mikulitsch
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-05-10
Filing date: 1997-05-10
Publication date: 2006-06-01
Anticipated expiration: 2017-05-11
Also published as: DE19719757A1

Abstract

Verfahren zur Verminderung von Gleisbettwellen, dadurch gekennzeichnet, dass das Kornskelett unter den Schwellen oder der Fahrbahnplatte durch Platten- oder Gitterstreifen seitlich gestützt und vorgespannt und der Untergrund durch Einpressen von Pasten oder Trockengranulat vorgespannt und angehoben wird.

Description

Unter wiederholter Zugüberfahrt entstehen im Gleisbett bleibende Wellen von zunehmender Amplitude, die den Fahrkomfort, die Lebensdauer von Fahrweg und Fahrzeugen, das Emissionsniveau und evt. auch die Fahrsicherheit beeinträchtigen. Bevorzugte Wellenlängen von einigen Metern entstehen im Schotterkörper durch dessen allmähliches Zusammendrücken, Ausweichen und Zermahlen. Bei weichem Untergrund bilden sich unabhängig vom Oberbau Wellen von einigen Dekametern Länge infolge natürlicher Fluktuationen durch ungleichmäßige Zusammendrückung und Porendruckentwicklung aus. In beiden Fällen nimmt die dynamische Vertikalkraft im Wellental mit dessen Tiefe zu und im Wellenberg ab, so daß die Wellenamplitude durch anelastische Kumulation allmählich verstärkt wird (positive Rückkopplung).

Beim Gleisbett mit Schwellen und Schotter werden üblicherweise die Wellen durch Anheben und Stopfen ausgeglichen. Dieses Verfahren ist aufwendig und zieht neue anwachsende Wellen nach sich. Bei weichem Untergrund wird der Aufwand durch die erforderlichen Schottermassen zur Einhaltung der gewünschten Gradiente noch größer. Bei fester Fahrbahn auf vergüteter Austauschschicht ist ein Ausgleich der Gleislage durch Nachstellen unter der Schiene nur in sehr engen Grenzen möglich. Ein Anheben und Unterpressen oder -füttern der Platte bei größeren Ausgleichbeträgen ist prinzipiell möglich, aber extremaufwendig und bahnbetriebsstörend.

Des weiteren ist es bekannt, das Schotterbett seitlich zu stützen.

Bei einem bekannten Oberbau für Eisenbahngleise ( DE 296 21 952 U1 ) wird in eine Wanne mit U-förmigem Querschnitt ein Schotterbett eingebracht, dessen Hohlräume mit einer Mörtelsuspension ausgefüllt werden. Die Wanne wird von einer flexiblen Bahn gebildet, deren hochgeschlagene Seitenbereiche während der Einfüllung der Mörtelsuspension gehalten werden.

Bei einem bekannten Verfahren zur Herstellung eines Schotterbetts für Gleise ( DE 102 18 309 A1 ) sind beiderseits der Schwellen Schotterrandbalken aus betonartigem Material vorgesehen, die das Schotterbett halten.

Bei einem bekannten Verfahren zur Herstellung einer bivalenten Fahrbahn ( DE 41 04 683 A1 ) wird Fließmörtel in den Schotter eingebracht. Seitliche Abdichtungen, die ein seitliches Abfließen des Fließmörtels aus dem Schotterbett verhindern sollen, werden gegen Seitendruck gesichert, beispielsweise durch in den Untergrund eingebrachte Erdnägel.

Weiter ist es bekannt ( AT 370 462 B ), im Eisenbahnoberbau seitliche Begrenzungen, die das Bettungsmaterial halten, miteinander zur Einhaltung des vorgegebenen Abstands durch ein in der Bettungssohle liegendes Flächengebilde, beispielsweise ein Netzwerk, zu verbinden.

Diese bekannten Ausführungen bieten keine Möglichkeit, im Gleisbett entstehende Wellen zu verhindern oder auszugleichen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Verminderung von Gleisbettwellen zu schaffen, das mit verhältnismäßig geringem Aufwand die Möglichkeit gibt, die im Gleisbett entstandenen Wellen auszugleichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Kornskelett unter den Schwellen oder der Fahrbahnplatte durch Platten- oder Gitterstreifen seitlich gestützt und vorgespannt und der Untergrund durch Einpressen von Pasten oder Trockengranulat vorgespannt und angehoben wird.

Das Einpressen von Pasten und Pulvern in den Boden ist an sich bekannt ( DE 42 10 196 A1 , DE 41 25 576 A1 , DE 41 37 003 A1 , DE 44 17 887 A1 ), jedoch nicht zur Anwendung für den Eisenbahnbau.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert.
Das erfindungsgemäße Verfahren stützt bzw. hebt dagegen den oberen Bereich des Gleisbetts von den Seiten bzw. von unten (1). Der Schwellenrost oder die durchgehende Fahrbahnplatte (1) liegt auf einem Skelett aus Schotter- bzw. Bodenkörnern (2). Das Skelett wird seitlich durch Plattenstreifen (3) gestützt. Oben (4) liegen diese nahe an den Schwellen bzw. der Fahrbahnplatten und werden durch Zugglieder (5) zur gegenüberliegenden Seite angespannt. Unten (6) liegt der Plattenstreifen in einer Nut der festen Unterlage oder ist durch Anker (7) gegen den Untergrund verspannt. Zum Anheben wird in den Untergrund unter dem Skelett eine granulare Masse eingepreßt (8), die abbindet und die Anker in der Regel umschließt.
Bei einem Schotterdamm auf gutem Boden wirkt das Verfahren wie folgt. Durch Anspannen mit steifen Spanngliedern erhöhen sich Seitendruck und – steifigkeit des Schotters unter den Gleisen gegenüber der herkömmlichen Bauweise. Bei gleicher Schotterqualität und -einbaudichte verringern sich dadurch die wellenbildenden Sackungen erheblich, denn ein seitliches Ausweichen wird verhindert.
Trotzdem unvermeidliche Sackungen infolge Verdichtung und Kornabrieberfordern ein geringfügiges und seltenes Anheben. Bei nachträglicher Stabilisierung müssen größere Gleisbettwellen zunächst ausgeglichen werden. Durch Einpressen granularer Massen in den Untergrund wird das auf ihm liegende Kornskelett von der Unterseite her mit geringer Krümmung aufgewölbt. Bei dieser relativ gleichmäßigen Aufwölbung wird der Zustand des seitlich vorgespannt gehaltenen Skeletts kaum verändert. (Im Gegensatz dazu führt das herkömmliche Stopfen zu einerungleichmäßigen Verspannung, so daß beim anschließenden Überfahren Skelettumlagerungen leichter stattfinden und zu beträchtlichen Setzungenführen.) Bei wasserunempfindlichem Untergrund ist die granulare Masse pastös und hochviskos, so daß sie nicht nach oben durchbricht. Bei wasserempfindlichem Untergrund ist sie feinkörnig und trocken und nimmt dadurch überschüssiges Wasser vom verdrängten und verdichteten umgebenden Boden auf.
Je nach Gleisunterlage und Untergrund ergeben sich Varianten der seitlichen Stützung (2). Bei harter Unterlage (a) aus Fels, zementiertem Schüttgut, Beton oder Stahl entfallen die unteren Spannglieder. Der steile Plattenstreifen steht in einer Nut (1) und bildet mit ihr ein Scharnier. Die Spannglieder (2) liegen zwischen den Schwellen oder in Hüllrohren unter der Fahrbahnplatte. Die geringfügige Sackung eines dicht eingebauten hartkörnigen Schotters wird durch Nachspannen und die damit erzeugte dilatante Korngerüstumlagerung ausgeglichen. Einhöherer Bahndamm wird durch in mehreren Lagen verankerte Platten seitlich gehalten (b). Die oberste Spanngliedlage ist dieselbe wie im vorigen Fall, die Plattenstreifen weisen jedoch am Anschluss Keile auf (1). Mittlere Spanngliedlagen (2) sind bei größerer Dammhöhe erforderlich und können wie die erste Lage beide Seitenmiteinander verbinden. Der Plattenstreifen kann Fenster aufweisen oder durch einen Balkenrost ersetzt werden, wobei die Lücken Stützgitter oder -matten aufweisen können. In gleicher Höhe und möglichst auch mit denselben Bohrungen wird die Paste bzw. bei wasserempfindlichem Dammmaterial das Pulver eingepreßt. Es bindet ggfs. um den Anker herum ab, bewirkt eine Verdichtung des Dammkörpers und eine Hebung des Kornskeletts unter dem Gleisoberbau. Eine weitere Spanngliedlage am Dammfuß (3) reicht in den Untergrund hinein.
Liegt das Gleisbett mit verbesserter Tragschicht auf weichem Untergrund, reichen Spannglieder und Verpreßbereiche zweckmäßig in diesen hinein (3). Das Schotterbett unter den Schwellen bzw. die verdichtete körnige Schicht unter der Platte wird durch einen Platten- oder Gitterstreifen (2) auf der Seitenböschung gehalten. Zu dessen Vorspannung dient eine Reihe tief in den Untergrund reichender Spannglieder (3). Diese sind von trocken eingebrachtem Granulat umhüllt, das den umgebenden Boden verspannt, verdichtet und nach oben verdrängen kann. Hinzukommen können oder müssen steilere Stopfsäulen, welche die Spannglieder umschließen können (4). Die Säulenwerden vor Herstellung der Tragschicht oder nachträglich zwischen den Schienen eingebracht. Die Spannglieder sind ggfs. an den Schwellen bzw. der Fahrbahnplatte befestigt. Durch die zusätzliche vertikale Vorspannung werden eigengewichtsbedingte Setzungen vorweggenommen und überfahrtbedingte Setzungen verkleinert. Durch das Einstopfen von Trockengranulat wird die Weichschicht verdichtet, teilweise durch besseres bodenartiges Material ersetzt und auch horizontal vorgespannt, was die Steifigkeit erhöht.
Kombinationen der in 1, 2 und 3 dargestellten Verfahrensvarianten eignen sich für verschiedene Übergänge der Gleisbettunterlage (4). Beim Übergang von einer Brücke oder einem Felstunnel zu einem Damm auf gutem Boden (a) wird die seitliche Stützplatte zwischen denjenigen nach 2a und b rampenartig verzogen. (Hinzu kommt die nicht zeichnerisch dargestellte tragende Übergangsrampe mit verzogener Steghöhe.) Über einer nach oben auskeilenden weichen Bodenschicht wird ein Übergang zwischen den Querschnitten von 1 und 3 dadurch hergestellt, daß die seitliche Stützplatte rampenartig verzogen und die Anker- und Stopfkörper zum weichen Boden hin tiefer geführt werden (b).
Das erfindungsgemäße Verfahren bietet eine Reihe von Vorteilen. Neben korrosionssicheren Zuggliedern und Seitenplatten oder -gittern erfordert es fast keine reaktionsfähigen Substanzen, sondern allenfalls chemisch neutrale mineralische Granulate. Durch Vorspannung von den Seiten wird das Korngerüst unter den Schwellen bzw. der Platte in einen die Sackungen minimierenden Zustand gebracht und dort gehalten, so dass es zum besonders schädlichen Ausweichen nicht kommen kann. Das Nachstellen durch Stopfen unterhalb des Skeletts verschlechtert dessen Verhalten nicht (wie beim herkömmlichen Stopfen) und verbessert ggfs. weichen Untergrund. Eine Anpassung an wechselnd nachgiebige Unterlagen vom Fels oder Beton bis hin zu weichem Untergrund ist ohne weiteres möglich, und auch die sonst schwierigen Übergänge zwischen verschieden nachgiebigem Untergrund lassen sich so ausbilden, daß dort keine stärkeren Dellen entstehen. Das Verfahren eignet sich auch zur nachträglichen Lagenkorrektur und Stabilisierung.

Claims

Verfahren zur Verminderung von Gleisbettwellen, dadurch gekennzeichnet, dass das Kornskelett unter den Schwellen oder der Fahrbahnplatte durch Platten- oder Gitterstreifen seitlich gestützt und vorgespannt und der Untergrund durch Einpressen von Pasten oder Trockengranulat vorgespannt und angehoben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die seitlichen Streifen mit unterschiedlicher Neigung durch eine obere Spanngliedlage, die zwischen den Schwellen oder unter der Fahrbahnplatte eingebettet ist, gegeneinander vorgespannt sind.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Streifen in einer harten Unterlage durch eine Nut scharnierartig eingebunden sind und eine nachträgliche Hebung durch Nachspannen und Dilatanz des dichten Kornskeletts erreicht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Streifen im normal tragfähigen Boden etwas einbinden und gegen diesen durch schräge Anker vorgespannt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem höheren Damm aus Bodenmaterial zusätzliche Spannglieder schräg oder waagerecht von einer zur anderen Seite angeordnet sind.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei weichem Untergrund Spannglieder von den Seitenstreifen und ggfs. auch vom Schwellenrost oder der festen Fahrbahn in den Untergrund reichen und diesen zusammen mit dem Korngerüst unter den Schienen verdichten und vorspannen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Korngerüst unter dem Schwellenrost oder der Fahrbahnplatte mit geringer Krümmung durch Einpressen einer hochzähen mineralischen Paste in den Untergrund angehoben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Korngerüst unter dem Schwellenrost oder der Fahrbahnplatte durch Einpressen von Trockengranulat in das Bodenmaterial eingepreßt und dieses damit verdichtet und verspannt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Paste oder das Trockengranulat durch einen abbindenden Zusatz erhärtet und die Spannglieder zur besseren Kraftübertragung in den umgebenden Boden umschließt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Übergänge zwischen verschieden nachgiebigen Unterlagen des Kornskeletts unter dem Schwellenrost oder der Fahrbahnplatte durch Verziehen der seitlichen Stützstreifen und der in den Boden reichenden Verankerungsstrecken hergestellt werden.