DE29620261U1

DE29620261U1 - Vorrichtung zur Überwachung von Bodensetzungen

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Publication number: DE29620261U1
Application number: DE29620261U
Authority: DE
Original assignee: Gloetzl Gesellschaft fuer Baumesstechnik mbH
Current assignee: Gloetzl Gesellschaft fuer Baumesstechnik mbH
Priority date: 1996-11-21
Filing date: 1996-11-21
Publication date: 1997-01-23
Anticipated expiration: 2006-11-22

Description

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DiPL-iNG. HEINEr'lICHTI

DlPL-PHYS. DR. RER. NAT. JOST LEMPERT D-76207 KARLSRUHE (DURLACH)

POSTFACH 410760

DiPL-ING. HARTMUT LASCH TELEFON: (O72I) 9432815 TELEFAX: (0721) 9432840

Glötzl Gesellschaft 14196.8/96 La/bi

für Baumeßtechnik mbH 20. November 1996

Forlenweg 11

76287 Rheinstetten

Vorrichtung zur überwachung von Bodensetzungen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung von Bodensetzungen insbesondere unter Gleisanlagen.

Bei Bauwerken, die auf einem setzungsgefährdeten Untergrund errichtet wurden, ist es notwendig, den Untergrund über längere Zeit großflächig hinsichtlich des Auftretens übermäßiger Setzungen zu überwachen. Dies ist insbesondere bei Verkehrswegen, d.h. Straßen, Gleisanlagen etc. notwendig, die über ein ehemaliges oder noch in Betrieb befindliches Bergwerksgebiet verlaufen.

Zur Überwachung von Setzungen ist es bekannt, mit Hilfe von Extensometern die Spannungen im Untergrund zu messen und daraus auf Setzungsbewegungen zu schließen. Einerseits erhält man mit einem Extensometer lediglich einen punktuellen Meßwert, so daß zur Überwachung großflächiger Bereiche eine sehr große Anzahl von Extensometern eingebaut werden müßte, was jedoch aufwendig und teuer ist. Andererseits werden bei dem genannten Verfahren die

Setzungsbewegungen nicht direkt erfaßt, sondern aus den ermittelten Untergrundspannungen errechnet. Auf diese Weise ist die bekannte Setzungsüberwachung sehr ungenau und fehleranfällig.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu gründe, eine Vorrichtung zur Überwachung von Bodensetzungen zu schaffen, mit der Setzungen im Untergrund in einfacher und genauer Weise erfaßt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung gelöst, die eine Vielzahl von im Erdboden in einer ersten Richtung nebeneinander verlegten, parallel geschalteten ersten Leitungen und eine Vielzahl von im Erdboden in einer zweiten Richtung verlegten, parallel geschalteten zweiten Leitungen sowie eine Auswerteeinrichtung aufweist, mittels der die Änderung der Leitfähigkeit der Leitungen erfaßbar ist.

Bei den Leitungen kann es sich um optische und/oder elektrische Leiter handeln. Im einfachsten Fall werden eine Vielzahl von ersten Leitungen parallel in der ersten Richtung nebeneinander angeordnet und aufgrund ihrer Parallelschaltung jeweils von Licht durchlaufen bzw. Strom durchflossen. Die gleichartig aufgebauten zweiten Leitungen sind in der zweiten Richtung parallel nebeneinander angeordnet, die beispielsweise im rechten Winkel zur ersten Richtung verlaufen kann, und sind ebenfalls von Licht durchlaufen bzw. Strom durchflossen. Wenn im 0 Untergrund eine übermäßige Setzung auftritt, unterliegt zumindest eine der ersten Leitungen und eine der zweiten Leitungen einer abschnittsweisen Senkung nach unten, wodurch sich die optischen bzw. elektrischen Leiteigenschaften ändern. Die Auswerteeinheit kann die Änderung

der Leiteigenschaften feststellen und aufgrund der betroffenen ersten und zweiten Leitungen mit hoher Genauigkeit die Koordinaten des durch die übermäßige Setzung betroffenen Bereiches des Untergrundes ermitteln. Auf diese Weise läßt sich mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung sehr präzise und in einfacher Weise eine großflächige Überwachung von Bodensetzungen erreichen.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Leitungen jeweils schlaufenförmig verlegt sind. Somit deckt jede Leitung einen Flächenbereich vorbestimmter Länge und Breite ab, wobei es sich hinsichtlich der Genauigkeit als ausreichend erwiesen hat, wenn jede Leitung schlaufenförmig einen Flächenbereich von ca. 1 m &khgr; 1 m überdeckt.

Da die Leitungen in bestimmter Ausrichtung und in bestimmtem Verlauf in den Untergrund eingebracht werden müssen, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, sie zu-0 nächst werkstattseitig in einen Träger einzuarbeiten, wobei es sich um ein Gewebe oder ein Vlies handeln kann. Das mit den eingewebten bzw. eingearbeiteten Leitungen versehene Vlies kann dann zum Einbau in den Untergrund auf einem vorbereiteten Erdplanum ausgelegt werden, wobei sichergestellt ist, daß die Leitungen ihre vorbestimmte Lage und Ausrichtung einnehmen. Es hat sich bewährt, das aufgelegte Vlies mit einer Sandauflage von mehreren cm Dicke zu versehen und anschließend eine oberseitige Schutzabdekkung beispielweise in Form eines Schutz- oder 0 Bewehrungsvlieses aufzubringen.

Die Überwachung mehrerer Leitungen hinsichtlich ihrer Leiteigenschaften mit Hilfe von sogenannten Multiplex-Anlagen ist an sich bekannt. Um die Temperatur oder andere

Umgebungsparameter bei der Ermittlung der Leitfähigkeitsänderungen kompensieren zu können, ist in Weiterbildung vorgesehen, daß den ersten und/oder den zweiten Leitungen eine Referenzleitung parallel geschaltet ist, die vorzugsweise an der Erdoberfläche verläuft.

Falls die Verlegung der Leitungen in die erste und die zweite Richtung, die vorzugsweise senkrecht zueinander verlaufen, hinsichtlich der Meß- und Koordinatengenauigkeit noch nicht ausreichen sollte, kann zusätzlich eine Vielzahl von im Erdboden in einer dritten Richtung verlegten parallel geschalteten dritten Leitungen gleichen Aufbaus vorgesehen sein. Die dritten Leitungen decken vorzugsweise die Diagonalrichtung ab, d.h. die dritte Leitung verläuft in einem Winkel von ca. 45° zu der ersten und der zweiten Richtung.

In einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung sind die Leitungen von einem optischen Leiter in Form von Glasfasern gebildet, wobei die Auswerteeinrichtung den Lichtintensitätsverlust erfaßt, der bei Durchlaufen der einzelnen Leitungen auftritt. Mechanische Kräfte bzw. Belastungen des Vlieses insbesondere bei lokalen Setzungen verändern den Radius der Krümmung der Glasfaser, so daß der Einfallswinkel der Lichtstrahlen an der inneren Wandung der Glasfaser verändert und die Lichtverluste erhöht werden. Somit ändert sich auch der Betrag an Licht, der letztendlich aus der Glasfaser austritt und ein optisches Erfassungsgerät bzw. die Auswerteeinrich-0 tung erreicht. Bei besonders starken Setzungen kann die Glasfaser sogar brechen. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, daß eine Überwachungseinheit einen Alarm auslöst, wenn in drei aufeinander folgenden Meßzyklen der Bruch einer Glasfaser festgestellt wird.

Sodann wird über die Identifizierung der gebrochenen Glasfaser die genaue Lage der Bruchstelle und somit der Bodensetzungen ermittelt.

Statt eines Glasfaserleiters kann auch ein elektrischer Leiter vorgesehen sein, wobei dann die Auswerteeinrichtung die elektrische Leitfähigkeit der Leitungen überwacht. Die Leitungen bestehen dabei vorzugsweise aus einem Kupferdraht.

Wenn der Kupferdraht als Widerstandsdraht ausgebildet ist, treten bei Bodensetzungen Querschnittsveränderungen des Widerstandsdrahts auf, die zu geänderten elektrischen Leiteigenschaften führen, die in bekannter Weise erfaßt werden können.

Alternativ kann vorgesehen sein, den Metalldraht sehr dünn auszubilden, so daß er ein geringe Biegebruchfestigkeit besitzt. Falls sich der dünne Metalldraht örtlich durchbiegt, führt das zu seinem Bruch, wodurch die Leitung unterbrochen ist. Dies läßt sich in einfacher und sehr schneller Weise feststellen und lokalisieren.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sind aus 5 der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezug auf die Zeichnung ersichtlich, wobei die einzige Figur eine schematische Ansicht eines Vlieses mit ersten und zweiten Leitungen zeigt.

0 In der Figur ist ein Teil der Vorrichtung 10 zur Überwachung von Bodensetzungen mit einem Vlies 13 angedeutet, das beispielsweise eine Länge von 50 m und eine Breite von 10 m aufweisen kann. In das Vlies 13 sind eine Vielzahl von parallel nebeneinander in Querrichtung Q verlau-

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fenden Linearleitern 14 in Form von Glasfasern oder Kupferdrähten eingearbeitet, die an den seitlichen Enden frei über das Vlies 13 vorstehen. Zur Bildung von schlaufenförmigen Windungen sind einzelne der Linearleiter 14 über Kopplungsstücke 15 miteinander verbunden. Bei dem in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiel ist der erste (gemäß der Figur linke) Linearleiter 14 an einem Ende über ein Kopplungsstück 15 mit dem fünften Linearleiter und dieser am entgegengesetzten Ende mit dem zehnten Linearleiter usw. verbunden. Insgesamt ist auf diese Weise eine zweite Leitung 12 aus sechs mit Kupplungsstücken 15 miteinander zu einer schleifenförmigen Konfiguration verbundenen Linearleitern 14 gebildet. Wie die Figur zeigt, sind mehrere zweite Leitungen 12 gleichartiger schlaufenformiger Konfiguration in Längsrichtung L des Vlieses 13 nebeneinander angeordnet.

Auch in Längsrichtung L des Vlieses 13 erstrecken sich eine Vielzahl von Linearleitern 16 parallel nebeneinan-0 der, die endseitig in genannter Weise über Kopplungsstükke 17 zu einer ersten Leitung 11 mit schlaufenformiger Konfiguration verbunden sind. Mehrere derartige erste Leitungen 11 sind in Querrichtung Q des Vlieses 13 nebeneinander angeordnet.

Nachdem das Vlies 13 mit den eingearbeiteten Leitungen 11, 12 in den zu überwachenden Untergrund eingebaut ist, werden die ersten Leitungen 11 und die zweiten Leitungen 12 mit Licht oder einer elektrischen Spannung beaufschlagt. Im Falle der Verwendung von Lichtleitern, insbesondere Glasfaserleitern, wird die Lichtmenge gemessen, die nach Durchlaufen einer Leitung an deren Ende austritt. Wenn sich örtlich übermäßige Setzungen des Untergrundes einstellen, unterliegen die in dem Bereich

der Setzungen angeordneten Leitungen einer Durchbiegung, wodurch die Lichtverluste erhöht werden. Die Abnahme der Lichtintensität am Austrittsende der betroffenen Leitungen kann erfaßt werden, wobei durch Zuordnung der betroffenen ersten und zweiten Leitungen die Koordinaten des Setzungsbereiches ermittelt werden können.

Entsprechend treten bei Verwendung von elektrischen Leitern, beispielsweise Kupferdrähten, Änderungen des elektrischen Widerstandes oder gar ein Drahtbruch auf, der in genannter Weise erfaßt und ausgewertet wird.

Claims

Vorrichtung zur Überwachung von Bodensetzungen insbesondere unter Gleisanlagen, mit einer Vielzahl von im Erdboden in einer ersten Richtung nebeneinander verlegten, parallel geschalteten ersten Leitungen (11) und einer Vielzahl vom im Erdboden in einer zweiten Richtung verlegten, parallel geschalteten zweiten Leitungen (12) und mit einer Auswerteeinrichtung, mittels der die Änderung der Leitfähigkeit der Leitungen (11, 12) erfaßbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungen (11, 12) jeweils schlaufenformxg verlegt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungen (11, 12) in einen Träger (13) eingearbeitet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (13) ein Gewebe oder ein Vlies ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (13) im eingebauten Zustand mit zumindest einer oberseitigen Schutzabdeckung versehen ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß den ersten (11) und/oder den zweiten Leitungen (12) eine Referenzleitung parallel geschaltet ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Richtung im wesentlichen senkrecht zur zweiten Richtung verläuft.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine Vielzahl von im Erdboden in einer dritten Richtung verlegten, parallel geschalteten dritten Leitungen vorgesehen ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Richtung in einem Winkel von ca.

5 zur ersten und zur zweiten Richtung verläuft.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungen (11, 12) von einem Glasfaserleiter gebildet sind und daß die Auswerteeinrichtung den Lichtintensitätsverlust erfaßt, der bei Durchlaufen der einzelnen Leitungen auftritt.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da-

5 durch gekennzeichnet, daß die Leitungen (11, 12) von einem elektrischen Leiter gebildet sind und daß die

Auswerteeinrichtung die elektrische Leitfähigkeit der Leitungen überwacht.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungen (11, 12) von einem Metalldraht gebildet sind.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Metalldraht eine sehr geringe Biegebruchfestigkeit besitzt.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Metalldraht ein Widerstandsdraht ist.