Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfestigung der Oberflächenzone einer Untergrundschicht und gleichzeitigen Dämpfung von Rörperschallwellen, insbesondere an der Unterbaukrone eines Eisenbahnkörpers.
Beispielsweise erhöhen sich im Eisenbahnbau durch die steigende Geschwindigkeit der Züge, durch Zunahme der Achsiasten der Fahrzeuge und durch den Gemischtverkehr, d.h. durch das Ungleichgewicht von schnell fahrenden leichten Personenzügen und langsam fahrenden schweren Güterzügen, die in horizontaler und vertikaler Richtung auf den Eisenbahukörper wirkenden Kräfte.
Die rollenden Kräfte gehen vom Radsatz des Fahrzeuges über Schiene, Befestigungsmittel und Schwellen in die Gleisbettung (Schotter) und müssen letztlich von der Planumsschutzschicht aufgenommen und in den Untergrund abgeleitet werden. Zudem wirken die erhöhten Kräfte auf Trassierungselemente vergangener Jahrzente, die den heutigen Anforderungen des Eisenbahnbetriebes nicht mehr gerecht werden.
Somit treten Schäden zwischen Untergrundschicht und Oberbau auf, die sich auf die Lage des Gleisrostes direkt auswirken und sehr kostenaufwendig beseitigt werden müssen.
Üblichervieise werden diese Schäden durch den Bodenaustausch der Planumsschutzschicht beseitigt. Dazu müssen jedoch der Gleisrost (Schwellen und Schienen), die Gleisbettung (Schotter) und die Planumsschutzschicht ausgebaut und durch ein neues, geeignetes Material ersetzt werden, so dass anschliessend der Gleisrost wieder eingebaut, eingeschottert und befahrbar gemacht werden kann.
Diese Verfahren des Boden austausches zur Beseitigung der Schäden zwischen Untergrund und Oberbau ist jedoch sehr kosten- und zeitaufwendig und stört insbesondere den Eisenbahnbetrieb durch den Ausfall von Gleisabschnitten in erheblicher Weise.
Es ist weiterhin bekannt, dass derzeit versuchsweise Vliese (Gewebe), Kunststoff-Platten und bituminöses Material zwischen Planum und Gleisbettung eingebaut wird. Diesen Syste meff fehlen jedoch wesentliche Merkmale einer umfassenden Untergrundsanierung: Vlies - keine Frostsicherheit und keine Tragfähigkeit, Platten - Beeinträchtigung der Filterstabilität und der TragRähigkeit, Bitumen - keine Tragfähigkeit und fragliche Diffusionsfähigkeit.
Versuche mit einer Kalk- oder Zementvermörtelung der Planumsschicht und Versuche mit dem Einbau von tragfähi- gen, dünnwandigen Zementplatten zwischen Planum und Gleisbettung (Schotter) haben zu keinem langfristig zufriedenstellenden Ergebnis geführt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Verfestigung der Oberfläche einer Planumsschicht vorzuschlagen, mit dem auf einfache, schnelle und preiswerte Weise eine dauerhafte Verfestigung erzielt werden kann und gleichzeitig ein wirksames Mittel gegen die Übertragung von ECör- perschallwellen ist.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass an der Oberfläche der Untergrundschicht ein diffusionsfähiger Hartschaum in ungeschäumter Form aufgebracht und zu einem tragfähigen fugenlosen Band hart ausgeschäumt wird.
Vorteilhaft ist ein Hartschaum, z.B. Polyurethan, mit einer Rohdichte von 30 bis 150 kg/cbm. Vor dem Aufbringen des Hartschaumes wird vorteilhaft ein Trägerelement, z.B. leichtes Papier oder dünner Vlies, auf das Planum abgelegt, um die einwandfreie Schaumentwicklung durch vorhandene Feuchtigkeit nicht zu gefährden.
Eine bevorzugte Vorrichtung zur Durchführung desxVer- fahrens weist einen quer zur Arbeitsrichtung angeordneten Träger auf, an dem sich ein Schlitten mit automatischen und ferngesteuerten Düsen befindet. Der Schlitten bewegt sich über die gesamte Breite und garantiert, dass über die Düsen entsprechend der Arbeitsgeschwindigkeit und der Schichtdicke eine gleichmässige Beschichtung erfolgt.
Vorteilhaft ist eine in Arbeitsrichtung vor dem Schlitten das Trägerelement haltende, geschützte drehbare Welle angeordnet. Die Düsen sind am Schlitten angeordnet und über vorzugsweise beheizbare Leitungen mit einer Hartschaumaufbereitungsanlage verbunden, die von Tanks gespeist wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Träger mit Schlitten einer Bettungsreinigungsmaschine zugeordnet. Vorteilhaft sind der Träger mit dem verschiebbaren Schlitten und die das Trägerpapier haltende Welle zwischen Gleisrost und Planumsschutzschicht unmittelbar am Balken der Bettungsreinigungsmaschine hinter der Schotteraufaahme angeordnet und durch eine die Schwelle umgreifende Halterung mit Laufrädern an der Schiene geführt.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass mit dem örtlich eingebrachten Hartschaum ein nahtloses, den jeweiligen Oberflächenverhältnissen angepasstes, tragfähiges fugenloses Band mit den folgenden physikalischen Eigenschaften entsteht: hohe Wärme- und Kältedämmwirkung, wasserabweisend und diffusionsfähig, filter- und witterungsstabil, tragfähig mit Plattenwirkung. Dar über hinaus ist der Hartschaum ein geeignetes Mittel zur Dämpfung von Körperschallwellen.
Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielhaft dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 einen einseitigen Regel-Bettungsquerschnitt für zweigleisige Bahnen mit Hartschaumschicht
Fig. 2 eine Bettungsreinigungsmaschine in schematischer Ansicht
Fig. 3 einen Teil der Bettungsreinigungsmaschine mit Träger, Schlitten, Düsen, Welle und Halterung in vergrösserter Darstellung.
Nach Fig. 1 sind Schienen 1 und Schwellen 2 mit nicht gezeigten Kleineisen verbunden und liegen in der Bettung 3 (Schotter). Die Bettung 3 liegt auf einer Hartschaumschicht 5, die auf die Oberfläche einer Planumsschutzschicht 4 eines Eisenbahnkörpers aufgebracht wurde. Durch diese Anordnung der Hartschaumschicht werden Schäden der Unterbaukrone durch Feuchtigkeit, Frost oder dgl. wirksam verhindert, so dass die in Richtung der mit 6 und 7 bezeichneten Pfeile auf die Schienen 1 von den nicht gezeigten Radsätzen eines Fahrzeuges ausgeübten Kräfte sicher in den Untergrund verteilt, abgeleitet und gedämpft werden.
Die Hartschaumschicht kann vorteilhaft mit Hilfe einer gleisfahrbaren Bettungsreinigungsmaschine auf die Unterbaukrone eines Eisenbahnkörpers aufgebracht werden, ohne dass der Gleisrost ausgebaut vrerden muss.
Nach Fig. 2 fährt eine Bettungsreinigungsmaschine 8 auf Schienen 1 in Richtung des mit 9 bezeichneten Pfeiles. Die Bettungsreinigungsmaschine weist einen quer zur Arbeitsrichtung unterhalb der Schwellen 2 geführten Balken 12 auf der durch eine Kette 11 die Aufnahme des Altschotters 10 bewirkt.
Der von der Kette 11 aufgenommene Schotter 10 wird längs des mit 12 a bezeichneten, schematisierten Weges über in der Bettungsreinigungsmaschine 8 angeordnete Siebsätze 13 geleitet. Ein in der Maschine angeordnetes Förderband 14 bringt den gereinigten Schotter 15 an der mit 16 bezeichneten Stelle wieder unter den Gleisrost.
Zwischen der Schotteraufnahme durch die Kette 11 und dem Wiedereinbringen des Schotters an Punkt 16 liegt unterhalb den Schwellen 2 ein schotterfreier Raum 17 von ungefähr 6 m Länge und 35 cm Höhe, in dem eine Vorrichtung zur Ausbringung von Hartschaum angeordnet ist.
Nach Fig. 3 ist in Arbeitsrichtung 9 der Bettungsreinigungsmaschine 8 am Balken 12 ein Träger 22 parallel zum Balken 12 angeordnet, der gegen Oberflächenwasser eine schützende Abdeckung 27 aufweist. Das tragende Element wird vorn vom Balken 12 und hinten durch eine die Schwelle umgreifende Aufhängung 28, durch ein Laufrad 29 an der Schiene 1 geführt. An dem Träger 22 ist ein Schlitten 23 mit automatischen, ferngesteuerten Düsen 24 über die gesamte Breite verschiebbar angeordnet. Die Düsen sind über beheizbare Leitungen 21 mit einer in der Bettungsreinigungsmaschine 8 angeordneten Hartschaumaufbereitungsanlage 20 verbunden. Die Hartschaumaufbereitungsanlage 20 ist über Leitungen 18 und 19 an einem nicht dargestellten Tankwagen angeschlossen.
In Arbeitsrichtung vor dem Schlitten 23 ist am Träger 22 eine Welle 26 drehbar angeordnet, auf der eine Rolle mit einem Trägerelement 25 für die Flüssigkeiten bei zu feuchtem Untergrund sich automatisch abrollt.
Die Flüssigkeitskomponenten des Hartschaumes werden durch getrennte Leitungen 18, 19 in die Hartschaumaufbereitungsanlage 20 gepumpt, dort aufbereitet und durch beheizbare Leitungen 21 den Düsen 24 am Schlitten 23 zugeführt. In den Düsen werden die Flüssigkeitskomponenten des Hartschaumes gemischt und druckluftgesteuert auf die Unterbaukrone bzw. u.U. auf das Trägerelement 25 in zunächst ungeschäumter Form aufgesprüht. Der Schlitten 23 wird dabei in Längsrichtung des Trägers 22, d.h. quer zur Arbeitsrichtung, mit Hilfe von Druckluft oder dgl. hin- und hergeschoben, so dass die gesamte Breite des freigelegten Eisenbahnkörpers mit der Mischung der Flüssigkeiten gleichmässig besprüht werden kann.
Die aufgesprühten Flüssigkeiten entwickeln sich in wenigen Minuten zu Hartschaum, der nach ungefähr 5 Minuten durch den gereinigten Schotter 15 und den sich absenkenden Gleisrost 1, 2 belastet werden kann, so dass ein während des Vorschubs der Bettungsreinigungsmaschine 8 ein nahtloses Endlosband aus Hartschaum 5 entsteht. Das Trägerpapier 25 rollt sich während der Vorschubbewegung selbsttätig von der Welle 26 ab.
Dieses so erhaltene Endlosband aus Hartschaum 5 gewährleistet eine dauerhafte Verfestigung der Oberfläche einer Planumsschutzschicht. Vorteilhaft ist das Aufbringen einer Hartschaumschicht nicht nur im Eisenbahnbau, sondern auch im Strassenbau und bei anderen frostgefährdeten Baumassnahmen.
Das Verfahren ist jedoch besonders vorteilhaft im Zusammenhang mit einer gleisfahrbaren Bettungsreinigungsmaschi- ne im Eisenbahnbau anwendbar, da der unter der Bettungsreinigungsmaschine vorhandene schotterfreie Raum 17 räumlich und zeitlich ausreicht, um einen Hartschaum herzustellen, erstarren zu lassen und belasten zu können, ohne dass der Gleisrost ausgebaut werden muss.
PATENTANSPRUCH I
Verfahren zur Verfestigung der Oberflächenzone einer Untergrundschicht und zur gleichzeitigen Dämpfung von Körperschallwellen, insbesondere an der Unterbaukrone eines Eisenbahnkörpers, dadurch gekennzeichnet, dass an der Oberfläche (4) der Untergrundschicht ein diffusionsfähiger Hartschaum (5) in ungeschäumter Form aufgebracht und zu einem tragfähigen fugenlosen Band ausgeschäumt wird.
UNTERANSPRÜCHE
1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass der Hartschaum (5) ein Polyurethanschaum mit einer Rohdichte von 30 bis 150 kg/cbm ist.
2. Verfahren nach Patentanspruch I oder Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Aufbringen des Hartschaums (5) ein Trägerelement (25) an der Oberfläche (4) der Untergrundschicht abgerollt wird.
PATENTANSPRUCH II
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, gekennzeichnet durch einen quer zur Vorschubrichtung der Vorrichtung angeordneten Träger (22), an dem ein Schlitten (23) mit Düsen (24) zum Austritt des Hartschaumes in ungeschäumter Form in Längsrichtung des Trägers verschiebbar geführt wird.
UNTERANSPRÜCHE
3. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass in Vorschubrichtung vor dem Schlitten (23) eine das Trägerpapier (25) haltende Welle (26) im Träger drehbar angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach Patentanspruch II oder Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsen (24) über beheizbare Leitungen (21) mit einer an der Vorrichtung angeordneten Hartschaumaufbereitungsanlage (20) verbunden sind.
5. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (22) mit Mitteln zur Befestigung der Vorrichtung an einer Bettungsreinigungsmaschine (8) versehen ist.
6. Vorrichtung nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (22) zur Befestigung der Vorrichtung zwischen der unter dem Gleisrost (1, 2) liegenden Schotteraufnahmevorrichtung (11, 12) und der Schottereinbringung (14, 16) der Bettungsreinigungsmaschine (8) ausgeführt ist.
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The invention relates to a method and a device for consolidating the surface zone of an underground layer and at the same time damping solid-borne sound waves, in particular on the substructure crown of a railway body.
For example, in railway construction, the increasing speed of trains, the increase in the axle loads of the vehicles and mixed traffic, i.e. due to the imbalance of fast moving light passenger trains and slow moving heavy freight trains, the forces acting on the body of the railway in the horizontal and vertical direction.
The rolling forces go from the wheelset of the vehicle via rails, fasteners and sleepers into the track bedding (gravel) and must ultimately be absorbed by the formation protection layer and diverted into the subsoil. In addition, the increased forces act on routing elements of past decades, which no longer meet today's requirements of railway operations.
This means that damage occurs between the subsurface layer and the superstructure, which has a direct effect on the position of the track grid and which must be removed at great expense.
Usually, this damage is removed by replacing the formation protection layer. To do this, however, the track grid (sleepers and rails), the track bedding (gravel) and the formation protection layer must be removed and replaced with a new, suitable material so that the track grid can then be reinstalled, ballasted and made drivable.
However, this method of soil exchange to eliminate the damage between the subsurface and the superstructure is very costly and time-consuming and, in particular, disrupts railway operations in a considerable manner due to the failure of track sections.
It is also known that fleece (fabric), plastic panels and bituminous material are currently being installed between the subgrade and the track bed on an experimental basis. However, these systems lack the essential features of a comprehensive subsurface renovation: fleece - no frost protection and no load-bearing capacity, panels - impairment of the filter stability and load-bearing capacity, bitumen - no load-bearing capacity and questionable diffusibility.
Attempts with a lime or cement mortar layer of the subgrade and attempts with the installation of stable, thin-walled cement slabs between the subgrade and the track bed (gravel) have not led to long-term satisfactory results.
The object of the invention is to propose a method for consolidating the surface of a subgrade layer with which permanent consolidation can be achieved in a simple, fast and inexpensive manner and at the same time is an effective means against the transmission of echo sound waves.
The object is achieved by applying a diffusible rigid foam in unfoamed form to the surface of the substrate layer and foaming it into a load-bearing jointless tape.
A rigid foam, e.g. Polyurethane with a bulk density of 30 to 150 kg / cbm. Before the rigid foam is applied, a support element, e.g. light paper or thin fleece, placed on the subgrade so as not to endanger the perfect foam development by existing moisture.
A preferred device for carrying out the method has a carrier which is arranged transversely to the working direction and on which there is a carriage with automatic and remote-controlled nozzles. The carriage moves across the entire width and guarantees that the nozzles produce an even coating in accordance with the working speed and the layer thickness.
A protected rotatable shaft holding the carrier element in the working direction is advantageously arranged in front of the slide. The nozzles are arranged on the slide and are connected to a rigid foam processing system, which is fed by tanks, via preferably heatable lines.
In a preferred embodiment, the carrier with the carriage is assigned to a ballast cleaning machine. Advantageously, the carrier with the sliding carriage and the shaft holding the carrier paper between the track grid and formation protection layer are arranged directly on the beam of the ballast cleaning machine behind the ballast receptacle and are guided on the rail by a bracket with running wheels that encompasses the sleeper.
The advantages achieved with the invention are, in particular, that the locally introduced rigid foam creates a seamless, load-bearing, jointless tape that is adapted to the respective surface conditions and has the following physical properties: high heat and cold insulation effect, water-repellent and diffusible, filter- and weather-resistant, load-bearing with plate effect. In addition, the rigid foam is a suitable means for damping structure-borne sound waves.
The invention is illustrated by way of example in the drawings. Show it:
1 shows a standard bedding cross-section on one side for double-track railways with a hard foam layer
2 shows a ballast cleaning machine in a schematic view
3 shows a part of the ballast cleaning machine with carrier, slide, nozzles, shaft and holder in an enlarged view.
According to Fig. 1, rails 1 and sleepers 2 are connected to small iron (not shown) and lie in the bedding 3 (gravel). The bedding 3 lies on a rigid foam layer 5 which was applied to the surface of a formation protection layer 4 of a railway body. This arrangement of the rigid foam layer effectively prevents damage to the substructure crown due to moisture, frost or the like, so that the forces exerted on the rails 1 by the wheel sets of a vehicle (not shown) in the direction of the arrows marked 6 and 7 are safely distributed into the ground. diverted and attenuated.
The rigid foam layer can advantageously be applied to the substructure crown of a railway body with the aid of a track bed cleaning machine, without the track grating having to be removed.
According to FIG. 2, a ballast cleaning machine 8 travels on rails 1 in the direction of the arrow labeled 9. The ballast cleaning machine has a bar 12 which is guided transversely to the working direction below the sleepers 2 and on which the old ballast 10 is picked up by a chain 11.
The ballast 10 picked up by the chain 11 is guided along the schematized path designated by 12 a over sieve sets 13 arranged in the ballast cleaning machine 8. A conveyor belt 14 arranged in the machine brings the cleaned ballast 15 back under the track grid at the point designated 16.
Between the ballast pick-up by the chain 11 and the reintroduction of the ballast at point 16, a ballast-free space 17 approximately 6 m long and 35 cm high, in which a device for the application of rigid foam is arranged, lies below the sleepers 2.
According to FIG. 3, in the working direction 9 of the ballast cleaning machine 8, a carrier 22 is arranged on the beam 12 parallel to the beam 12, which has a protective cover 27 against surface water. The load-bearing element is guided at the front by the beam 12 and at the rear by a suspension 28 encompassing the sleeper, by a running wheel 29 on the rail 1. A carriage 23 with automatic, remote-controlled nozzles 24 is arranged on the carrier 22 so as to be displaceable over the entire width. The nozzles are connected via heatable lines 21 to a rigid foam processing plant 20 arranged in the bedding cleaning machine 8. The rigid foam processing plant 20 is connected via lines 18 and 19 to a tank truck (not shown).
In the working direction in front of the carriage 23, a shaft 26 is rotatably arranged on the carrier 22, on which a roller with a carrier element 25 for the liquids automatically rolls when the substrate is too damp.
The liquid components of the rigid foam are pumped through separate lines 18, 19 into the rigid foam preparation system 20, processed there and fed to the nozzles 24 on the slide 23 through heatable lines 21. The liquid components of the rigid foam are mixed in the nozzles and, controlled by compressed air, are applied to the substructure crown or possibly sprayed onto the carrier element 25 in an initially unfoamed form. The carriage 23 is in the longitudinal direction of the carrier 22, i. pushed back and forth transversely to the working direction, with the aid of compressed air or the like, so that the entire width of the exposed railway body can be sprayed evenly with the mixture of liquids.
The sprayed liquids develop into hard foam in a few minutes, which can be loaded after about 5 minutes by the cleaned ballast 15 and the lowering track grate 1, 2, so that a seamless endless belt of hard foam 5 is created as the ballast cleaning machine 8 is advanced. The carrier paper 25 automatically rolls off the shaft 26 during the feed movement.
This endless strip of rigid foam 5 obtained in this way ensures permanent solidification of the surface of a formation protection layer. The application of a rigid foam layer is advantageous not only in railway construction, but also in road construction and other construction work that is at risk of frost.
However, the method can be used particularly advantageously in connection with a track-mounted ballast cleaning machine in railway construction, since the ballast-free space 17 under the ballast cleaning machine is sufficient in terms of space and time to produce a rigid foam, to allow it to solidify and to be able to load it without the track grid being removed must become.
PATENT CLAIM I
Method for consolidating the surface zone of an underground layer and for the simultaneous damping of structure-borne sound waves, in particular on the substructure crown of a railway body, characterized in that a diffusible rigid foam (5) in unfoamed form is applied to the surface (4) of the underground layer and foamed into a load-bearing, seamless strip becomes.
SUBCLAIMS
1. The method according to claim I, characterized in that the rigid foam (5) is a polyurethane foam with a bulk density of 30 to 150 kg / cbm.
2. The method according to claim I or dependent claim 1, characterized in that a carrier element (25) is unrolled on the surface (4) of the substrate layer before the rigid foam (5) is applied.
PATENT CLAIM II
Device for carrying out the method according to claim 1, characterized by a carrier (22) arranged transversely to the direction of advance of the device, on which a slide (23) with nozzles (24) for the exit of the rigid foam in unfoamed form is guided displaceably in the longitudinal direction of the carrier.
SUBCLAIMS
3. Device according to claim II, characterized in that a shaft (26) holding the carrier paper (25) is rotatably arranged in the carrier in front of the carriage (23) in the feed direction.
4. Device according to claim II or dependent claim 3, characterized in that the nozzles (24) are connected via heatable lines (21) to a rigid foam processing plant (20) arranged on the device.
5. Device according to claim II, characterized in that the carrier (22) is provided with means for attaching the device to a bedding cleaning machine (8).
6. Device according to dependent claim 5, characterized in that the carrier (22) for fastening the device between the ballast receiving device (11, 12) lying under the track grid (1, 2) and the ballast introduction (14, 16) of the ballast cleaning machine (8) is executed.
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