DE19727290C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung einer Schichtdickenabweichung beim Wegebau - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung einer Schichtdickenabweichung beim WegebauInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung einer
Schichtdickenabweichung eingebrachter Baustoffe beim Bau von Wegen
und eine Vorrichtung dafür.
Die Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen hat im April
1989 "Technische Prüfvorschriften zur Bestimmung der Dicken von
Oberbauschichten im Straßenbau", TPD-StB 89, herausgegeben und darin
drei Meßmethoden zur Ermittlung der jeweiligen Schichtdicke von Baustoffen
angegeben. Neben zwei Verfahren der zerstörenden Prüfung durch Ziehen
und Ausmessen von Bohrkernen sowie der Einbringung von Bohrungen zur
in-situ-Dickenmessung ist auch ein in-situ-Verfahren angegeben, bei dem ein
Meßprofil quer zur erzeugten Fahrbahn zwischen zwei in der Höhenlage
unveränderlichen Meßpunkten festgelegt wird. Bei diesem Meßverfahren
wird im Meßprofil eine dünne Schnur quer über die Fahrbahn straff gespannt
und von hier aus der Abstand zu den Oberflächen der Schichten vor dem
Einbau der jeweiligen nächsten Schicht gemessen. Das Verfahren ist bei
Schichten mit oder ohne Bindemitteln bis zu Meßbreiten von maximal 10 m
anwendbar. Dabei wird die Schnur auf beiden Seiten der Fahrbahn auf in der
Höhenlage unveränderlichen Bezugspunkten, gegebenenfalls mit
Distanzhaltern, aufgelegt. Die Schnur muß über eine Umlenkung geführt und
durch eine Spannvorrichtung mit gleichbleibender Kraft gespannt werden, so
daß der Durchhang möglichst gering ist. Es sollen jeweils drei Meßstellen
mittels eines Abstandsmeßstabes und eines Zollstocks im Meßprofil
gemessen werden, wobei der Abstandsmeßstab eine definierte
Aufstandsfläche besitzen muß, um zufällige geringfügige Unebenheiten im
Boden meßtechnisch ausschließen zu können.
Probleme ergeben sich dadurch, daß für das Fixieren der Meßschnur und
das Anlegen eines Zollstockes drei Personen oder bei weniger Personal
entsprechende Vorbereitungen zum Anbringen einer Spannvorrichtung an
den Fixpunkt erforderlich sind. Meßfehler durch Ablesefehler am Zollstock
und Durchhang der Schnur sind kaum vermeidbar.
Aus der EP-A1-0608141 ist eine Vorrichtung nach Art eines Richtscheites
bekannt, bei dem dieses beidseits einer Unebenheit eines Bodens auf
Füßen aufgesetzt wird. Eine zwischen den Füßen seitlich zu verschiebende
Halterung führt einen vertikal beweglichen Meßstab. Beim Überrollen der
Unebenheit zeigt der Meßstab in Höhe der Halterung eine Abweichung der
gerade überrollten Unebenheit als Plus-/Minus-Maß an.
Nachteilig bei diesem Gerät ist, daß nur eine relative Unebenheit zu der
Höhe der Füße ermittelbar ist und der Meßstab bzw. das Meßergebnis nicht
fixierbar ist. Es muß also eine Unebenheitskurve zwischen den Füßen
(Meßprofil) manuell nachgezeichnet werden. Eine Schichtdickenmessung ist
nicht offenbart. Problematisch ist auch das Vermessen einer gewollten
Profilierung im Meßprofil, z. B. einer Längsprofilierung eines Betonbettes
(Querkraftsockel) beim Eisenbahnoberbau des System Feste Fahrbahn.
Ein demgegenüber besseres Verfahren und eine Aufzeichnungsvorrichtung
zur Oberflächenprüfung von z. B. Estrichen und Rohdecken ist aus der DE-
GM 71 39 038 bekannt. An einem horizontal ausgerichteten Meßbalken auf
zwei Füßen ist ein zwischen den Füßen seitlich verschiebbarer Meßwagen
angeordnet, der einen vertikal beweglichen Meßfühler trägt. Dieser
Meßfühler mit einer Rolle als Spitze ist mit einem Schreibstift gekoppelt, der
die Auslenkung des Meßfühlers als Unebenheit des Boden aufzeichnet. Das
Gerät ist zum Aufspüren einer Abweichung von einer Horizontalen geeignet.
Beide Geräte mit querverschieblichem Meßgerät lassen sich beispielsweise
für die Messung der Ebenheit von Kiesschichten nicht verwenden, da durch
die Querverschiebung des Meßtasters die Kiesschicht ein neues Profil erhält.
Das Positionieren und Querverschieben des Meßgerätes bedarf der
Bedienung durch mehrere Personen.
Aus gattungsfremden Bereichen, z. B. aus dem Maschinenbau, sind
Präzisionsmeßwerkzeuge für die Abweichung von der Horizontalen bekannt,
z. B. Meßuhren an einem Meßbalken, der eine Dreipunktauflage hat
(DE-A1 36 22 778).
Zur Prüfung der Ebenheit einer Waagenpfanne ist auch ein Prüftaster
offenbart worden (DE-U-71 02 505), bei dem die Auslenkung des Tasters
durch die pneumatische Staudruckmeßmethode oder elektro-induktive Mittel
gemessen und angezeigt wird. Bei derartigen Meßgeräten spielen 1/1000 mm
Abweichung von der Ebene eine Rolle. Ein Erwartungsbereich für
Differenzmessungen von 1 mm oder mehr mm ist weder generell noch für
den Wegebau offenbart.
Von daher liegt der Erfindung das Problem zugrunde, eine Differenz einer
Schichtdicke von eingebrachten Baustoffen im Bereich von 1 mm bis zu
etlichen mm an zu fixierenden Stellen quer zur erzeugten Schicht eines
Weges festzustellen, möglichst durch nur eine Person, innerhalb von
Sekunden.
Das Problem wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1
und 4 gelöst. Weiterbildende Merkmale sind in den Unteransprüchen
enthalten.
Die Erfindung greift die Idee auf, daß auch beim Straßenbau mit der
Verbesserung der Meßmethoden die Genauigkeit der Messung der
eingebauten Baustoffe erhöht werden kann, wenn es gelingt, ein einfaches
und praktikables Meßgerät zu entwickeln. Bisher ist der Personalaufwand für
die Messung und die Dokumentation relativ hoch, wobei trotzdem nur
Toleranzen von einigen Millimetern feststellbar sind.
Der erfindungsgemäße Verfahrensschritt des Aufstellens von in Höhe,
Längsrichtung und Querrichtung eingemessenen Festpunkten an
gegenüberliegenden Orten beidseits des Weges wird auch bisher schon
vorgenommen. Derartige Festpunkte dienen dann der Richtdrahtführung für
die Maschinen zum Einbau der Baustoffe, insbesondere von Asphaltfertigern
oder Betonfertigern, mit denen in der gesamten Wegebreite oder häufig auch
der Hälfte der Wegebreite eine Asphaltdecke oder eine Betonschicht
kontinuierlich eingebracht wird.
Anstelle der bisher zu verwendenden Schnüre, mit denen dann ein
Wegeprofil, ein Meßprofil quer zur Fahrbahn, ausgemessen wird, soll
erfindungsgemäß nunmehr ein biegesteifes Richtscheit Verwendung finden,
das auf die zuvor eingemessenen Festpunkte aufgelegt wird. Ein derartiges
Richtscheit z. B. aus einem Aluminium-Vierkanthohlprofil, ist so leicht, daß
es von einem Mann auch bei 10 m Breite leicht getragen und bedient werden
kann.
Nach Auflegen, das heißt Absenken des Richtscheites auf die beidseits der
Fahrbahn angeordneten Festpunkte, drückt ein Kontaktstab den Meßtaster
eines auf dem Richtscheit angeordneten Meßgerätes in die Höhe. Dieser
Kontaktstab ist in seiner Länge zuvor auf den Erwartungswert entsprechend
der eingebrachten Schichtdicke des Baustoffes in seiner Länge justiert, so
daß das Meßgerät ein Längenmaß als Differenzmaß zu dem Sollwert der
Schichtdicke anzeigt. Als Längenmeßgerät kann dabei eine Meßuhr
Verwendung finden, deren Meßtaster im einfachsten Fall gegen
Federwiderstand um das Differenzmaß zusammengedrückt oder entspannt
wird. Bei entsprechender Größe der Meßuhr oder der Meßanzeige und einer
entsprechender Ausrichtung in Blickrichtung des Bedieners des
Richtscheites kann dieser innerhalb von Sekunden die Meßabweichung
feststellen und dies einem Protokollanten mitteilen oder z. B. auf einem
Diktiergerät aufzeichnen. Da die Lage der Festpunkte bekannt ist, ist das
Meßergebnis unmittelbar den entsprechenden Wegestrecke oder dem
Wegepunkt zuzuordnen.
Alternativ kann erfindungsgemäß entsprechend der festgestellten
Differenzdicke ein elektronisches oder elektrisches Signal erzeugt werden,
das von einer entsprechenden Auswerteinrichtung aufgezeichnet wird. Dabei
kann es sich z. B. um einen Mini-Computer handeln, der ebenfalls auf dem
Richtscheit angeordnet ist, oder das Meßergebnis wird per Funk an eine
Datenempfangsstation übertragen.
Im günstigsten Fall ist dieses elektronische Aufzeichnungsgerät mit einer
Eingabeeinrichtung versehen, in der bei Beginn der Messung die
entsprechend zu vermessende Wegestrecke bezeichnet wird und auch das
Sollmaß der Meßdicke der eingebrachten Schicht voreingestellt ist. In
diesem Fall kann die Meßdifferenz direkt angezeigt oder aufgezeichnet
werden.
Der Kontaktstab, der den Meßtaster oder das elektroinduktive
Längenmeßgerät durch longitudinale Auslenkung des entsprechenden
Meßtasters oder Meßkopfes beaufschlagt, kann z. B. mit einer
teleskopischen Feststellung oder einer Zahnstangenverstellung ausgerüstet
sein und vor Meßbeginn auf den Erwartungswert in seiner Länge fixiert
werden. Zur Vermeidung von punktuellen Meßfehlern ist der Kontaktstab an
seiner den Boden berührenden Seite mit einer genormten Kontaktplatte oder
Auflagefläche von z. B. 100 cm2 versehen, wodurch auch ein Einsinken des
Kontaktstabes in Kies- oder Sandschichten verhindert wird.
Die Auslenkung des Meßtasters wird also allein dadurch bewirkt, daß der
Bediener des Richtscheits dieses an den Festpunkten einfach vertikal abläßt
und so eine Verschiebung des Kontaktstabes relativ zum Richtscheit bewirkt.
Dieser Kontaktstab ist an einem vorher festgelegten Punkt des
Richtscheites, oder an mehreren Punkten gleichzeitig, in einer Führung, z. B.
nach Art eines für sich bekannten Kreuzschlittens, an dem Richtscheit fixiert
und die Längenmeßeinrichtung, z. B. die Meßuhr selbst ist ebenfalls auf
dieser Führungseinrichtung unverrückbar angeordnet.
Anstelle einer teleskopischen Verstellung oder generell einer
Längenänderung des Kontaktstabes kann dieser auch so ausgebildet sein,
daß er nicht in seiner Länge, sondern nur in seiner Höhenlage relativ zum
Richtscheit durch eine Arretierung fixiert wird, welche es erlaubt, daß der
Meßstab nur eine Plus-/Minusbewegung in vertikaler Richtung zuläßt, die
dem maximal zu erwartenden Abweichungswert zum Sollmaß entspricht.
Dies könnte z. B. eine C-förmige, den zuvor erwähnten Kreuzschlitten oder
die Führungseinrichtung umgreifende und am Kontaktstab festzulegende
Klammer sein, die mit auskragenden zungenartigen Wegbegrenzern nur
eine Relativbewegung zum Richtscheit in vorgegebener Größenordnung
zuläßt. Bevor die Schichtdicke vermessen wird, wird diese Klammer in der
der
Schichtdicke entsprechenden Höhe am Kontaktstab versetzt und dort am
Kontaktstab arretiert. Die Schichtdickenänderung kann natürlich ein
Additivwert oder ein Subtraktionswert sein und demgemäß die Klammer
versetzt werden.
Erfindungsgemäß kann das Meßgerät, z. B. die Meßuhr, mit einem
Schleppzeiger versehen werden, damit das ermittelte Abweichungsmaß für
die Ablesung kurzzeitig fixiert werden kann, bevor es auf den Ausgangspunkt
oder Nullwert zurückgestellt wird. Diese Schleppanzeige oder mechanische
Maximalwertanzeige, die gegebenenfalls gekoppelt ist mit farbigen
Markierungen zur sofortigen Feststellung, ob der jeweilige Meßpunkt im
Toleranzbereich liegt oder nicht, läßt unmittelbar eine Entscheidung über
Gutwerte oder Schlechtwerte zu, ohne daß der absolute Meßwert bekannt
sein muß.
Die elektronische Registrierung der Meßergebnisse läßt eine zuverlässige
Dokumentation über die fachmännische Herstellung des Weges und für den
Bauherrn eine nachträgliche Kontrolle zu.
Anhand einer schematischen Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert
werden. Es zeigen:
Fig. 1 die Meßsituation an einem Wegprofil;
Fig. 2, 3 zwei Varianten der Verknüpfung eines Kontaktstabes
mit einem Längenmeßgerät in Seitenansicht mit Teilschnitt;
Fig. 4 eine Vorderansicht gemäß Fig. 2.
Im folgenden weisen identisch oder gleichwirkende Bauteile identische
Bezugsziffern auf.
Fig. 1 zeigt die Meßsituation beim erfindungsgemäßen Meßverfahren. Vor
Beginn des Wegebaues in eine Bodenebene 23 eingeschlagene Stäbe als
Festpunkte 24 sind längs eines zu erzeugenden Weges oder einer
Bodenschicht 22 parallel jeweils zueinander und in vorgegebenen Abständen
hintereinander angeordnet. Auf diese Festpunkte 24 kann ein Richtscheit 1
mit in entsprechendem seitlichem Festpunktabstand angeordneten
Zentrierungen 25, z. B. trichterförmigen Hülsen, abgesetzt werden. An z. B.
vier Meßpunkten sind Führungseinrichtungen 2, gekoppelt mit Meßuhren 4
und Kontaktstäben 11, arretiert worden. Beim Absenken des Richtscheites 1
auf die Festpunkte 24 berühren die Auflageflächen 12 der Kontaktstäbe 11,
deren Länge zuvor auf die Solldifferenz zwischen der Höhe der Festpunkte
und der Solldicke der Bodenschicht 22 eingestellt wurden, die Oberfläche der
Bodenschicht und erzeugen bei Abweichung von der Solldicke an den zuvor
definierten Meßpunkten an der Meßuhr 4 eine Distanzdifferenz, die an dem
Distanzzeiger 6 (Fig. 4) ablesbar ist. Diese Differenz kann auch an
Registriereinrichtungen 26 jeden Meßpunktes erfaßt und/oder angezeigt
werden, z. B. in Digitalziffern. Zugleich kann ein Meßcomputer 21 am
Richtscheit alle Meßwerte erfassen und auch dazu dienen, die jeweiligen
Standorte der Festpunkte 24 einzugeben oder sonstige ortsbezogenen
Angaben und die Solldicke der Bodenschicht 22 zu definieren.
Fig. 2 zeigt die Führung 2 und deren Kopplung mit dem Kontaktstab 11 in
Seitenansicht mit Teilschnitt, das Richtscheit 1, z. B. ein Vierkantprofil, ist von
der Führung 2, welche als hohles Kastenprofil ausgebildet ist, umschlossen,
während orthogonal zu dem Kastenprofil 2 ein weiteres Kastenprofil 27,
einen z. B. als Vierkantprofil ausgebildeten Kontaktstab 11, dargestellt ist ein
rechteckiges Aluminiumrohr, umschließt. Oberhalb der Führung 2 ist an dem
Kontaktstab 11 eine Zunge 9 angeschweißt, während unterhalb der Führung
2 die Beweglichkeit des lose in dem als Vertikalführung dienenden Teil 12
gelagerten Kontaktstabes 11 durch einen Anschlag 10 begrenzt wird. Die
Zunge 9 betätigt einen Meßtaster 7. Der Meßtaster gehört zu einer Meßuhr
4, die an ihrer Führungshülse 13 mittels Arretierung 5 an einem Meßuhrhalter
3 auf der Führung 2 befestigt ist.
Fig. 4 zeigt diese Situation in Vorderansicht, wobei auch die Arretierung 8 für
die Führung 2 auf dem Richtscheit 1 z. B. in Form von Flügelmuttern, die
gegen die Unterseite des Richtscheites durch die Führung 2 geschraubt
werden, dargestellt ist. Der Kontaktstab 11 hat in vordefinierten exakten
Abständen Bohrungen 14 in bekanntem Abstand zur Auflagefläche 12 unter
dem Kontaktstab. Sobald die Auflagefläche 12 die Bodenschicht 22 (Fig. 1)
berührt, schiebt der Kontaktstab 11 mit seiner Zunge 9 den Meßtaster 7 in
die Führungshülse 13, so daß an der Meßuhr 4 ein Distanzzeiger 6 eine
positive Dickenabweichung der Baustoffschicht 22 anzeigen kann. In der
Darstellung gemäß Fig. 4 ist die Meßuhr in Ausgangsposition gezeigt. Bei
negativer Abweichung von der Solldicke der Bodenschicht 22 würde die in
dem Meßtaster 7 angeordnete Rückstellfeder den Zeiger 6 entsprechend
negativ auslenken.
Fig. 3 zeigt eine Alternative zu der Befestigung des Kontaktstabes 11 und der
Beaufschlagung des Meßtasters 7 der Meßuhr 4. Durch die Bohrungen 14
(Fig. 4) des Kontaktstabes ist eine Klammer 15 geschoben, die aus einem in
seiner Länge vorgebbaren Distanzstück 17 und den Zungen 18 bzw. 19, die
mit dem Distanzstück fest verbunden sind, dargestellt. Die Zungen 18, 19
greifen durch die Bohrungen 14 und können dann am Kontaktstab mittels
Fixierungen 20 festgelegt werden. Die Zunge 18 kann um das Maß y der
Hubdifferenz bis zur Führung 2 bewegt werden, wobei ihm der federbelastete
Meßtaster 7 folgt und gegebenenfalls eine negative Höhendifferenz anzeigt.
In gleicher Weise kann die Zunge 19 um die Hubdifferenz x in Richtung
Führung 2 bewegt werden, bevor sie an der Führung 2 anschlägt und so der
Kontaktstab eine Hubbegrenzung erfährt.
Diese Lösung erübrigt eine Teleskopverstellung oder
Zahnstangenverstellung oder sonstige Längenänderung des Kontaktstabes.
Dieser kann seine Länge beibehalten, und lediglich durch das Umsetzen der
Klammer 15 am Kontaktstab 11 wird der jeweilige Meßbereich fixiert.
1
Richtscheit
2
Führung
3
Meßuhrhalter
4
Meßuhr
5
Meßuhrarretierung
6
Differenzzeiger
7
Meßtaster
8
Arretierung für Führung
9
Zunge
10
Anschlag
11
Kontaktstab
12
Auflagefläche
13
Führungshülse
14
Bohrung
15
Klammer
17
Distanzstück
18
Zunge
19
Zunge
20
Fixierung
21
Meßcomputer
22
Baustoffschicht
23
Baustoffebene
24
Festpunkt
25
Zentrierung
26
Registriereinrichtung
27
Kastenprofil
x, yHubdifferenzen
x, yHubdifferenzen
Claims (7)
1. Verfahren zur Ermittlung der Schichtdicke (22) eingebrachter
Baustoffe beim Bau von Wegen, umfassend folgende
Verfahrensschritte:
- 1. Aufstellen von in Höhe, Längsrichtung und Querrichtung eingemessenen Festpunkten (24) an gegenüberliegenden Orten beidseits des Weges,
- 2. Auflegen eines den Weg überbrückenden biegesteifen Richtscheites (1) auf die Festpunkte, wobei zuvor ein den Abstand zwischen der Oberfläche des Baustoffes und dem Richtscheit überspannender Kontaktstab (11) auf ein Sollmaß der Dicke der Schicht (22) eingestellt wurde,
- 3. Feststellen der Differenzdicke der Schicht gegenüber dem Sollmaß durch Betätigen eines auf dem Richtscheit angeordneten Längenmeßgerätes (4), dessen Meßtaster (7) vom Kontaktstab beaufschlagt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere
Kontaktstäbe (11) und Längenmeßgeräte (4) in vordefinierten
Abständen auf dem Richtscheit (1) angeordnet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das
Längenmeßgerät (4) ein der Differenzdicke entsprechendes
elektrisches Signal erzeugt, welches von einer Auswerteeinrichtung
(21, 26) aufgezeichnet wird, wobei die Zuordnung zum Festpunkt (24)
manuell oder automatisch erfaßt wird.
4. Vorrichtung zur Feststellung von punktuellen Abweichungen von
einem Sollmaß unter Verwendung zweier Fixpunkte nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, umfassend ein biegesteifes Richtscheit,
einen orthogonal zu dem Richtscheit angeordneten, vertikal
beweglichen Kontaktstab für einen Meßpunkt, einer das Richtscheit
und den Kontaktstab wenigstens teilweise umgreifende Führung,
wobei die Führung (2) auf dem Richtscheit (1) festsetzbar ist und ein
Längenmeßgerät (4) trägt, dessen Meßtaster (7) über den
Kontaktstab (11) betätigbar und der Kontaktstab in der Höhe um
vorgebbare Sollmaße verstellbar ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das
Längenmeßgerät (4) eine mechanische Maximalanzeige (6) umfaßt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß
das Längenmeßgerät mit einer elektroinduktiven
Längenmeßeinrichtung ausgestattet ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß der Meßtaster (7) mit einer seine Auslenkung
erfassenden Registriereinrichtung (21, 26) gekoppelt ist.
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ID=7833789
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