DE19623305A1 - Ground hardening equipment to prevent subsidence of railway line - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausgleich von Gleiskörpersenkungen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine zur Durchführung dieses Verfahrens vorgesehene Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 13.The invention relates to a method for compensating Track body depressions according to the preamble of claim 1 as well as one intended to carry out this method Device according to the preamble of claim 13.
Gleise von Zügen müssen aus Gründen der Fahrsicherheit, geringen Materialbeanspruchung und des Fahrkomforts mög lichst eben, d. h. insbesondere ohne Höhenschlag, verlaufen. Es ist daher bekannt, Schienen auf Eisenbahnschwellen höhenverstellbar festzulegen, womit Höhendifferenzen in ge ringem Ausmaß, meist bis 25 mm, ausgeglichen werden können. Insbesondere für Hochgeschwindigkeitstrassen werden auch sog. "feste Fahrbahnsysteme" verwendet, bei denen die Schienen von plattenförmigen Gleiskörpern aus Beton getragen werden.Tracks of trains must, for reasons of driving safety, low material stress and driving comfort possible As soon as possible, d. H. especially without a runout. It is therefore known to have rails on railway sleepers height-adjustable, with which height differences in ge ring size, usually up to 25 mm, can be compensated. Especially for high speed roads too So-called "fixed roadway systems" are used, in which the Rails of slab-shaped concrete track bodies be worn.
In jedem Fall ist es jedoch erforderlich, den Untergrund unter den Gleiskörpern während der Herstellung der Eisen bahntrassen entsprechend vorzubereiten, d. h. zu verdichten und zu verbessern. Dies erfolgt im wesentlichen durch Aus bildung hydraulisch gebundener Tragschichten unter den Be toneleinenten und einer abgestuften, von oben nach unten ab nehmenden Steifigkeit der Schichten des Ober- und Unter baus.In any case, however, it is necessary to use the underground under the track bodies during the manufacture of the iron prepare railway lines accordingly, d. H. to condense and improve. This is done essentially by off formation of hydraulically bound base layers under the Be toneleinenten and a graded, from top to bottom increasing rigidity of the layers of the top and bottom construction.
Trotz dieser Vorbereitungsmaßnahmen ist es jedoch nicht auszuschließen, daß auch noch nach der Fertigstellung der Eisenbahntrassen unerwünschte Setzungen und Senkungen im Gleisbereich auftreten, die beispielsweise durch zusätzli che statische und dynamische Belastungen, Grundwasser schwankungen, örtliche Unstetigkeiten im Baugrund, wie schmale Flußablagerungen, Weichbodenlinsen etc., entstehen können. Besonders kritisch sind in diesem Zusammenhang die Übergänge zu festen Bauwerken, wie Brücken oder Tunneln.Despite these preparatory measures, however, it is not exclude that even after the completion of the Railway tracks unwanted subsidence and subsidence in the Track area occur, for example, by additional static and dynamic loads, groundwater fluctuations, local discontinuities in the ground, such as narrow river deposits, soft bottom lenses etc. arise can. In this context, the Transitions to fixed structures such as bridges or tunnels.
Örtliche Senkungen der beschriebenen Art können jedoch durch Nachjustage im unmittelbaren Gleisbereich, die maxi mal bis 25 mm möglich ist, oftmals nicht ausgeglichen wer den.Local reductions of the type described can, however through readjustment in the immediate track area, the maxi times up to 25 mm is possible, often not compensated for who the.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfah ren zum Ausgleich von Gleiskörpersenkungen zu schaffen, mit dem auf einfache und wirkungsvolle Weise örtliche Gleiskör persenkungen sehr genau und dauerhaft ausgeglichen werden können. Außerdem soll eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens geschaffen werden.The invention is therefore based on the object of a method to compensate for track subsidence, with the local track body in a simple and effective way reductions can be compensated very precisely and permanently can. In addition, a device for carrying out of this procedure.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren ge mäß Anspruch 1 gelöst. Bezüglich der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird auf die Merkmale des Anspruchs 13 verwie sen. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.This object is achieved according to the invention by a method solved according to claim 1. With regard to the invention Device is referred to the features of claim 13 sen. Advantageous embodiments of the invention are in described the further claims.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird in hydraulisch gebun dene Schichten unterhalb des Gleiskörpers ein Bohrloch zu mindest bis zum Beginn hydraulisch ungebundener Schichten eingebracht. In dieses Bohrloch wird anschließend eine Injektionslanze eingeführt und nach unten in die hydrau lisch ungebundenen Schichten bis zu die Senkung verursa chenden, nachgebenden Bodenbereichen weitergeführt. An schließend wird durch diese Injektionslanze ein fließfähi ges, aushärtbares Injektionsmittel unter Druck in die nach gebenden Bodenbereiche eingepreßt.In the method according to the invention, hydraulic bun is used layers below the track body to a borehole at least until the beginning of hydraulically unbound shifts brought in. A hole is then drilled into this hole Injection lance inserted and down into the hydrau layers that are not bound up to the point of lowering corresponding, yielding floor areas. On finally, this injection lance makes it flowable total, curable injection agent under pressure in the after pressing ground areas pressed.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt somit das Einpres sen des Injektionsmittels in einer Tiefe, die von den Stei figkeitsverhältnissen in den Bodenschichten unterhalb des Gleiskörpers abhängig ist. Dadurch, daß das Injektionsmit tel unterhalb der relativ steifen, hydraulisch gebundenen Schichten eingepreßt wird, wirken diese hydraulisch gebun denen Schichten als Spannungsverteilungselemente, die für eine Vergleichmäßigung von durch das Einpressen hervorgeru fenen Spannungsspitzen sorgen. Auf diese Weise wird das Gleis nicht nur im Bereich unmittelbar oberhalb der Ein preßstelle angehoben, sondern ausgleichend längs einer größeren Strecke, wobei diese Anhebung sehr genau dosiert werden kann.In the method according to the invention, the press-in takes place of the injection agent at a depth that is different from the rock in the soil layers below the Track body is dependent. The fact that the injection mit tel below the relatively rigid, hydraulically bound If layers are pressed in, they appear hydraulically buffed those layers as stress distribution elements that for a smoothing out by pressing open voltage peaks. That way it will Track not only in the area immediately above the on press point raised, but balancing along one larger distance, this increase being metered very precisely can be.
Zweckmäßigerweise wird die Injektionslanze durch Einbohren, Einvibrieren oder Eindrücken in die hydraulisch unge bundenen Schichten eingebracht.The injection lance is expediently drilled through, Vibrate or press into the hydraulically bound layers introduced.
Vorzugsweise wird das Bohrloch zur Aufnahme der Injektions lanze durch den die Schienen tragenden Gleiskörper hindurch und senkrecht nach unten geführt. Alternativ hierzu ist es jedoch auch möglich, die Bohrlöcher und damit auch die In jektionslanzen seitlich neben dem Gleiskörper anzusetzen und, falls erforderlich, schräg nach unten fortzuführen.The borehole is preferably used to receive the injection lance through the track body carrying the rails and led vertically downwards. Alternatively, it is however, it is also possible to drill the holes and thus also the in injection lances to the side of the track body and, if necessary, continue diagonally downwards.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß innerhalb der Bohr strecke in den hydraulisch gebundenen und deshalb hinrei chend festen Schichten ein auf der Injektionslanze in die sem Bereich montierter Außenpacker aufgespannt (pneumatisch oder hydraulisch) ist, der das Bohrloch nach oben hin ab dichtet. It is within the scope of the invention that within the Bohr stretch in the hydraulically bound and therefore out there solid layers on the injection lance into the Outer packer mounted in this area (pneumatic or hydraulic), which descends the borehole upwards seals.
Das Injektionsmittel kann in konstanter Tiefe, mehrstufig übereinander oder wiederholt nacheinander verpreßt werden.The injection medium can be of constant depth, multi-stage can be pressed one above the other or repeatedly.
Um die Auswirkungen beim Verpressen des Injektionsmittels laufend kontrollieren zu können, ist es zweckmäßig, wenn beim Injizieren des Injektionsmittels gleichzeitig eine Hö henvermessung des Gleiskörpers durchgeführt wird.The effects of injecting the injection agent To be able to control continuously, it is useful if a height at the same time when injecting the injection agent hen measurement of the track body is carried out.
Vorteilhafterweise werden das Niederbringen des Bohrlochs und das Einführen der Injektionslanze taktförmig mittels einer auf einem Gleisfahrzeug angeordneten Vorrichtung durchgeführt, wobei ein vorangehendes Bohrloch hergestellt wird, während gleichzeitig die Injektionslanze in das nachfolgende Bohrloch eingeführt und das Injektionsmittel verpreßt wird.Drilling down the borehole is advantageous and the insertion of the injection lance in a tactical manner a device arranged on a track vehicle performed, producing a previous borehole is while the injection lance is in the Subsequent borehole inserted and the injection agent is pressed.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Ver fahrens zeichnet sich dadurch aus, daß die Bohreinrichtung und die Injektionsvorrichtung auf einem Gleisfahrzeug in gleichem Abstand wie die im Boden herzustellenden Bohrlö cher angeordnet und festlegbar sind. Auf diese Weise ist es möglich, nach Fertigstellung eines Bohrlochs das gesamte Gleisfahrzeug um eine Strecke zu verfahren, die dem Abstand zum nächsten Bohrloch entspricht, wodurch ein weiteres vorausgehendes Bohrloch hergestellt und in dem nach folgen den Bohrloch die Injektionslanze eingeführt werden kann, mittels der dann das Injektionsmittel verpreßt wird.The inventive device for performing the Ver driving is characterized in that the drilling device and the injection device on a track vehicle in same distance as the drill holes to be made in the ground cher arranged and can be determined. That way it is possible after the completion of a borehole the entire Track vehicle to travel a distance equal to the distance corresponds to the next borehole, creating another previous borehole made and follow in the the injection lance can be inserted down the hole by means of which the injection agent is then pressed.
Eine derartige Vorrichtung ermöglicht somit ein taktweise erfolgendes Bohren und Einbringen der Injektionslanzen. Sämtliche erforderlichen Zusatzaggregate, wie Mischanlagen, Hydraulikaggregate etc., sind zweckmäßigerweise ebenfalls auf diesem Gleisfahrzeug angeordnet.Such a device thus enables a cycle drilling and insertion of the injection lances. All necessary additional units, such as mixing plants, Hydraulic units etc. are also expedient arranged on this track vehicle.
Es ist schließlich selbstverständlich möglich, durch Anein anderreihung der Komponenten sowie durch zusätzliche Paral lelschaltung jeweils mehrere Bohr- und Injektionspunkte gleichzeitig zu bearbeiten.After all, it is of course possible to do so rearranging the components as well as additional parallel Switching several drilling and injection points each edit at the same time.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung bei spielsweise näher erläutert. In dieser zeigen:The invention is described below with reference to the drawing explained in more detail, for example. In this show:
Fig. 1 eine Vorrichtung zur Durchführung des erfin dungsgemäßen Verfahrens im Einsatz, Fig. 1 shows a device for carrying out the process OF INVENTION to the invention in use,
Fig. 2 einen Querschnitt durch einen Gleiskörper und die darunterliegenden Bodenschichten zur Ver deutlichung der Spannungsübertragung auf den Gleiskörper und Fig. 2 shows a cross section through a track body and the underlying floor layers to clarify the transmission of tension on the track body and
Fig. 3a-c drei Ausführungsvarianten für das erfin dungsgemäße Verfahren. Fig. 3a-c three embodiments of the method according OF INVENTION dung.
Die aus Fig. 1 ersichtliche Vorrichtung besteht aus einem Gleisfahrzeug 1, welches auf Schienen 2 verfahrbar ist. Die Schienen 2 sind, wie auch aus Fig. 2 ersichtlich, auf einem Gleiskörper 3 befestigt, der aus einer Betonplatte besteht.The device shown in FIG. 1 consists of a track vehicle 1 which can be moved on rails 2 . As can also be seen from FIG. 2, the rails 2 are fastened to a track body 3 , which consists of a concrete slab.
Auf dem Gleisfahrzeug 1 ist beispielhaft eine Bohreinrich tung 4 angeordnet, mit der von der Bodenoberfläche aus ein Bohrloch 5 durch den Gleiskörper 3 und durch nach unten an schließende hydraulisch gebundene Schichten 6, 7 hindurch hergestellt werden kann. Die Tiefe des Bohrlochs 5 reicht bis kurz unterhalb der unteren hydraulisch gebundenen Schicht 7, welche eine geringere Steifigkeit als die da rüber liegende hydraulisch gebundene Schicht 6 aufweist.On the track vehicle 1 , a drilling device 4 is arranged by way of example, with which a borehole 5 can be produced from the floor surface through the track body 3 and through hydraulically bound layers 6 , 7 which close at the bottom. The depth of the borehole 5 extends to just below the lower hydraulically bound layer 7 , which has a lower rigidity than the hydraulically bound layer 6 lying thereon.
Vor dem Herstellen des Bohrlochs 5 wird in den Gleiskörper 3 mittels der Bohreinrichtung 4 eine im Durchmesser größere Bohrung 8 eingebracht, die mit dem später hergestellten Bohrloch 5 fluchtet und bis zur Unterkante des Gleiskörpers 3 reicht. In die Bohrung 8 wird ein vertikales Verbindungs rohr 9 eingebracht, welches mit dem Gleisfahrzeug 1 in Ver bindung steht und über welches eventuell erforderliche Bohrspülungen aufgenommen werden können.Before the borehole 5 is made, a larger bore 8 is drilled into the track body 3 by means of the drilling device 4 , which bore is aligned with the borehole 5 produced later and extends to the lower edge of the track body 3 . In the bore 8 , a vertical connecting tube 9 is introduced, which is connected to the track vehicle 1 in connection and via which any necessary drilling fluids can be accommodated.
Das Bohrloch 5 wird mittels eines Bohrgestänges 10 herge stellt, welches von der auf dem Gleisfahrzeug 1 angeordne ten Bohreinrichtung 4 gehalten und angetrieben wird.The wellbore 5 is provides Herge by means of a drill string 10 which is held by the attached arrange on the railway vehicle 1 th drilling means 4 and driven.
Der Antrieb des Bohrgestänges 10 erfolgt über ein Hydraulikaggregat 11, das neben der Bohreinrichtung 4 auf dem Gleisfahrzeug 1 vorgesehen ist.The drill pipe 10 is driven by a hydraulic unit 11 which is provided next to the drilling device 4 on the track vehicle 1 .
In einem vorbestimmten Abstand neben der Bohreinrichtung 4 ist auf dem Gleisfahrzeug 1 eine Injektionsvorrichtung 12 vorgesehen, die eine hydraulische Eindrück- und Zieheinheit 13 oder Vibrationseinheit sowie eine Injektionslanze 14 mit einer außenliegenden Packereinheit 20 umfaßt.At a predetermined distance next to the drilling device 4 , an injection device 12 is provided on the track vehicle 1 , which comprises a hydraulic insertion and drawing unit 13 or vibration unit and an injection lance 14 with an external packer unit 20 .
Mittels der hydraulischen Eindrück- und Zieheinheit 13 wird die Injektionslanze 14 in das vorher vorbereitete Bohrloch 5 eingeführt und bis in hydraulisch ungebundene Schichten 15, 16 mit nach unten abnehmender Steifigkeit weiterge führt. Dieses Weiterführen kann beispielsweise durch Ein bohren, Einvibrieren oder Eindrücken der Injektionslanze 14 erfolgen. Anschließend wird die Packereinheit auf der In jektionslanze 14 pneumatisch oder hydraulisch in den festen Unterbauschichten 3, 6, 7 verspannt, so daß dadurch das Bohrloch 5 für die Injektion nach oben abgedichtet wird.By means of the hydraulic push-in and pulling unit 13 , the injection lance 14 is inserted into the previously prepared borehole 5 and leads to hydraulically unbound layers 15 , 16 with decreasing stiffness. This continuation can take place, for example, by drilling, vibrating or pressing in the injection lance 14 . Then the packer unit is clamped on the injection lance 14 pneumatically or hydraulically in the fixed sub-layers 3 , 6 , 7 , so that the borehole 5 for the injection is sealed upward.
Auf dem Gleisfahrzeug 1 sind weiterhin eine Injektionsan lage 17 und eine automatische Mischanlage 18 zur Bereit stellung eines fließfähigen, aushärtbaren Injektionsmittels vorgesehen, welches durch die Injektionslanze 14 hindurch und von dort in die für die Setzungen ursächlichen Unter grundbereiche eingepreßt wird.On the track vehicle 1 , an injection system 17 and an automatic mixing system 18 are also provided to provide a flowable, hardenable injection agent which is pressed through the injection lance 14 and from there into the sub-areas causing the subsidence.
Das Injektionsmittel kann auch aus pastösen oder trockenen wasserbindenden Stoffen bestehen. The injection agent can also be made of pasty or dry water-binding substances exist.
Die Injektionsmitteleinpreßbereiche sind in Fig. 1 mit 19 gekennzeichnet.The injection medium injection areas are identified by 19 in FIG. 1.
Die beim Einpressen des Injektionsmittels auftretenden Wir kungen sind anhand von Fig. 2 dargestellt. Wie ersichtlich, sind dort, im Querschnitt der Schienen 2 gesehen, zwei ne beneinander liegende Lanzen 14 gleichzeitig eingeführt. Das Injektionsmittel wird gleichzeitig oder nacheinander in verschiedenen Höhen in die hydraulisch ungebundene Schicht 16 eingepreßt, was durch gezielte Beaufschlagung von Ventilstufen oder durch stufenweise er folgendes Verpressen (siehe Fig. 3c) in den erforderlichen Tiefen bewirkt werden kann.The effects that occur when the injection agent is injected are shown in FIG. 2. As can be seen, seen in cross section of the rails 2 , two adjacent lances 14 are introduced simultaneously. The injection agent is pressed into the hydraulically unbound layer 16 at the same time or in succession at different heights, which can be brought about in the required depths by targeted application of valve stages or by gradual pressing (see FIG. 3c).
Durch das Einpressen des Injektionsmittels erfolgt eine Vo lumenvergrößerung der anstehenden Bodenbereiche, wodurch Spannungen und Verformungen erzeugt werden, die in Fig. 2 durch Pfeile schematisch dargestellt sind.By pressing in the injection means there is an increase in volume of the pending floor areas, whereby tensions and deformations are generated, which are shown schematically in FIG. 2 by arrows.
Die durch das Einpressen des Injektionsmittels bewirkte He bung in den einzelnen Bodenschichten ist in Fig. 2 mit Hilfe von Hebungsprofilen 21 dargestellt. Es ist erkennbar, daß in den hydraulisch ungebundenen Schichten 15, 16 und insbesondere in der Nähe des Auspreßbereichs des Injekti onsmittels eine relativ starke, jedoch räumlich begrenzte Hebung stattfindet, die mit zunehmender Annäherung an die Bodenoberfläche sich auf einen breiteren Bereich verteilt und in der Stärke abnimmt. Diese wird insbesondere durch die hydraulisch gebundenen Schichten 6, 7 bewirkt, da diese eine hohe Steifigkeit aufweisen und eine vergleichmäßigende Wirkung auf Spannungen und Verformungen ausüben.The effect caused by the injection of the injection agent in the individual soil layers is shown in FIG. 2 with the aid of lifting profiles 21 . It can be seen that in the hydraulically unbound layers 15 , 16 and in particular in the vicinity of the squeezing area of the injecting agent, a relatively strong but spatially limited uplift takes place, which is distributed over a broader area and in thickness as it approaches the ground surface decreases. This is brought about in particular by the hydraulically bound layers 6 , 7 , since these have a high degree of rigidity and have a comparative effect on stresses and deformations.
Durch das beschriebene Einpressen des Injektionsmittels in die hydraulisch ungebundenen Schichten 15, 16 ist es somit einerseits möglich, die dort vorliegenden losen Boden bereiche dauerhaft zu verfestigen. Andererseits kann eine sanfte und gleichmäßige Anhebung der darüber angeordneten hydraulisch gebundenen Bodenschichten 6, 7 und damit des Gleiskörpers 3 bewerkstelligt werden.By pressing the injection agent into the hydraulically unbound layers 15 , 16 as described , it is thus possible on the one hand to permanently solidify the loose soil areas present there. On the other hand, the hydraulically bound soil layers 6 , 7, and thus the track body 3, can be raised gently and evenly.
Das Maß der Anhebung wird laufend mittels einer automati schen Meßeinrichtung für die Höhenkontrolle überwacht.The amount of the increase is continuously monitored by an automatic cal measuring device for height control monitored.
Wie aus Fig. 3a ersichtlich, kann das Einpressen des Injek tionsmittels über Ventilrohre erfolgen, wobei Ventilstufen in der erforderlichen Tiefe gezielt beaufschlagt werden.As can be seen from FIG. 3a, the injection means can be pressed in via valve pipes, valve stages being acted upon in the required depth in a targeted manner.
Alternativ hierzu kann, wie aus Fig. 3b ersichtlich, eine einstufige Verpressung des Injektionsmittels über Injekti onslanzen 14 erfolgen, welche eine Kopföffnung aufweisen.As an alternative to this, as can be seen from FIG. 3b, a one-stage compression of the injection means can take place via injection lances 14 which have a head opening.
Wie aus Fig. 3c ersichtlich, kann alternativ hierzu die Verpressung des Injektionsmittels auch im Mehrstufenbetrieb über Injektionslanzen 14 mit Kopföffnung erfolgen, wobei die Injektionslanzen 14 in Intervallen gezogen werden und in den Ziehpausen das Injektionsmittel eingepreßt wird.As can be seen from FIG. 3c, as an alternative to this, the injection agent can also be pressed in multi-stage operation via injection lances 14 with a head opening, the injection lances 14 being drawn at intervals and the injection agent being pressed in during the drawing breaks.
Hinsichtlich vorstehend im einzelnen nicht näher erläuter ter weiterer Merkmale der Erfindung wird im übrigen aus drücklich auf die Zeichnung und die Patentansprüche verwie sen.With regard to the above not explained in detail ter further features of the invention is in the rest of expressly referred to the drawing and the claims sen.
Claims (13)
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