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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrbahnaufbausystem sowie ein Verfahren zum Aufbau einer Fahrbahn mit einem unter einem Planum vorgesehenen Aushubbereich mit einem Bodenaustausch und Ver- und Entsorgungsleitungen.
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9 zeigt einen im Stand der Technik verwendeten Straßenaufbau 33. Der Straßenaufbau 33 weist einen sich über die gesamte Straßenbreite, einschließlich eines Teils der seitlich der Verkehrsfläche 2 vorgesehenen Geh- bzw. Radwege 28, erstreckenden Bodenaustausch 23 auf. Der Bodenaustausch 23 ist in einen Boden 30, wie beispielsweise einen F3-Boden, eingebracht. In den Bodenaustausch 23 sind in schmalen, tiefen Gräben 26, 27 Gas- bzw. Trinkwasserleitungen 3, 4 eingebracht. Die Gräben 26, 27 sind im Stand der Technik mit Sanden bzw. Kies klassisch verfüllt. Während die Gas- und Trinkwasserleitungen 3, 4 typischerweise, wie in 9 gezeigt, in einer Tiefe im Bereich des über die gesamte Fahrbahnbreite verlaufenden Aushubbereiches für den Bodenaustausch 23 angeordnet sind, werden Kanalleitungen 5 zur Entwässerung tiefer, das heißt in einem zusätzlich unter dem Bodenaustausch 23 vorgesehenen tiefen schmalen Graben 9 vorgesehen. Der Graben 9 wird mit grobkörnigem, nicht bindigem Boden 25 verfüllt.
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Der quer über die Straßenbreite verlaufende Bodenaustauschbereich 23 ist am Boden mit Geotextil 29 ausgelegt, um das Eindringen von Partikeln aus dem darunter befindlichen Bodenbereich 30 in den Bodenaustauschbereich 23 zu vermeiden. Der Bodenaustauschbereich 23 ist typischerweise mit Grobschlag, das heißt einem undefinierten Gemisch von Steinen der Körnung 0 bis 100 mm, bis zu einer bestimmten Höhe aufgefüllt. Die Dicke dieser Auffüllung ist so bemessen, dass für die darauf vorgesehenen Schichten des Straßenoberbaus eine Mindesttragfähigkeit von 45 MN/m2 erreicht wird.
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Auf diesem Material ist eine Frostschutzschicht 16 angeordnet, in welcher seitlich der Fahrbahn Drainagen 24 für die Straßenentwässerung vorgesehen sind. Die Frostschutzschicht 16 besitzt in dem in 9 gezeigten Beispiel über die Fahrbahnbreite 2 hinweg eine Dicke von beispielsweise 41 cm. Auf der Frostschutzschicht 16 ist eine Asphalttragschicht 17 mit einer Dicke von beispielsweise 10 cm vorgesehen, auf welcher eine Asphaltbetondeckschicht mit einer Dicke von z. B. 4 cm aufgebracht ist.
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Der bekannte Straßenaufbau 33 hat sich über viele Jahre als zuverlässig erwiesen, weist jedoch auch gewisse Nachteile auf. Um die gewünschte Tragfähigkeit von wenigstens 45 MN/m2 zu erreichen, muss beispielsweise der mit Grobschlag 25 aufgefüllte Bodenaustauschbereich 23 eine bestimmte Mindesttiefe aufweisen und mit einem Material verfüllt werden, mit welchem die gewünschte Tragfähigkeit erreichbar ist. In Folge dessen ist ein relativ großer Bodenaushub unterhalb der gesamten Straßenbreite 2 erforderlich und es ist in dem Bodenaustauschbereich 23 ein Bodenaustausch oder eine Bodenverbesserung vorzunehmen. Der Bodenaustausch 23 muss zudem verdichtet werden.
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Des Weiteren werden von den Leitungsbetreibern von Ver- und Entsorgungsleitungen 3, 4 spezielle Anforderungen an die Rohrleitungszonen 26, 27 gestellt, welche wiederum bei der Verfüllung der Bodenaustausch- bzw. Aushubbereiche 23, 26, 27 berücksichtigt werden müssen. Entsprechend ist der Straßenaufbau 33 relativ aufwändig.
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Ferner ist aus der Druckschrift
DE 103 32 249 A1 ein Bodenmörtel für Verfüllarbeiten im Tiefbau bekannt, welcher für die Verfüllung schmaler offener Graben für alle Medienleitungen sowie für die Verfüllung von Einzelaufgrabungen eingesetzt wird. Das beschriebene Material besitzt den Vorteil, dass es während seines Einbaues eine fließfähige Konsistenz aufweist und damit eine weitgehend vollständig hohlraumfreie Verfüllung an der Einbaustelle ermöglicht. Nach dem Einbau erfolgt eine selbstständige Verfestigung der Bodenverfüllmasse, ohne dass zusätzliche Verdichtungsarbeiten erforderlich sind. Bereits nach 12 Stunden ist die Selbstverfestigung so weit fortgeschritten, dass ein weiterer Aufbau auf die Bodenverfüllung möglich ist. Nach der vollständigen Verfestigung bleibt eine manuelle Lösbarkeit der Verfüllmasse, beispielsweise für Reparaturzwecke und dergleichen, erhalten. Aufgrund dieser Eigenschaften wird die bekannte Bodenverfüllmasse insbesondere in solchen schmalen offenen Gräben oder Einzelaufgrabungen verwendet, in welchen eine Verlegung bzw. Verfüllung von Leitungen unterschiedlicher Medien auf engstem Raum realisiert werden soll. In derartigen Bereichen wäre eine traditionelle Verdichtung von herkömmlichen Einbaustoffen nur unter erhöhtem Aufwand möglich.
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Die Druckschrift
WO 00/40811 beinhaltet ein Wasserleitungs- und Drainagesystem, wobei ungebundene Schichten des Straßenoberbaus, die über dem eigentlichen Straßenplanum liegen, so aufgebaut werden, dass sie die Anforderungen an die Tragfähigkeit beim Straßenbau erfüllen aber auch zugleich als Wasserspeicher dienen. Insofern wird die ungebundene Tragschicht als Regenrückhaltebecken genutzt. Das Wasserleitungssystem weist ein Drainagerohr und einen sich breit erstreckenden Speichermantel auf, wobei sich das Drainagerohr in einem zusätzlichen Aushub befindet. Diese beiden Bereiche sind mit einem gleichen Material verfüllt, wobei es sich bei diesem Material um einen porenreichen Schotter handelt. Dieser Schotter kann in den meisten Anwendungen im Zuge von Straßenbaumaßnahmen Schotter, Edelsplitt, gebrochener Kies oder ein anderes Schüttgut sein. Ferner ist es denkbar, dass der Speichermantel aus offenporigen oder aufgeschäumten bzw. kombinierten Kunststoffen ausgebildet werden kann.
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Die Tragfähigkeit dieses Aufbaus kann gesteigert werden, indem das Korngerüst mittels Bindemittel, wie z. B. Zement, Bitumen, Klebstoff oder ähnlichem, verstärkt wird. Dies kann so geschehen, dass das Bindemittel vor dem Einbau dem porenreichen Schotter untergemengt wird oder nach dem Einbau gleichmäßig entsprechend der Einbaudicke des Schotters auf den Schotter in flüssiger Form aufgebracht wird, um sich danach selbsttätig um die Schotterkörner zu verteilen.
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In der Druckschrift
EP 1 803 851 A1 ist ein Reinigungssystem für Regenwasser offenbart, welches in einem Wasserspeicher innerhalb einer Schottertragschicht und Frostschutzschicht eines Oberbaus einer Verkehrsfläche vorgesehen ist. Der beschriebene Bodenaufbau weist einen Rohrgraben mit einem Drainagerohr auf. Der Wasserspeicher als auch der Rohrgraben werden mit Schotter verfüllt.
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Die Druckschrift
EP 1 731 682 A1 beschreibt ein Kaskaden-Kanalsystem, das ausschließlich dazu dient, in Entwässerungsleitungen neben der eigentlichen Rohrleitung einen zusätzlichen Speicher einzurichten, der bei Starkniederschlag zur Regenrückhaltung genutzt werden kann. Dabei wird ein Rohrleitungsgraben mit Schotter verfüllt. Um die Rohrleitung herum sind Splitt, Riesel oder Kieselsteine vorgesehen, um die Rohrleitung vor Beschädigungen durch den Schotter zu schützen.
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In der Druckschrift G 94 03 474.5 ist eine Entwässerungsanordnung eines Bahnkörpers beschrieben, wobei seitlich des Bahnkörpers angeordnete Leitungsgräben mit jeweils einem Teilsickerrohr Drainageeinrichtungen ausbilden. Die Leitungsgräben sind dabei mit Filtermaterial, z. B. Kies, aufgefüllt.
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In der Druckschrift
CH 99922 A wird eine Unterlage für Zementrohrstöße beschrieben, wobei sich die Rohrleitung in einem Leitungsgraben befindet. Dabei wird die Rohrleitung auf ein Betonfundament aufgelegt, das eine rohrförmige Aussparung enthält.
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Dies führt zu einer genauen Regulierung der Höhenlage der Rohre bezüglich der Grabensohle.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ausgehend vom eingangs genannten Stand der Technik, ein System für einen Fahrbahnaufbau sowie ein zugehöriges Verfahren zum Aufbau einer Fahrbahn zur Verfügung zu stellen, mit welchen der Zeit- und der Kostenaufwand zum Herstellen eines Fahrbahnaufbaus gesenkt werden und dennoch die Mindestanforderungen an die Tragfähigkeit der Fahrbahn zuverlässig erfüllt werden können oder gar die Tragfähigkeit verbessert werden kann.
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Die Aufgabe wird einerseits durch ein Fahrbahnaufbausystem mit einem unter einem Planum vorgesehenen Aushubbereich mit einem Bodenaustausch und Ver- und Entsorgungsleitungen gelöst, wobei in dem Aushubbereich ein sich etwa über die Breite des Planums erstreckender, flächiger Bodenaustauschbereich und wenigstens eine Leitungszone vorgesehen ist und wobei sowohl die wenigstens eine Leitungszone als auch der Bodenaustauschbereich mit dem gleichen, in fließfähiger Form einbringbaren, selbstverdichtenden und härtbaren Baustoffgemisch verfüllt sind.
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Somit wird erfindungsgemäß sowohl in schmale, tiefe Leitungszonen von Leitungsgräben der Ver- und Entsorgungsleitungen als auch in den im Vergleich zum Stand der Technik hinsichtlich der Tiefe reduzierbaren, flächigen Aushubbereich für den Bodenaustauschbereich, der sich im Wesentlichen über die gesamte Fahrbahnbreite erstreckt, das gleiche selbstverdichtende und härtbare Baustoffgemisch eingebracht. Das Baustoffgemisch kann zunächst in fließfähiger Konsistenz gleichmäßig sowohl in die wenigstens eine Leitungszone als auch in den Bodenaustauschbereich gefüllt werden und damit auf einfache Weise alle Aushubbereiche nahezu hohlraumfrei ausfüllen. Da das Baustoffgemisch in die Aushubbereich fließen kann, können die Aushubbereiche relativ schnell und gleichmäßig verfüllt werden. Überraschenderweise können trotz Verwendung ein und desselben Baustoffgemisches zur Verfüllung tiefer liegender Leitungszonen als auch des flächigen Aushubbereiches unter der Fahrbahn, an welche gemeinhin völlig andere Anforderungen gestellt werden, sowohl die Eigenschaften für eine qualifizierte Bodenverbesserung zur Verfügung gestellt als auch darüber hinaus die Anforderungen erfüllt werden, die an die Verfüllzone hinsichtlich der Tragfähigkeit und an die Leitungszone seitens der Leitungsbetreiber gestellt werden. Da sich das Baustoffgemisch darüber hinaus selbst verdichtet, ist keine separate Verdichtung, wie im Stand der Technik, erforderlich.
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Die wenigstens eine Leitungszone kann in dem Bodenaustauschbereich und/oder in wenigstens einem Leitungsgraben vorgesehen sein, dessen Breite geringer als die Breite des Planums ist und der tiefer als der Bodenaustauschbereich ist.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Baustoffgemisch ein Bodenmörtel, in dem Recyclingboden, Bauabfallrecyclingmaterial, Zement und Wasser enthalten ist. Beispielsweise kann als Bodenmörtel eine Bodenverfüllmasse gemäß der deutschen Patentanmeldung
DE 103 32 249 A1 , wie beispielsweise Chemix, verwendet werden. Dieser Bodenmörtel erfüllt die Anforderungen an eine qualifizierte Bodenverbesserung nach dem Regelwerk des Straßenbaus genauso wie die Anforderungen, die an das Verfüllmaterial in der Leitungszone und im Verfüllbereich des Grabens gestellt werden. Durch die Verwendung eines solchen Baustoffgemischs kann eine Verringerung des Bedarfs an Primärbaustoffen, insbesondere eines speziellen Plastifikators, wie Ton bzw. toniges Gestein oder Betonit, bei einer günstigen Nutzung örtlich vorliegender mineralischer Abfallstoffe wie Sekundärbaustoffen ermöglicht werden. Insbesondere kann bei diesem Baustoffgemisch Bauabfallrecyclingmaterial in Kombination mit der Nutzung von mineralischen Abfallstoffen aus Bodenaushubmaterial effektiv genutzt werden, wobei durch eine entsprechend dosierte Vormischung und weitere Vorbehandlung eine hohe und gleichbleibende Qualität der hergestellten Mischung, unabhängig von den einzelnen Bodenschichten, gewährleistbar ist.
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Es hat sich zudem als günstig erwiesen, wenn die wenigstens eine Leitungszone wenigstens einen Leitungsgraben aufweist, in welchem beim Verfüllen ein Grabenverbau mit seitlichen Stützplatten und dazwischen angeordneten Stützstreben vorgesehen ist. Bei Verwendung einer solchen Konstruktion kann die jeweils in dem Leitungsgraben zu verlegende Ver- oder Entsorgungsleitung sicher und auf richtiger Höhe in den Leitungsgraben eingebracht und dort mit einer bereits verlegten Leitung verbunden werden, wobei die Grabenseiten durch die seitlichen Stützplatten und die dazwischen vorgesehenen Stützstreben vor einem eventuellen Einbrechen des Grabens geschützt werden. Nach dem Verlegen der Leitung und dem Verfüllen des Leitungsgrabens können die seitlichen Stützplatten und die Stützstreben wieder aus dem Leitungsgraben entfernt und für weitere Anwendungen genutzt werden.
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Gemäß einer bevorzugten Variante der vorliegenden Erfindung ist auf einem Boden von wenigstens einem Leitungsgraben der wenigstens einen Leitungszone wenigstens ein in der Höhe einnivelliertes und lagegesichertes Leitungslagerelement vorgesehen. Mit Hilfe des Leitungslagerelementes kann eine in dem Leitungsgraben zu verlegende Leitung auf genauer Höhe sicher in dem Leitungsgraben positioniert werden, so dass die Leitung einfach, schnell und genau verlegt werden kann.
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In einer zweckmäßigen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfassen die in die wenigstens eine Leitungszone eingebrachten Ver- und Entsorgungsleitungen wenigstens eine Gasleitung, wenigstens eine Trinkwasserleitung, Stromkabel und/oder Informationskabel. Somit können verschiedenste Leitungen und/oder Kabel in der wenigstens einen Leitungszone verlegt werden, wobei pro Leitungsgraben eine oder mehrere Leitungen und/oder Kabel vorgesehen sein können.
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Es ist besonders von Vorteil, wenn die Ver- und Entsorgungsleitungen in ihrer Position in der wenigstens einen Leitungszone durch Lagesicherungsmittel gesichert sind. So können die Ver- und Entsorgungsleitungen beispielsweise in ihrer Lage durch Gewichte und/oder Verkeilungen gesichert werden, wodurch ein Auftrieb der Ver- und Entsorgungsleitungen beim Einbringen des Baustoffgemisches in der Leitungszone verhindert werden kann.
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In einem bevorzugten Beispiel der Erfindung ist auf dem verfüllten Bodenaustauschbereich ein Fahrbahnoberbau mit einer ungebundenen Tragschicht, einer gebundenen Tragschicht und einer Deckschicht vorgesehen. Die ungebundene Tragschicht ist typischerweise eine Frostschutzschicht. Als gebundene Tragschicht kann eine Asphalttragschicht wie beispielsweise eine Betonschicht eingesetzt werden. Als Deckschicht wird typischerweise eine Asphalt-Beton-Deckschicht verwendet. Zwischen der gebundenen Tragschicht und der Deckschicht kann eine Binderschicht vorgesehen sein. Somit kann mit der vorliegenden Erfindung ein Fahrbahnoberbau zum Herstellen einer Straße eingesetzt werden, der mit Fahrbahnoberbauten, die im Stand der Technik bekannt sind, vollständig vergleichbar ist. Dabei ist der erfindungsgemäße Fahrbahnunterbau mit den mit dem Baustoffgemisch verfüllten Gräben in der Lage, die Mindestanforderungen an die Tragfähigkeit für den oben beschriebenen Fahrbahnoberbau von ≥ 45 MN/m2 zur Verfügung zu stellen.
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Zusätzlich zu den oben beschriebenen Leitungsgräben kann in den Aushubbereich ein Entwässerungsleitungsgraben eingebracht sein, in welchem eine Entwässerungsleitung vorgesehen ist, wobei der Entwässerungsleitungsgraben mit der Entwässerungsleitung mit grobkörnigem, nicht bindigem Boden bis zu einer Höhe verfüllt ist, die der Unterkante des in den Bodenaustauschbereich eingebrachten Baustoffgemisches entspricht. Somit kann die Entwässerungsleitung in einer tieferen Tiefe als die übrigen Ver- und Entsorgungsleitungen des erfindungsgemäßen Fahrbahnaufbausystems in das System mit integriert werden, wobei das Baustoffgemisch nicht notwendigerweise auch in den Entwässerungsleitungsgraben eingefüllt werden muss.
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Die Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren zum Aufbau einer Fahrbahn gelöst, wobei unter einem Planum ein Aushubbereich mit einem Bodenaustausch und Ver- und Entsorgungsleitungen vorgesehen wird, ein sich etwa über die Breite des Planums erstreckender, flächiger Bodenaustauschbereich und wenigstens eine Leitungszone vorgesehen wird, die wenigstens eine Leitungszone und der Bodenaustauschbereich mit dem gleichen Baustoffgemisch verfüllt werden, und das Baustoffgemisch in fließfähiger Form in die wenigstens eine Leitungszone und in den Bodenaustauschbereich gefüllt wird, sich daraufhin selbst verdichtet und aushärtet.
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Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann eine Fahrbahn mit hoher Qualität auf überraschend rationelle Weise hergestellt werden. Entgegen der bisherigen Vorgehensweise zum Aufbau einer Fahrbahn wird erfindungsgemäß das System bestehend aus Fahrbahn, Boden und Leitung als eine Einheit betrachtet. Entsprechend werden sowohl der Bodenaustauschbereich als auch die wenigstens eine Leitungszone mit ein und demselben Baustoffgemisch verfüllt. Durch die Fließfähigkeit des eingebrachten Baustoffgemisches können die wenigstens eine Leitungszone und der Bodenaustauschbereich mit verhältnismäßig geringem Zeitaufwand gefüllt werden. Da darüber hinaus das Baustoffgemisch sich selbst verdichtet und aushärtet, sind separate Verdichtungsschritte nicht erforderlich. Dennoch kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Fahrbahnunterbau mit darin eingebrachten Ver- und Entsorgungsleitungen hergestellt werden, der sowohl die Anforderungen der Leitungsbetreiber als auch die Anforderungen an die Tragfähigkeit und den Verdichtungsgrad des Fahrbahnunterbaus zuverlässig erfüllt bzw. sogar bessere Eigenschaften zur Verfügung gestellt.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die wenigstens eine Leitungszone in dem Bodenaustauschbereich und/oder in wenigstens einem Leitungsgraben vorgesehen, dessen Breite geringer als die Breite des Planums ist und der tiefer als der Bodenaustauschbereich vorgesehen wird. Somit können Leitungen sowohl in den qualifizierten Bodenaustausch unter der gesamten Planumsfläche vorgesehen werden und/oder einzelne Leitungen noch tiefer als der flächenhaft eingebrachte Bodenaustausch liegen.
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Günstigerweise wird für das Verfüllen in wenigstens einen Leitungsgraben der wenigstens einen Leitungszone ein Grabenverbau eingebracht, wobei seitlich des Grabens Stützplatten vorgesehen werden, zwischen welchen Stützstreben eingebracht werden. Auf diese Weise kann der Leitungsgraben seitlich gesichert werden, so dass die Leitung in richtiger Höhe sicher in den Leitungsgraben eingebracht werden kann und nachfolgend mit dem Baustoffgemisch vergossen werden kann.
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Vorzugsweise wird auf einen Boden eines Leitungsgrabens der wenigstens einen Leitungszone wenigstens ein Leitungslagerelement gesetzt, in der Höhe einnivelliert und in seiner Lage gesichert. Auf dem Leitungslagerelement kann ein an die bereits gelegte Leitung sich anschließendes Leitungsstück sicher und in richtiger Höhe aufgelegt und mit der bereits verlegten Leitung verbunden werden.
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Dabei wird ein zu verlegendes Leitungsstück einer Ver- oder Entsorgungsleitung über das Leitungslagerelement auf eine bereits in der Leitungszone verlegte Leitung zu bewegt und mit dieser verbunden, wonach das zu verlegende Leitungsstück auf dem Leitungslagerelement aufliegen bleibt. Hierdurch kann eine genaue und dennoch einfache Verbindung der Leitungselemente miteinander bewerkstelligt werden.
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Entsprechend einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird das Leitungsstück in seiner Position mit Lagesicherungselementen gesichert, wobei die Lagesicherungselemente wieder entfernt werden, wenn die Leitungszone wenigstens so weit mit dem Baustoffgemisch verfüllt ist, dass das Leitungsstück von dem Baustoffgemisch bedeckt ist. Durch die Lagesicherungselemente, wie Gewichte oder Keile, kann das Leitungsstück auch beim Verfüllen der Leitungszone mit dem Baugemisch vor Auftrieb gesichert werden. So können beispielsweise Betonblöcke über einen Kran von oben auf das jeweilige Leitungsstück aufgebracht und nach einem teilweise Verfüllen der Leitungszone wieder aus diesem entfernt werden.
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Weiterhin ist es erfindungsgemäß möglich, dass auf dem in der Leitungszone bis in eine bestimmte Höhe gefüllten Baustoffgemisch unterhalb des Bodenaustauschbereichs oder in den Bodenaustauschbereich eine weitere Ver- oder Entsorgungsleitung verlegt wird. Somit können mehrere Ver- oder Entsorgungsleitungen unterschiedlicher Medien in ein und demselben Leitungsgraben auf engstem Raum in verschiedenen Höhen verlegt werden.
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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung, deren Merkmale und Funktionsweise werden im Folgenden anhand der Figuren der Zeichnung näher erläutert, wobei
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1 schematisch ein Fahrbahnaufbausystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 schematisch einen Aushub und einen Verbau eines Aushubbereichs bzw. Grabens gemäß eines Verfahrensschrittes einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Aufbau einer Fahrbahn zeigt;
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3 schematisch eine Verlegung eines Auflagers in dem Aushubbereich aus 2 gemäß eines Verfahrensschrittes einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Aufbau einer Fahrbahn zeigt;
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4 schematisch einen Einbau eines Leitungsstücks in den Aushubbereich aus 2 bzw. 3 gemäß einem Verfahrensschritt einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Aufbau einer Fahrbahn zeigt;
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5 schematisch ein Einbringen von Lagesicherungselementen in den Aushubbereich aus den 2 bis 4 gemäß einem Verfahrensschritt einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Aufbau einer Fahrbahn zeigt;
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6 schematisch ein teilweises Aushubbereich des Grabens aus den 2 bis 5 mit einem Baustoffgemisch gemäß einem Verfahrensschritt einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Aufbau einer Fahrbahn zeigt;
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7 schematisch einen Ausbau von Lagesicherungselementen, ein weiteres Verfüllen des Aushubbereichs und ein Ziehen des Verbaus aus dem Aushubbereich der 2 bis 6 gemäß Verfahrensschritten einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Aufbau einer Fahrbahn zeigt; und
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8 schematisch ein Verlegen einer weiteren Leitung und ein Verfüllen des Grabens aus den 2 bis 7 gemäß weiteren Verfahrensschritten einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Aufbau einer Fahrbahn zeigt.
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1 zeigt schematisch einen möglichen Grundaufbau eines erfindungsgemäßen Fahrbahnaufbausystems 1 in einer geschnittenen Ansicht. Von oben gesehen weist das Fahrbahnaufbausystem 1 eine Verkehrsfläche 2 mit einer Breite B auf, welche in dem gezeigten Beispiel zu beiden Seiten hin leicht geneigt ist. Seitlich der Verkehrsfläche 2 sind jeweils Geh- bzw. Radwege 28 vorgesehen, die durch Bordsteine 31 von der Verkehrsfläche 2 getrennt sind.
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Die oberste Schichtfolge der Verkehrsfläche 2 ist eine Deckschicht 19, welche in dem in 1 gezeigten Beispiel eine Asphalt-Beton-Schicht mit einer Dicke von z. B. 4 cm ist. In dem in 1 gezeigten Beispiel liegt die Deckschicht 19 auf einer gebundenen Tragschicht 17 auf, die in dem gezeigten Beispiel eine Asphalttragschicht mit einer Dicke von z. B. 10 cm ist. Zwischen der Deckschicht 19 und der gebundenen Tragschicht kann eine Binderschicht vorgesehen sein, die in 1 nicht separat dargestellt ist.
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Unterhalb der gebundenen Tragschicht 17 befindet sich eine ungebundene Tragschicht 16 in Form einer im Beispiel aus 1 beispielsweise 31 cm dicken Frostschutzschicht. In anderen Ausführungsformen der Erfindung können die Schichten 19, 17 und 16 auch andere Dicken aufweisen.
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Die Frostschutzschicht 16 erstreckt sich bis in die seitlichen Bereiche unter den Geh- bzw. Radwegen 28, wobei seitlich der Verkehrsfläche 2 in der Frostschutzschicht 16 Drainageleitungen 24 vorgesehen sind. Die Frostschutzschicht 16, die gebundene Tragschicht 17 und die ungebundene Tragschicht 16 bilden den Fahrbahnoberbau des Fahrbahnaufbausystems 1 aus. Unter der Frostschutzschicht 16 schließt sich der Fahrbahnunterbau des Fahrbahnaufbausystems 1 an. Zwischen Fahrbahnober- und -unterbau befindet sich das Planum 34 der Fahrbahn, welches in dem gezeigten Beispiel eine Flächenlast von ≥ 70 MN/m2 aufnehmen kann und dessen Breite etwa der Breite B der Verkehrsfläche 2 entspricht bzw. geringfügig kleiner ist.
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Der Fahrbahnunterbau weist einen sich etwa über die Breite B der Verkehrsfläche 2 bzw. des Planums 34 erstreckenden, flächigen Bodenaustauschbereich 6, der in einen Boden 30, wie beispielsweise einen F3-Boden, eingebracht wurde, auf. Der Bodenaustauschbereich ist in seiner Tiefe im Vergleich zu im Stand der Technik bekannten Bodenaustauschbereichen für einen Fahrbahnunterbau, wie dem Bodenaustauschbereich 23 aus 9, reduziert.
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Unter dem Planum 35 des Bodenaustauschbereiches 6 sind in dem Beispiel von 1 Leitungsgräben 7, 8, 9 vorgesehen. In den Leitungsgräben 7, 8, 9 sind Leitungen, wie eine Gasleitung 3, eine Trinkwasserleitung 4 bzw. eine Entwässerungsleitung 5 in unterschiedlichen Höhen eingebracht. So befindet sich die Entwässerungsleitung 5 an der tiefsten Stelle unterhalb der Verkehrsfläche 2. In einer Höhe darüber ist die Trinkwasserleitung 4 in dem Graben 8 angeordnet, und die Gasleitung 3 in dem Graben 7 ist weiter oben als die Trinkwasserleitung 4 in dem Graben 8 angeordnet. Auch wenn in dem Beispiel von 1 die Gasleitung 3 und die Trinkwasserleitung 4 in unterschiedlichen Gräben 7, 8 angeordnet sind, können diese Leitungen 3, 4 auch übereinander in ein und demselben Leitungsgraben 7 oder 8 angeordnet sein.
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Die Leitungsgräben 7, 8 sind schmale schiefe Gräben, deren Breite b geringer als die Breite B der Verkehrsfläche 2 ist. Auch der Entwässerungsleitungsgraben 9 ist ein schmaler tiefer Graben, welcher eine geringere Breite als die Breite B der Verkehrsfläche 2 aufweist.
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Der Entwässerungsleitungsgraben 9 ist bis zu einer Höhe H, die der Unterkante des Bodenaustauschbereiches 6, also dem Erdplanum 35, entspricht, mit grobkörnigem, nicht bindigem Boden 20 verfüllt.
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Die Leitungsgräben 7, 8 sowie der gesamte Bereich des Bodenaustauschbereiches 6 sind mit dem gleichen, in fließfähiger Form in die Aushubbereiche 6, 7, 8 einbringbaren, selbstverdichtenden und härtbaren Baustoffgemisch 10 verfüllt.
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Als Baustoffgemisch
10 kann beispielsweise das in der deutschen Offenlegungsschrift
DE 103 32 249 A1 beschriebene Bodenverfüllmaterial verwendet werden. Ein solches Baustoffgemisch
10 ist beispielsweise als Bodenmörtel unter der Bezeichnung Chemix im Handel erhältlich. Dieser Bodenmörtel enthält Recyclingboden, Bauabfallrecyclingmaterial, Zement und Wasser kann aber auch weitere Bestandteile aufweisen. Da der Bodenmörtel aus Bodenaushub und Recyclingmaterialien hergestellt werden kann, kann zumindest ein Teil des Bodenaushubs direkt oder später wieder verwendet werden.
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Das Baustoffgemisch 10 besitzt beim Einfüllen in den Bodenaustauschbereich 6 und die Leitungsgräben 7, 8 eine fließfähige, etwa schlammartige Konsistenz und härtet nachfolgend aus. Während des Härtevorgangs verdichtet sich das Baustoffgemisch 10, so dass es nicht separat nachfolgend verdichtet werden muss. Die Aushärtung des Baustoffgemischs 10 erfolgt derart, dass es später noch möglich ist, das Baustoffgemisch 10 mit einem Spaten oder dergleichen zu lösen bzw. in das Baustoffgemisch 10 hineinzugraben, so dass ein Zugang zu den Leitungsbereichen gewährleistet werden kann. Dennoch ist der durch den Bodenmörtel bzw. das Baustoffgemisch 10 zur Verfügung gestellte Fahrbahnuntergrund sehr stabil, so dass im Prinzip keine Senkungen der Fahrbahn, wie sie im Stand der Technik auftreten, zu befürchten sind.
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In dem in 1 gezeigten Beispiel ist in dem Bodenaustauschbereich 6 das Baustoffgemisch 10 in Form von dem Bodenmörtel Chemix mit einer Dicke von beispielsweise ≥ 25 cm eingebracht worden. Der Bodenmörtel Chemix weist die Eigenschaften einer qualifizierten Bodenverbesserung auf und erfüllt die Anforderungen, die an die Verfüllzone 6 und die Leitungszonen 7, 8 des erfindungsgemäßen Fahrbahnaufbausystems 1 gestellt werden.
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Im Folgenden wird anhand der 2 bis 8 eine mögliche Vorgehensweise gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Aufbau einer Fahrbahn näher erläutert.
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2 zeigt schematisch den Aushub eines im Querschnitt dargestellten Aushubbereichs bzw. Grabens 7 und dessen Verbau durch seitlich an dem Graben 7 vorgesehene Stützplatten 11, zwischen welchen Stützstreben 12 in verschiedenen Höhen angeordnet sind, um die Stützplatten 11 gegen die Seitenwände des Grabens 7 fest zu drücken. Als Stützplatten 11 können beispielsweise Stahlplatten eingesetzt werden.
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In dem in 2 gezeigten Beispiel besitzt der Graben 7 eine Breite b, die es ermöglicht, dass der Graben 7 durch eine Person betreten werden kann. Dies ist jedoch nicht unbedingt erforderlich. So kann bei der Verwendung des erfindungsgemäßen Fahrbahnaufbausystems 1 die Breite der Leitungsgräben 7, 8 im Vergleich zum Stand der Technik um 20 bis 40 cm verringert werden, da das erfindungsgemäße Verfahren zum Aufbau einer Fahrbahn ein Betreten des verbauten Grabens 7, 8 nach Verlegen der Leitungen 3, 4 nicht mehr erfordert.
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3 zeigt schematisch eine Verlegung eines Leitungslagerelementes 14 auf dem Boden 13 des Aushubbereichs bzw. Grabens 7 aus 2. Das Leitungslagerelement 14 ist in dem in 3 gezeigten Beispiel ein Kunststoffauflager, das auf Split oder Sand 18, gesichert mit Holzkeilen, gelagert ist und in seiner Höhe h mittels Nivellieren eingemessen ist.
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Das Leitungslagerelement 14 weist eine Wölbung auf, auf welche eine Leitung 3, 4 aufgelegt werden kann.
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4 zeigt schematisch einen Einbau einer Leitung 3, 4 von einem betretbaren Graben, wie dem Graben 7 aus den 2 und 3, aus. 4 zeigt den Graben 7 aus den 2 bzw. 3 in einer Draufsicht. Hier sind mehrere Leitungslagerelemente 14 auf dem Boden 13 des Grabens 7 vorgesehen. In 4 links dargestellt ist eine bereits verlegte Leitung 22 mit einem Anschlussstutzen 32 zu sehen, wobei die Leitung 22 im Wesentlichen durch das Baustoffgemisch 10 verfüllt ist und lediglich der Anschlussstutzen 32 offen liegt.
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Um ein neues Leitungsstück 21 mit der bereits verlegten Leitung 22 zu verbinden, wird die Leitung 21 über die Leitungslagerelemente 14 auf die bereits verlegte Leitung 22 entsprechend der durch den Pfeil A gekennzeichneten Bewegungsrichtung zu bewegt, wobei der Leitungsvorschub beispielsweise manuell in dem Graben 7 vorgenommen werden kann. Befindet sich das Leitungsstück 21 an der bereits verlegten Leitung 22, werden die beiden Leitungselemente 21, 22 miteinander verbunden, wonach jedoch das Leitungsstück 21 auf den Leitungslagerelementen 14 aufliegen bleibt.
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5 zeigt schematisch einen weiteren Verfahrensschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Aufbau einer Fahrbahn, wobei mit Hilfe von Lagesicherungsmittel 15 die Leitung 21 vor Auftrieb gesichert wird. In dem in 5 gezeigten Beispiel werden als Lagesicherungsmittel 15 Blöcke aus Beton verwendet, die einerseits auf der Leitung 21 aufliegen und sich andererseits gegen die Seitenwände des Grabens 7 stützen. Die Betonblöcke bzw. Lagesicherungsmittel 15 können beispielsweise über einen Kran von oben in den Graben 7 eingebracht werden.
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6 zeigt schematisch einen Verfahrensschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens, in welchem das Leitungsstück 21 maximal bis zur Oberkante des Rohrscheitels des Leitungsstücks 21 mit Bodenmörtel Chemix, beispielsweise Chemix Typ A, verfüllt wird. Während des Verfüllens verbleiben die Lagesicherungsmittel 15 auf dem Leitungsstück 21. Der Bodenmörtel kann mit einem Fahrmischer bis an den Graben 7 herangefahren und dort mit einem geeigneten Verfüllmechanismus, wie einem Rohr oder dergleichen, in den Graben 7 in fließfähiger Form eingebracht werden. Der Bodenmörtel wird in dem Graben 7 grob verteilt und höhenmäßig abgezogen. Der Bodenmörtel ist selbstverdichtend und härtet nachfolgend aus. In einem Zeitraum von etwa 12 Stunden ist die Selbstverfestigung so weit fortgeschritten, dass ein weiterer Aufbau auf die Bodenverfüllung möglich ist. Schon nach ca. 24 Stunden kann eine sofortige Überbauung mit den ungebundenen Konstruktionsschichten, wie einer Frostschutzschicht 16, wie in 1 gezeigt, erfolgen.
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7 zeigt schematisch einen sich anschließenden Verfahrensschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei die Lagesicherungsmittel 15 ausgebaut werden und der Graben 7 weiter mit dem Bodenmörtel bzw. dem Baustoffgemisch 10 verfüllt wird. Wenn der Bodenmörtel hinsichtlich seiner Höhe die seitlichen Stützplatten 11 erreicht hat, können Stück für Stück die Stützstreben 12 zwischen den Stützplatten 11 aus dem Graben 7 entfernt werden.
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8 zeigt schematisch einen weiteren Verfahrensschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens, in welchem in einer Höhe oberhalb der zuerst verlegten Leitung 21 eine weitere Leitung 4 verlegt wird, wobei auch diese Leitung 4 innerhalb des Grabens 7 mit dem Bodenmörtel bzw. Baustoffgemisch 10 verfüllt wird.
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Wenn der Leitungsgraben 7 mit dem Bodenmörtel gefüllt ist, kann sich direkt daran anschließend der Bodenaustauschbereich 6, wie in 1 gezeigt, der sich unter dem Planum 34 erstreckt, mit dem gleichen Bodenmörtel verfüllt werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren besitzt den Vorteil, dass der Graben 7 nur noch in einer Mindestbreite ohne betretbaren Arbeitsraum hergestellt werden muss. Da sich der Bodenmörtel 10 selbst verdichtet, ist keine separate Verdichtung des Verfüllmaterials im Leitungsgrabe 7 notwendig. Ferner wird durch den Einsatz des Bodenmörtels 10 die Qualität für die Verfüllung der Leitungszone in dem Leitungsgraben 7 als auch die Qualität der Grabenverfüllung in dem Bodenaustauschbereich 6 gesteigert.
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Im Gegensatz zu der aus dem Stand der Technik bekannten getrennten Betrachtung von Fahrbahn und Ver- und Entsorgungsleitungen wird gemäß dem erfindungsgemäßen Fahrbahnaufbausystems 1 und dem zugehörigen Verfahren zum Aufbau einer Fahrbahn die Fahrbahn, der Boden und das Rohr bzw. die Leitung als eine Einheit betrachtet. Somit ist es erfindungsgemäß möglich, die Rohrleitungszone und den Bodenaustausch unterhalb der Sollprofile im Straßenbau gemeinsam zu nutzen. Wenn der aus dem Stand der Technik bekannte Bodenaustausch durch das Baustoffgemisch bzw. den Bodenmörtel Chemix ersetzt wird, welcher Eigenschaften einer qualifizierten Bodenverbesserung im Sinne der ZTV E-StB 07 besitzt, ist statt dem bisher bekannten etwa 30 bis 40 cm Bodenaustausch nur noch die Einbringung von beispielsweise etwa 20 cm Bodenmörtel Chemix mit definierten Eigenschaften, z. B. als Chemix Typ A oder B, erforderlich. Somit kann die Stärke des Straßenoberbaus um 10 cm bei anstehenden F3-Böden reduziert werden, wodurch sich eine Aushubverringerung und eine geringere Ausbaustärke ergibt.
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Der Bodenmörtel Chemix erfüllt darüber hinaus die Anforderung an das Material in der Leitungszone, in welche die Ver- und Entsorgungsleitungen 3, 4 eingebracht sind, die direkt in Chemix verlegt werden können.
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Außerdem kann auf der Oberfläche des mit Chemix verfüllten Bodenaustauschbereichs 6 eine erhöhte Tragfähigkeit bei definierten gleichen Eigenschaften in der Gründung der Straße erreicht werden. So kann beispielsweise durch ein mit dem Bodenmörtel Chemix mit beispielsweise einer Dicke von etwa 25 cm verfüllter Bodenaustauschbereich 6 eine Flächenlast von wenigstens 70 MN/m2 aufnehmen.