DE3525899A1 - Anordnung zur schalldaempfung in einem tunnel - Google Patents

Description

Es ist bekannt, zur Schalldämpfung beispielsweise in Straßentunneln schallschluckende Elemente an der Tunnelwandung zu befestigen. Im Stand der Technik sind die schallschluckenden Elemente aneinandergefügte Bekleidungstafeln, die über eine Unterkonstruktion mit der Tunnelwandung befestigt sind. Die Schallabsorption dieser Bekleidungstafeln wird dadurch verstärkt, daß man die Tafeln locht und mit Schallabsorptionsmaterial hinterlegt.

Derartige Tunnelauskleidungen können aber nur für Straßentunnels verwendet werden.

Für Eisenbahntunnels sind sie nicht geeignet.
Die Ursachen hierfür sind die folgenden:
Ein Eisenbahntunnel wird im allgemeinen, insbesondere bei mit hohen Geschwindigkeiten durchfahrenen Tunnelstrecken, durch den von einem hindurchfahrenden Zug erzeugten Staudruck und den Vibrationen wesentlich stärker beansprucht als dies bei Straßentunneln der Fall ist. Aus Sicherheitsgründen müssen daher die Tunnelwandungen eines Eisenbahntunnels von Zeit zu Zeit im Hinblick auf evtl. Rißbildungen im Beton inspiziert werden. Mit einer vollflächigen Auskleidung eines Eisenbahntunnels, wie das bei Straßentunneln bekannt ist, wäre diese Inspektion mit großen Schwierigkeiten verbunden, weil man hierzu die Auskleidungselemente im wesentliche vollständig abbauen müßten. Dies ist jedoch in der Praxis nicht möglich. Zwar könnten flächenmäßige Auskleidungen verwendet werden, wenn man die einzelnen Auskleidungsflächenelemente verschieblich auf einer Unterkonstruktion anordnet, dies wäre jedoch mit einem hohen Aufwand bei der Montage und bei der Inspektion und entsprechenden Kosten verbunden.

Um diese Schwierigkeiten und den damit verbundenen hohen Kosten- und Montageaufwand zu umgehen, bestünde die Möglichkeit, feststehende schallschluckende Elemente einzubauen, die nur einen Teil der Tunnelfläche bedecken. Dabei ist jedoch aus Sicherheitsgründen gefordert, daß die feststehenden Elemente etwa 80% der Tunnelwandungsfläche frei einsehbar halten, d. h., diese Fläche nicht abdecken. Bekannterweise ist aber der Schallabsorptionswirkungsgrad um so größer, je größer die Schallabsorptionsfläche ist. Es war daher im Stand der Technik keine Lösung bekannt, mit der es einerseits möglich ist, einen hohen Prozentsatz der abzudeckenden Tunnelwandung frei einsehbar zu halten, andererseits aber noch auf dem verbleibenden Raum eine ausreichend wirkungsvolle Schallabsorption herbeizuführen. Dies gilt um so mehr, als daß insbesondere in Eisenbahntunneln die Geräuschentwicklung besonders hoch ist und daher die Anordnung von schallschluckenden Elementen nur dann sinnvoll ist, wenn diese tatsächlich spürbar eine Schallminderung herbeiführen können.

Da es bisher hierfür keine befriedigende Lösung gab, hat man auch schon überlegt, die Zugwaggons insbesondere bei Hochgeschwindigkeitszügen, die auf Strecken mit einem relativ hohen Prozentsatz von Tunneln eingesetzt werden, mit entsprechenden Schallisolierungen zu versehen. Dies ist jedoch mit einem sehr hohen Kostenaufwand verbunden.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Schalldämmung in einem Tunnel zu schaffen, die einerseits die Tunnelwandung zu Inspektionszwecken jederzeit in ausreichendem Maße frei einsehbar hält, andererseits aber eine befriedigende schalldämmende Wirkung hat. Diese Aufgabe wird bei einer Anordnung zur Schalldämmung in einem Tunnel mit schallschluckenden Elementen, die an der Tunnelwandung gehalten werden, dadurch gelöst, daß die schallschluckenden Elemente walzenförmige Einzelabsorber sind, die mit ihren Achsen im wesentlichen parallel zur Tunnelachse ausgerichtet und in nebeneinanderliegenden Reihen mit einem Achsabstand angeordnet sind, der größer als der Außendurchmesser der Einzelabsorber ist.

Die Verwendung von walzenförmigen Einzelabsorbern als schallschluckende Elemente bringt den Vorteil, daß von den schallschluckenden Elementen einerseits eine relativ große schallschluckende Oberfläche zur Verfügung gestellt wird, andererseits aber diese Fläche nicht die Tunnelwandung abdeckt. Dadurch kann ein relativ großer Prozentsatz der Tunnelwandungsfläche frei einsehbar bleiben, ohne daß dies zwangsläufig die Schallabsorptionsfläche vermindert. Die Anordnung der Einzelabsorber mit ihren Achsen im wesentlichen parallel zur Tunnelachse hat zur Folge, daß die Angriffsfläche der Absorberelemente in Strömungsrichtung des bei einem hindurchfahrenden Zug erzeugten Luftstromes liegt, so daß die Einzelabsorber der durch Druck und Sog hervorgerufenen Beanspruchung standhalten können. "Im wesentlichen" parallel schließt dabei einen Winkelbereich von ± 30° der Einzelabsorberachen zu der Tunnelachse mit ein.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß keine Temperaturgefälle entstehen, die zur Durchfeuchtung der dämpfenden Materialien infolge von Wasserdampfdiffusionen führen könnten, wie das bei vollflächig angeordneten Absorptionsschichten der Fall ist.

Die Einzelabsorberreihen liegen dadurch, daß der Achsabstand zwischen den Reihen größer als der Außendurchmesser der Einzelabsorber ist, so weit auseinander, daß die Tunnelwandung zwischen den Reihen hindurch und ohne Abnahme der Absorber frei einsehbar ist. Je nach Blickwinkel können dabei auch Wandbereiche eingesehen werden, die hinter den Absorbern liegen, so daß insgesamt ein sehr hoher Prozentsatz der Tunnelwandung frei einsehbar bleibt.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Einzelabsorber in nebeneinander verlaufenden Reihen versetzt angeordnet sind. Die versetzte Anordnung der Einzelabsorber erhöht einerseits den Wirkungsgrad der Schallabsorption und erleichtert andererseits das Erkennen von Rißbildungen.

Als vorteilhaft haben sich Einzelabsorber erwiesen, die eine Mineralfaserrohrschale aufweisen, die mit einem Lochblech ummantel ist. Durch die Verwendung eines Lochbleches, vorzugsweise aus Aluminium, ist einerseits sichergestellt, daß der Schall in die ummantelte Mineralfaserrohrschale eindringen kann. Andererseits wird dadurch die mechanische Festigkeit der Absorber erhöht, so daß sie sehr hohen Druck- und Soglasten, die bei Hochgeschwindigkeitszügen mit Geschwindigkeiten bis V = 250 km/pro Stunde bis zu 250 kp/m² anzusetzen sind, ohne weiteres standhalten können.

Um die mechanische Festigkeit noch weiter zu erhöhen, kann das Lochblech auch die Walzenenden (Stirnflächen) abdecken.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform haben die Einzelabsorber einen Außendurchmesser von ca. 10 cm und sind in einem Achsabstand von ca. 25 cm angeordnet. Mit solchen Einzelabsorbern wird erreicht, daß der Tunnelinnenradius durch die Anbringung der Elemente nur unwesentlich, nämlich um 10 cm, verringert wird. Ein Achsabstand von 25 cm hat sich als geeignet erwiesen, um einerseits eine ausreichende schallabsorbierende Wirkung zu erzielen, andererseits läßt dieser Achsabstand auch eine ausreichend gute freie Einsichtnahme auf die Tunnelwandung zu.

Insbesondere hat es sich als vorteilhaft erwiesen, derartige Einzelabsorber mit ca. 1 m Länge und einer Flächenbelegung von 4 Absorbern pro m² anzuordnen.

Für die Befestigung der Einzelabsorber möglichst nahe an der Tunnelwandung gibt es verschiedene Möglichkeiten. So können die Einzelabsorber direkt an der Tunnelwandung jeweils über Dübel befestigt sein, in denen durch die Absorber gesteckte Schrauben verankert sind. Es ist aber auch möglich, die Einzelabsorber über an den Stirnflächen angreifenden Tragschienen an der Tunnelwandung zu halten. Es können aber auch Bandlaschen für die Befestigung vorgesehen sein. In jedem Fall ist es jedoch erstrebenswert, die Absorber so dicht wie möglich unmittelbar auf der Tunnelwandung zu befestigen, damit die effektive Höhe bzw. Breite der Tunneldurchfahrt nur unwesentlich bzw. in einem annehmbaren Maße vermindert wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert und beschrieben.

Fig. 1 zeigt in schematischer, perspektiver Ansicht eine erfindungsgemäße Schalldämpfanordnung in einem Eisenbahntunnel,

Fig. 2 zeigt die in eine Ebene projizierte Tunnelwand in Pfeilrichtung II der Fig. 1,

Fig. 3 zeigt einen zur erfindungsgemäßen Schalldämpfung verwendeten Einzelabsorber und

Fig. 4 erläutert die Möglichkeit zur Befestigung der Einzelabsorber.

In der schematischen Darstellung in Fig. 1 ist eine Tunnel 1 gezeigt, in dem Eisenbahnschienen 2 verlegt sind. Zur Schalldämpfung sind an der Tunnelwand walzenförmige Einzelabsorber 3 angebracht. Der größte Lärmpegel ist in Höhe der Gleise durch Reibungsgeräusche mit den Rädern. Der Pegel nimmt nach oben ab. Deshalb ist es sinnvoll und möglich, den Achsabstand a zwischen den Einzelabsorbern von unten, d. h. beginnend im Bereich der Schienen, nach oben hin zunehmend größer werden zu lassen. Die Einzelabsorber sind in einzelnen Reihen R 1, R 2, R 3 angeordnet, wobei ihre Achsen im wesentlichen parallel zur Tunnelachse verlaufen. Der Achsabstand a zwischen den Achsen der in einer Reihe liegenden Absorber und denen in einer benachbarten Reihe ist größer als der Außendurchmesser der Einzelabsorber, so daß zwischen den einzelnen Reihen Wandflächen verbleiben, die frei einsehbar sind.

Von Reihe zu Reihe sind die Absorber 3 versetzt (Fig. 2), d. h. auf Lücke an der Tunnelwand befestigt, so daß zwischen den einzelnen Reihen jeweils gut einsehbare Flächenelemente der Tunnelwandung 4 bleiben. Durch die Anordnung der Einzelabsorber 3 in Erstreckungsrichtung des Tunnels bieten diese die geringstmögliche Angriffsfläche für die bei der Durchfahrt eines Zuges erzeugten Druck- und Sogkräfte.

Die Absorber könnten auch unter Bildung eines Winkels α (sh. Fig. 2) zur Erstreckungsrichtung des Tunnels angeordnet werden. Dadurch würden aber die wirksamen Angriffsflächen für die erwähnten Druck- und Sogkräfte größer, so daß aus Stabilitätsgründen der Winkel α nicht größer als 30° gewählt werden sollte.

Ein erfindungsgemäß verwendetes Einzelabsorberelement ist in Fig. 3 dargestellt. Ein derartiger Absorber weist eine Mineralfaserrohrschale 5 auf, die beispielsweise aus der im Handel unter dem Warenzeichen "ISOVER" erhältlichen Mineralfaser geformt ist. Um die Stabilität der Rohrschale zu erhöhen, wird die Schale von einem Lochblech 6 ummantelt. Das Lochblech 6 besteht beispielsweise aus einem 1 mm starken Aluminium mit einer 5/7 mm Lochung 9 und einem Lochflächenanteil von ≦λτ 50%. Dadurch ist ausreichend sichergestellt, daß der Schall in die schallschluckenden Mineralfaserschale 5 eindringen kann und daß dennoch die mechanische Stabilität ausreichend groß ist. Das Lochblech 6 deckt zur weiteren Erhöhung auch die Stirnfläche 3 a eines Einzelabsorbers 3 ab.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel beträgt die Wanddicke d ₁ der Rohrschalen 5 ca. 40 mm. Der Innendurchmesser kann bei etwa 20 mm liegen. Die Rohdichte der zur Herstellung der Schalen verwendeten Mineralfaser liegt bei ca. 50 kg pro m³. Damit beträgt der Außendurchmesser d _A eines bei der Erfindung verwendeten Einzelabsorbers ca. 10 cm, so daß der Durchfahrradius des Tunnels durch die Anbringung der Absorber 3 nur unwesentlich verringert wird. Wenn Einzelabsorber mit den genannten Maßen und einer Länge von ca. 1 m im Achsabstand a von 25 cm und einer Belegungsdichte von 4 Arbsorbern/m² an der Tunnelwandung befestigt werden, bleiben ca. 80% dieser Wandung frei einsehbar, so daß die Tunnelwandunginspiziert werden kann, ohne daß hierzu die Absorber abmontiert oder verschoben werden müßten.

Die Befestigung der Absorber kann, wie das in Fig. 3 angedeutet ist, mittels durch die Absorberkörper hindurch gestecke Schrauben 7 erfolgen, die in Dübeln in der Tunnelwand verankert werden. Alternativ hierzu wäre auch eine Befestigung über Bandlaschen, die in den Figuren nicht gezeigt sind, möglich oder aber eine Befestigung mittels Tragschienen 8, wie das anhnand von Fig. 4 angedeutet ist. Die Absorber werden hierzu an den Stirnflächen mit nicht gezeigten Haken oder Schrauben versehen, die in entsprechende Aussparungen in den Tragschienen 8 eingreifen. Die Tragschienen werden dann mit bekannten Befestigungsmitteln an der Tunnelwandung befestigt. Auch bei dieser Befestigung sind die Einzelabsorber 3 so befestigbar, daß sie an der Tunnelwand liegen, so daß sie nur um das Maß ihres Außendurchmessers den Tunnelradius vermindern. Es versteht sich, daß je nach Anforderungen die Belegungsdichte, die Länge, die Reihenabstände und die Außendurchmesser der Absorber variiert werden können. Ein weiterer Vorteil liegt außerdem noch darin, daß bei örtlicher Beschädigung einzelne Elemente leicht auszuwechseln sind, ohne daß Nachbarelemente demontiert werden müssen.

Claims (9)

1. Anordnung zur Schalldämpfung in einem Tunnel, mit schallschluckenden Elementen, die an der Tunnelwandung gehalten werden, dadurch gekennzeichnet, daß die schallschluckenden Elemente walzenförmige Einzelabsorber (3) sind, die mit ihren Achsen im wesentlichen parallel zur Tunnelachse ausgerichtet und in nebeneinanderliegenden Reihen (R ₁, R ₂, R ₃) mit einem Achsabstand (a) angeordnet sind, der größer als der Außendurchmesser (d _A ) der Einzelabsorber (3) ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelabsorber (3) in nebeneinanderverlaufenden Reihen (R ₁, R ₂; R ₂, R ₃) versetzt angeordnet sind.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelabsorber (3) eine Mineralfaserrohrschale (5) aufweisen, die mit einem Lochblech (6) ummantelt ist.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Lochblech (6) aus Aluminium besteht.

5. Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelabsorber (3) an den Walzenenden (3 a) ebenfalls mit einem Lochblech (6) abgedeckt sind.

6. Anordnung nach wenigstens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelabsorber einen Außendurchmesser (d _a ) von ca. 10 cm haben und in einem Achsabstand (a) von ca. 25 cm angeordnet sind.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß pro m² vier ca. 1 m lange Einzelabsorber (3) angeordnet sind.

8. Anordnung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelabsorber (3) an der Tunnelwandung (4) über Dübel befestigt sind, in denen durch die Absorber gesteckte Schrauben (7) verankert sind.

9. Anordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelabsorber (3) über an den Stirnflächen (3 a) angreifende Tragschienen (8) an der Tunnelwandung (4) befestigt sind.