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Die
Erfindung betrifft allgemein Betonbaumethoden (Verfahren zur Ausführung von
Betonbauwerken), insbesondere für
Bahn-, U-Bahn- bzw.
Straßenbahngleise.
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Insbesondere
betrifft die Erfindung eine Betanbaumethode, wobei dieses Bauwerk
ein lineares kontinuierliches Massiv aus Beton gemäß einer
vorbestimmten Wegstrecke und mindestens ein Kompositprofilerzeugnis
aufweist, das mindestens teilweise in das Massiv eingebettet ist
und präzise
positioniert, um einem vorbestimmten Profil zu folgen, wobei diese
Methode mindestens die Schritte aufweist:
- a)
Konstruktion des linearen Massivs durch Formen einer Masse aus frischem
Beton kontinuierlich entlang der besagten vorbestimmten Wegstrecke,
- b) Platzierung des Kompositprofilerzeugnisses entlang der besagten
vorbestimmten Wegstrecke,
- c) Fixierung des besagten Profilerzeugnisses gemäß dem vorbestimmten
Profil,
- d) Einbetten des Kompositprofilerzeugnisses in das lineare Massiv,
wobei die Schritte zur Konstruktion des besagten linearen Massivs
und zum Einsetzen des besagten Kompositprofilerzeugnisses simultan
sind.
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Die
Verfahren mit einem Schritt vom Typ a) werden immer häufiger eingesetzt,
da sie ermöglichen,
da sie einen schnellen Fortschritt des Baus des Massivs aus Beton
ermöglichen.
Der frische Beton wird kontinuierlich mit einer automatischen Maschine geformt,
die dem Verlauf der zu bauenden Trasse folgt.
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Gemäß einer
ersten Technik, dargestellt in 1, umfasst
die Form zwei Vertiefungen, die Einschnitte im Massiv aus Beton
einbringen. Nach Verfestigung des Betons werden Schienen in Abschnitten
in den Einschnitten angeordnet, an den Enden verschweißt, dann
von Hand in der Höhe
und im Abstand zueinander ausgerichtet, wobei ein minimaler Abstand
bezüglich
der Ränder
der Einschnitte gelassen wird. Dann wird ein nachgiebiges Material,
wie ein Harz, in die Einschnitte gegossen.
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Diese
Technik ist schnell für
das Einbringen des Betons, aber langsam für das Einbringen und Ausrichten
der Schienen. Sie ist deshalb allgemein auf ziemlich kurze Wege
wie schienengleiche Bahnübergänge beschränkt.
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Gemäß einer
zweiten Technik, beschrieben in der Patentschrift EPA-0 939 164,
wird zunächst eine
mit einem elastischen Material umhüllte Schiene in einem Graben
entlang der Strecke platziert und entsprechend dem vorgesehenen
Profil von Hand ausgerichtet. Dann werden der Bau des linearen Massivs
und das Einsetzen der umhüllten
Schiene in das Massiv gleichzeitig vorgenommen. Frischer Beton wird
kontinuierlich entlang der Strecke um die zuvor positionierte umhüllte Schiene
in den Graben gegossen. Diese zweite Technik erfordert das Ausheben
eines Grabens. Außerdem
ist die Ausrichtung der Schienenlangsam.
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Übrigens
erlaubt das Ausrichten der Schienen von Hand keine Garantie für große Präzision, was
die Anwendung der beiden Techniken für den Bau von Hochgeschwindigkeitsstrecken
unmöglich macht.
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In
diesem Zusammenhang ist die Erfindung auf die Behebung der oben
genannten Probleme gerichtet.
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Zu
diesem Zweck ist die Baumethode gemäß der Erfindung, übrigens
entsprechend der allgemeinen Definition im zuvor genannten Oberbegriff
im Wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte zur Konstruktion
des linearen Massivs und Fixierung des Kompositprofilerzeugnisses
simultan sind.
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In
einer möglichen
Ausführungsform
der Erfindung erfolgt der Schritt der Platzierung des Kompositprofilerzeugnisses
vor den simultanen Schritten Konstruktion des linearen Massivs und
Fixierung des Kompositprofilerzeugnisses.
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Mit
Vorteil kann das Kompositprofilerzeugnis während des Schritts Formen des
linearen Massivs seitlich gelenkt werden.
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Bevorzugt
kann das Kompositprofilerzeugnis während des Schritts Formen des
linearen Massivs vertikal gelenkt werden.
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Zum
Beispiel kann der Schritt b) Platzierung des Kompositprofilerzeugnisses
entlang der besagten vorbestimmten Wegstrecke einen Arbeitsgang der
Platzierung von separaten Abschnitten entlang der besagten vorbestimmten
Wegstrecke umfassen und einen Arbeitsgang der End-zu-End-Verbindung der
besagten separaten Abschnitte.
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Mit
Vorteil kann der frische Beton während des
Arbeitsgangs Formen des linearen Massivs mechanisch verflüssigt werden.
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Bevorzugt
kann das Kompositprofilerzeugnis angehoben werden und die Masse
frischen Betons vor den simultanen Schritten a) und d) durchqueren.
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Zum
Beispiel kann das Kompositprofilerzeugnis (21) ein Gleis
(20) sein, das von einem elastischen Material (19)
ummantelt ist.
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Mit
Vorteil kann das elastische Material um das Gleis nach Schritt b)
und vor den simultanen Schritten a) und d) platziert werden.
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Bevorzugt
kann das Kompositprofilerzeugnis ein Metallprofilerzeugnis und ein
Füllmaterial
aufweisen.
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Zum
Beispiel kann das Kompositprofilerzeugnis ein Metallprofilerzeugnis,
ein mindestens teilweise in das Metallprofilerzeugnis eingebettetes Gleis
und ein elastisches Material umfassen, das das Metallprofilerzeugnis
verfüllt.
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Mit
Vorteil kann das Metallprofilerzeugnis gerippte Seitenflächen aufweisen.
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Das
Verfahren gemäß der Erfindung
kann beim Bau eines Schienenwegs für einen Zug, eine Stadtbahn
oder eine Straßenbahn
angewendet werden.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich deutlich aus der
unten folgenden Beschreibung, die zur Erläuterung und in keinster Weise als
Einschränkung
gegeben wird, mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen, in denen:
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1 eine
schematische Darstellung der prinzipiellen Schritte eines Beuverfahrens
gemäß dem Stand
der Technik ist,
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2 eine
zur 1 identische schematische Darstellung für das Verfahren
gemäß der Erfindung
ist,
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3 eine
schematische Darstellung eines Details der beim Verfahren von 2 verwendeten Form
ist,
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4 eine
zur 3 identische Darstellung einer Ausführungsvariante
der Erfindung ist,
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5 eine
Schnittansicht einer Art von Kompositprofil ist, das im Verfahren
von 2 platziert wird,
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6 eine
Seitenansicht eines Bauwerks im Verlaufe der Bauausführung mit
dem Verfahren von 2 ist,
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7 eine
Draufsicht entsprechend der 6 ist, und
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8 eine
Schnittansicht eines Details des Bauwerks ist, das durch das Verfahren
von 2 ausgeführt
wird.
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Stadtbahnstrecken
werden seit mehr als 40 Jahren für
Straßenbahnen
oder Untergrundbahnen (Metros) in Beton ausgeführt. Diese Bauausführungstechnik
ist jetzt quasi die einzig angewendete.
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Die
dem Fachmann unter der englischen Bezeichnung „Slipform" bekannte Baumethode ist unlängst aufgekommen
und verbreitet sich schnell. Der auf diese Weise gebaute Schienenweg
umfasst ein kontinuierliches lineares Massiv aus Beton 10,
das einer bestimmten Strecke folgt, der zwei parallele jeweils durch
Seitenränder 13 und
einen Boden 14 begrenzte Einschnitte 12 trägt. Allgemein
sind zwei Schienen 20 mindestens teilweise jeweils in einen Einschnitt 12 eingesetzt
und präzise
positioniert, um einem bestimmten Profil zu folgen.
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Die
prinzipiellen Parameter, nach denen die Schienen 20 ausgerichtet
sind, sind Abstand zwischen den Schienen 20, die Höhe und das
Spiel zwischen den Rändern 13 der
Einschnitte und der Schienen 20.
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Diese
Schienen 20 liegen kontinuierlich gegen den Boden 14 der
Einschnitte an.
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Die
prinzipiellen Schritte der Vorgehensweise sind in 1 dargestellt.
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Es
wird zunächst
ein Vorbeton 15 entlang der Strecke des Weges gegossen.
Dann wird mit Hilfe einer Maschine, die eine Form 16 trägt, die
sich entlang der Strecke verschiebt, das lineare Massiv 10 kontinuierlich
auf der Oberfläche
des Vorbetons 15 gebaut. Frischbeton 17 wird vor
die Maschine gepumpt oder abgesetzt, wobei die Form ihm nach Maßgabe des
Vorschubs der Maschine eine bestimmte Form gibt. Die bestimmte Form
ist allgemein im Wesentlichen rechtwinklig, wobei die beiden Einschnitte 12 auf
einer oberen Seite 18 des linearen Massivs 10 gelegen
sind.
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Sobald
der Frischbeton verfestigt ist, werden die Schienen 20 in
Abschnitten in den Einschnitten 12 abgesetzt und Ende-an-Ende
verschweißt.
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Dann
werden diese Schienen 20 mit Hilfe von Keilen präzise derart
positioniert, dass sie dem bestimmten Profil folgen.
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Diese
Schienen 20 können
vollständig
in die Einschnitte 12 eingebettet sein, auf Höhe der Oberseite 18 eben
sein oder leicht in Bezug auf diese Oberseite 18 vorspringen.
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Schließlich wird
ein nachgiebiges Material 19 in die Einschnitte 12 eingespritzt,
um sie bis auf eine bestimmte Höhe
aufzufüllen.
Dieses nachgiebige Material 19 ermöglicht insbesondere Vibrationen
zu dämpfen,
die durch die Überfahrt
von Straßenbahn-, Untergrundbahn-
oder Eisenbahnzügen
hervorgerufen sind.
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Die
Positionierkeile werden wiederverwendet oder verworfen.
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Gemäß dem in 2 dargestellten
erfindungsgemäßen Verfahren
sind die Schritte zur Konstruktion des linearen Massivs 10 und
zur Ausrichtung der Schienen 20 an jedem Punkt der Strecke des
Weges simultan.
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Wie
zuvor wird zunächst
ein Vorbeton 15 entlang der bestimmten Strecke des Weges
gegossen. Die Schienen 20 werden dann in Abschnitten entlang der
selben bestimmten Strecke angesetzt und Ende- an-Ende verschweißt. Die Schienen 20 werden auf
dieser Stufe des Verfahrens nicht ausgerichtet.
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Das
nachgiebige Material 19 wird dann um die Schienen platziert.
Dieses nachgiebige Material 19 kann vor Ort geformt werden.
Es kann gleichermaßen
in Blöcken
im Werk vorgeformt sein, wobei die Schiene 20 dann durch
eine zu diesem Zweck vorgesehene Öffnung in den Block aus vorgeformtem nachgiebigem
Material eingesetzt wird.
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Dann
wird in einem einzigen Schritt das lineare Massiv 10 gebildet
und die Schienen 20 mit Hilfe einer Maschine 30,
die entlang der Strecke umläuft, positioniert.
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Wie
die 6 und 7 zeigen, trägt diese Maschine 30 eine
Form 32, ein Führungssystem 34 für die Schiene 20 und
zwei vor der Maschine gelegene Träger 36, die der normalen
Vorschubrichtung der Maschine 30 folgen, in den 6 und 7 durch
einen Pfeil dargestellt.
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Die
Träger 36 sind
mit Greiforganen 37 für die
Schiene 20 ausgerüstet,
die sich nach Maßgabe des
Vorschubs der Maschine 30 entlang der Schiene 20 verschieben.
Diese Greiforgane 37 sind zum Beispiel einfache Haken.
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Eine
frische Betonmasse 17 wird periodisch vor der Maschine 30 abgesetzt.
Dieser Frischbeton kommt in die Form 32, wenn die Maschine 30 vorrückt und
nimmt eine bestimmte Form an.
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Der
verwendete Frischbeton 17 ist sehr dicht und sehr viskos.
Während
er in der Form 32 ist, wird dieser frische Beton 17 durch
eine nicht dargestellte mechanische Vorrichtung fließfähig gemacht,
mit der die Maschine 30 ausgerüstet ist. Diese Vorrichtung kann
zum Beispiel ein Vibrator sein. Der frische Beton 17 wird
auf diese Weise in der Form gleichmäßig verteilt.
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Am
Ausgang der Form 32 wird die Wirkung der mechanischen Vorrichtung
schnell gedämpft
und der frische Beton 17 verfestigt sich sehr schnell.
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Im
Gegensatz zu im Stand der Technik verwendeten Formen, enthält die Form 32 keine
Vertiefungen, um Einschnitte zu erzeugen, und weist einen Querschnitt
von allgemein im Wesentlichen rechtwinkliger Form auf und umfasst
vorn Vorsätze 31.
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Die
mit dem nachgiebigen Material 19 überzogenen Schienen 44 verlaufen
durch den frischen Beton 17, der vor der Maschine 30 abgesetzt
ist, und durchqueren die Form 32.
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Diese
Schienen 20 werden gemäß dem durch
das Führungssystem 34 bestimmten
Profil ausgerichtet, das aus einer Anordnung von Positioniermitteln
gebildet ist.
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Der
Abstand zwischen den Schienen 20 wird durch zwei Greifer 37 eingestellt,
die auf einer Innenseite 33 der Form 32 getragen
sind, wie es in den 3 und 4 gezeigt
ist.
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Jeder
Greifer 37 führt
eine Schiene 20. Sie weisen in Abhängigkeit von der Art der Schiene
eine unterschiedliche Form auf.
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Für eine Schiene
vom Typ „mit
Kehle", mit einer
Kehle 201 wie in der 3 dargestellt,
trägt der Greifer 37 eine
Erhebung 371 in der zur Kehle 201 entsprechenden
Form. Die Erhebung 371 wird entlang der Kehle 201 permanent
ergriffen und versetzt.
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Der
Abstand der Erhebungen 371 der beiden Greifer 37 ist
sehr präzise
in Abhängigkeit
des Abstands der Räder
der Züge
eingestellt, die über
den Schienenweg fahren sollen.
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Für einen
Zug vom Typ „Vignole", in 4 dargestellt,
trägt der
Greifer 37 eine zur Schiene 20 gekehrte und durch
zwei Ränder 373 abgegrenzte Kehle 372.
Die Schiene 20 umfasst einen im Wesentlichen zylindrischen
Kopf 202. Die Kehle 372 ist halbzylindrisch und
liegt an der Kontur des Kopfes 202 der Schiene an.
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Der
Abstand der Kehlen 372 der beiden Greifer 37 ist
sehr präzise
in Abhängigkeit
des Abstands der Räder
der Züge
eingestellt, die über
den Schienenweg fahren sollen.
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Die
Greifer 37 erstrecken sich über mindestens einen Teil der
Länge der
Maschine 30 und sind streng parallel.
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Die
seitliche Position der Schienen 20 wird durch die seitliche
Position der Maschine 30 bestimmt. Die seitliche Position
der Maschine 30 wird zu jedem Zeitpunkt in Bezug auf einen äußeren Bezugspunkt 38 gesteuert,
der den Kurs der Maschine 30 bestimmt.
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Diese
seitliche Position wird gleichzeitig durch die Greifer 37 und
durch die seitlichen Führungen 39 auf
die Schienen 20 übertragen.
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Diese
seitlichen Führungen 39 sind
mit der Form 32 verbunden. Es sind zum Beispiel Rollen,
wie es in 7 dargestellt ist, oder Kufen,
wie es in den 2, 3 und 4 dargestellt
ist.
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Es
sind zwei Paar seitliche Führungen 39 für jede Schiene 20 in 7 dargestellt,
aber diese Führungen
können
zahlreicher sein.
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Jedes
Paar umfasst zwei seitliche Führungen 39,
die gegenüber
jeder Seite der Schiene 20 gelegen sind.
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Die
Kufen sind typischerweise Winkel, deren eine Seite 391 auf
der Unterseite 33 der Form 32 befestigt ist und
eine andere senkrechte Seite 392 über eine vertikale Seite der
von nachgiebigem Material 19 ummantelten Schiene gleitet.
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Die
Rollen weisen vertikale Achsen auf und rollen auf einer vertikalen
Seite der von nachgiebigem Material 19 ummantelten Schiene.
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Die
vertikale Position der Schiene 20 kann durch mindestens
zwei unterschiedliche Vorrichtungen eingestellt werden, die gemeinsam
oder alternativ verwendet werden können.
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Ein
oder mehrere über
der Form 32 angeordnete Elektromagnete 40, wie
die 3 und 4 zeigen, halten die Schiene 20 gegen
die untere Seite 33 der Form 32 anliegend. In
diesem Fall sind die Greifer 37 aus einem unmagnetischen
Material gebildet, wie bestimmten Arten von Stahl. Es sind zwei Reihen
von Elektromagneten 40 parallel zur Länge der Maschine 30 über den
Schienen 20 angeordnet.
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In
einer Ausführungsvariante
sind vertikale Führungen,
Kufen oder Rollen 41 mit der Form 32 verbunden,
wie in 6 dargestellt.
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Es
sind in 6 zwei Paare mit zwei seitlichen
Führungen 41 für jede Schiene 20 dargestellt, aber
diese Führungen
können
zahlreicher sein.
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Jedes
Paar umfasst zwei seitliche Führungen 41,
die gegenüberliegend,
eine über
der anderen, unter der Schiene 20 gelegen sind.
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Die
Rollen weisen horizontale Achsen auf und rollen auf einer horizontalen
Seite der von nachgiebigem Material 19 umhüllten Schiene.
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Die
beiden Ausführungsvarianten
können kombiniert
werden und man kann in der Maschine 30 Elektromagneten 40 über den
Schienen 20 wand Rollen 41 oder Kufen unter der
Schiene 20 anordnen.
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Der
durch die oben genannte mechanische Vorrichtung fließfähig gemachte
Frischbeton 17 umhüllt
die Schienen 20 und das nachgiebige Material 19,
die im linearen Massiv 10 exakt so erscheinen, als ob das
Verfahren aus dem Stand der Technik angewendet wäre.
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Es
ist wichtig anzumerken, dass die seitlichen 39 und vertikalen 40 und 41 Führungen,
die weiter hinten an der Form 32 liegen, unbedingt in einem
gewissen Abstand vom Hinterende der Form 32 angeordnet
sein müssen,
derart, dass der fließfähig gemachte
Frischbeton 17 Zeit hat, den von den Führungen hinterlassenen Eindruck
auszugleichen, bevor er aus der Zone austritt, in der die Verflüssigungseinrichtung
wirksam ist.
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Wenn
die Schienen 20 aus der Form 30 austreten, nachdem
sie in Position ausgerichtet sind, bewegen sich diese Schienen nicht
mehr, da der Frischbeton sehr schnell aus der Verflüssigungszone
austritt und sich verfestigt. Es kann sich ein leichtes vertikales
Absacken der Schienen 20 ausbilden, aber dieses Absacken
ist über
die gesamte Länge
des Weges gleichmäßig, wenn
dieser unter gleichen Bedingungen entlang der gesamten Strecke ausgeführt ist.
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Der
Weg ist damit beendet.
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Das
oben beschriebene Verfahren kann bei Schienen 20 aller
Arten von Kompositprofilen 21 angewendet werden, wie Metallprofilen 45 gefüllt mit
einem Füllmaterial.
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Diese
Metallprofile 45 weisen einen Querschnitt in Form eines
nach oben offenen U auf und weisen vertikale Flanken 47 auf.
Sie können
mit Füllmaterial
gefüllt
sein, um die Steifigkeit der Anordnung zu erhöhen und eine Deformation beim
Einbau zu vermeiden, insbesondere aufgrund des hydrostatischen Drucks
des frischen Betons auf die Flanken 47 des U, des Drucks
der seitlichen oder vertikalen Führungen
oder aufgrund der Wirkung der Träger.
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Das
Füllmaterial
ist derart ausgewählt,
dass es leicht herausgenommen und ersetzt werden kann. Auf diese
Weise kann man durch die Verfahrensweise zum Beispiel Installationskanäle schaffen,
in denen Rohre oder elektrische Leitungen angeordnet sind.
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Die
Außenseiten 48 der
vertikalen Flanken der Metallprofile 45 können gezahnt
sein, um die Verankerung dieser Profile 45 im Beton zu
verbessern.
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Das
Verfahren gemäß der Erfindung
kann gleichermaßen
angewendet werden, wenn die Schiene 20 durch eine Anordnung
umfassend ein Metallprofil in U-Form 45, eine mindestens
teilweise in das Metallprofil 45 eingesetzte Schiene 49 und
ein nachgiebiges Material 50, das das Metallprofil 45 bis
zu einem bestimmten Niveau füllt,
ersetzt ist, wie es in 5 dargestellt ist.
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Das
Metallprofil in U-Form ist nach oben offen. Die Schiene 49 kann
vom Typ Vignole oder mit Kehle sein. Das nachgiebige Material ist
typischerweise ein Harz. Wie zuvor beschrieben, kann das Metallprofil 45 auf
den Außenseiten 48 gezahnt
sein, um die Festigkeit der Verankerung im Beton zu verbessern.
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Es
ist anzumerken, dass der Halt der Schienen 20 im Massiv
aus Beton 10 kontinuierlich ist, was ermöglicht,
flache nicht passivierte Schienen zu verwenden und damit die Höhe des Massivs 10 zu
reduzieren. Auf diese Weise sind Zeitersparnisse beim Bau und Einsparungen
bei Material, Beton und nachgiebigem Material zu erzielen.
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Wenn
man vermeiden möchte,
dass die Oberseite der Schiene, auf der die Züge rollen, beim Durchlaufen
des frischen Betons verunreinigt werden, ist es möglich, einen
Schutzüberzug
darüber
anzuordnen. Der Überzug
wird nach dem Verschweißen
der Enden der Schienenabschnitte platziert und abgezogen, sobald
die Schiene die Form verlässt.
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Alternativ
kann die Form 32 mit Abstreifern und Besen ausgerüstet sein,
die Spuren von auf der Oberseite der Schiene abgesetztem frischen
Beton eliminieren.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
wurde im Rahmen der Konstruktion eines Weges mit zwei parallelen
Schienen beschrieben, aber es versteht sich, dass es mit einfachen
Veränderungen
für die
Konstruktion von Wegen mit einer Schiene oder mit drei und mehr
Schienen angewendet werden kann.
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Diese
Methode kann beim Bau von Schienenwegen für Straßenbahnen, Untergrundbahnen, Regionalzügen oder
Fernzügen
mit bis zu hohen Geschwindigkeiten, zum Beispiel 160 km/h angewendet werden.
Es können
mit einer Behebung von Mikrodefekten im Schienenweg, zum Beispiel
durch Schleifen, höhere
Geschwindigkeiten erreicht werden.