FI126683B - Menetelmä junaradan pylvään perustamiseksi ja junaradan pylvään perustus - Google Patents

Description

Menetelmä junaradan pylvään perustamiseksi ja junaradan pylvään perustus

Keksinnön tausta

Keksinnön kohteena on menetelmä junaradan pylvään perustamiseksi, missä menetelmässä pakotetaan maan sisään putkipaalu.

Edelleen keksinnön kohteena on junaradan pylvään perustus, johon kuuluu putkipaalu.

Junaradan pylvään perustuksen tulee luonnollisesti kantaa pylvään aiheuttama pystykuorma. Perustus sijoitetaan ratapenkereen reunaan, joten perustukseen kohdistuu penkereestä erittäin voimakas epäsymmetrinen sivu-kuorma. Pystykuorma ja etenkin voimakas epäsymmetrinen sivukuorma asettavat korkeat vaatimukset perustuksen laadulle. Edelleen junaradan yhteydessä perustuksen tekemiselle asettaa vaatimuksia se, että raideliikenteelle tulee aiheuttaa mahdollisimman vähän häiriötä. Myöskin työskentely junaradan säh-köjohtimien läheisyydessä aiheuttaa rajoituksia perustuksissa käytettävien rakenteiden mitoille ja käytettävien työkoneiden koolle tai sitten joudutaan työskentelyn ajaksi katkaisemaan sähkösyöttö johtimista, mikä aiheuttaa varsin paljon valmistelua ja työtä sekä myös osaltaan haittaa raideliikenteelle, koska käytännössä sähkökatkos edellyttää katkoa myös junaliikenteessä.

Tyypillisimmin junaradan pylväiden perustukset ovat anturallisia be-toniperustuksia. Anturallisia perustuksia varten joudutaan tekemään melko laaja kaivanto. Kaivanto tulisi yleensä tehdä radan puolelta tuettuna, jotta kaivuja täyttötyöt voitaisiin tehdä työturvallisuussäädösten mukaisesti. Kaivannon tekeminen häiritsee yleensä junaliikennettä. Lisäksi tukiseinien teko on kallista. Kaivannot tehdäänkin usein tukemattomina kustannussyihin vedoten. lukemattoman kaivannon tekeminen junaliikenteen kannalta on mahdollista, mikäli kaivutyöt, perustusten asentaminen ja täyttötyöt tehdään liikennekatkon aikana. Perustuksen vaatiman pystysuoran kaivannon luiskan tekeminen on kuitenkin työturvallisuuden kannalta riskialtista. Lisäksi radan alla olevaa maata sortuu kaivantoon työn aikana ja tämän johdosta ratapenger löyhtyy. Perustuksen ympärystäytöt tulee liikennekatkon aikana tehdä varsin nopeasti, jolloin helposti ympärystäytöt tulee tiivistettyä huonosti. Löyhtynyt ratapenger ja huonosti tiivistetty perustuksen ympärystäyttö heijastuvat radan alla olevaan penkereeseen. Penkereen löyhtyessä rataan syntyy painumaeroja ja tätä kautta radan jatkuvaa kunnossapitotarvetta muutaman vuoden ajan.

Edelleen tunnetaan kahden porapaalun avulla muodostettu perustus. Kyseinen perustus koostuu kahdesta 6 m pitkästä porapaalusta, jotka porataan maaperään. Porapaalujen yläpäät yhdistetään rakenteella, johon pylväs kiinnitetään. Pitkien porapaalujen asentaminen edellyttää radalla sähkö- ja liikennekatkoa. Lisäksi porapaalujen asentaminen edellyttää porakaluston tuomista rakennuspaikalle. Niinpä perustuksen asennus- ja rakennuskustannukset ovat varsin suuret. Edelleen kyseinen perustustyyppi ei sovellu käytettäväksi pohjamaan ollessa pehmeää ja huonosti kantavaa, koska porapaalut ovat määrämittaisia.

Junaradan pylvään perustuksena käytetään myös sellaista ratkaisua, jossa lyödään kolme paalua kovaan pohjaan saakka. Paalujen lyömisen jälkeen ne katkaistaan yläpäästä ja paalujen päälle rakennetaan muotti. Muottiin valetaan betonista antura, joka kiinnittää paalut toisiinsa. Valuun kiinnitetään betonista valamalla valmistettu pilasteriosa. Paalujen lyömistä varten on työmaalle hankittava paalutuskone ja betonivalu edellyttää yleensä betoniau-ton tuomista työmaalle. Niinpä tällaisen perustuksen rakentamisessa joudutaan käyttämään runsaasti työkoneita ja ratkaisussa on useita eri osia ja niihin liittyviä työvaiheita. Niinpä tällaisen perustuksen rakennuskustannukset ovat kohtuullisen korkeat.

Vielä tunnetaan junaradan pylväsperustus, jossa porataan poraput-kella reikä. Poraputken sisään asennetaan perustuksen muodostava putki ja poraputki poistetaan. Asennetun putken yläpäähän kiinnitetään teräskappale, jossa olevasta aukosta painetaan putken sisälle laastia. Laastin avulla injektoidaan perustuksen muodostavan putken ja poratun reiän väli. Perustuksen rakentaminen edellyttää porakaluston sekä laasti-injektointikaluston käyttämistä työmaalla. Niinpä asennuskaluston määrän ja käyttökustannusten takia kyseisestä perustuksesta tulee varsin kallis. Porakaluston avulla ei pystytä poraamaan ilman sähkökatkoa kovinkaan syvää reikää. Syvän reiän poraaminen taas siis vaatii sähkökatkoksen tekemisen. Julkaisussa GB2411909A on esitetty menetelmä junaradan pylvään perustamiseksi.

Keksinnön lyhyt selostus Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan uudentyyppinen menetelmä junaradan pylvään perustamiseksi ja junaradan pylvään perustus.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, mitä on esitetty itsenäisessä patenttivaatimuksessa 1.

Keksinnön mukaiselle perustukselle on tunnusomaista se, mitä on esitetty itsenäisessä patenttivaatimuksessa 6.

Nyt esitetyssä ratkaisussa asennetaan perustukseksi alapäästä avoin määrämittainen putkipaalu siten, että perustus on anturaton. Putkipaalun ylimmäksi jäävä pisin määrämittainen osuus määritellään niin lyhyeksi, että se on asennettavissa junaradan viereen katkaisematta sähköä junaradan sähköjohtimista. Tällainen perustus voidaan asentaa paikoilleen junaliikennettä juurikaan häiritsemättä. Putkipaalu voidaan asentaa paikoilleen yksinkertaisella laitteella, esimerkiksi kaivinkoneeseen kiinnitettävällä ponttivasaralla. Tällaisella ratkaisulla perustus pystytään asentamaan ilman mittavia kaivu- ja täyttötöitä, joten ei aiheuteta häiriötä rataliikenteelle eikä aiheuteta ylimääräistä radan kunnossapitotarvetta. Anturatonta ratkaisua ei tarvitse myöskään routasuojata. Perustus on kaiken kaikkiaan yksinkertainen ja siinä on vähän erilaisia rakenteita. Perustus pystytään rakentamaan yhdellä työkoneella yhdellä työmaakäynnillä. Toisaalta perustuksen rakentamiseen voidaan käyttää useita lyhyitä työjaksoja, sillä perustuksen valmistaminen voidaan tarvittaessa keskeyttää. Niinpä tarvittavat liikennekatkokset jäävät erittäin lyhyiksi, mikäli niitä tarvitaan ollenkaan.

Erään sovellutusmuodon ajatuksena on se, että ylimmän määrämittaisen kappaleen yläpäässä on pylvään kiinnike valmiina paikoillaan ennen määrämittaisen kappaleen asentamista paikoilleen. Tällöin on luonnollisesti selvää, että perustuksen kohta on tutkittu siten, että kyseinen määrämittainen kappale on lyhyempi kuin etäisyys kovaan pohjaan. Tällöin siis määrämittaisen kappaleen yläpää saadaan haluttuun korkeusasemaan. Kun määrämittaisen kappaleen yläpäässä on valmiiksi pylvään kiinnike, ei työmaalla tarvitse tehdä määrämittaisen putkipaalun yläpäässä liitos- ja hitsaustöitä kiinnikkeen kiinnittämiseksi.

Erään toisen sovellutusmuodon ajatuksena on, että ensin asennetaan mainittua määrämittaista putkipaalua ohuempi paalu kovaan pohjaan saakka. Tämän ohuemman paalun ulkopuolelle sovitetaan mainittu määrämittainen putkipaalu. Ohuempi paaluja määrämittainen putkipaalu kiinnitetään toisiinsa niiden yläpäästä. Tällöin ohuemmalla paalulla vastaanotetaan pylväästä maahan kohdistuva pystykuorma. Tällöin perustusta pystytään käyttämään myös pehmeiköissä eli kun pohjamaa on pehmeää ja huonosti kantavaa. Ohuempi paalu kantaa siis pystykuorman ja paksumpi määrämittainen putkipaalu tuo perustukseen riittävän sivukuorman kestävyyden. Ohuempi paalu katkais taan yläpäästään kun se on saatu ulottumaan kovaan pohjaan saakka. Kovaan pohjaan saakka ulottuva paalu antaa ohuempanakin riittävän pystykuorman kantavuuden, mutta sen asentaminen on helpompaa ja materiaalikustannuksetkin jäävät pienemmiksi kuin jos paksumpi putkipaalu asennettaisiin kovaan pohjaan saakka. Edelleen esitetyssä ratkaisussa halkaisijaltaan suurempaa määrämittaista putkipaalua ei tarvitse yläpäästään katkaista, vaan se asennetaan määrämittaisena yläpäästään haluttuun korkeusasemaan.

Kuvioiden lyhyt selostus

Keksinnön eräitä sovellutusmuotoja selitetään tarkemmin oheisessa kuviossa, joka esittää kaavamaisesti junaradan pylvään perustusta sivultapäin katsottuna ja poikkileikattuna.

Kuviossa keksinnön eräitä suoritusmuotoja on esitetty selvyyden vuoksi yksinkertaistettuna.

Keksinnön eräiden sovellutusmuotojen yksityiskohtainen selostus

Kuviossa on esitetty junarata 1 ja ratapenger 2. Junaradan pylväs 3 on sovitettu ratapenkereen 2 reunaan. Junaradan pylvään perustus on esitetty yleisesti viitenumerolla 4.

Perustuksen 4 pääosan muodostaa määrämittainen putkipaalu 5. Määrämittaisen putkipaalun 5 pituus määritetään sen perusteella, kuinka pitkää paalua pystytään turvallisesti käsittelemään junaradan 1 läheisyydessä ilman, että junaradan sähköjohtimesta tulee katkaista sähkö. Edullisesti määrämittaisen putkipaalun pituus on alle 5 m. Mahdollisimman hyvän sivukuorman kestävyyden vuoksi on määrämittainen putkipaalu 5 vähintään 4 m pitkä. Määrämittaisen putkipaalun 5 pituuteen vaikuttaa vielä se, että kuinka pitkä on etäisyys putkipaalun 5 lopullisen korkeusaseman yläpäästä kovaan pohjaan 10. Määrämittaisen putkipaalun pituus tulee olla lyhyempi kuin tämä etäisyys, jotta putkipaalua ei tarvitsisi yläpäästä työmaalla katkaista. Putkipaalu 5 on alapääs-tään avoin ja anturaton. Niinpä putkipaalu 5 pystytään asentamaan paikoilleen pakottamalla. Pakottaminen voi tapahtua esimerkiksi kaivinkoneeseen kiinnittyvän ponttivasaran avulla. Putkipaalun 5 kylkeen voidaan hitsata asennuslevy 6. Asennuslevy 6 on putkipaalun 5 akselin suuntainen teräslevy, johon on mahdollista tarttua kiinni ponttivasaran leuoilla. Ponttivasaran sijaan voidaan asennus toteuttaa jollain muulla tavalla täryttämällä tai sitten iskemällä tai jollain muulla pakottamistavalla.

Edullisesti määrämittaisen putkipaalun 5 yläpäähän on jo teräspajal-la kiinnitetty pylvään kiinnike 7. Pylvään kiinnike 7 on teräsosa, joka mahdollistaa pylvään 3 kiinnittämisen perustukseen 4. Kun pylvään kiinnike 7 on kiinnitetty putkipaaluun 5 jo ennen putkipaalun tuontia työmaalle, vältytään tältä osin työmaalla tehtäviltä hitsaustöiltä. Pylvään kiinnike voi olla esimerkiksi sinkittyä terästä. Vaihtoehtoisesti pylvään kiinnike voidaan toteuttaa esimerkiksi myös teräksen ja betonin yhteisrakenteena.

Mikäli määrämittaisen putkipaalun 5 sivukuorman kestävyys ei ole riittävä, mikä voi tulla esiin esimerkiksi pehmeiköillä, voidaan perustukseen 4 asentaa jatkos 8. Jatkos asennetaan maahan ennen putkipaalua 5 ja kun jatkos 8 on saatu riittävästi maan sisään, tehdään jatkoliitos jatkoksen 8 ja putkipaalun 5 välille. Jatkoliitos voidaan tehdä esimerkiksi hitsaamalla, käyttämällä muhvia tai tekemällä pulttiliitos. Jatkos 2 voi olla esimerkiksi 2 m pitkä. Määrämittainen putkipaalu 5 riittää perustukseksi, mikäli maaperä on riittävän kovaa siten, että määrämittainen putkipaalu 5 toimii kitkapaaluna. Edelleen maaperän tulee olla niin kovaa, että määrämittaisen putkipaalun 5 sivukuorman kestävyys on riittävä.

Pehmeiköillä, jossa pohjamaa on pehmeää ja huonosti kantavaa, toteutetaan perustus 4 siten, että asennetaan ensin pystykuormapaalu 9. Pysty-kuormapaalu 9 on ulkohalkaisijaltaan pienempi kuin määrämittainen putkipaalu 5. Pystykuormapaalun ulkohalkaisija voi olla esimerkiksi 50- 150 mm. Määrämittaisen putkipaalun 5 ulkohalkaisija taas voi olla esimerkiksi 300 - 800 mm. Pystykuormapaalu 9 voi olla umpinainen tai sitten ontto kuten putkipaalu 5.

Pystykuormapaalu 9 voidaan asentaa samanlaisella laitteella kuin putkipaalu 5. Pystykuormapaalu 9 muodostetaan useasta osasta, joista yksikään ei ole niin pitkä, että jouduttaisiin katkaisemaan sähköt junaradan johti-mista. Kyseiset osat liitetään toisiinsa esimerkiksi ulkopuolisilla jatkosholkeilla. Jatkosliitokset voidaan toki toteuttaa myös jollain muulla sopivalla tavalla. Pystykuormapaalun 9 asennus voidaan siten toteuttaa esimerkiksi ponttivasaralla, johon on sovitettu kaarevan muotoiset leuat, joilla pienläpimittaiseen paaluun 9 voidaan tarttua. Vaihtoehtoisesti myös pystykuormapaaluun 9 voidaan kiinnittää asennuslevy 6, kuten putkipaaluun 5.

Pystykuormapaalu 9 sovitetaan ulottumaan kovaan pohjaan 10 saakka. Kova pohja 10 on esimerkiksi kallio, jonka sisään paalu ei pakottamalla tunkeudu. Kun pystykuormapaalu 9 on saatu ulottumaan kovaan pohjaan 10 asti, katkaistaan se yläpäästä perustuksen 4 korkeusaseman yläpään kohdal le. Tämän jälkeen pystykuormapaalun 9 ulkopuolelle pakotetaan ensinnäkin mahdollinen jatkos 8 ja ainakin määrämittainen putkipaalu 5. Kun määrämittainen putkipaalu 5 on saatu asennettua riittävän alas haluttuun korkeusasemaan, kiinnitetään pystykuormapaalu 9 ja määrämittainen putkipaalu 5 yläpäis-tään toisiinsa esimerkiksi hitsaamalla. Kiinnityksessä voidaan hyödyntää esimerkiksi pylvään kiinnikettä 7.

Joissain tapauksissa tässä hakemuksessa esitettyjä piirteitä voidaan käyttää sellaisenaan, muista piirteistä huolimatta. Toisaalta tässä hakemuksessa esitettyjä piirteitä voidaan tarvittaessa yhdistellä erilaisten kombinaatioiden muodostamiseksi.

Piirustukset ja niihin liittyvä selitys on tarkoitettu vain havainnollistamaan keksinnön ajatusta. Yksityiskohdiltaan keksintö voi vaihdella patenttivaatimusten puitteissa.

Claims (9)

1. Menetelmä junaradan pylvään perustamiseksi, missä menetelmässä pakotetaan maan sisään putkipaalu (5), tunnettu siitä, että määritetään maksimimitta paalulle, jota voidaan käsitellä katkaisematta sähköä junaradan sähköjohtimista, määritetään perustuksen (4) yläpään ja maaperän kovan pohjan (10) välinen etäisyys, valitaan määrämittaisen putkipaalun (5) pituus pienemmäksi kuin mainittu maksimimitta ja mainittu etäisyys mutta valitaan pituudeksi vähintään neljä metriä, valitaan putkipaalun (5) ulkohalkaisijaksi 300 - 800 mm, asennetaan kyseisen määrämittaisen putkipaalun (5) yläpäähän pylvään kiinnike (7) ennen putkipaalun (5) kuljettamista työmaalle ja asennetaan kyseinen määrämittainen anturaton ja alapäästään avoin putkipaalu (5) paikoilleen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että asennetaan ennen putkipaalun (5) asennusta putkipaalun (5) ulko-halkaisijaa pienempi pystykuormapaalu (9) kovaan pohjaan (10) asti, asennetaan putkipaalu (5) pystykuormapaalun (9) ympärille, ja kiinnitetään pystykuormapaalu (9) ja putkipaalu (5) yläpäästään toisiinsa.

3. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että asennetaan ennen putkipaalun (5) asentamista jatkos (8), joka liitetään putkipaaluun (5).

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että toteutetaan asennus kaivinkoneeseen kiinnitettyä ponttivasaraa käyttämällä.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sovitetaan putkipaaluun (5) asennuslevy (6) ponttivasaralla tarttumista varten.

6. Junaradan pylvään perustus, johon kuuluu putkipaalu (5), tunnettu siitä, että perustuksen (4) putkipaalu (5) on määrämittainen ja sen pituus on niin pieni, että se on käsiteltävissä junaradan läheisyydessä katkaisematta junaradan johtimien sähköä, ja pienempi kuin perustuksen (4) yläpään etäisyys kovasta pohjasta (10), mutta vähintään neljä metriä, että perustus (4) on anturaton, että putkipaalu (5) on alapäästään avoin, että putkipaalun (5) ulkohalkaisija on 300 - 800 mm, ja että perustus on esivalmistettu siten, että perustus (4) jo työmaalle kuljetettaessa käsittää putkipaalun (5) ja sen yläpäähän kiinnitetyn pylvään kiinnikkeen (7).

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen perustus, tunnettu siitä, että perustukseen (4) kuuluu pystykuormapaalu (9), jonka ulkohalkaisija on pienempi kuin putkipaalun (5) ulkohalkaisija, että pystykuormapaalu (9) on sovitettu kovaan pohjaan (10) asti ja putkipaalun (5) sisäpuolelle, ja että pystykuormapaalu (9) ja putkipaalu (5) ovat yläpäistään kiinnitetty toisiinsa.

8. Patenttivaatimuksen 6 tai 7 mukainen perustus, tunnettu siitä, että putkipaalun (5) alapäähän on liitetty jatkos (8).

9. Jonkin patenttivaatimuksen 6-8 mukainen perustus, tunnet-t u siitä, että putkipaaluun (5) on kiinnitetty asennuslevy (6) ponttivasaralla tarttumista varten. Patentkrav