DE19929283A1 - Sanierung von Gleisbettwellen durch Injektion - Google Patents

Abstract

Das erfindungsgemäße Verfahren beseitigt nachhaltig durch Zugüberfahrten entstandene Hohllagen unter Schwellen im Schotteroberbau bei Rad/Schiene-Bauwerken. Der unweigerlich ungleichmäßige Einbau des Schotters beim Bau von Neubaustrecken sowie bei Sanierungsarbeiten (Nachstopfen) verursacht im Gleisoberbau durch die überfahrenden Züge ungleichmäßige Setzungen. Ein schädlicher Kontaktverlust zwischen Schotter und Schwelle, wodurch zusätzliche quasistatische und dynamische Kräfte erzeugt werden, ist die Folge. Mittels Injektion von Gemischen aus mehrkomponentigen pastenartigen Klebstoffen und feinkörnigen Granulaten an die Schwellenunterseite wird der nötige Kontakt zwischen Schwellen und Schotter hergestellt und mechanisch verbessert. Auflockerungen und ungleichmäßige Verspannungen des Schotters während des Einpressens, wie sie bei Nachstopfen unvermeidlich sind, gibt es nicht. Das Ziel ist nicht primär die Verklebung der Schotterkörner, sondern eine durch die Injektionskörper vergleichmäßigte Krafteinleitung. Das Injektionsgut wird durch in die Schwellen gebohrte Löcher oder durch horizontal an der Schwellenunterseite entlang geschobene oder einvibrierte Rohre eingepreßt. Es verteilt sich dank pastiger Konsistenz und Mengenkontrolle nur in einem erwünschten Nahbereich.

Description

Wiederholte Zugüberfahrten erzeugen im Oberbau bleibende Wellen mit zunehmender Ampli­ tude, die den Fahrkomfort und die Fahrsicherheit beeinträchtigen können. Diese ungleichmäßi­ gen Setzungen entstehen sowohl durch Verformungen im Untergrund als auch im Schotterober­ bau. Besonders deutlich sind Setzungen, die durch Umlagerungen und Beschädigung der Schot­ terkörner entstehen, auf Brückenbauwerken und in Felstunneln zu beobachten, wo Setzungen im Untergrund ausgeschlossen werden können. Auch in solchen Fällen sind mit der Anzahl der Über­ fahrten zunehmende Hohllagen durch Messungen eindeutig nachgewiesen. Üblicherweise werden solche Schädigungsbereiche, die sich meist über Gruppen von bis zu 10 Schwellen erstrecken, durch Nachstopfen des Schotters mit Maschinen ausgebessert. Dieses Verfahren ist aufwendig und erzeugt eine ungewollte Auflockerung und ungleichmäßige Verspannungen des Schotterkorn­ gerüsts. Der Schaden scheint zwar behoben, doch enstehen in den durch Stopfen sanierten Be­ reichen über kurz oder lang erneut Schädigungen in Form von Hohllagen, was zum erneuten Ausgleichen mittels Stopfen zwingt. Es ist mit verschiedenen Verfahren, wie etwa dem Verkle­ ben der Schotterkörner oder einem Verspannen des Schotters mittels seitlich aufgelegten Platten, versucht worden die Langzeitstabilität des Schotteroberbaus zu verbessern. Doch diese Verfahren waren zu teuer oder waren nicht ohne eine Auflockerung des Schotters zu bewerkstelligen.

Das erfindungsgemäße Verfahren beseitigt durch das auf einen kleinen Bereich begrenzte Ein­ bringen eines pastigen Injektionsguts Hohllagen, ohne daß dadurch das verdichtete Schotterbett aufgelockert wird. Eine solche lokale Hohlraumbeseitigung unterhalb der Schwellen ist durch kein bisher in der Praxis benutztes Verfahren zu bewerkstelligen. Die Hauptwirkung des Verfahrens besteht darin. Gleisbettwellen langfristig zu reduzieren oder ganz zu beseitigen. Es wird in erster Linie der unter der Schwelle entstandene Hohlraum lokal verfüllt. Eine Verklebung der Körner ist nicht Zweck der Erfindung, das Sanierungsziel ist vielmehr eine gleichmäßige Krafteinleitung von den Schwellen über die Porenraumauffüllung durch Injektion in ein unverklebtes Schotter­ kornskelett.

Vorgesehen sind zwei verschiedene Methoden das Injektionsmittel an die Schwellenunterseite zu befördern. Zum einen wird es durch in die Schwellen gebohrte Löcher mit einem Durchmesser von 5 bis 25 mm eingepreßt. In den Löchern verbleibt Injektionsgut, der Schwelle wird somit kein bleibender Schaden zugefügt, und die Bewehrung in den Schwellen ist weiterhin gegen Korrosion geschützt (Abb. 2). Zum anderen kann das Injektionsmittel durch ein an der Schwelleunterseite eingeführtes Rohr direkt unter die Schwelle gefördert werden (Abb. 3). Diese Methode erfordert jedoch eine zeitweilige lokale Beseitigung des Schotters z. B. an den Stirnseiten der Schwellen (nicht unter den Schwellen), damit ein Einbringen des Rohrs ermöglicht wird, am besten durch Einvibrieren. So kann das Rohr von den Stirnflächen der Schwelle horizontal durch Vibrieren unter die Schwelle etwa bis zu deren Mitte eingebracht werden. Durch ein kontinuierliches Ziehen des Rohres und einem gleichzeitigen Injizieren kann der Hohlraum unter der Schwelle vollständig verfüllt werden. Dieser Ablauf ist von beiden Stirnflächen aus jeweils bis zur Schwellenmitte durchführbar.

Mit den zwei geschilderten Methoden können beliebig viele Injektionskörper unter der Schwelle erzeugt werden (Abb. 1). Der Durchmesser der Injektionskörper beträgt bei der Lochinjektion bis zu ca. 30 cm, bei der Rohrinjektion entsteht ein beliebig langer, der Schwellenbreite entsprechen­ der Injektionskörper. Das Injektionsmittel verbleibt schon im flüssigen Zustand direkt unter der Schwelle.

Der Porenraum des Schotters wird nur in der die Schwelle angrenzenden Schotterschicht verfüllt. Der Gleisrost muß während der Injektion und während der Erhärtung des Injektionsmittels unbe­ lastet bleiben. Dadurch ist gewährleistet, daß die Paste nicht in das Schotterbett hineingedrückt wird. Die Hohllage ist erst nach dem Erhärten der Paste saniert. Durch die Injektion wird eine gewünschte Kraftübertragung von der Schwelle zum Schotterbett hergestellt, ohne daß wie im Falle eines Hohlliegens der Schwelle eine erhebliche vertikale Verschiebung der Schwelle erforder­ lich wäre.

Sollten nach Langzeitbeanspruchung durch Zugverkehr wieder Hohllagen auftreten, kann das Verfahren erneut eingesetzt werden. Dabei kann durch die für die Sanierung wieder aufgebohrten Löcher in den Schwellen oder durch erneut verlegte Rohre injiziert werden. Das Injektionsmittel wird immer den Weg des geringsten Widerstandes dorthin nehmen, wo der größte Porenraum ist. Dies ist der Hohlraum unter der Schwelle.

Die Konsistenz des Injektionsgutes muß so beschaffen sein, daß sich die Flüssigkeit mit Hilfe ei­ ner Spritze oder einer Pumpe fördern läßt. Das Injektionsgut darf jedoch nicht unter Einwirkung der Erdanziehungskraft wegfließen. Als Injektionsmittel kommen Pasten aus mehrkomponenti­ gen Klebstoffen, bituminösen Bindemitteln oder Zemente, vermischt mit granularen Stoffen wie Kalkmehl, Feinsand oder Flugasche unterschiedlicher Korngrößen in Frage.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist eine neuartige Sanierungsmethode an Schadstellen im Schot­ teroberbau zum Ausgleich von Gleisbettwellen. Sein wirtschaftlicher Vorteil besteht darin, daß eine Durcharbeitung des Gleisoberbaus durch Nachstopfen des Schotters nicht mehr erforderlich ist. Die durch die Zugüberfahrten hervorgerufene Verdichtung des Schotters wird nicht durch Nachstopfen mit Auflockerung des Schotterbetts rückgängig gemacht.

Ein Injizieren des Schotteroberbaus mittels Bindemitteln unmittelbar nach einer Durcharbeitung durch Stopfen ist Gegenstand der Patente DE 197 11 437 und DE 24 48 978. Hier wird das Schot­ terbett durch das Nachstopfen aufgelockert und eine Verklebung der Schotterkörner erzeugt. Dies ist nicht der Zweck des hier beschriebenen Verfahrens bei dem keine vorherige Durcharbeitung stattfindet und das Verkleben der Körner nicht primäres Ziel ist.

Weiterhin ist das beschriebene Verfahren nicht mit dem in DE 197 29 348 beschriebenen Verfah­ ren, bei dem die Schotteroberfläche mit einer Füllmasse zu einer drainfähigen Schicht verbunden wird, zu vergleichen.

Das Verfahren ist im gesamten Bereich des Schotteroberbaus anwendbar, auch auf Brücken und in Tunneln. Das Injektionsverfahren scheint durch einen zusätzlichen Materialaufwand in Form des Injektionsguts zwar teurer pro Meter wiederhergestelltem Gleisbett als die herkömmlichen Verfahren, wird sich aber durch seine dauerhafte Standfestigkeit bezahlt machen. Sind größere Verformungen und Setzungen im Untergrund zu erwarten, ist das Verfahren allein nicht ausrei­ chend. Durch die Injektion kann dann lediglich der Zerstörungsmechanismus im Schotter stark reduziert werden.

Claims (7)

1. Verfahren zur Beseitigung von Hohllagen unter Schwellen, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum unter den Schwellen durch ein Injektionsmittel lokal verpreßt wird und dadurch langfri­ stig Gleisbettwellen beseitigt werden sowie eine gleichmäßige Krafteinleitung in das Schotterbett hergestellt wird, ohne eine Auflockerung im Schotterkorngerüst zu erzeugen, wobei durch die Hohlraumverfüllung keine Verklebung der Schotterkörner im gesamten Schotterbett unterhalb der Schwellen erzeugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Injektionsmittel durch in die Schwellen gebohrte Löcher unter die Schwellen gefördert wird, dabei jedoch nicht der Porenraum des gesamten Schotterbetts verfüllt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Injektionsmittel durch ein an der Schwellenunterseite von der Schwellenstirnseite aus eingeschobenes oder einvibriertes Rohr unter die Schwellen gefördert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Injektionsmittel durch sein Fließverhalten in nicht ausgehärtetem Zustand direkt unterhalb der Schwellen verbleibt und somit kein Wegfließen durch die Poren im Schotterkorngerüst vor und während dem Aushärten möglich ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach Anspruch 2 eine Vielzahl von Injektionskörpern unter der Schwelle hergestellt werden, deren Durchmesser der Breite der Schwelle entsprechen, oder bei dem nach Anspruch 3 zwei bis zu 1,3 m Länge und ca. 0,3 m Breite direkt unter der Schwelle erzeugte Injektionskörper hergestellt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Injektionsmittel bestehend aus ein- oder mehrkornponentigen pastenartigen Klebstoffen oder Zementleim vermischt mit feinkörnigen Granulaten unter die Schwellen lokal verpreßt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren wiederholt an sanie­ rungsbedürftigen Stellen durchgeführt werden kann, entweder durch erneutes Durchbohren der Löcher in den Schwellen oder durch nochmaliges Einbringen und Verpressen durch ein Injektions­ rohr.