Erdbauwerke der Bahnen

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1 HANDBUCH Erdbauwerke der Bahnen Planung Bemessung Ausführung Instandhaltung Herausgeber: Prof. Dr.-Ing. habil. Claus Göbel, Dresden Prof. Dr.-Ing. Klaus Lieberenz, GEPRO Ingenieurgesellschaft mbh, Dresden Autoren: Dipl.-Geol. Ralph Fischer, DB Netz AG, Frankfurt Prof. Dr.-Ing. habil. Claus Göbel, Dresden Prof. Dr.-Ing. Klaus Ueberenz, GEPRO Ingenieurgesellschaft mbh, Dresden Dipl.-Ing. Dirk Wegener, GEPRO Ingenieurgesellschaft mbh, Dresden Prof. Dr.-Ing. Ulrike Weisemann, Fakultät Bauingenieurwesen/Architektur, Hochschule fürtechnik und Wirtschaft, Dresden Eurail press

2 Inhaltsverzeichnis Vorwort 13 1 Einführung System Bahn Geschichte des Erd- und Streckenbaus 16 2 Eisenbahntechnische Grundlagen Schienenbahnen Rad-Schiene-System Begriffe Querschnittsgestaltung Grundsätze Streckenquerschnitte Bahnhofsquerschnitte Beanspruchung des Unterbaus und der Erdbauwerke Überblick Statische Erfassung der Einwirkungen aus Eisenbahnverkehr durch Lastbilder und Lastmodelle Quasistatische Erfassung der Einwirkungen aus dem Verkehr für das gleisnahe Tragsystem durch die Oberbauberechnung Berechnung der Vertikalspannungen im Unterbau Erfassung der dynamischen Einwirkungen aus dem Eisenbahnverkehr Beanspruchung durch Witterungsfaktoren Einführung Einfluss des Frostes Einfluss des Wassers Einfluss von Hitze und Sonneneinstrahlung Einfluss von Wind 76 3

3 3 Geotechnische Grundlagen Geotechnische Untersuchungen Ziel und Umfang geotechnischer Untersuchungen Sachverständiger für Geotechnik und Geotechnische Berichte Erkundungsverfahren Benennung, Beschreibung und Klassifizierung der Böden Benennung und Beschreibung der Böden in situ Klassifizierung der Böden Zustandsbeschreibung Dichte Konsistenz Scherfestigkeit Scherversuche Direktscherversuch Einfluss von Porenwasserdrücken Verformungsverhalten Verformungsmoduln Druckversuche Plattendruckversuche CBR-Versuch Durchlässigkeit und Kapillarität Durchlässigkeit Kapillarität Filterstabilität Frostkriterien Frostkriterium für Böden Frostkriterium für Materialien der Schutzschichten 122 4

4 3.9 Verdichtung Grundlagen Verdichtungsgrad Proctorversuch Verdichtungskontroile Kontamination - Belastung von Böden Bemessung geotechnischer Bauwerke Grundlagen Geotechnische Kategorien Bemessung geotechnischer Bauwerke nach Eurocode 7 (EC 7) Entwicklung einer neuen Normengeneration Grenzzustände und Bemessungssituationen Einwirkungen, Beanspruchungen, Widerstände Charakteristische und Bemessungswerte Grenzzustände der Tragfähigkeit (ULS) Grenzzustände der Gebrauchstauglichkeit (SLS) Beobachtungsmethode Gebrauchstauglichkeit von geotechnischen Bauwerken Gebrauchstauglichkeit von Erdbauwerken Gebrauchstauglichkeit von Stützkonstruktionen Tragfähigkeit von geotechnischen Bauwerken Tragfähigkeit von Erdbauwerken Tragfähigkeit von Stützkonstruktionen Nachweis der dynamischen Stabilität Dynamische Beanspruchung und Notwendigkeit eines Nachweises Qualitative Bewertung 165 5

5 4.7.3 Rechnerisches Untersuchungs- und Nachweisverfahren Bodendynamische Kennwerte Maßgebende Einwirkungen Gleisdynamische Berechnungen Bodendynamische Berechnungen Nachweis der dynamischen Stabilität Bewertung bestehender geotechnischer Bauwerke Allgemeines Bewertung nach der Richtlinie Ergänzende Empfehlungen Berechnungsbeispiele nach EC 7-1/DIN Beispiel einer Setzungsberechnung Berechnungsbeispiele für Erdbauwerke und Stützkonstruktionen Berechnungsbeispiel für eine geogitterbewehrte Stützkonstruktion Planung und Ausführung geotechnischer Bauwerke Einführung Planungsgrundsätze Konstruktionsgrundsätze Neubaustrecken Bestehende Eisenbahnstrecken Querneigung von Planien Vorbereitung der Oberfläche Untergrund Regelanforderungen an die Schutzschicht und den Unterbau/Untergrund Abzusichernder Tragbereich Regelanforderungen an die Dichte Regelanforderungen an die Verformungsmoduln 234 6

6 5.5.4 Bodenbehandlung mit Bindemitteln Erdbaukonzepte bei Neubaustrecken mit Fester Fahrbahn Randwege Eisenbahndämme Dammschüttstoffe Dammböschungen Einbau und Verdichtung Eisenbahnanschnitte Eisenbahneinschnitte Einschnitte im Lockergestein Einschnitte im Festgestein Sicherungsmaßnahmen an Böschungen Bautechnische Sicherungsmaßnahmen an Lockergesteinsböschungen Biologische Sicherungsmaßnahmen an Lockergesteinsböschungen Uferschutz an Lockergesteinsböschungen Sicherungsmaßnahmen an Felsböschungen Übergänge zwischen Erd- und Kunstbauwerken Problemstellung Ausbildung der Übergänge Einbauten und ergänzende Anlagen Arten Kabeltrassen Absturzsicherungen Zuwegungen Qualitätssicherung Dichte und Verformungsmoduln Einbaugeometrie 294 7

7 6 Schutzschichten Funktion und Ausbildung von Schutzschichten Entscheidung für eine Planumsverbesserung Lage und Dimensionierung von Schutzschichten Anordnung und Auswahl der Korngemische Bestimmung der Dicke von Schutzschichten Schutzschichtmaterialien Gesteinskörnungen Korngemische Gütesicherung Filter- und Trennstabilität Schutzschichten mit Zusatzmaßnahmen Geokunststoffe Bodenbehandlung mit Bindemitteln unter Schutzschichten Mechanische Bodenverbesserung Bodenaustausch Abdichtungsmaßnahmen in Wasserschutzgebieten Einbau von Schutzschichten Gleisloser und gleisgebundener Einbau Qualitätssicherung Entwässerung des Bahnkörpers Aufgabe und Notwendigkeit Wasser im Boden Erscheinungsformen des Wassers Entwässerbarkeit der Böden 355 8

8 Inhaftsverzeichnis 7.3 Grundsätze einer naturnahen Entwässerung Ableitung des Oberflächenwassers Schutzschicht und Planum Bahngräben Mittenentwässerung Tiefenentwässerungen Aufgaben und Anordnung Sickerrohrleitungen Filter Schächte Sammelleitungen Kunststoffrohre Versickemng und Versickerungsanlagen Kombinierte Entwässerung Sonstige Entwässerungselemente Vorflut Grundsätze Vorflutanlagen Entwässerung sonstiger Bahnanlagen Gleis- und Weichenanlagen von Bahnhöfen Bahnsteige und Bahnübergänge Böschungen Instandhaltung von Entwässerungsanlagen Dokumentation der Anlagen Instandhaltungsdurchführung Hydraulische Bemessung Berechnungswassermenge 405 9

9 Bahngrabenquerschnitt Rohrleitungen Berechnungsbeispiel Stützkonstruktionen Einführung Massive Stützkonstruktionen Wandartige Stützkonstruktionen Flexible Stützkonstruktionen Gestaltung, Wirkungsweise, Anwendung Gabionenwände Raumgitterwände Geogitterbewehrte Stützkonstruktionen Bewehrte-Erde"-Stützkonstruktionen Konstruktive Böschungssicherungen Randwegkonstruktionen Stützmaßnahmen Sicherungsbereiche Temporäre Gleissicherungen Ertüchtigung der Fahrweggründung und der Erdbauwerke Ertüchtigungskonzepte Vorbereitung der Ertüchtigung Ertüchtigung der Fahrweggründung Ertüchtigungsverfahren Temporäre Überschüttung

10 9.3.3 Bodenaustauschverfahren Bodenverdichtungsverfahren Bodenverfestigungsverfahren Bodenentwässerungsverfahren Bodenbewehrungsverfahren Sonderverfahren Ertüchtigung der Erdbauwerke Lockergesteinsböschungen Eisenbahndämme Eisenbahneinschnitte Monitoring Instandhaltung Grundlagen der Instandhaltung Instandhaltung des Unterbaus Instandhaltung der Erdbauwerke und sonstigen geotechnischen Bauwerke Bauwerksklassen Inspektion Wartung und Instandsetzung 523 Das Autorenteam 524 Literaturverzeichnis 526 Stichwortverzeichnis 542 Inserentenverzeichnis