DE4130768C1 - Metal reinforcement caging for hardcore under roads - uses pre-tensioned mesh under hardcore which is then tensioned and joined over laid hardcore. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Trag- und Stützpolster für den Erd- und Straßenbau der im Oberbegriff des Patent­ anspruchs 1 angegebenen Gattung sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Trag- und Stützpolsters.

Gattungsgemäße Trag- und Stützpolster, bei denen ein aus Schüttgut wie Steinen, Kies, Sand od. dgl., gebildeter Kern bzw. Schüttkörper von einem zugfesten flächigen Ge­ bilde, beispielsweise einer sog. Geotextilie, umhüllt ist, sind im Erdbau in verschiedenen Ausführungen bekannt und u. a. im "Merkblatt für die Anwendung von Geotextilien im Erdbau" der Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen, 1987, S. 8 bis 18 beschrieben und darge­ stellt. Die Herstellung dieser Trag- und Stützpolster erfolgt durch Auslegen eines Geotextils auf einem meist ebenen vorbereiteten Untergrund, Aufbringen des später den Kern bildenden Schüttgutes auf einen Abschnitt dieser Geotextilie, Umschlagen der vom Schüttgut freien Abschnitte der Geotextilie um das Schüttgut und ggf. Verbinden der sich nach dem Umschlagen überlappenden Ränder der Geotex­ tilie. Das aus einer Geotextilie bestehende flächige Ge­ bilde hat bei diesen Trag- und Stützpolstern einmal die Aufgabe, den Schüttgutkern zusammenzuhalten und zum anderen - je nach der eingesetzten Textilienart - das Eindringen von feinkörnigen Partikeln in den Schüttgutkern zu fördern oder zu verhindern. Obgleich diese bekannten Trag- und Stützpolster den beispielsweise in Dämmen oder Böschungen auftretenden statischen Belastungen gut widerstehen können, ergeben sich dabei, wie auch bei zyklischen und/oder dynami­ schen Belastungen bleibende Verformungen des Polsters.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Trag- und Stützpolster für den Erd-, Damm- und Straßenbau auf einfache Weise und ohne größeren apparativen Aufwand zu schaffen, das eine ausreichend hohe Widerstandsfähigkeit und geringe Verformbarkeit auch gegenüber großen statischen sowie gegenüber dynamischen, wechselnden Belastungen sowie eine wesentlich verbesserte Formhaltigkeit besitzt.

Diese Aufgabe wird durch ein Polster mit den Merkmalen im Patentanspruch 1 sowie ein Verfahren mit den Merk­ malen im Patentanspruch 10 gelöst.

Die erfindungsgemäßen Tragpolster können einzeln als Trag­ schicht oder zu mehreren übereinandergestapelt als Stütz­ wand angeordnet werden, wobei der Schüttkörper bzw. Kern aus Boden, aufbereitetem Kies-Sand-Gemisch, einem Schotter- Splitt-Gemisch oder aus Recyclingstoffen bestehen kann, die vollständig mit einem geeigneten flächigen Gebilde aus z. B. einem Geokunststoff umhüllt sind.

Als flächige Gebilde können je nach Anwendungsfall Vliese, Gewebe, Gitter oder Netze aus Kunststoff, Metall, Textilien od. dgl. sowie auch in Kombinationen eingesetzt werden. Unter der Einwirkung der geeigneten Vorspannkraft sollen diese flächigen Gebilde innerhalb vorgegebener Grenzen elastisch dehnfähig sein, um nach Fertigstellung des Trag­ polsters einen andauernden Druck auf das Material des umhüllten Schüttgutkörpers auszuüben und diesen dadurch zu verfestigen. Bei Verwendung von Geokunststoffen mit offener Struktur, z. B. von Gittern, Geweben, Netzen od. dgl., als flächiges Gebilde kann das den Schüttkörper bildende umhüllte Material nach dem Vorspannen des flächi­ gen Gebildes durch Einbringen von bituminösen und/oder hydraulischen Bindemitteln bzw. Mörtel zusätzlich ver­ festigt werden.

Durch das mehrstufige kraftschlüssige Vorspannen des hierzu in geeigneter Weise ausgebildeten flächigen Gebildes wird ein kraftschlüssig zusammengeschlossenes Trag- und Stütz­ polster erhalten, das auch hohe Belastungen ohne wesent­ liche bleibende Verformungen aufnehmen kann. Das einge­ schlossene Schüttgut wird durch die Spannung im flächigen Gebilde mit vergrößertem Reibungsschluß zusammengehalten, was zu einem entsprechend vergrößerten Lastaufnahmever­ mögen des Polsters gegenüber Polstern mit schlaffer Ein­ lage bzw. Umhüllung führt. Aufgrund dieses verbesserten Verformungs- und Lastaufnahmevermögens können die erfindungs­ gemäßen Polster bevorzugt als doppelt bewehrte Flächentrag­ schicht und zugleich Drainageschicht im Verkehrswegebau (Straßen, Wege, sonstige Verkehrsflächen, Trag- bzw. Frost­ schutzschichten unter dem Eisenbahnoberbau, Bankett- und Seitenstreifenbefestigungen) sowie als Sohl- oder Zwischen­ tragschicht im Dammbau eingesetzt werden. Durch vertikales oder schräges Aufeinanderstapeln der erfindungsgemäßen Tragpolster direkt oder mit einer Zwischenschicht können Stützkonstruktionen für Böschungen, Geländesprünge, Auf­ schüttungen sowie vertikale Kofferdämme oder Lärmschutz­ wälle hergestellt werden. Bei Verwendung von geeigneten Schüttgut-Gemischen ist eine anschließende Begrünung dieser Stützkonstruktionen ohne weiteres möglich, da die Öffnungs­ weite der für diesen Zweck bevorzugt verwendeten Kunststoff­ gitter als flächiges Gebilde ein Hindurchwachsen der Pflan­ zen zuläßt. Das Tragpolster kann auch bei entsprechender Kornabstufung des Schüttgutes für Entwässerungsaufgaben herangezogen werden.

Gemäß einer anderen Variante können mehrere Tragpolster auch so aufeinandergebaut werden, daß eine vertikale Sei­ tenfläche entsteht. In bestimmten Höhenlagen werden zwischen angrenzende Tragpolster Riegel aus Holz, Metall oder Beton eingelegt, die aus der vertikalen Fläche vorstehen und als Halterung für eine Außenverkleidung aus z. B. Wand­ elementen für den Lärmschutz und/oder zur Erzielung eines gefälligen optischen Eindrucks dienen.

In den Unteransprüchen sind weitere zweckmäßige Ausge­ staltungen der Erfindung angegeben.

Weitere Besonderheiten und Vorzüge der Erfindung lassen sich der folgenden Beschreibung von in der Zeichnung dar­ gestellten Ausführungsbeispielen entnehmen. Es zeigen:

Fig. 1 die verschiedenen Vorgänge bei der Herstellung eines erfindungsgemäßen Trag- und Stützpolsters,

Fig. 2, 3 zwei verschiedene zugfeste Kunststoffgitter im Bereich der Randüberlappung mit Verbin­ dungsmitteln,

Fig. 4 ein aus einem Kunststoff-Gitter und einem darauf befestigten Faservlies bestehendes flächiges Gebilde im Querschnitt,

Fig. 5 ein anderes Kunststoff-Gitter mit Noppen in den Kreuzungspunkten im Querschnitt,

Fig. 6 eine aus mehreren Tragpolstern bestehende Böschung mit einer Außenverkleidung,

Fig. 7 ein Tragpolster als Unterbau eines Verkehrs­ weges,

Fig. 8 ein Trag- und Stützpolster in einem Damm.

Im folgenden wird die Herstellung eines erfindungsgemäßen Trag-und Stützpolsters anhand der Fig. 1 beschrieben. In einem ersten Verfahrensschritt I wird ein in aufgerollten Bahnen angeliefertes flächiges Gebilde in Form eines zug­ festen Kunststoff-Gitters in einer Länge auf dem Unter­ grund ausgerollt, die größer als die doppelte Breite des herzustellenden Tragpolsters ist. Ein sog. Spannbalken 2, dessen Länge geringfügig größer als die Breite der Gitter­ bahn 1 ist, wird mit einer Vielzahl von Haken oder anderen Befestigungselementen in die Gitter-Querstreben eingehängt und beim dargestellten Ausführungsbeispiel über Seile 3 an in den Erdboden eingeschlagenen Ankern 4 festgelegt. Ein weiterer Zugbalken 5 wird an dem in Fig. 1 unteren rechten Ende der Gitterbahn 1 in gleicher Weise befestigt. Wie dar­ gestellt, ist dieser Zugbalken 5 über ein Seil 6 und einen Kraftmesser 7 mit einer nicht dargestellten Zugvorrichtung verbunden, die eine Hand- oder Motorwinde, ein Flaschen­ zug, ein Fahrzeug od. dgl. sein kann. Mittels dieser Zug­ vorrichtung wird der zwischen den beiden Zugbalken 2 und 5 befindliche Abschnitt des elastisch verformbaren flächigen Gebildes mit einer Kraft gespannt, die über den Kraft­ messer 7 so bestimmt wird, daß sich eine elastische Deh­ nung von einigen Prozent ergibt.

In der Stufe II wird auf einen vorbestimmten Abschnitt des gedehnten bzw. gestreckten flächigen Gebildes Schüttgut von Hand oder maschinell aufgebracht, wobei während dieses Aufschüttens die Spannkraft aufrechterhalten wird. In der Stufe 11 ist das Schüttgut zu einem kofferartigen Kern 8 geformt. Durch das Eigengewicht des Schüttgutes bleibt die Spannung bzw. Dehnung des flächigen Gebildes in dem Be­ reich unter dem Koffer 8 weitgehend erhalten, auch wenn die beiden Zugbalken 2 und 5 nach Lösen der Spannvorrich­ tung vom Gitter abgebaut werden. Nach diesem Entfernen der Spannbalken 2, 5 wird die Bahn am anderen Ende quer­ geschnitten, wobei die Länge des unter 11 ausgebreitet dargestellten Abschnitts um die Randüberlappung größer als die doppelte Breite des kofferartigen Kerns 8 ist. Die beiden freiliegenden Endabschnitte 9, 10 des flächigen Gebildes werden daraufhin über den kofferartigen Schütt­ gutkern 8 geschlagen, wobei sich ihre Endabschnitte um eine ausreichende Länge überlappen. Wie unter Punkt III gezeigt, werden anschließend die beiden Zugbalken 2 und 5 in die nunmehr obere Lage des flächigen Gebildes einge­ hängt und durch eine geeignete Vorrichtung in Richtung der beiden Pfeile 11 mit einer vorgegebenen Kraft zusammenge­ zogen, die ausreicht, um in den beiden Seitenlagen und den die obere Decklage bildenden Abschnitten eine elasti­ sche Dehnung von einigen Prozenten hervorzurufen. Im Ab­ schnitt IV werden die beiden sich überlappenden Randab­ schnitte durch geeignete Binder aus Kunststoff, Metall oder Textilfasern fest miteinander verbunden, so daß die geschlossene Decklage nach Lösen der Spannvorrichtung ihre Spannung beibehält. Aufgrund dieser bleibenden Vor­ spannung des flächigen Gebildes ergibt sich eine auf den kofferförmigen Schüttgutkern 8 einwirkende Druckspannung, die zu einer innigeren Berührung und Verhakung der ver­ schiedenen Schüttgutbestandteile führt. Insgesamt erhält das unter Punkt IV dargestellte Trag- und Stützpolster eine erhöhte Festigkeit und Tragfähigkeit auch gegenüber kurzzeitigen hohen Belastungen durch ggf. schwere Fahrzeu­ ge.

Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt des Überlappungsbereichs eines flächigen Gebildes, das hier als biegsames Armie­ rungsgitter aus einem zähfesten Kunststoff ausgeführt ist. Zumindest in Richtung der Längsstege besitzt dieses Kunst­ stoffgitter eine hohe Zugfestigkeit und ein vorbestimmtes Dehn- bzw. Streckverhalten. Die beiden sich überlappenden Randabschnitte 13 und 14 sind so übereinander angeordnet, daß ihre Kreuzungspunkte 15 übereinanderliegen. Im Bereich dieser Kreuzungspunkte sind die beiden Gitterabschnitte 13, 14 durch Stränge 16 aus Textilfasern, Draht, Kunst­ stoff od. dgl. fest miteinander verbunden.

Bei der Ausführung nach Fig. 3 werden die beiden Endab­ schnitte 13, 14 im Überlappungsbereich des - wie in Fig. 2 ausgebildeten - Kunststoffgitters mit Hilfe von Schnellbindern 17 miteinander verbunden, die aus einem flexiblen zähfesten Kunststoffband 19 und einem an dessen einem Ende einstückig ausgeführten Schloß 18 bestehen. Die Bänder 19 weisen an einer Seite eine Verzahnung auf, in die ein im Schloß 18 ausgebildeter Zahn verriegelnd eingreift. Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Querstege 20 der beiden übereinanderliegenden Randab­ schnitte 13, 14 durch die Querbinder miteinander verbun­ den, was - wie dargestellt - eine seitliche Versetzung der sich überlappenden Randabschnitte 13, 14 ermöglicht. Es liegt auf der Hand, daß die Kunststoffgitter auch eine an­ dere Konfiguration, z. B. sechseckige Öffnungen und ent­ sprechend schräg verlaufende Stege, aufweisen können, wo­ bei die jeweilige Form nach dem Dehnverhalten des Kunst­ stoffgitters und den jeweiligen Anwendungsfällen gewählt werden sollte.

Das flächige Gebilde nach Fig. 4 besitzt ebenfalls ein Kunststoffgitter 21 als zugfeste Armierung, das in den Kreuzungspunkten der Längs- und Querstege beidseitige Ver­ dickungen 22 aufweist. Auf diesem Kunststoffgitter 21 ist ein Wirrvlies 23 aus Kunststoff-Fasern angeordnet und im Bereich der verdickten Kreuzungspunkte 22 durch Ver­ schweißen, Verkleben od. dgl. mit dem Kunststoffgitter 21 fest verbunden.

Das in Fig. 5 dargestellte Kunststoffgitter 21 weist im Bereich seiner Kreuzungspunkte beidseitig noppenartige Ansätze 24 auf, welche eine verbesserte Verzahnungswirkung des Gitters mit den Schüttgutpartikeln über die gesamte Gitterfläche bewirken. Bei Verwendung eines solchen Git­ ters werden die durch die elastische Dehnung erzeugten Zugkräfte gleichmäßiger verteilt in den Schüttgutkern ein­ geleitet.

In den Fig. 6 bis 8 sind drei verschiedene Anwendungsfälle der erfindungsgemäßen Trag- und Stützpolster dargestellt, um die universelle Anwendbarkeit der Erfindung zu dokumen­ tieren. Fig. 6 zeigt eine vertikale Abböschung, bei wel­ cher insgesamt vier Stützpolster 25 bis 28 übereinanderge­ stapelt sind. Der Schüttkörper bzw. Kern und auch das die­ sen umhüllende flächige Gebilde kann entsprechend den ggf. unterschiedlichen Belastungen und Anforderungen verschie­ den sein. So kann beispielsweise das oberste Tragpolster 28 einen hohen Anteil an Feingut und Erde enthalten, um eine Begrünung auch bei geringer Deckschicht 29 zu för­ dern, während der Kern im untersten Tragpolster 25 zur Er­ zielung hoher Trageigenschaften vorzugsweise aus Grobkies, Schotter od. dgl. bestehen konnte. Zwischen den einzelnen Tragpolstern sind horizontale Balken 30, 31 eingelegt, an deren vorstehenden Enden eine Sichtschutzwand 32 mit einem für den Wasserabfluß ausreichenden Zwischenabstand befe­ stigt ist. Bei dieser Ausführung können die übereinander­ gestapelten Trag- und Stützpolster 25 bis 28 dem seitli­ chen Schub des anschließenden Böschungsmaterials 33 in ausreichendem Maße und über lange Zeiträume widerstehen.

In Fig. 7 ist ein erfindungsgemäßes Tragpolster 35 unter einer Fahrbahndecke 36 angeordnet. Zur Erhöhung der Trag­ fähigkeit dieses Polsters 35 wurde nach dessen Umhüllung mit dem flächigen Gebilde ein Bindemittel 37, wie Zement, Mörtel od. dgl., in den Schüttgutkern injiziert, das nach seiner Aushärtung einen formfesten Verbund zwischen den einzelnen Kernbestandteilen erzeugt.

Bei der in Fig. 8 dargestellten Ausführung wird das erfin­ dungsgemäße Tragpolster 38 zur Verfestigung eines Erddam­ mes eingesetzt. Im Kern 39 dieses Tragpolsters 38 sind zwei Einlagen 40, 41 vorgespannt angeordnet, um die bei den Tragpolstern nach Fig. 6 und 7 in erster Linie auf den Umfang des Schüttgutkerns beschränkten Zugwirkungen auch im Kerninneren wirksam werden zu lassen. Bei der Herstel­ lung dieses Polsters 38 wird auf die vorgespannte Bodenlage 42 des flexiblen Gebildes eine Lage 43 von grobem Schütt­ gutmaterial aufgebracht, wobei die Höhe und das Gewicht dieser Schicht 43 ausreichen sollte, um ein Zusammenziehen der elastisch gedehnten Bodenlage 42 nach dem Lösen der beiden Spannbalken 2 und 5 zu vermeiden. Anschließend wird in entsprechender Weise die Zwischenlage 41 auf die Schicht 43 aufgelegt und vorgespannt. Nach dem erneuten Aufbringen von ggf. feinkörnigerem oder anders zusammenge­ setztem Schüttgutmaterial auf diese vorgespannte Zwischen­ lage 41 werden die Spannelemente gelöst. Dieser Vorgang wiederholt sich beim Einbringen der Zwischenlage 40.

Es können als flächige Gebilde nicht nur die vorstehend beschriebenen Kunststoffgitter, sondern auch Netze, Gewebe sowie elastisch dehnbare Faservliese allein oder in Kombination eingesetzt werden. Statt der in Fig. 5 dargestellten noppenförmigen Ansätze 24 können auch andere Verhakungselemente an einer oder beiden Flächen des Gebil­ des in beliebiger Verteilung vorgesehen werden.

Claims (13)

1. Trag- und Stützpolster für den Erd- und Straßenbau, bestehend aus einem zugfesten und in vorgegebenen Grenzen elastisch verformbaren flächigen Gebilde, das einen Schüttkörper als Kern mit Überlappung umhüllt und dessen sich überlappende Ränder miteinander ver­ bunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß das flächige Gebilde den Schüttkörper kraftschlüssig vorgespannt umhüllt.

2. Trag- und Stützpolster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das flächige Gebilde aus einem Gitter aus einem zugfesten Kunststoffmaterial besteht.

3. Trag- und Stützpolster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das flächige Gebilde zumindest teilweise aus einem Geotextil besteht.

4. Trag- und Stützpolster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das flächige Gebilde aus einem Kunststoffgitter (21) und einem damit verschweißten oder verklebten Wirrfaservlies (23) besteht.

5. Trag- und Stützpolster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das flächige Gebilde aus einem Kunststoffgitter (21) mit darin eingebetteten zugfesten Draht- oder Faserarmierungen besteht.

6. Trag- und Stützpolster nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest an einer Fläche des flächigen Gebildes vorstehende Verzahnungselemente (24) ausgebildet sind.

7. Trag- und Stützpolster nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Randabschnitte (13, 14) des flächigen Gebildes im Überlappungsbereich durch Kunststoffbänder (10) miteinander verbunden sind.

8. Trag- und Stützpolster nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schüttkörper durch injiziertes, ggf. quell­ fähiges Material (37) verfestigt ist.

9. Trag- und Stützpolster nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Schüttkörper Zwischenlagen (40, 41) aus dem flächigen Gebilde vorgespannt angeordnet sind.

10. Verfahren zur Herstellung eines Trag- und Stützpolsters für den Erd- und Straßenbau, bei dem auf dem Untergrund eine Bodenlage eines zugfesten flächigen Gebildes aus­ gelegt wird, darauf ein Schüttgut aufgebracht und die über das Schüttgut seitlich vorstehenden Abschnitte des flächigen Gebildes anschließend über das aufge­ brachte Schüttgut mit Überlappung der Ränder herum­ geschlagen werden, dadurch gekennzeichnet,
daß die Bodenlage des flächigen Gebildes vor dem Auf­ bringen des Schüttguts in einem vorgegebenen Maße gleich­ mäßig vorgespannt wird,
daß während des Aufschüttens die Spannkraft aufrecht­ erhalten wird und
daß nach dem Aufbringen des Schüttgutes die beiden über das Schüttgut geschlagenen Randabschnitte mit einer vorgegebenen Kraft unter Erzeugung einer elasti­ schen Dehnung in den beiden Seitenlagen und den die obere Decklage bildenden Abschnitten des flächigen Gebildes zusammengezogen und fest miteinander verbunden werden.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verfestigungs- und/oder Quellmittel in das Schüttgut eingebracht wird.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Aufbringen einer Lage von Schüttgut eine Zwischenlage aus dem flächigen Gebilde aufgelegt und vor dem Aufbringen von weiterem Schüttgut vorgespannt wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das flächige Gebilde beim Vorspannen bis zu 5% gedehnt wird.