DE4308072A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Aufarbeitung eines Gleisunterbaus - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und auch eine Vorrichtung zur Herstellung oder Erneuerung eines Gleisunterbaus neben einem bereits bestehenden Gleis.

Im allgemeinen werden derartige Verfahren und Vorrichtungen eingesetzt bei der Erneuerung bereits bestehender, mehrgleisiger Bahnstrecken, an denen zwecks Erneuerung ein Gleis vorübergehend stillgelegt und entfernt wird. Nachdem also zunächst Schienen, Gleise und auch der Schotter im wesentlichen abgeräumt sind, muß vor allem bei relativ alten Bahnstrecken der sogenannte Unterbau, d. h. die tragende Schicht unter dem Schotter, in ihren statischen und dynamischen Eigenschaften verbessert werden. Ein herkömmliches Verfahren sieht dabei die sogenannte "Tiefauskofferung" des Gleisunterbaues vor, d. h. das unter dem Schotter befindliche Bodenmaterial wird bis zu einer Tiefe von ca. 80 cm vollständig ausgehoben und abtransportiert und durch neues Material ersetzt, welches nach Verfüllung und Verdichtung die gewünschten Eigenschaften hat. Es sind aber auch andere Verfahren denkbar, bei welchen das vorhandene Boden- bzw. Unterbaumaterial nicht vollständig entfernt wird, sondern lediglich aufgelockert, gegebenenfalls mit einem Bindemittel versetzt, neu verteilt und wieder verdichtet wird und so einen neuen, festeren Gleisunterbau bildet. Die vorliegende Erfindung geht von letzterem Verfahren aus, welches sich allerdings von der Tiefauskofferung im wesentlichen nur dadurch unterscheidet, daß das Bodenmaterial zwecks Auflockerung nur kurzfristig abgetragen und anschließend für den Unterbau wiederverwendet wird.

Da sich bei einer mehrgleisigen Strecke neben dem wiederaufzuarbeitenden Unterbau noch mindestens ein weiteres, befahrenes Gleis befindet, muß auf jeden Fall verhindert werden, daß dessen Unterbau durch die Arbeiten am Unterbau des Nachbargleises in irgendeiner Weise beschädigt oder in seinen Lastaufnahmefähigkeiten stark beeinträchtigt wird. Insbesondere muß das Nachrutschen des Unterbaus des Nachbargleises in den ausgekofferten bzw. aufgelockerten Bereich verhindert werden.

Aus diesem Grund sehen die herkömmlichen Verfahren vor, daß das noch vorhandene und befahrene Gleis bzw. Gleise durch einen sogenannten Verbau gesichert werden. Ein solcher Verbau besteht im allgemeinen aus tief in den Boden eingerammten Trägern oder Pfählen und von diesen gehaltenen Bohlen, die ein Nachrutschen des benachbarten Unterbaus und/oder Schotters verhindern sollen.

Ein derartiger Verbau ist vor allem wegen des notwendigen Einrammens von Pfählen bzw. Trägern relativ aufwendig und teuer und trägt zu einem erheblichen Teil zu den Kosten für die Erneuerung einer Bahnstrecke bei.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, bei der Erneuerung des Gleisunterbaus einen sogenannten "wandernden Verbau" zu verwenden, wie er in ähnlicher Form beispielsweise auch aus dem Tiefbau, insbesondere dem Bau von Kanalisationen, bekannt ist. Dennoch ist auch ein solcher wandernder Verbau relativ aufwendig und teuer und auch schwierig in der Handhabung, da dieser wandernde Verbau eine Abstützung auf der dem Nachbargleis gegenüberliegenden Seite erfordert, was die Zugänglichkeit des zu erneuernden Unterbaus mit Maschinen beeinträchtigt bzw. dazu zwingt, die Arbeitsmaschinen selbst oder zumindest Teile hiervon als Halterungen für den wandernden Verbau auszugestalten.

Die für die Erneuerung von Gleisunterbauten nach einem herkömmlichen Verfahren zu verwendende, gattungsgemäße Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einer Auflockerungsein­ richtung, welche den Boden abträgt, auflockert, gegebenenfalls mit einem Bindemittel versetzt und anschließend als neues Unterbaumaterial wieder in der gewünschten Weise gleichmäßig verteilt. Dieser Vorrichtung folgt im allgemeinen eine Verdichtungsmaschine, die das aufgelockerte, neu gemischte und in der gewünschten Weise verteilte Bodenmaterial verdichtet. Es versteht sich, daß all diese Arbeiten neben dem sogenannten "statischen Verbau" ausgeführt werden, der den Unterbau des Nachbargleises und dessen Schotterschicht vor einem Nachrutschen schützt.

Gegenüber diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit welchen ein Gleisunterbau neben einem bestehenden Gleis mit weniger Aufwand und damit auch mit weniger Kosten erneuert werden kann.

Hinsichtlich des Verfahrens wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zwischen der Auflockerungs- und/oder Abtragszone und einer ersten Verdichtungszone ein Abstand von weniger als 10 m, vorzugsweise weniger als 5 m eingehalten wird. Es hat sich nämlich herausgestellt, daß beim Einhalten eines genügend kleinen Abstandes zwischen der Auflockerungs- und/oder Abtragungs­ zone und der nachfolgenden Verdichtungszone, der bei günstigen Bodenverhältnissen und großen Gleisabständen bis zu 10 m betragen kann, ein stationärer Verbau und auch ein wandernder Verbau nicht vorgesehen werden muß, da die noch verdichteten und die bereits wieder verdichteten Unterbaubereiche des zu erneuernden Gleises über diesen Abstand hinweg, d. h. über den aufgelockerten bzw. abgetragenen Bereich hinweg, die auftretenden Horizontalkräfte über eine sich einstellende, horizontale Gewölbewirkung tragen können. Um dies jedoch auch unabhängig von besonders günstigen Bodenverhältnissen oder großen Gleisabständen sicherstellen zu können, sollte der Abstand zwischen Auflockerungszone und Verdichtungsbereich möglichst nicht größer als 5 m sein und in der bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens nur ca. 3 m betragen.

Dabei erscheint es zweckmäßig, wenn gemäß der vorliegenden Erfindung die Auflockerung und Verdichtung durch eine einzige Maschineneinheit erfolgt. Es versteht sich, daß dann, im Gegensatz zur Verwendung zweier selbständiger Maschinen, die geforderte Abstandsbedingung mehr oder weniger zwangsweise, zumindest aber sehr leicht, eingehalten wird.

Außerdem ist es zweckmäßig, wenn mit der Maschineneinheit ein sogenannter statischer Schotterverbau mitgeführt wird, der aber im Gegensatz zu den herkömmlichen Verbauein­ richtungen lediglich ein Nachrutschen lockeren Schotters vom Nachbargleis her verhindern soll und deshalb einfach als seitlich im Bereich zwischen der Auflockerungszone und der Ver­ dichtungszone seitlich angebrachter Schild ausgestaltet sein kann. Sowohl in der Funktion als auch in der konkreten Ausgestaltung ist ein solcher statischer Verbau nicht mit dem oben erwähnten wandernden Verbau zur Sicherung des Unterbaus zu vergleichen.

Erfindungsgemäß wird dem aufgelockerten Bodenmaterial unmittelbar im Auflockerungsbereich ein Bindemittel zugemischt, was die statische Lastaufnahmefähigkeit des Bodenmaterials verbessern soll.

Die Verdichtung erfolgt in dem erwähnten kurzen Abstand hinter der Auflockerung und kann gegebenenfalls in zwei aufeinanderfolgenden Schritten durchgeführt werden.

Hinsichtlich der oben erwähnten Vorrichtung, die im wesentlichen aus einer Fahrgestellbrücke und einer daran angeordneten Auflockerungsvorrichtung besteht, wird die der Erfindung zugrundelie­ gende Aufgabe dadurch gelöst, daß im Abstand hinter der Auflockerungsvorrichtung an der Fahrgestellbrücke eine Verdichtungseinheit angeordnet ist.

Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung liegt also darin, daß ein und dieselbe Maschine sowohl das Auflockern als auch das anschließende Verdichten des Bodenmaterials übernimmt, was einen sehr kurzen Abstand zwischen der Auflockerungsvorrichtung und der Verdichtungseinheit ermöglicht, so daß auf den oben erwähnten statischen Verbau oder auf den wandernden Verbau verzichtet werden kann. Die Elemente der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind an sich bekannt, ihre Vereinigung in einer einzigen Maschine ist jedoch neu und auch erfinderisch, da an sich die Aufteilung der genannten Funktionen auf zwei unabhängige Maschinen in mehrfacher Hinsicht als sinnvoller erscheint, wenn man den speziellen, mit der Erfindung erzielten Vorteil des Verzichtes auf einen Verbau nicht berücksichtigt.

Der hier verwendete Begriff "Fahrgestellbrücke" soll im übrigen keine Einschränkung auf einen bestimmten Fahrgestelltyp sein, es ist viel mehr jede Art von Fahrgestell damit gemeint, an welcher die entsprechenden Arbeitseinheiten, Lauf- und Antriebsräder und dergleichen angebracht werden können. Für die konkret verwendeten Vorrichtungen wird allerdings der Begriff "Fahrgestellbrücke" als besonders zutreffend angesehen, da nämlich das betreffende Fahrgestell, an welchem eine Auflockerungsvorrichtung und eine oder mehrere Verdichtungseinheiten angeordnet sind, brückenartig den Abstand zwischen vorderen und hinteren Fahr- bzw. Antriebsrädern überbrückt.

Erfindungsgemäß ist der Abstand zwischen der Auflockerungseinrichtung und einer ersten Verdichtungseinheit kleiner als 5 m und liegt vorzugsweise in einem Bereich zwischen 2,5 und 3,5 m. Ein gewisser Abstand zwischen Auflockerung und Verdichtung muß zwangsweise eingehalten werden, da beim Auflockern das Boden- bzw. Unterbaumaterial zunächst aufgenommen, gegebenenfalls mit Zuschlagstoffen durchmischt und hinter der Auflockerungsstation wieder gleichmäßig in einer gewünschten Weise verteilt werden muß. Allein diese gleichmäßige Verteilung legt einen gewissen Mindestabstand der Verdichtungseinheit zu der vorangehenden Auflockerungseinrichtung fest. Zwecks Platzersparnis ist außerdem eine Zugabeeinrichtung für ein Bindemittel im Bereich der Auflockerungseinrichtung selbst, gegebenenfalls auch zwischen Auflockerungseinrichtung und der Verdichtungseinheit vorgesehen. Ein flüssiges Bindemittel kann beispielsweise ohne weiteres auch hinter der Auflockerungsstation auf den aufgelockerten Boden aufgesprüht oder gegossen werden. Ein festes, z. B. pulverförmiges Bindemittel wird zweckmäßi­ gerweise während des Auflockerns und Umwälzens des Bodenmaterials unmittelbar hin­ zugemischt.

Die Auflockerungseinrichtung selbst ist in der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eine Hochleistungsfräse. Diese fräst den Boden bzw. Unterbau bis zu einer gewissen Tiefe ab, wobei das losgefräste Bodenmaterial unmittelbar hinter der Fräse wieder in einer gewünschten Weise abgelagert wird. "In einer gewünschten Weise" bedeutet dabei im wesentlichen, daß der Unterbau dabei ein vorgebbares Profil bzw. eine vorgebbare Neigung sowie eine gleichmäßige Dichte erhält.

Die anschließende Verdichtungsstation ist in der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eine sogenannte Vibrationsplatte oder eine Vibrationswalze. Erfindungsgemäß können sowohl eine Vibrationsplatte als auch eine Vibrationswalze aufeinanderfolgend an der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung angeordnet sein. Der zu fordernde Abstand zwischen der Auflockerungs- und der Verdichtungsstation bezieht sich selbstverständlich nur auf die erste Verdichtungseinheit.

Weiterhin kann auch ein sogenannter "statischer Schotterverbau" mindestens im Bereich von der Auflockerungsvorrichtung bis zur ersten Verdichtungseinheit seitlich an der Fahrgestellbrücke angebracht sein.

Neben einem Fahrerstand und den erforderlichen Aufhängungs- und Dämpfungselementen für die Vibrationsplatte und/oder -walze sowie die Hochleistungsfräse sollte die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung auch einen Vorratskübel für die Aufnahme eines zuzumischenden Bindemittels aufweisen.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform und der dazugehörigen Figuren. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erneuerung eines Gleisunterbaus,

Fig. 2 eine ebenfalls schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung von unten und

Fig. 3 eine Ansicht auf die Vorrichtung von hinten.

In Fig. 1 erkennt man eine Fahrgestellbrücke 1, die sich über den Bereich zwischen vorderen und hinteren Rädern 6 erstreckt. Im vorderen Bereich etwa unter einer Fahrerkabine 9 der Vorrichtung befindet sich eine Hochleistungsfräse 2. Diese fräst den Gleisunterbau bis zu einer einstellbaren Tiefe ab, wobei die Fräse 2 so betrieben wird, daß sie das weggefräste Material nach oben befördert, dabei aufwirbelt und durchmischt und auf der Rückseite wieder herabfallen läßt.

Eine Bindemittelzugabeeinrichtung 5 ist vorgesehen, um dem aufgelockerten Bodenmaterial ein Bindemittel beizumengen, welches anschließend die statische Lastaufnahmefähigkeit des Unterbaus erheblich verbessert. Mit 12 ist eine Egalisiervorrichtung für den aufgelockerten, mit Bindemittel versetzten Boden 7 vorgesehen. Diese Egalisiervorrichtung kann dem Unterbau gegebenenfalls auch ein gewünschtes Profil oder eine gewünschte Seitenneigung der Oberfläche mitgeben.

Eine Vibrationsplatte 3 befindet sich in einem Abstand a hinter der Hochleistungsfräse 2, wobei hier dieser Abstand a als mittiger Abstand zwischen der Hochleistungsfräse und der Vibrations­ platte 3 eingezeichnet ist. Schließlich ist noch eine Vibrationswalze 3′ wiederum im Abstand hinter der Vibrationsplatte 3 vorgesehen. Alle Arbeitseinheiten, nämlich die Fräse 2, die Vibrationsplatte 3 und die Vibrationswalze 3′ sind über Einstell- und Dämpfungselemente 11 an der Fahrgestell­ brücke 1 aufgehängt. Eine Einstellung dieser Arbeitseinrichtungen ist insbesondere auch deshalb erforderlich, weil je nach Bodenverhältnissen der Unterbau mehr oder weniger tief weggefräst und erneuert werden muß und weil auch die Neigung der Vibrationsplatten und -walzen 3, 3′ der Neigung bzw. dem Profil der Egalisiervorrichtung 12 angepaßt werden muß.

Mit 8 ist ein Kübel oder Tank für Bindemittel bezeichnet, aus welchem kontinuierlich das Bindemittel der Zugabeeinrichtung 5 zugeführt wird.

Die Bezugszahl 4 weist auf einen gestrichelt dargestellten Rahmen, der die Lage eines seitlich neben der Hochleistungsfräse 2 und der Vibrationsplatte 3 angeordneten Schildes wiedergibt, welches als reiner Schotterverbau dient und lediglich ein seitlich es Nachrutschen der oberen Schotterschichten vom Nachbargleis her verhindern soll. Dieser Schild 4 Ist vor allem in der schematischen Ansicht von oben gemäß Fig. 2 nochmals auf beiden Seiten der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung zu erkennen. Die Umrisse der einzelnen Elemente sind hier lediglich gestrichelt angedeutet. Man erkennt neben der sich zwischen den vorderen und hinteren Rädern 6 erstreckenden Fahrgestellbrücke 1 im vorderen Bereich die Hochleistungsfräse 2, die Zugabeeinrichtung 5, die Vibrationsplatte 3 und die Vibrationswalze 3′. Eingezeichnet sind auch die seitlich neben der Fräse 2 sich bis hin und neben der Vibrationsplatte 3 erstreckende seitliche Schilde 4 als statischer Schotterverbau vorgesehen.

Zur Vervollständigung der verschiedenen Ansichten ist in Fig. 3 die erfindungsgemäße Vorrichtung nochmals von hinten dargestellt, wobei in dieser Rückansicht im wesentlichen nur die Laufräder 6, die Fahrgestellbrücke 1 und die den Abschluß der Bearbeitungseinrichtungen bildende Vibrationswalze 3′ zu erkennen sind.

Es versteht sich, daß die Fahrgestellbrücke 1 mindestens im Bereich der Arbeitseinheiten 2, 3 und 3 ' eine relativ große Bodenfreiheit aufweisen muß, um zum einen entsprechend große und leistungsfähige Arbeitseinheiten darunter aufnehmen und tragen zu können, und um zum anderen auch einen ausreichenden Stellweg für die einseitig oder beidseitig höhenverstellbar aufgehängten Arbeitseinheiten 2, 3, 3′ vorsehen zu können.

Im übrigen kann es auch zweckmäßig sein, wenn die Räder 6 bzw. deren Radaufhängungen einzeln höhenverstellbar sind. Es versteht sich, daß wegen des relativ großen, freitragenden Bereiches der Fahrgestellbrücke 1 und wegen der daran aufzuhängenden, schweren Arbeitsgerät­ schaften, die Fahrgestellbrücke 1 entsprechend stabil ausgeführt werden muß. Insofern ergeben sich bei der Herstellung einer derartigen Maschine nicht notwendigerweise Produktions- und Kostenvorteile gegenüber einer getrennten Herstellung einer Auflockerungsmaschine und einer Verdichtungsmaschine. Auch der Transport der einen größeren Vorrichtung dürfte im allgemeinen aufwendiger sein als der Transport zweier kleinerer Einzelmaschinen. Dennoch hat die erfindungsgemäße Vorrichtung den entscheidenden Vorteil, daß aufgrund des kurzen Abstandes zwischen dem abgetragenen und aufgelockerten Bodenbereich und dem wieder verdichteten Bodenbereich, die vom benachbarten Unterbau, Schotter und Gleisen her wirkenden seitlichen Kräfte in die noch bzw. schon wieder verdichteten Bodenbereiche abgetragen werden können, ohne daß es zu einem Einbruch des dazwischen aufgrund der Auflockerung nicht unterstützten Bereiches kommen kann. In ähnlicher Weise wie bei Gebäuden eine Decke oder ein Träger einen gewissen Bereich zwischen Wänden oder Pfeilern freitragend überspannen können, so kann auch der verdichtete Unterbau des Nachbargleises, auf welchen in dem aufgelockerten Bereich entsprechende horizontale Kräfte wirken, diesen aufgelockerten Bereich zwischen noch verdichteten und schon wieder verdichteten Zonen des zu erneuernden bzw. erneuerten Unterbaus freitragend überspannen, wenn der Abstand zwischen den verdichteten Bereichen nicht zu groß wird.

Zusammenfassend erreicht man also mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der entsprechenden Vorrichtung die folgenden Vorteile:

• 1. Es ist kein Verbau entlang der Bahnachse erforderlich.
• 2. Ein Bodenaustausch zur Untergrundverbesserung ist ebenfalls nicht erforderlich, wobei notfalls dem aufgelockerten Boden Bindemittel beigemischt werden kann.
• 3. Hierdurch wird kein zusätzlicher Deponieraum für das Altmaterial benötigt.
• 4. Ein nennenswerter Ab- und Antransport von Erdmassen und dergleichen entfällt.
• 5. Alle Baumaßnahmen bleiben außerhalb des Lichtraumprofils des Nachbargleises.
• 6. Die Arbeiten können bei laufendem Zugverkehr auf den Nachbargleisen kontinuierlich durchgeführt werden.
• 7. Durch den Entfall des Verbaus und die Verwendung des Altmaterials werden erhebliche Kosten eingespart.

Claims (14)

1. Verfahren zum Herstellen oder zur Erneuerung eines Unterbaus neben einem bestehen­ den Gleis, bei welchem nach dem Entfernen etwaiger alter Schienen und Schwellen der gegebenenfalls vorhandene Schotter abgetragen und anschließend der vorhandene Bodenunterbau mindestens teilweise abgetragen oder aufgelockert und gegebenenfalls mit Zuschlagstoffen versehen verdichtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Auflockerungs- und/oder Abtragszone und einer ersten Verdichtungszone ein Abstand von weniger als 10 m, vorzugsweise weniger als 5 m eingehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (a) zwischen der Auflockerungszone und der Verdichtungszone maximal ca. 3 m beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflockerung und Verdichtung im Bereich ein und derselben Maschineneinheit erfolgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein statischer Schotterverbau seitlich neben der Auflockerungs- und Verdichtungszone mitgeführt wird und mindestens den Abstand zwischen Auflockerungs- und Verdichtungszone überdeckt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Bodenmaterial im Auflockerungsbereich ein Bindemittel zugemischt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdichtung in zwei aufeinanderfolgenden Stufen erfolgt.

7. Vorrichtung zur Herstellung oder Erneuerung eines Gleisunterbaues neben einem bestehenden Gleis, mit einer Fahrgestellbrücke (1) und einer daran angeordneten Auflockerungsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß im Abstand hinter der Auflockerungsvorrichtung (2) an der Fahrgestellbrücke (1) eine Verdichtungseinheit (3) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (a) zwischen der Auflockerungsvorrichtung (2) und der Verdichtungseinheit (3) kleiner als 5 m ist und vorzugsweise zwischen 2,5 und 3,5 m beträgt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zugabeein­ richtung für Bindemittel im Bereich der Auflockerungseinrichtung (2) oder zwischen der Auflockerungseinrichtung (2) und der Verdichtungseinheit (3, 3′) vorgesehen ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflockerungseinrichtung (2) eine Hochleistungsfräse ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdichtungseinheit eine Vibrationsplatte (3) oder -walze (3′) ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß als erste Verdichtungseinheit eine Vibrationsplatte (3) und als zweite Verdichtungseinheit eine Vibrationswalze (3′) vorgesehen sind.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein statischer Schotterverbau mindestens im Bereich zwischen der Auflockerungsvorrichtung (2) und der ersten Verdichtungseinheit (3) seitlich an der Fahrgestellbrücke (1) angeordnet ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vorratskübel (8) für Bindemittel vorgesehen ist.