DE202004005761U1 - Protective layer for the ballast of a track track - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Schutzschicht für den Bettungskörper eines Gleisfahrweges, insbesondere für Eisenbahnen, welche den Bettungskörper gegen den anstehenden Erdkörper abtrennt.The invention relates to a protective layer for the Bettungskörper a track track, especially for railways, which the ballast against the upcoming earth body separates.
Seit einigen Jahrzehnten ist es im Oberbau der Eisenbahnen üblich, den aus Gleisschotter aufgebauten Bettungskörper gegen das angrenzende Erdplanum mittels sogenannter Planumsschutzschichten (PSS) abzugrenzen. Dadurch soll der Bettungskörper von den teilweise negativen bodenmechanischen Einflüssen des anstehenden Endgrundes entkoppelt beziehungsweise die unzureichenden bodenmechanischen Kennwerte des anstehenden Erdgrundes kompensiert werden. Üblicherweise werden PSS in Form von mineralischen Kies-Sand-Gemischen (KSG) mit oder ohne Zugabe von Brechkorn oder Recycling aufgebaut, deren Zusammensetzung und Körnung in Abstimmung mit den im jeweiligen Einzelfall vorliegenden hydrologischen und bodenmechanischen Verhältnissen festgelegt werden muss. Auf jeden Fall weisen diese Mineralstoffgemische eine wasserableitende und tragfähigkeitserhöhende Wirkung auf und schützen somit das Schotterbett vor Staunässe, Frostschäden und ungleichmässigen Setzungen bzw. Hebungen. Als besonders nachteilig wird allgemein empfunden, dass die Stärke der einzubauenden Kiessand-Schichten nicht nur ortsabhängig stark variieren, sondern dass vor allem grosse Mengen an Erdmaterial ausgehoben und abtransportiert, zugleich ebenso grosse Mengen an neu einzubauenden Planumssanden angeliefert werden müssen. Da diese Transportvorgänge üblicherweise nur im Profil des gesperrten Arbeitsgleises erfolgen können, sind sie mit grossem maschinentechnischen Aufwand verbunden.For several decades it is in the Track construction of the railways usual, the ballast body constructed from track ballast against the adjacent Erdplanum demarcate by means of so-called layer protection layers (PSS). Thereby should the ballast body from the partially negative soil mechanical influences of the pending end reason decoupled or the insufficient soil mechanical Characteristics of the upcoming earth ground are compensated. Usually are PSS in the form of mineral gravel-sand mixtures (KSG) with or without the addition of crushed grain or recycled, their composition and granulation in accordance with the hydrological conditions in each individual case and soil mechanical conditions must be determined. In any case, these mineral mixtures a water-draining and sustainability-enhancing effect up and protect thus the gravel bed from waterlogging, frost damage and uneven Settlements or uplifts. As a particular disadvantage is general felt that the strength of to be installed gravel sand layers not only strong depending on location vary, but that especially large amounts of earth material excavated and transported away, at the same time as large amounts of new to install Planumssanden must be delivered. Because these transport operations are usually only in the profile of the locked work track can be done they are associated with great mechanical engineering effort.
Aus
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schutzschicht für den Bettungskörper eines Gleisfahrweges, insbesondere für Eisenbahnen, welche den Bettungskörper gegen den anstehenden Erdkörper abtrennt, zu entwickeln, die einen kostensparenden Ersatz mineralischer Trag- bzw. Planumsschutzschichten ermöglicht. Insbesondere soll diese Schutzschicht geeignet sein, bestehende, sanierungsbedürftige Strecken mit einem geringeren Logistik- und Maschineneinsatz als bisher zu ertüchtigen. Neben der Ableitung von Wasser aus dem Schotterbett in die Randentwässerung und dem damit einhergehenden Schutz vor Frostschäden soll zugleich das Tragverhalten des Oberbaus hinsichtlich dynamischer und statischer Lasten aus dem Zugverkehr verbessert werden. Die Schutzschicht soll in einem kontinuierlichen Umbauverfahren mit hoher Vortriebsleistung einbaubar sein. Dabei ist anzustreben, dass keine neu zu konstruierenden, kapitalintensiven Baumaschinen erforderlich werden, sondern alle erforderlichen Leistungen weitestgehend mit dem vorhandenen Maschinenpark erbringbar sein sollten. Der Einbau dieser neuen Schutzschicht soll zudem witterungsunabhängiger als bei den Tragschichten aus Kies-Sand-Gemischen sein.The invention is based on the object Protective layer for the ballast body a track track, especially for railways, which the ballast against the upcoming earth body separates, develop, which is a cost-saving replacement of mineral Trag- or planum protective layers allows. In particular, this protective layer should be suitable for existing, rehabilitated routes with a lower Logistics and machine use as previously to be trained. In addition to the derivative of water from the ballast bed in the edge drainage and the associated Protection against frost damage should at the same time the bearing behavior of the superstructure in terms of dynamic and static loads from train services. The Protective layer is to be used in a continuous remodeling process high propulsive power be installed. It is desirable that No new, capital-intensive construction machinery required but all necessary services as far as possible should be available to the existing machinery. The installation This new protective layer should also be more weather - independent than be in the support layers of gravel-sand mixtures.
Diese Aufgabe wird in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Schutzschicht aus einer Vliesschicht, welche den Kontaktbereich des anstehenden Erdkörpers mit dem Bettungskörper abdeckt, und auf diesem Vlies aufliegenden, aneinanderstossenden plattenförmigen Elementen mit hoher Druckbelastbarkeit und geringer Wasseraufnahmefähigkeit bei Langzeitkontakt mit Feuchtigkeit aufgebaut ist. Ein solchermassen ausgeführtes System kann nicht nur den Oberbau zuverlässig entwässern, sondern auch die durch Eigengewicht des Oberbaus sowie aus dem Zugverkehr resultierenden Lasten zuverlässig und schadensfrei aufnehmen. Die bevorzugte Ausführung der plattenförmigen Elemente aus Hartschaum bietet zusätzlich die Vorteile einer sehr geringen Wärmeleitfähigkeit, eines hohen Elastizitätsmoduls, günstiger Bruchspannungsverhältnisse sowie eines geringen Eigengewichtes, wodurch auch ein manuelles Handling der Plattenelemente möglich wird. Eine Falzung der Hartschaumplatten gewährleistet eine ausreichend formschlüssige Verbindung jeweils zweier Elemente.This task will be in connection according to the preamble of claim 1 according to the invention thereby solved, that the protective layer of a nonwoven layer, which is the contact area of the upcoming earth body with the ballast body covering, and resting on this fleece, abutting one another disc-shaped Elements with high compressive strength and low water absorption capacity is built up with long-term contact with moisture. Such a mass executed System can not only drain the superstructure reliably, but also the through Net weight of the superstructure and the train traffic resulting Loads reliable and record without damage. The preferred embodiment of the plate-shaped elements made of hard foam provides additional the advantages of a very low thermal conductivity, a high modulus of elasticity, better Fracture stress ratios as well a low dead weight, which also allows manual handling the plate elements is possible. A folding of the rigid foam panels ensures sufficient positive Connection of two elements.
Gemäss einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemässen Gedankens entspricht die Breite der Schutzschicht in Querrichtung zur Gleislängsachse mindestens einem Betrag B, wobei B gemäss der Beziehung B = 2×y + SB ermittelt wird. Hierbei entspricht die Grösse y dem vertikalen Abstand zwischen der Oberkante der Schutzschicht und der Unterkante der auf dem Bettungskörper aufliegenden Gleisschwellen, die Grösse SB gibt hingegen den in Querrichtung zur Gleislängsachse gemessenen Abstand beider Köpfe einer Gleisschwelle an. Dadurch ist gewährleistet, dass die Schutzschicht unabhängig von ihrer vertikalen Einbauposition stets den relevanten Lastausbreitungsbereich abdeckt.According to an advantageous embodiment of invention Thought corresponds to the width of the protective layer in the transverse direction to the track longitudinal axis at least an amount B, where B is given by the relationship B = 2 × y + SB is determined. Here, the size y corresponds to the vertical distance between the upper edge of the protective layer and the lower edge of the on the ballast on the other hand, the size SB gives the in Transverse direction to the track longitudinal axis measured distance between both heads a track threshold. This ensures that the protective layer is independent of their vertical installation position always the relevant load propagation range covers.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform sind die plattenförmigen Elemente aus Hartschaum, insbesondere extrudiertem Polystyrol (z.B. X-PS-G), aufgebaut.According to a preferred embodiment are the plate-shaped ones Rigid foam elements, especially extruded polystyrene (e.g., X-PS-G), built up.
Desweiteren ist es sinnvoll, wenn Werkstoff, vertikale Stärke und Grundfläche eines Einzelkörpers dieser plattenförmigen Elemente in Abhängigkeit von den bodenmechanischen Kennwerten des anstehenden Erdkörpers derart dimensioniert sind, dass auf der Oberfläche der eingebauten Schutzschicht Verformungsmoduli von Evd ≥ 45 MN/m² oder Ev2 ≥ 100 MN/m² bei einem Verdichtungsgrad von Dpr = 100 % erreicht werden.Furthermore, it makes sense if material, vertical thickness and base area of a single body of these plate-shaped elements depending on the soil mechanical characteristics of the upcoming earth body are dimensioned such that on the surface of the built-in protective layer deformation moduli of E vd ≥ 45 MN / m² or E v2 ≥ 100 MN / m² at a degree of compaction of D pr = 100% can be achieved.
Eine vorteilhafte Ergänzung des erfinderischen Grundkonzeptes sieht vor, dass die Stärke der plattenförmigen Elemente im Übergangsbereich zwischen einem erfindungsgemäss ausgeführten Bettungskörper und einem ohne Planumsschutzschicht ausgeführten Bettungskörper über eine Länge von mindestens 20 Meter kontinuierlich abnimmt und die Mindeststärke eines Elementes im Schlussbereich des Überganges noch mindestens 0,04 Meter beträgt. Dadurch wird erreicht, dass sowohl die Tragfähigkeit des Unterbaus im Übergangsbereich gewährleistet bleibt, gleichzeitig aber auch trotz unterschiedlicher Elastizitätsmoduli zwischen den beiden Bettungskörpern gleichmäßige Fahreigenschaften für die Züge sichergestellt werden.An advantageous addition to the inventive basic concept provides that the strength of the plate-shaped elements in the transition area between an invention executed Bettungskörper and a ballast body without a protective covering layer over a Length of at least 20 meters continuously decreases and the minimum strength of one Element in the final area of the transition still at least 0.04 meters. This ensures that both the load capacity of the substructure in the transition area guaranteed remains, but at the same time despite different elastic moduli between the two ballast bodies uniform driving characteristics for the Trains ensured become.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform ist die Vliesschicht aus Polypropylen ausgeführt und weist ein Flächengewicht von mindestens 400 g/m² auf. Ebenso ist es noch vorteilhaft, wenn die Vliesschicht bei einer gegebenen Auflast von 2 kN mit einer Mindeststärke von 3 mm ausgeführt ist. Durch diese Materialeigenschaften übt das Vlies eine kapillarbrechende Wirkung aus. Dies ist sinnvoll, damit sowohl das durch die Stösse zwischen den plattenförmigen Elementen eindringende Sickerwasser als auch das durch den Porenwasserüberdruck nach oben steigende Wasser durch das Vlies zuverlässig in die Randentwässerung geführt wird und eine Wasserdurchdringung der Schutzschicht verhindert wird.According to a preferred embodiment the nonwoven layer is made of polypropylene and has a basis weight of at least 400 g / m². It is also advantageous if the nonwoven layer in a given load of 2 kN with a minimum thickness of 3 mm. By exercises these material properties the fleece has a capillary breaking effect. This is useful so that both through the bumps between the plate-shaped Elements penetrating leachate as well as the pore water overpressure upward rising water through the fleece reliable in the edge drainage guided and water penetration of the protective layer is prevented.
Der Erfindungsgedanke wird in nachfolgendem Ausführungsbeispiel visualisiert. Es zeigt in PrinzipdarstellungThe inventive idea is in the following embodiment visualized. It shows in schematic representation
Im Vorfeld des Einbaus der erfindungsgemässen Schutzschicht muss zunächst durch Baugrund-Untersuchungen abgesichert sein, dass im Endplanum grobkörniger beziehungsweise gemischt- und feinkörniger Boden ansteht, der auf Vertormungsmoduli von Evd ≥ 35 MN/m² oder Ev2 ≥ 45 MN/m² bei einem Verdichtungsgrad von Dpr = 97 % gebracht werden kann bzw. diese bereits aufweist.Prior to the installation of the inventive protective layer must firstly by building investigations be secured that coarse-grained or mixed and fine-grained in the Endplanum ground is present, the on Vertormungsmoduli of E vd ≥ 35 MN / m² or E v2 ≥ 45 MN / m ² at a Degree of compaction of D pr = 97% can be brought or this already has.
Die Erstellung der erfindungsgemässen Schutzschicht erfolgt mit Hilfe einer handelsüblichen Bettungsreinigungsmaschine, die im Vergleich zu den bei Kies-Sand-Gemischen erforderlichen Planumsverbessenungsmaschinen einen deutlich niedrigeren Kapitalaufwand verursacht. Die Bettungsreinigungsmaschine wird lediglich um eine Abrollvorrichtung für das Vlies sowie eine Verdichtungsbohle zur Herstellung eines ebenen und ausreichend verdichteten Erdplanums ergänzt.The preparation of the inventive protective layer takes place with the aid of a commercially available ballast cleaning machine, compared to the required in gravel-sand blends planum machines significantly lower capital expenditure. The ballast cleaning machine is only to a roll-off device for the fleece and a compaction boom for Production of a level and sufficiently compacted earth added.
Im Zuge einer Schottenbettreinigung räumt o.g. Bettungsreinigungsmaschine den Gleisschotter unterhalb des Gleisrostes mittels eines Schrapers oder Kettenbalkens aus, reinigt den Altschotter, siebt zu kleine Schotterbestandteile aus und baut den derart gereinigten Gleisschotter nachfolgend wieder unter dem Gleisrost ein. Der Gleisrost wird bei diesem Vorgang lediglich angehoben, verbleibt jedoch ansonsten in seiner Lage. Der bei diesem Arbeitsprozess von der Bettungsreinigungsmaschine geschaffene schotterfreie Raum kann nun auch zum Einbringen von Vlies und Plattenelementen genutzt werden. Innerhalb dieses schotterfreien Arbeitsraumes läuft die Verdichtungsbohle in Arbeitsrichtung voraus und stellt die geforderte Ebenflächigkeit, Tragfähigkeit und Dichte des Endplanums her. Von der anschliessenden Abrollvonrichtung wird das Vlies auf das Endplanum ausgerollt, wobei bei einem allfälligen Rollenwechsel eine Überlappung beider Rollenbahnen von mindestens 30 cm erfolgt. Das manuelle Einlegen der Plattenelemente bildet innerhalb des schotterfreien Arbeitsraumes den letzten Arbeitsschritt, bevor der aufbereitete Schotter wieder zugeführt wird. Alternativ lässt sich natürlich eine schwerkraftunterstütze mechanische Zuführung der Plattenelemente realisieren, beispielsweise in Analogie zur Zuführung von Gleisschwellen bei den bekannten Gleisumbaumaschinen. In Bogenradien bis zu 250 m toleriert die erfindungsgemässe Schutzschicht ein Abweichen von dem an sich wünschenswerten fugenfreien Aneinandenstossen der Plattenelemente, so dass hierfür weiterhin rechteckige Plattenelemente verwendet werden können. Die wirkt sich vorteilhaft auf die Lagerlogistik aus.In the course of a bulkhead cleaning admits o.g. Ballast cleaning machine the track ballast below the track grid by means of a Schrapers or chain bar, cleans the old gravel, sieves out too small ballast components and builds the cleaned up so Track ballast below again under the track rust. The track rust is only raised during this process, but otherwise remains in his position. The in this work process of the ballast cleaning machine created ballast-free space can now also for the introduction of Fleece and plate elements are used. Within this ballastless Workspace is running Compaction Boom ahead in the direction of work and provides the required flatness, Carrying capacity and Density of Endplanums ago. From the subsequent Abrollvonrichtung the fleece is rolled out onto the final planum, whereby in case of a roll change an overlap both roller conveyors of at least 30 cm. Manual insertion the plate elements forms within the ballast-free working space the last step before the processed gravel again supplied becomes. Alternatively leaves of course a gravity-assisted mechanical feed realize the plate elements, for example in analogy to feed of track sleepers in the known track-laying machines. In radii of curvature up to 250 m, the protective layer according to the invention tolerates a deviation of which in itself desirable joint-free Aneinandenstossen the plate elements, so that this continues rectangular plate elements can be used. That has an advantageous effect on the warehouse logistics.
Nach Einbau der erfindungsgemässen Schutzschicht erfolgen die für Bettungsreinigungsmassnahmen üblichen Arbeiten hinsichtlich Hebe- und Verdichtungsstopfugen sowie Gleisstabilisierung.After incorporation of the inventive protective layer do the for Ballast cleaning measures usual Work on lifting and compaction stoppers and track stabilization.
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- Erdkörperearths
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- Vlieswerkstoff aus PolypropylenNon-woven material made of polypropylene
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- plattenförmiges Elementplate-shaped element
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- Bettungskörper aus GleisschotterBallast body ballast
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- Gleisschwellesleeper
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- Schienerail
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