Erdarbeiten, Erdbau

Erdarbeiten, Erdbau (earth works; terrassements; movimenti di terra), alle Arbeiten, die zur Veränderung der Lage der natürlichen Massen der Erdoberfläche vorgenommen werden, im Eisenbahnwesen vor allem die Bildung der Dämme und Einschnitte einschließlich aller vorhergehenden und nachfolgenden Nebenarbeiten. Im allgemeinen besteht die Aufgabe des Erdbaues darin, Erdmassen zu lösen, zu bewegen und einzubauen.

Inhalt: A. Vorbereitende Arbeiten. B. Bodengewinnung. C. Bodenförderung. D Bildung der Auf- und Abträge. E. Sicherung der Erdkörper. F. Massenermittlung und Massenverteilung. – Literatur.

A. Vorbereitende Arbeiten.

Zweck und Bedeutung der vorbereitenden Arbeiten liegen:

1. in der Vorausbestimmung der Kosten, der Bauzeit, der Aufeinanderfolge und der zweckmäßigsten Anordnung der Einzelarbeiten,

2. in der Festlegung des Bedarfes an Arbeitern, Geräten, Maschinen und Baumaterialien. Die Kosten und der Zeitaufwand für gründliche Voruntersuchungen sind meist, auch wenn sie hoch sind, wohl angelegt; Irrtümer im Entwurf rächen sich in der Regel schwer.

Zu den vorbereitenden Arbeiten gehören:

a) Festlegung des Bauplanes, also, soweit der Bau von Verkehrswegen in Frage kommt, alle Arbeiten zur Bestimmung der zweckmäßigsten Achslage (Linienführung und Vermessungswesen). Steht der Entwurf im Grundriß und Aufriß genügend fest, so sind weiter vorbereitend auszuführen:

b) Bodenuntersuchungen, die sich zu erstrecken haben auf:

1. die geologischen Verhältnisse, namentlich in bezug auf Alter, Art und Mächtigkeit der Schichten, vor allem auf deren Neigung zur Wagerechten und die Lage zum Meridian (Fallen und Streichen);

2. die allgemeinen Eigenschaften der Bodenarten, spezifisches Gewicht, innerer Zusammenhang, Auflockerung, Beständigkeit gegen die Einflüsse des Wassers und der Luft, Verwendbarkeit zu Dammschüttungen, zu Mauerungen und sonstigen Bauzwecken;

3. Wasserhaltigkeit und Wasserdurchlässigkeit;

4. die Tragfähigkeit des Bodens (s. Bodenuntersuchungen).

Das spezifische Gewicht der Erdmassen beeinflußt die Transportkosten und – bei Steinen – die Verwendbarkeit zu stützenden Mauerungen.

Der innere Zusammenhang der Erdarten beruht auf deren Reibung und Kohäsion.

Zahlentafel 1. Bodengewichte für 1 m³.

Die Kohäsion, eine Art Klebewiderstand, steht nicht im Zusammenhang mit dem Normaldruck, sondern ist von der Ausdehnung der Fläche F abhängig, längs deren eine Trennung angestrebt wird, so daß die Beziehung gilt: K = γ . F, wenn γ einen Erfahrungsbeiwert bezeichnet, der die Größe der Kohäsion für die Flächeneinheit angibt. Wesentlich beeinflußt wird die Kohäsion namentlich durch den Wassergehalt des Bodens.

Die Reibung dagegen, d.h. der Widerstand, den die einzelnen Teilchen infolge ihrer Oberflächenbeschaffenheit einer Kraft entgegensetzen, die sie übereinander zu verschieben sucht, kann erfahrungsgemäß als unabhängig von der Größe der sich berührenden Flächen, dagegen aber direkt proportional der senkrecht zu diesen Flächen ausgeübten Pressung, dem Normaldruck N, angenommen werden, also R = μ . N, wenn μ = tg φ den von der Beschaffenheit der sich berührenden Flächen abhängigen und durch Versuche festzustellenden Reibungsbeiwert und φ den Reibungswinkel bezeichnet, den die Böschung einer auf wagrechter Unterfläche so steil als möglich hergestellten Schüttung der betreffenden Erdart mit der Wagrechten bilden würde, wenn keine Kohäsion vorhanden wäre. Ein Erdteilchen auf solcher Böschung würde unter dieser Voraussetzung in seiner Lage nur durch die Reibung auf den unter ihm liegenden Teilchen gehalten werden, es muß also die Kraft, mit der die Schwere es auf der schiefen Ebene nach abwärts zu verschieben sucht, durch den Reibungswiderstand gerade aufgehoben werden.

Wenn hiernach der Begriff des Reibungswinkels streng genommen völlig kohäsionslose Massen voraussetzt, so versteht man doch in der Praxis gewöhnlich hierunter den größten Winkel, unter dem sich die Böschungen eines Erdkörpers dauernd ohne Stützung durch irgendwelche Befestigung der Oberfläche zu halten vermögen. Auf diese meist als natürliche Böschung bezeichnete Neigung ist demnach die Kohäsion der betreffenden Erdart nicht einflußlos und daraus erklärt sich auch, daß die Neigung der natürlichen Böschung derselben Bodenart im Einschnitt und im Damm meist verschiedene Größe besitzt.

Reibung und Kohäsion bedingen demnach die Eignung des Materiales zu Schüttungen wie die zulässige Neigung der unbekleideten oder mit Mutterboden und Flachrasen bedeckten Böschungen.

Zahlentafel 2. Böschungsverhältnisse für mittlere Dammhöhen und Einschnittstiefen.

Vom Wasser durchzogene Schichten und ebenso auch vom Wasser bespülte Böschungen sind flacher – etwa unter 1 : 3 bis 1 : 5, in Ausnahmefällen selbst bis 1 : 20 – zu neigen; trockene Erdarten erheblicher Kohäsion (z.B. Lehm) können dann und wann bei geringen Dammhöhen und Einschnittstiefen in den Böschungen steiler gehalten werden – etwa 1 : 1¼.

Auch Böschungen mit verschiedenen Neigungen finden sich, namentlich bei größeren Schüttungshöhen, bei denen, dem nach unten immer größer werdenden Erddruck und dem natürlichen Abrollen der Massen entsprechend, die unteren Teile flacher – bis etwa 1 : 3 – die oberen steiler – bis 1 : 1¼ und 1 : 1 – gehalten sind.

In zweifelhaften Fällen sind zur Erzielung zuverlässiger Unterlagen stets Versuche größeren Umfanges im Freien anzuraten.

Die Auflockerung der Bodenmassen bei der Gewinnung wechselt innerhalb sehr weiter Grenzen und verschwindet vollständig nie wieder, wenn auch die ursprüngliche bei der Lösung eingetretene Raumvermehrung in der sich setzenden Schüttung nicht in vollem Maße erhalten bleibt. Dementsprechend ist zwischen einer vorübergehenden und einer bleibenden Auflockerung zu unterscheiden. Die erstere beeinflußt die Förderung und die Gestalt der zu bildenden Dämme, die letztere die Verteilung der Erdmassen.

Für mittlere Verhältnisse kann etwa angenommen werden:

Zahlentafel 3.

Geschüttete Steine füllen die bei dem Schütten entstandenen Hohlräume nachträglich nur in geringem Maße wieder aus, bei Steinschüttungen muß daher mit großer bleibender Quellung gerechnet werden.

Mit dem allmählichen Verschwinden der vorübergehenden Auflockerung ändert sich die Gestalt der Dämme, die deshalb nicht nur höher, sondern wegen des zu befürchtenden Einsinkens der Böschungen auch breiter zu schütten sind. Richtige Annahmen über das Maß dieser Vergrößerungen können sich nur auf vielfache Erfahrungen gründen. Winkler gibt (Abb. 293):

1. für wagrechtes oder wenig geneigtes Gelände:

2. für stärker geneigtes Gelände – mit einem größeren Quergefälle als etwa 1 : 9 ist zur Bestimmung von Δ₁b zu setzen:

An der Brennerbahn wurde die Verbreiterung der Erdschüttungen zu 1/15 ∙ h, die der Steinsätze zu 1/25 ∙ h bei nahezu wagerechtem Gelände angenommen, der für h einzusetzende Wert bei geneigtem Boden nach der vorstehend gegebenen Regel bestimmt.

Wegen der Unsicherheit über die Größen der Auflockerung werden Erdarbeiten fast stets nach dem Umfang der Einschnittsmassen vergeben und bezahlt, nur in seltenen Ausnahmefällen bildet der Inhalt der Schüttungen hierfür die Grundlage.

Die Mittel zur Bodenuntersuchung und zur geognostischen Erkennung der obwaltenden Bodenverhältnisse bestehen, wenn die Aufschlüsse der geologischen Karten und eines eingehenden Studiums der Gegend unter Benutzung etwa vorhandener teilweiser Bloßlegungen des Erdinnern an den Uferrändern der Wasserläufe, an Brunnen, Kiesgruben, Steinbrüchen u. dgl. in der Nähe der Baustellen nicht genügen:

1. in der Anwendung des Visitiereisens;

2. in der Ausschachtung von Versuchsgruben oder -schlitzen (Schurflöchern);

3. in Bohrungen;

vergl. Art. Bodenuntersuchungen, Bd. II, Seite 427.

Die Stellen, an denen Bodenuntersuchungen vorgenommen werden, sind so anzuordnen, daß das Streichen und Fallen der Schichten erkennbar wird, die Ergebnisse in besonderen Zusammenstellungen (Schurfregistern) einzutragen und in einem Bericht niederzulegen, der erkennen lassen soll:

1. welche Gewinnungskosten die Bodenmassen voraussichtlich erfordern werden,

2. welche Massen zur Bildung der Aufträge, für Pflasterungen und Mauern geeignet sind,

3. welche Böschungsneigungen anzuwenden sind und

4. ob Schwierigkeiten und Gefahren für den Bau, z.B. wegen wasserführender Schichten, Rutschflächen, unzuverlässigem Grunde u. dgl. vorliegen.

Besonders eingehend zu untersuchen sind anzuschneidende, schlecht entwässerte Hänge. Etwaige Bewegungserscheinungen sind hier auf das sorgfältigste zu verfolgen.

Vielfach werden die Ergebnisse der Bodenuntersuchungen noch zu Entwurfsänderungen führen, um Bauschwierigkeiten zu umgehen oder Lagerstätten brauchbarer Materialien zu erschließen.

Auf die Feststellung der Bodenarten und deren Eigenschaften folgt sodann:

c) die Massenermittlung, Massenverteilung und die Kostenveranschlagung der auszuführenden Erdarbeiten (vgl. unter F, Seite 388) sowie

d) die Vergebung der Arbeiten, entweder im Kleinakkord oder an Bauunternehmer auf Grund von Einheitspreisen oder an eine Generalunternehmung unter Festsetzung eines zu gewährenden Gesamtbetrages.

Ist auch dies bewirkt und steht dem Arbeitsbeginn nichts mehr im Wege, ist insbesondere der notwendige Grund und Boden dem Bau überwiesen, so schließen sich weiter an:

e) geometrische Vorbereitungsarbeiten, die sich erstrecken auf:

1. die Wiederbeschaffung aller inzwischen vielleicht verloren gegangenen Absteckungs- und Höhenpunkte;

2. Abstecken der Breiten, auf die sich die Erdarbeiten ausdehnen werden, sofern dies nicht schon vorher, wie meist, zur Vorbereitung des Grunderwerbs notwendig gewesen ist. Zweckmäßig ist es, neben den Bahnbreiten auch die Grenzen der vorübergehend zu pachtenden Grund- und Bodenflächen, die für die zeitweilige Ablagerung des von den für den Bau gebrauchten Flächen abzuziehenden und später auf den Böschungen der fertig gestellten Erdkörper zu verwendenden Mutterbodens und Rasens notwendig sind, ebenfalls mit Pfählen zu bezeichnen.

3. Festlegung und Sicherung aller während der Erdarbeiten verloren gehenden, dauernd wichtigen Absteckpunkte und Achsrichtungen außerhalb dieser Breiten derart, daß ihre Wiederauffindung jederzeit schnell erfolgen kann.

4. Angabe der Höhe des herzustellenden Erdkörpers an außerhalb der Breiten zu schlagenden Pfählen, an denen die betreffenden Höhenangaben anzuschreiben sind, damit die Richtigkeit der Arbeit während der Ausführung jederzeit geprüft werden kann. Die Übertragung der Höhen erfolgt mit Hilfe des Nivellierinstrumentes oder unter Benutzung von Setzlatte und Setzwage. Außerdem bleiben bei Abtrag die Absteckungspfähle auf ausgesparten Erdkegeln so lange als möglich stehen, während die Höhen eines zu schüttenden Dammes gern durch Stangen bezeichnet werden, an denen in der betreffenden Höhe kurze Querstücke aus Latten angenagelt sind. Die Tiefen der Gräben werden durch die Köpfe von Pfählen festgelegt, die in Erdlöchern entsprechend, meist unter Zuhilfenahme von Tafelsätzen, geschlagen werden.

5. Absteckung der Grabenränder, der Böschungsausläufe und der Dammböschungen selbst durch Böschungslehren oder Lattenprofile (Abb. 294 u. 295), bei denen zweckmäßig im Damme die untere, im Einschnitt die obere Kante der betreffenden schrägen Latte die obere Seite der Böschung bezeichnet, in Entfernungen von in der Regel 50–100 m, in rasch wechselndem Gelände und in Krümmungen kleinen Halbmessers aber in Abständen von 10 m und weniger. Auch hierbei wird meist das Setzzeug und das Nivellierinstrument, seltener noch eine Böschungswage verwendet.

6. Absteckung der zu errichtenden Bauwerke und Ausschlagen der notwendigen Schnurböcke (Abb. 296). Abgesteckt wird in der Regel die Durchdringungslinie des aufgehenden Mauerwerks mit dem Grundmauerwerk, deren Eckpunkte mit Nagelköpfen auf Pfählen genau festzulegen sind. Es empfiehlt sich, zum Zwecke der Absteckung, die naturgemäß mit größter Sorgfalt auszuführen ist, besondere Zeichnungen anzufertigen, die nur die für die Absteckung maßgebenden Achsen, die erwähnte Durchdringungslinie und diejenigen Maße enthalten, durch die die abzusteckenden Eckpunkte der Bauwerke so auf die Achspunkte festgelegt sind, daß sie von diesen aus in die Natur übertragen werden können. Durch die Nagelköpfe werden die Schnurzüge bestimmt, die die Richtungen der Mauerwerksfluchten und an ihren Überschneidungen die Ecken des Mauerwerks bezeichnen und die an den Querlatten der außerhalb der Baugrube stehenden Schnurböcke einzuschneiden und entsprechend zu bezeichnen sind, wobei darauf zu achten ist, daß die Latten nicht durch den Schnurzug von den Pfählen der Böcke losgezogen werden können.

Gleichzeitig mit diesen Herstellungen hat zu erfolgen:

f) Die Einrichtung der Baustellen (s. Baueinleitung, Bd. I, Seite 479).

B. Bodengewinnung.

Die Einteilung der Bodenarten pflegt nach dem mechanischen Widerstand gegen ihre Lösung, der durch die Art der zur Lösung zu verwendenden Geräte gekennzeichnet wird, etwa derart bewirkt zu werden, wie dies Zahlentafel 5 erkennen läßt. Die Lösung der Bodenklassen I, II und III kann sowohl mit Handarbeit als auch – bei größeren Mengen – durch Grabemaschinen erfolgen, von denen die Dampfschaufel auch für die Bodenklassen IV–VII nach vorhergehender Lösung und Zerkleinerung größerer Steine durch Sprengmittel Verwendung finden kann.

a) Die Leistungen, die bei Handarbeit und bei Maschinenarbeit im Durchschnitt erreicht werden können, geben die Zahlentafeln 5 und 6 sowie die Zahlen auf Seite 373 an.

b) Die Kosten der Lösung, in denen die Kosten des Ladens in die Fördergefäße oder eines einfachen Schaufelwurfes eingeschlossen sind, setzen sich im allgemeinen zusammen:

1. aus den einmaligen Kosten C: Einrichtung der Baustelle, An- und Abtransport der Geräte nach und von der Baustelle, Zusammensetzen und Auseinandernehmen derselben und Anteil an Verzinsung und Tilgung der Gerätebeschaffungskosten auf die Zeit der vorbezeichneten Tätigkeiten;

2. aus den dauernden Kosten – d für 1 m³ –: Verzinsung und Tilgung der Geräte- und Bauhofbeschaffungskosten, Geräteausbesserungen, Löhne einschließlich Versicherungsbeiträge, Kosten für Putz- und Schmiermittel, Kesselwasser und Kohlen sowie alle allgemeinen Unkosten. Diese dauernden Kosten sind proportional der wirklichen Arbeitszeit und der Arbeitsleistung. Die wirkliche Arbeitszeit beträgt in Deutschland nach Abzug der Sonn-, Feier-, Regen- und Frosttage etwa 240 Tage im Jahre; bei maschinellen Betrieben sind außerdem noch Unterbrechungen durch Ausbesserungen, Durchsichten u. dgl. mit etwa 20 Tagen zu berücksichtigen. Die anzusetzende Verzinsung kann mit etwa 6%, die Abnutzung und Abschreibung bei der sehr beträchtlichen Inanspruchnahme der Erdgewinnungs- und Fördergeräte etwa nach den Angaben der Zahlentafel 4 erfolgen:

Zahlentafel 4.

3. aus dem Unternehmergewinn einschließlich aller Unkosten, die nicht unmittelbar der Ausführung der Arbeiten dienen, aber doch bestritten werden müssen, wie z.B. Kosten vergeblicher Bewerbungen, Aufrechterhaltung aller Einrichtungen in beschäftigungsloser Zeit u. dgl.

Die Summe der einmaligen Kosten ist auf die Bodenmenge Q zu verteilen, die mit einer einmaligen Baustelleneinrichtung zu gewinnen ist, die Selbstkosten k der Bodenlösung werden daher für 1 m³ betragen:

wenn a die dauernden Stundenkosten und q die Stundenleistung bei der Gewinnung bezeichnen.

α) Handbetrieb. Die einmaligen Kosten sind, da der Arbeiter Schaufel oder Spaten selbst stellt, sehr gering, sie betragen für Massen, die Bohrgeräte nicht bedürfen, nur Bruchteile eines Pfennigs. Die dauernden Kosten sind je nach dem ortsüblichen Stundenlohn aus den Angaben der Zahlentafel 6 (S. 372) abzuleiten.

Der Lohn für eine Arbeitsstunde schwankt etwa zwischen 0∙25 und 0∙35 M. und steigt in den Großstädten und deren Nähe auf 0∙5–0∙6 M. Wird als Durchschnittsatz einschließlich Versicherungsbeiträge und Schachtmeisterzuschlag 0∙4 M. gerechnet, so können die Gewinnungsselbstkosten für 1 m³ nach Zahlentafel 5 angenommen werden.

Zahlentafel 5.

Zahlentafel 6. Leistungen bei Handarbeit.

Wasserhaltigkeit des Bodens erhöht die Kosten bei den Bodenarten I–III um 15–30%. Zuschläge in gleicher Höhe sind auch bei engen Baugruben zu geben.

Für die Bohr- und Sprengarbeit zur Lösung der Bodenarten V–VII kann etwa angenommen werden (Zahlentafel 7):

Zahlentafel 7.

Um eine Jahresleistung von M m³ zu erreichen, sind bei s = 10 täglichen Arbeitsstunden und einer Stundenleistung eines Arbeiters von q m³, sowie bei einem Abgang von 5% der Arbeiter für Nebenarbeiten und an Kranken nötig:

Arbeiter,

demnach für je 100.000 m³ Jahresleistung:

für Bodenklasse	I	II	III	IV	V	VI	VII
eine Arbeiteranzahl von	29	51	73	109	176	219	350

β) Maschinenbetrieb. Je höher die Arbeitslöhne steigen, desto mehr wird auch bei der Erdgewinnung der Maschinenbetrieb wirtschaftlich, sobald ein gewisser Arbeitsumfang den Anteil der einmaligen Kosten abmindert. Für größere Lösungsarbeiten im Trockenen kommen hauptsächlich in Frage Eimerkettenbagger (Trockenbagger) und Löffelbagger (Dampfschaufeln), erstere in Deutschland und Frankreich, letztere namentlich in England und Amerika (s. »Bagger«, Bd. I, S. 355) verwendet und erst in neuester Zeit auf dem europäischen Festlande eingeführt.

Übliche Verhältnisse für Eimerkettenbagger gibt Zahlentafel 8.

Zahlentafel 8.

Die einmaligen Ausgaben können überschlägig bei einem Baggergewicht von G Tonnen zu (90 ∙ G + 1000) M. geschätzt, die dauernden Ausgaben nach Contag bei Voraussetzung einer täglichen 10stündigen Arbeitszeit ungefähr mit d = 3 ∙ 3 + 1250/q + c/t Pf./cm³ bei Verwendung eines Durchfahrbaggers und zu d = 3 ∙ 3 + 1050/q + c/t Pf./cm³ bei Verwendung eines größeren Seitenschütters beziffert werden, wenn c den sehr einflußreichen Aufwand in Pfennigen bezeichnet, den die notwendigen Nebenarbeiten und die Verschiebung von 1 m Baggergleis um 1 m verursachen und t die Baggertiefe angibt. Setzt man eine mittlere Tiefe t = 6 m voraus und schätzt

man für Bodenklasse:	I	II	III
c zu:	25	30	35 Pf.
so finden sich die
dauernden Kosten
für 1 m3 zu etwa d =	14–15;	19–20;	25–27 Pf.

Wird es notwendig, das Baggergut in bestimmter Entfernung vom Bagger und in einer gewissen Höhe über der Baggerfahrbahn abzulagern, so kann die Verwendung eines sogenannten Transporteurs von Vorteil sein, der entweder freischwebend an dem Bagger hängt, oder – bei größeren Förderweiten – unabhängig vom Bagger auf einem besonderen Gleise fährt.

Die Länge der freischwebenden Transporteure hängt von der Standfestigkeit der Bagger und von der Bauweise des Transporteurs ab, die entweder Gurte oder Plattenketten als die Förderung bewirkendes Mittel verwenden kann. Gurttransporteure an Seitenschüttern schwanken je nach der Baggergröße in den Längen zwischen 10 und 40 m, bei Durchfahrbaggern erreichen sie 50 m Länge; Plattenkettentransporteure besitzen entsprechend 6 bis 25 und 30 m Länge.

Die Neigung eines Transporteurs darf erfahrungsgemäß etwa 15° gegen die Wagrechte, die Geschwindigkeit etwa 3 m in der Sekunde nicht übersteigen.

Bei Löffelbaggern beträgt der Inhalt des Schaufelgefäßes 0∙4–4∙8 m³, das Gewicht bis 100 t bei schweren Schaufeln, die Einschnittsbreite 18–20 m, die Hubhöhe für Ausschüttung bis 9 m. Die Gesamtleistungen der Schaufeln sind weniger von ihrer eigenen Arbeit, als vielmehr von den zugehörigen Hilfseinrichtungen, namentlich der rechtzeitigen Bereitstellung der Förderzüge abhängig; sie betragen, wenn die rechnungsmäßigen Leistungen (Produkt aus Löffelinhalt mit der Anzahl der Hübe, von denen 2–3 in einer Minute möglich sind – für eine 2 m³-Schaufel also 360 m³ stündlich –) mit 100% bezeichnet

werden, in Bodenklasse	I	II	III
durchschnittlich im Tag höchstens	50	40	30	%
durchschnittlich im Monat höchstens	45	35	25	%
durchschnittlich in längerer Arbeitszeit	40	30	20	%

erreichen also bei einer 2 m³-Schaufel im längeren Arbeitsdurchschnitt etwa q = I 140, II 105, III 70 m³ stündlich.

In den festeren Bodenklassen sinkt die Stundenleistung weiter bis auf 30–25 m³ und die Wirksamkeit der Schaufel muß durch Sprengungen unterstützt werden. Die Zerkleinerung des Materiales braucht aber nicht eine so weitgehende zu sein wie bei Handbetrieb, da die Schaufel noch erheblich große Gesteinstücke aufzunehmen vermag.

Die einmaligen Kosten können bei Verwendung dieser einfacher gebauten Maschinen, die auch für ihren Arbeitsbeginn nur einer geringen Vorbereitung an Erdplanierung und Gleis bedürfen, zu etwa (85 ∙ G + 100) M. geschätzt werden, während die dauernden Kosten sich für eine Maschine, deren Schaufel einen Fassungsraum von etwa 2∙0 m³ besitzt, unter der Voraussetzung einer täglichen Arbeitszeit von 10 Stunden auf 14–17 M. stündlich stellen und sich für 1 m³ ungefähr nach der Gleichung

berechnen.

Daraus ergeben sich für Bodenklasse	I	II	III
durchschnittliche dauernde Kosten
für 1 m3 in Höhe von etwa	15 1/2	19	25 Pf.

Rein theoretisch würden nach Contag bei steigenden Arbeitslöhnen die wirtschaftlichen Grenzen zwischen Handarbeit und Maschinenarbeit sowie für die verschiedenen Arten der Maschinenarbeit unter der Voraussetzung einer täglich 10stündigen Arbeitszeit ungefähr so liegen, wie Abb. 297 dies zeigt. Bei Kürzung der täglichen Arbeitszeit verschieben sich die Grenzen zu gunsten des Handbetriebes. Tatsächlich wird meist erst bei zu lösenden Bodenmengen, die größer sind, als die Tafel angibt, zu dem weniger einfachen Maschinenbetrieb übergegangen, der vielfach Einflüssen unterliegt, die im voraus schwer zu bestimmen sind. Auch gibt natürlich oft das Gerät, das die Unternehmung besitzt, den Ausschlag.

Der Handbetrieb gestattet die beste Anschmiegung an Arbeitsunterbrechungen und Dispositionsänderungen und ist am unabhängigsten von den Zufahrtverhältnissen. Der Maschinenbetrieb spart vor allem Zeit und Bauzinsen, oftmals bei Verwendung der Tiefbagger auch Steigungszuschläge. Der Löffelbagger bedarf wenig vorbereitende Arbeit, stellt sich seine Baggerebene selbst her, kann auch im engen Einschnitt arbeiten und beseitigt infolge seiner kräftigen Bauweise auch im harten Boden die meisten Hindernisse ohne Nachhilfe durch Handarbeit. Er ist daher am Platze, wenn es sich um das Aufschlitzen von Einschnitten wechselnder Tiefe in welligem Gelände oder um ungleichartigen Boden handelt. Der Trockenbagger besitzt dagegen infolge seines ununterbrochenen Arbeitsganges meist eine etwas höhere durchschnittliche Stundenleistung und ist überall da bei großem Arbeitsumfang mit Vorteil verwendbar, wo die Anlage wagrechter Baggergleise keine Schwierigkeiten bereitet und der Boden ein gleichmäßiges Gefüge besitzt, vor allem frei von eingestreuten größeren Steinen und sonstigen, den Betrieb hindernden und die Baggerteile gefährdenden Vorkommnissen ist.

C. Bodenförderung.

a) Die Förderweite ist gleich der Schwerpunktsentfernung der auszugleichenden Auf- und Abträge.

b) Förderarten und Fördergeräte.

1. Die Förderung mit der Schaufel durch »einfachen Wurf« (3–4, höchstens 5 m weit oder 1∙5–2∙0 m hoch) pflegt zur Gewinnung gerechnet zu werden. Die Weiterförderung mit »doppeltem Wurf« ist besonders zu vergüten. Das Werfen der Massen kommt hauptsächlich vor bei dem Beginn der Erdarbeiten zur Herstellung des Planums für Karrfahrten oder Fördergleise, bei kurzen Quertransporten der Massen aus Dammgräben und Hanganschnitten sowie bei Böschungsherstellungen.

2. Förderung in Körben ist im Orient und in den Tropen vielfach im Gebrauch, Förderung in Schlitten bei sehr starken Neigungen (Bau von Zahnstangen- und Drahtseilbahnen) dann und wann in Verwendung.

3. Förderung mit Karren auf Karrfahrten dient bei Verwendung von Schubkarren zum Fortschaffen der Bodenmassen auf kurze Entfernungen, namentlich zur Einleitung und Vorbereitung zweckmäßigerer Förderweisen. Die außerdem dann und wann noch vorkommende Förderung mit zweirädrigen Hand- oder Pferdekippkarren ist beim Eisenbahnbau nahezu vollständig verdrängt.

4. durch die Förderung auf Rollbahnen von meist 0∙6–1∙0 m, selten größerer Spurweite, deren vierrädrige Wagen entweder durch Menschen oder durch Tiere oder durch Lokomotiven bewegt werden. Als mechanische Kraft dient meist Dampf, doch werden neuerdings auch mehrfach elektrische Lokomotiven bei größeren Förderungen verwendet, wenn elektrische Kraft in der Nähe zu haben ist.

Für die Förderungen mit Karren und Rollbahnen gibt die nachfolgende Zusammenstellung die üblichen Arbeitsgrößen:

Zahlentafel 9.

A. Karrenförderung.

B. Rollbahnförderung.

Der Vorteil der Rollbahnen liegt hauptsächlich in der Leichtigkeit ihrer Anpassung an die jeweiligen Verhältnisse, bei Lokomotiven auch in der Schnelligkeit der Förderung.

Wird bei Rollbahnen mit n Parallelzügen gefahren, so ergibt sich die notwendige Entfernung l der Ausweichestellen zu

Im allgemeinen erfordert ein Gleis, das Raddrücken von P Tonnen ausgesetzt ist, Schienen von etwa

Gewicht und wiegt insgesamt etwa 3 ∙ g kg/m. Die einschließlich der Auf- und Abladenebengleise, sowie einschließlich der Ausweichgleise für die Förderweite e nötigen gesamten Gleislängen betragen etwa 1∙20 ∙ e bei Rollbahn mit Menschen, 1∙25 ∙ e bei Rollbahn mit Pferden und 1∙33 ∙ e bei Rollbahn mit Lokomotiven.

Die Karrfahrten für Schubkarren sind 20–25 cm breit, 6–8 cm stark, für Kippkarren 25–30 cm breit und 10–12 cm stark.

Die bei den Rollbahnen verwendeten Erdtransportwagen sollen in ihrer Bauweise einfach und dauerhaft sein, um Anschaffungs- und Unterhaltungskosten möglichst einzuschränken.

Sie sind vierrädrig, meist für Spurweiten zwischen 600 und 1000 mm und mit kleinem Radstand (500–900 mm) sowie mit kleinen Rädern (400–500 mm Laufkreisdurchmesser) gebaut, damit die Wagen scharfe Bögen durchlaufen können und die Kastenoberkanten zur Erleichterung des Einladens und zur Erhöhung der Standfestigkeit in möglichst geringe Höhe über Schienenoberkante zu liegen kommt (etwa 1∙6 m für Handbeladung).

Die Räder werden vorzugsweise aus Schalenguß hergestellt, um das Nachdrehen unnötig werden zu lassen, die Achslagerkasten sind gewöhnlich ohne Zwischenfederung unmittelbar am Untergestell befestigt. Als Bremsen werden einfache Klotzbremsen mit Hebel oder Spindel verwendet, die meist an der oberen Seite der Räder angreifen, dann und wann findet man auch noch einfache Stutzen oberhalb zwischen den Rädern angebracht, von denen aus das Bremsen mittels eines Bremsknüttels bewirkt wird.

Als Buffer dienen gewöhnlich die vorstehenden Enden der Traglangbäume des Untergestells, elastische Buffer finden sich nur ausnahmsweise.

Die Kupplungen bestehen meist aus kurzen Ketten und Haken, die manchmal an einem längs des Wagengestells durchlaufenden Flacheisen angeschweißt sind und bisweilen Vorkehrungen zum Aushängen während des Laufes besitzen. Kasten und Untergestell werden meist, mit Ausnahme besonders stark beanspruchter Teile, aus weichem Holz hergestellt, um das Eigengewicht der Wagen möglichst niedrig zu halten. Eiserne Wagen sind seltener, kommen aber besonders in der Form der Muldenkipper vor.

Nach der Befestigung der Wagen am Untergestell und nach der Entladungsweise lassen sich unterscheiden:

1. Erdtransportwagen mit festem Kasten. Solche Wagen sind bei gleichem Fassungsraume leichter, einfacher und billiger herzustellen und zu erhalten, sie können auch, ohne die Bodenhöhe und die Ladehöhe zu vergrößern, mit größeren Rädern ausgerüstet werden, was die Bewegungswiderstände verringert. Sie lassen eine gleichmäßige Verteilung der Last auf alle 4 Räder zu und gestatten, größeren Fassungsraum zu verwenden. Dagegen erfordert ihre Entleerung eine sehr viel (etwa 4fach) längere Zeit als die der Kippwagen, sie verlangsamen daher den Betrieb recht wesentlich und werden nur da angewendet, wo diese Zeit verfügbar ist und die Sicherheit des Transportes unbedingt gewährleistet sein muß, also z.B. bei Förderungen im Tunnel, vor allem aber bei Bauzugstransporten auf bestehenden, im Betrieb befindlichen Gleisen. In letzterem Falle werden dann meist gewöhnliche offene Güterwagen (in der Regel älterer Bauart) mit niedrigen, umlegbaren oder abnehmbaren Bordwänden verwendet, deren Achslager, wie die aller Erdtransportwagen, gut gegen das Eindringen von Staub und Schmutz zu schützen sind.

2. Wagen mittrichterförmigem Kasten und aufklappbaren Seitenwänden oder mit Bodenklappen (Abb. 298). Diese Wagen eignen sich besonders zum Erhöhen von Dämmen. Sie sind indessen in der Bauart weniger einfach, erfordern viel Eisenteile und sind daher in Beschaffung und Unterhaltung teuer.

Wagen, deren Boden sich zwischen den Schienen des Gleises öffnet, oder deren ganzer Kasten um eine wagrechte Querachse drehbar ist und sich nach Lösung der Feststellvorrichtung unter der Last der Ladung schräg stellt, so daß der Inhalt zwischen den Rädern nach unten fällt (Bodenkipper), können als Erdtransportwagen nur bei Anwendung eines Schüttgerüstes Verwendung finden.

3. Erdtransportwagen mit beweglichem, kippbaren Kasten. Diese sog. Kippwagen gestatten eine schnelle Entleerung und werden deshalb bei Erdförderungen meist bevorzugt, sie sind aber infolge der ungleichen Druckverteilung auf die Räder und der mit dem Gewichte wachsenden Schwierigkeit der Handhabung in ihrem Fassungsraum begrenzt (höchstens 3∙75–4 m³).

Der Kasten darf keine innen vorstehende Teile besitzen, sondern muß im Boden und an den Wänden glatt hergestellt sein. Die Seitenwände sollen nach der Kippkante zu ihren Abstand vergrößern, und die Bodenneigung des gestürzten Kastens soll möglichst 45° zur Wagrechten betragen. Auch darf der geschüttete Boden nicht in zu großer Nähe der Räder liegen bleiben. Die Sicherung gegen unbeabsichtigtes Kippen des Kastens wird entweder, wenn der Schwerpunkt im Drehpunkt liegt, durch unter den niedergehenden Kastenteil gesetzte Stützen, die vor dem Kippen zu beseitigen sind, oder durch eine Lastverteilung derart geschaffen, daß der Kasten durch ein Übergewicht von etwa 20–30 kg in seiner wagrechten Lage gehalten wird.

Die Ausführung der Kippwagen im einzelnen ist sehr verschieden. Je nach der Richtung, in der das Kippen erfolgt, können unterschieden werden.

Kasten in der Richtung des Gleises (nach vorn) kippbar, Vor- oder Vorderkipper, die bei Kopfschüttungen verwendbar, bei plötzlicher Hemmung ihres Laufes selbsttätig ausschütten. Sie sind namentlich in England beliebt (Abb. 299 u. 300).

Kasten quer zum Gleise (nach der Seite) kippbar. Solche Seitenkipper können bei der Lagen- und der Seitenschüttung mit Vorteil verwendet werden und sind auch für Gerüstschüttungen, unter gewissen Erschwerungen – z.B. Einbau einer Drehscheibe – selbst für Kopfschüttungen benutzbar. Die weitaus größte Anzahl aller Erdtransportwagen ist daher in dieser Bauweise hergestellt. Das Kippen selbst erfolgt meist nach einer Seite (Abb. 301), in gewissen Fällen kann es aber erwünscht sein, beliebig nach beiden Seiten ausschütten zu können (Abb. 302), eine Bauweise, die vor allem bei eisernen Erdtransportwagen Anwendung findet und hier zu der Form der sogenannten Muldenkipper (Abb. 303) geführt hat, die dann und wann auch in Holz hergestellt worden sind. Auch Universalkipper, die, auf einer Scheibe drehbar, nach allen Seiten auskippen können, sind schon hergestellt worden, doch vermögen sich so komplizierte Bauweisen nicht allgemein einzubürgern und bleiben zumeist auf Sonderfälle beschränkt, die ihre Anordnung wünschenswert erscheinen ließen. Das Gewicht der Seitenkipper beträgt bei den üblichen Bauweisen etwa 500 kg für das m³ Fassungsraum und verteilt sich annähernd zu gleichen Teilen auf Holz und Eisen; das Gewicht des Radsatzes stellt sich auf 120–140 kg für das m³ Fassungsraum. Eine Spindelbremse wiegt einschließlich Gestänge etwa 60 kg.

c) Förderkosten. Auch bei der Bodenförderung setzen sich, wie bei der Bodengewinnung, die Kosten zusammen aus einmaligen und dauernden Anteilen sowie aus dem Unternehmergewinn; die Selbstkosten für 1 m³ betragen ebenfalls

(vgl. S. 371).

1. Bei dem Werfen der Massen verschwinden die einmaligen Kosten fast völlig und die dauernden Kosten beschränken sich auf den aufzuwendenden stündlichen Arbeitslohn a₁ ergeben sich daher zu

wenn n die Anzahl der nacheinander aus zu führenden Würfe bezeichnet. q = 1∙5 m³ in der Stunde in gelockertem losem Boden, 1∙0 m³ in losen Steinbrocken.

2. Bei den Karren- und Rollbahnförderungen können die

α) einmaligen Kosten C/Q, die nicht nur von der Größe der zu fördernden Massen, sondern auch von der hierzu zur Verfügung stehenden Zeit abhängig sind, je nach den obwaltenden Umständen sehr wechselnde Werte annehmen. Eine allgemeine Angabe über die in Frage kommenden Beträge ist nicht möglich, vielmehr eine Sonderermittlung in jedem Einzelfalle nötig.

β) Bei den dauernden Kosten d erwachsen die reinen Förderkosten d_r durch die Kosten der Förderkräfte, also durch Arbeitslöhne einschließlich der Versicherungsbeiträge und durch die Betriebskosten etwaiger Motoren, in die Unterhaltung, Verzinsung und Tilgung einzuschließen ist, die Nebenkosten d_n durch die Unterhaltung von Gerät und Bahnen nebst allen Betriebseinrichtungen, durch den auf die Förderzeit entfallenden Anteil der für Verzinsung und Tilgung der Beschaffungskosten aufzuwendenden Beträge, durch Auslegen und Abbrechen der Förderbahnen, sowie durch das Einbauen des Bodens an der Abladestelle und durch die notwendige Bauaufsicht.

Dauernde Förderkosten auf wagerechter Bahn.

1. Die reinen Förderkosten d_r bereits gewonnener Massen auf wagerechter Bahn lassen sich ebenso wie die Anzahl der erforderlichen Fördergefäße nach Maßgabe der Zusammenstellung, Zahlentafel 10, ermitteln. Über den hiernach ermittelten Bedarf an Fördergefäßen sind stets etwa 10% Reserve zu halten. Ebenso ist bei Lokomotivförderungen auf je drei Lokomotiven eine Reservemaschine zu rechnen.

Zahlentafel 10.

Anmerkung. Die Kosten des Ladens sind den Gewinnungskosten, nicht den Förderkosten zuzurechnen. Bei schwerem Boden erhöhen sich die berechneten Werte um 10–20%, weil die Fassungsgröße i kleiner wird.

Werden die Arbeitsgrößen der einzelnen Förderarten entsprechend eingeführt (vgl. auch die Zahlentafel 9), so ergeben sich die Werte der Zahlentafel 11.

Zahlentafel 11.

Zahlentafel 12. Förderkosten in Pfennigen für 1 m³ gewachsenen Bodens bei einer Förderweite e in Metern auf wagerechter Bahn.

Anmerkung a₂ = Stundenlohn der Arbeiter, a₁ = Stundenkosten der Förderkraft. Die bei kleinen Förderweiten nicht unterschreitbaren Förderkosten liegen 6–10 Pfennige höher als der Gleichungswert für e = 0.

2. Die Nebenkosten d_n für 1 m³ gewachsenen Bodens können, soweit dies überhaupt allgemein möglich ist, ungefähr nach Maßgabe der Zahlentafel 12 ermittelt werden, ihre Zufügung zu den reinen Förderkosten d_r ergibt sodann

3. die in der gleichen Zahlentafel 12 zusammengestellten dauernden Gesamtförderkosten d.

Bei Stundenkosten eines Arbeiters von a₂ = 40, eines Pferdes von 60, einer Schmalspurlokomotive von 60 L, einer Vollspurlokomotive von 45 ∙ L Pfennigen sowie bei einem Fördergefäßinhalt der Vollspurförderungen von i = 3∙5 m³ finden sich beispielsweise die Kostengleichungen Zahlentafel 13.

Zahlentafel 13. Dauernde Förderkosten in Pfennigen für 1 m³ gewachsenen Bodens bei einer Förderweite e in Metern auf wagrechter Bahn.

Die graphische Darstellung der gesamten dauernden Förderkosten d für wagerechte Bahn ergibt dann für diese Stundenkosten der Förderkräfte die Preislinien der vorstehenden Tafel (Abb. 394), in die die zurzeit bei Ausschreibungen im Durchschnitt üblichen Gesamtkosten gleichfalls eingetragen sind.

Die Förderung von 1 m³/km erfordert demnach an dauernden Kosten (in Pfennigen):

Zahlentafel 14.

Dauernde Förderkosten auf geneigter Bahn.

1. Die für Förderungen in Steigung sich ergebenden Erschwernisse können berücksichtigt werden:

a) durch Zuschläge, die für jedes m Hebung zur wagerechten Förderlänge entweder in gleichbleibender Höhe oder nach den Entfernungen abgestuft oder (nach Winkler) unter Rücksichtnahme auf die Steigungsverhältnisse der Förderung gegeben werden,

b) durch Zuschläge unmittelbar zu den Kosten der wagrechten Förderung entweder für jedes m Hebung und abgestuft nach den Förderweiten oder (nach Göring) unter Zugrundelegung der Beziehung, daß der Hauptteil der reinen dauernden Förderkosten gleich den Zugkraftkosten ist, die wiederum proportional der Erhöhung der Bewegungswiderstände in der Neigung wachsen.

Unter Festhaltung dieser Beziehung nach der sich verhalten muß:

d_r : d_r + ∆d_r = Q ∙ w : Q ∙ (w + s)

also sein muß:

berechnen sich die Preiszuschläge zu den dauernden Förderkosten zu

worin s = Steigungsverhältnis in ‰.

Dementsprechend folgt:

Zahlentafel 15.

Unter Festhaltung des gewählten Beispiels mit Stundenkosten der Förderkräfte von 40, 60, 60 ∙ L und 45 ∙ L Pfennigen würden sich für diesen Fall die Steigungszuschläge in Pfennigen für die Förderung einen m³ gewachsenen Bodens in der Steigung s ‰ auf die Förderweite e in m ergeben zu:

Zahlentafel 16.

Die graphische Darstellung dieser Zuschläge läßt sich mit der graphischen Preistafel jeder Förderart derart verbinden, daß die dauernden Förderkosten für jede Entfernung und Steigung sofort abgelesen werden können. Ein Beispiel zeigt die Darstellung Abb. 305 und 306 auf S. 383.

Als Neigung der Förderung ist bei Längstransporten die Neigung des herzustellenden Planums einzuführen, bei Quertransporten genügt es meist, die günstigste Steigung s₁ oder das günstigste Gefälle s₀ (vgl. Zahlentafel 9 auf S. 375) als erreichbar vorauszusetzen und aus diesem sowie aus dem Unterschied der Schwerpunkte der Massen die Förderlänge zu bestimmen, die in Rechnung zu stellen ist. In jenen Fällen, in denen diese günstigsten Neigungen nicht erreichbar sind, bestimmt die gegenseitige Lage der Massenschwerpunkte Förderweite und Steigungsverhältnis und sind die Steigungszuschläge wie bei der Längsförderung zu bemessen.

2. Eine Verteuerung der Taltransporte beginnt erst bei sehr steilen Gefällen und kann demnach meist außer acht bleiben. Ebenso ist die Ermäßigung der Förderkosten auf günstigem Gefälle wegen des notwendigen Bergtransportes der leeren Fördergefäße nur gering und wird gleichfalls nicht in Betracht gezogen.

d) Die Wahl der Förderart wird außer von der Höhe der Förderkosten wesentlich beeinflußt auch durch die Gerätebestände, die der ausführenden Unternehmung zur Verfügung stehen sowie durch die Neigung und Gestaltung des Geländes, das oftmals für einen größeren Teil der Förderung die Anwendung von Rollbahnen nicht gestattet. Im allgemeinen wird man überhaupt, wenn irgend erreichbar, die Förderungen kleiner Mengen auf große Entfernungen unbedingt vermeiden, sonst aber verwenden:

1. Schubkarren für kleine Mengen auf kurze Entfernungen (meist nicht über 200 m), bei Quertransporten der Seitenablagerungen und Seitenentnahmen auch für größere Quantitäten, wenn die zu überwindenden Neigungen die Anordnung von Rollbahnen verbieten sowie als Einleitung für die Gleisanlage der

2. Rollbahnen: von 50–60 cm Spurweite bei kleineren Mengen (≦ 10.000 m³) und Menschen als Betriebskraft; von 60 bis 75 cm Spurweite bei Mengen mittlerer Größe (20–50.000 m³) und Pferden als Betriebskraft, auch die ersten 2–300 m mit Menschen einzuleiten; von 75–100 cm Spurweite bei größeren Arbeiten (50.000–300.000 m³) und größeren Entfernungen (2–3 km und mehr) unter Durchführung von Lokomotivtransporten, die durch kurze Förderungen mit Menschen und Tieren einzuleiten sind. Für sehr große Mengen und günstige Verhältnisse der Auf- und Abladestellen können endlich auch Lokomotivförderungen auf vollspurigem Gleis in Frage kommen.

D. Bildung der Auf- und Abträge.

Für die wirtschaftliche, dauerhafte und schnelle Herstellung aller Erdarbeiten gilt allgemein als notwendig:

Abhaltung des Wasserzuflusses von der Baustelle, Trockenhaltung der Baustelle selbst.

Rasche Inangriffnahme des Baues an mehreren, voneinander unabhängigen Arbeitsstellen mit großen Arbeitsflächen; Übereinstimmung der Herstellungsart mit der Förderweise.

Gleichmäßige und dauernde Inanspruchnahme aller Arbeitskräfte.

Möglichste Vermeidung von Förderungen in der Steigung sowie von kleinen Mengen auf große Entfernungen.

1. Abträge.

a) Vorbereitende Arbeiten: Schälen des Rasens 5–8 cm stark in quadratischen Stücken von 20–30 cm Seitenlänge, meist mit Hilfe von verschiedenartig geformten Rasenmessern und Rasenschaufeln; Abtreiben des Mutterbodens 10–20 cm stark; bei Querneigung des Geländes Herstellung von Saumgräben mit 0∙4 bis 0∙5 m Sohlbreite, im Durchschnitt 0∙5 m Tiefe und reichlichem Längsgefälle am hangseitigen Böschungsrande. Das Wasser dieser Saumgräben muß, wenn es direkten Abfluß nicht genügend findet, durch gepflasterte oder gemauerte, manchmal auch hölzerne Abfallrinnen über die Böschungen in die Seitengräben des Einschnitts abgeleitet werden.

b) Gestalt der Einschnitte. Über die in den verschiedenen Bodenarten zulässigen Böschungsneigungen vgl. Zahlentafel 2, S. 368. Schräg einfallende Schichten können unsymmetrische Querschnittsgestaltung bedingen (Abb. 307). Liegen verschiedene Bodenarten übereinander, so ergibt sich eine gebrochene Böschungslinie, in deren Brechpunkten oftmals zweckmäßig 0∙5–1∙0 m breite, nur schwach geneigte Bermen angeordnet werden. In hohen, einheitlich geneigten Böschungen finden sich Bermen jetzt kaum noch, rätlich sind sie in Planumshöhe am böschungsseitigen Grabenrand tieferer Einschnitte.

c) Herstellung der Einschnitte. Einfluß auf die zu wählende Bauweise haben: die Gestaltung des Geländes, die Beschaffenheit der zu lösenden Bodenmassen, die Länge der Bauzeit, die Eignung der Arbeiter für gewisse Arbeitsweisen, die Lohnverhältnisse und die zur Verfügung stehenden Fördermittel.

Stets wird man suchen:

die zu lösenden Erdmassen am Fuße einer Böschung an langen Arbeitswänden unter möglichster Ausnutzung der selbsttätigen Lösung der Massen durch Abstürzen zu entnehmen, soweit dies ohne Gefährdung der Arbeiter möglich ist (in nur vorübergehend steil anstehenden Bodenarten [Lehm, Ton u. dgl.] nicht über 4 m Wandhöhe), das längere Arbeiten in engen Schlitzen möglichst zu vermeiden und die Einschnitte auch dann mit Steigung anzuschneiden, wenn ihre endgültige Sohle wagrecht oder im Gefälle liegt. Der hierbei etwa verbleibende Keil wird sich vielfach nach der Gefällseite hin abtreiben und fördern lassen. Der Aushub des Einschnittes kann bewirkt werden:

α) mit Langbau – bei langen Einschnitten oder Anschnitten –, u. zw.

als Lagenbau (Abmähen) [Abb. 308] bei günstigen geringen Längsgefällen des Geländes und in leicht zu gewinnendem Boden. Der Abbau erfolgt in einzelnen Lagen, die durch Herstellung eines Grabens aufgeschlossen werden, dessen Tiefe der Lagenstärke entspricht. Die Förderbahn wird zunächst in der Längsrichtung des Einschnitts auf das Gelände oder auf die Oberfläche der neuen Lage verlegt, dann nach Aushub in den Graben gesenkt und, dem Fortschreiten der Arbeit entsprechend, seitlich verschoben. Im Felsen ist diese Abbauweise schwierig und nicht zu empfehlen, bei starker Querneigung des Geländes geht sie über in den Seitenbau (vgl. Abb. 309).

als Schlitzbau (Röschenbau) [Abb. 310] bei steilerer Längsneigung des Geländes, von einem in Sohlenhöhe des Einschnitts durchgeschlitzten Längsgleise aus.

β) Mit Kopfbau, bei dem der Einschnitt sofort in voller Breite und meist in mehreren, quer zur Längsachse des Einschnittes in verschiedenen Höhen liegenden Arbeitsebenen (Stufen- oder Strossenbau) in Angriff genommen wird (Abb. 311 und 312). Der Kopfbau bietet bei steilem Gelände die Möglichkeit, zahlreiche Angriffsstellen zu schaffen, er eignet sich daher namentlich für tiefe Einschnitte im Felsen. Gleichgültig ist es dabei, ob die Verladung tatsächlich vor Kopf erfolgt, oder ob eine Seitenverladung stattfindet, für die die Förderbahnen an der Ladestelle um 90° geschwenkt werden müssen. Im allgemeinen werden die Förderbahnen an den Seiten des Einschnittes angeordnet. Werden ihre Gefälle zu große, so können unter Umständen Bremsberganordnungen (Abb. 312) gute Dienste leisten (s. Bremsberge, Bd. III, S. 8). Ist ein Bremsberg nicht am Platze, so können auch Sturzgerüste zum Ausgleich der Höhen zwischen den einzelnen Arbeitsebenen benutzt werden.

γ) Mit Stollenbau (englische Bauart) [Abb. 314], namentlich in leichterem und mittelschwerem Boden bei Förderung auf Rollbahnen mit Lokomotiven anwendbar. Auf der Sohle des Einschnittes wird ein Stollen von der Förderung entsprechenden Abmessungen in bergmännischem Betriebe vorgetrieben (Querschnitt 2∙3 ∙ 2∙6–2∙5 ∙ 2∙8 m). Auf diesen werden dann von der Geländeoberfläche aus in Entfernungen von meist 10–15 m Schächte abgeteuft, durch die die in Trichtern um jede Schachtmündung gelösten Massen in die im Stollen haltenden Förderwagen fallen. Vorteile dieser Bauart sind: Unabhängigkeit von der Neigung des Geländes, leichte Entwässerung, Einfachheit und Billigkeit des Ladens und Förderns der gelösten Massen, Einfachheit und Stetigkeit der Rollbahnanlage, leicht mögliche Vermehrung der Angriffspunkte und daher schnelle Durchführung der Einschnittsausschachtung. Demgegenüber stehen als Nachteile: hohe Kosten der bergmännischen Stollen- und Schachtarbeiten, starke Abnutzung der Förderwagen durch den Absturz des Bodens (schräge Fallrohre), Zeitverlust durch die auszuführenden bergmännischen Arbeiten. Bei 20 m Einschnittstiefe erscheint diese Bauweise im allgemeinen den anderen überlegen, sie kann aber auch schon bei viel geringeren Tiefen Vorteile bieten.

2. Aufträge.

a) Vorbereitende Arbeiten: Abziehen der Muttererde und des Rasens (vgl. Seite 383); Ausroden aller Baumstümpfe und Wurzeln; Abstufung des Untergrundes bei starker Querneigung des Geländes (über 1 : 10); Trockenlegung feuchten Untergrundes durch Ableitung aller Quellen sowie durch Anlage von Sickerschlitzen und Drainierungen; Ausheben der Seitengräben entlang des Dammfußes.

b) Gestalt der Dämme. Für die zu wählende Böschungsneigung ist die zu verwendende Bodenart maßgebend (vgl. Seite 368). Bermen innerhalb der Böschungslängen werden kaum noch verwendet. Über Berücksichtigung der vorübergehenden Auflockerung der Bodenmassen bei der Bildung der Dämme vgl. Seite 368.

c) Eignung der Bodenmassen zu Dammschüttungen. Am tauglichsten sind wasserdurchlässige, im Wasser aber nicht auflösbare und leicht zu verbauende Bodenmassen, die genügende Tragfähigkeit besitzen und sich nicht sperrig schütten.

Bodenarten, die stark von Pflanzenteilen durchsetzt sind – Moor, Torf, Schlick, Schlamm – sind von der Verwendung auszuschließen. Lehm ist vor den Einflüssen des Wassers sorgfältig zu schützen, Ton gibt lockere, längeren Setzungen unterworfene Dämme. Sand und Kies eignen sich am besten zur Schüttung. Leicht verwitterndes Gestein muß eine Überdeckung zum Schutz gegen die Einwirkung der Luftfeuchtigkeit erhalten, festes Gestein liefert sehr trockene, sich wenig setzende Dämme.

Sehr gefährlich ist das Verbauen von Massen, die vom Wasser durchzogen sind, namentlich von gefrorener Erde. Alle Frostballen sind daher auszusetzen, bis sie durchtaut sind.

d) Herstellung der Dämme. Die Ausführung der Schüttung ist derart zu bewirken, daß der Damm in sich eine möglichst große Festigkeit erhält. Dies wird am vollkommensten erreicht:

α) bei der Lagenschüttung (Abb. 315), weil hier die Schüttungsmassen in einzelnen, nahezu wagrechten, am besten 1–1∙5 m hohen Schichten in voller Dammbreite aufgetragen und jede Stelle jeder Schicht durch die Förderung der Massen gedichtet wird. Bei Verwendung von Rollbahnen steigt die Schichthöhe auf 3–6 m,

β) bei der Kopfschüttung (Abb. 316, 317, 318) wird der Damm sofort in voller Höhe und Breite hergestellt, der Boden vom Übergangspunkt her in der Längsrichtung des Dammes abgestürzt. Infolge dessen tritt das Bestreben zu Verschiebungen nur in der Längsrichtung des Dammes auf, wo es genügenden Widerstand findet. Diese Bauweise liefert daher noch befriedigende Dämme.

Bei sehr hohen Dämmen wird vielfach die Kopfschüttung mit der Lagenschüttung verbunden, indem der Damm in zwei oder drei übereinanderliegenden Schichten, deren Trennungsebenen meist in der günstigsten Förderneigung liegen, durch Kopfschüttung hergestellt wird (Abb. 319).

Schubkarrenförderung ist bei Kopfschüttung ausgeschlossen, Rollbahn mit Seitenkippern in der Regel nur bei Verwendung von Drehscheiben oder von Schüttgerüsten anwendbar. Feste Schüttgerüste gewähren eine dauernd unveränderliche Lage der Gleise und eine erhebliche Beschleunigung der Arbeit, sie sind an der Brennerbahn bis 50 m Höhe verwendet worden.

γ) Bei Seitenschüttung (Abb. 320, 321, 322) wird von einem Dammkern oder bei Anschnitten von der Obergangslinie zwischen Einschnitt und Damm aus die Schüttung meist in voller Höhe aus einzelnen Schichten gebildet, deren Begrenzungsflächen unter dem Reibungswinkel des Schüttbodens parallel zur Dammachse liegen, so daß ein Bestreben zur seitlichen Abrutschung vorhanden ist. Deshalb ist bester gleichmäßiger Schüttboden Voraussetzung. Die Seitenschüttung gestattet, sehr lange Wagenzüge ohne zeitraubende Verschiebearbeiten auf einmal entleeren zu können; der Arbeitsvorgang ist ein rascher.

Der Dammkern freistehender Dämme wird meist mit Kopfschüttung, oft unter Zuhilfenahme von Sturzgerüsten vorgetrieben.

Mit besonderer Vorsicht ist stets die Einschüttung der Bauwerke zu bewirken. Sie hat jederzeit gleichzeitig und gleichmäßig auf beiden Seiten des Bauwerkes in dünnen, wagrechten, sorgfältig zu stampfenden Lagen zu geschehen. Bei Kopf- und Seitenschüttung ist das Bauwerk mit Fördergerüsten zu überschreiten und in gleicher Weise vorzugehen.

δ) Bei Dämmen auf schwankendem Grunde – im Moor – sucht man, wenn eine, in den meisten Fällen dann allerdings in weitem Umfange vorzunehmende Entwässerung nicht durchführbar erscheint, bei nicht allzu großer Tiefe mit der Anschüttung den festen Untergrund möglichst in voller Breite, wenigstens in einzelnen Schlitzen zu erreichen oder doch durch die Schüttung die weichen Massen so weit zu dichten, daß ein Gleichgewichtszustand herbeigeführt wird. Besitzen die Moore eine zusammenhängende Decke, so kann wohl auch in Frage kommen, deren Tragfähigkeit durch Aufbringen von Faschinenlagen oder eines Knüppelbelages zu erhöhen und auf dieser Unterlage den Damm vorsichtig in dünnen Lagen aus möglichst leichtem Boden zu bilden. Solche schwimmende Dämme bleiben indessen stets unsicher.

E. Die Sicherung der Erdkörper.

Der sichere Bestand der Erdkörper beruht auf der Erhaltung der Reibung und der Kohäsion. Beides wird bedroht durch die Einwirkung des Wassers, des Frostes und der Verwitterung. Zur Abhaltung dieser Einflüsse ist vor allem nötig ein

1. Schutz der Böschungen.

Nur Felswände bedürfen in der Regel keiner weiteren Fürsorge, höchstens kann es nötig werden, etwa freigelegte weichere Schichten unter Sicherung des Wasserabflusses durch Zementmörtelmauerwerk zu schließen.

Alle übrigen Böschungen sind je nach ihrer Neigung und dem zu erwartenden Angriff in verschiedenem Maße zu sichern. Erdböschungen unter natürlichem Böschungswinkel erhalten entweder eine

a) Sicherung mittels Pflanzen und Flechtwerk (s. Böschungen, Bd. II, S. 434) oder

b) eine Bekleidung mit Steinen (s. Böschungen und Stütz- und Futtermauern).

2. Sicherung der Erdkörper gegen Rutschungen (s. Rutschungen).

F. Massenermittlung und Massenverteilung.

Die zu lösenden und zu bewegenden Erdmassen werden aus den Flächengrößen der maßgebenden Querprofile berechnet. Sind für solche, wie während der allgemeinen Vorarbeiten für Straßen- oder Eisenbahnbauten, Querschnitts Zeichnungen noch nicht vorhanden, so kann diese Rechnung in nicht zu schwierigem Gelände (in schwierigem Gelände überschlägig) lediglich auf Grund der Auftragshöhen oder Abtragstiefen, nötigenfalls unter Berücksichtigung der Querneigung des Bodens erfolgen. Im allgemeinen sind die Entfernungen der Querprofile derart zu wählen, daß die Begrenzung der Erdoberfläche zwischen ihnen als durch Ebenen oder windschiefe Flächen bewirkt angesehen werden kann.

I. Flächenermittlung des Profilquerschnittes.

a) Aus Auftragshöhen oder Abtragstiefen.

α) Ohne Rücksicht auf Querneigung des Geländes. Bei einheitlicher Böschungsneigung findet sich (Abb. 323):

im Auftrag:

im Abtrag:

wenn G den Querschnitt eines Einschnittsgrabens bezeichnet. Bei gebrochener Böschungsbegrenzung – z.B. für Einschnitte in verschiedenen Bodenarten – ergibt sich (Abb. 324):

wie vorstehend und

oder, wenn t – t₁, wie oftmals bei generellen Ermittlungen, gleich einem konstanten Werte c gesetzt werden kann:

Nach diesen Formeln lassen sich entweder für die verschiedenen Auftragshöhen und Einschnittstiefen Zahlentafeln berechnen oder Anlegemaßstäbe mit entsprechender Teilung herstellen. Bequemer noch ist ein graphischer Profilmaßstab, der nach Maßgabe vorstehender Abb. 325 und 326 die gesuchten Flächengrößen für bestimmte Profilformen bei gegebenen Höhen oder Tiefen als Abstand zwischen einer Geraden und einer Parabel liefert. Die Höhen dieses Maßstabes sind gleich den Höhen des Längsschnittes des Verkehrsweges zu nehmen, die Längen je nach den zu erwartenden Flächengrößen derart zu wählen, daß 1 mm entsprechend 1, 2, 3 oder 4 m² darstellt.

β) Unter Rücksichtnahme auf geneigte, aber geradlinige Geländebegrenzung.

1. Bei einheitlicher Böschungsneigung findet sich (Abb. 327):

im Auftrag:

im Abtrag entsprechend:

2. Bei gebrochener Böschungsbegrenzung wird erhalten (Abb. 328):

oder, wenn (t – t₁) hier gleichfalls konstant angenommen wird:

Entsprechend ergibt sich:

oder, wenn t – t₁ = c:

Auch hier lassen sich hiernach entsprechende Zahlentafeln berechnen oder Anlegemaßstäbe herstellen. Man kann ebenso auch bei einheitlichen Böschungsneigungen für jeden Wert von k, entsprechend den verschiedenen etwa vorkommenden Querneigungen und Böschungswinkeln, eine besondere Parabel zeichnen. Diese verschiedenen Parabeln lassen sich indessen durch gerade Linien ersetzen, wenn die Höhen des graphischen Maßstabes nach quadratischer Teilung aufgetragen werden, die sich leicht mit Hilfe einer einzigen Parabel von der Gleichung y² = x herstellen läßt. Der Maßstab für y ist zweckmäßig gleich dem Höhenmaßstab des Längsschnittes der betreffenden Verkehrslinie, der für x etwa fünf- bis zehnmal kleiner zu nehmen (vgl. Abb. 329). Die zu berücksichtigende Breite des Planums beeinflußt lediglich die Lage der Geraden für h₀ und F₀, im übrigen gilt die graphische Darstellung für jede Planumsbreite. Ebenso bietet auch die graphische Darstellung der Werte F_e' keinerlei Schwierigkeiten.

Die Querneigung des Geländes ist zu berücksichtigen, sobald das Neigungsverhältnis tg β etwa ¹/₉ erreicht. Bei ihrer Vernachlässigung werden Flächengrößen erhalten, die bei gleichmäßiger Böschungsneigung m um

zu klein sind.

Zahlentafel 17.

Nach Göring, Massenermittlung, Massenverteilung und Transportkosten von Erdarbeiten.

b) Flächenermittlung aus gezeichneten Querprofilen kann bewirkt werden:

durch Zerlegung der Profilfläche in Dreiecke und deren Berechnung;

durch Ausgleich der Geländebruchpunkte und Verwandlung der Profilfläche in ein flächengleiches Viereck oder Dreieck nach Befinden bis zur Darstellung der Fläche als Länge;

mittels des Planimeters, das bis 0∙5% genau arbeitet.

2. Ermittlung der Raummassen.

a) Durch Rechnung, in der meist üblichen Weise nach der Formel (Abb. 333):

wobei das Ergebnis um ¹/₆ m ∙ (h₂ – h₁)² ∙ l zu groß erhalten wird, wenn m die Böschungsneigung bezeichnet. Weniger gebräuchlich ist die Rechnung mit einem Querschnitt der mittleren Höhe h = ¹/₂ (h₁ – h₂), bei der das Ergebnis um ¹/₁₂ m (h₂ – h₁)² ∙ l zu klein wird. Die genaue Rechnung ist umständlich und von nicht allzu großem Wert, da aus anderen Gründen – Unebenheit des Geländes, Unsicherheit der Trennungslinien zwischen den einzelnen Erdarten, zweifelhafte Größe der bleibenden Quellung – mindestens ebenso große Ungenauigkeiten unvermeidlich sind, als sie durch Anwendung der Näherungsformeln entstehen.

b) Durch Zeichnung. Zur Ermittlung der Raummassen auf zeichnerischem Wege (Abb. 331) werden die ermittelten Querschnittsflächengrößen als Längen auf den dem Längsprofil entsprechenden Ordinaten von einer Parallelen zur Neigungslinie (Gradiente) nach oben (Abtrag) und unten (Auftrag) aufgezeichnet, wobei der bleibenden Auflockerung des Bodens dann, wenn nur eine Bodenart, also durchaus gleiche Auflockerung in Frage kommt, durch Verkleinerung der Aufträge Rechnung zu tragen ist, während bei vorhandenen verschiedenen Bodensorten wechselnder Auflockerung die Abträge den verschiedenen Quellungsmaßen entsprechend zu vergrößern sind. Die Flächen dieses sogenannten Flächenprofiles, dessen Ordinaten die Flächengrößen der Querprofile darstellen, ergeben demnach die Rauminhalte der Massen ohne jede Rechnung und mit derselben Genauigkeit wie diese. Sie werden ermittelt entweder mittels des Planimeters oder – bei gleichen Abständen der Querprofile – durch Bestimmung der mittleren Höhen der einzelnen Trapeze gleicher Breite, die – soweit erforderlich in gleichem Maße verkleinert – an den Anfangs- und Endordinaten der Dämme und Einschnitte senkrecht übereinander angetragen werden. Bei von der regelmäßigen Profilentfernung abweichenden Entfernungsgrößen ist diese mittlere Trapezhöhe durch Verwandlung des gegebenen Trapezes in ein solches der regelmäßigen Breite zu finden.

Die so bestimmten senkrechten Linien am Anfang oder Ende eines jeden Auf- oder Abtrages ergeben die Massen, die wagerechte Projizierung ihrer Teilpunkte auf die zugehörigen Ordinaten und die Verbindung der so erhaltenen Punkte liefert das sogenannte Massenprofil (Abb. 331), das sofort einen Überblick über die an jeder Stelle vorhandenen oder fehlenden Massen gewährt. Seiner Entstehung nach besitzt es die nachfolgenden Eigenschaften:

1. Jede Höhe stellt eine Masse dar.

2. Jede Länge stellt eine Transportweite, also auch einen Transportpreis dar.

3. Jede Fläche stellt ein Transportmoment dar, d.h. ein Produkt aus Masse und Entfernung; F = ∑ (mx) = M ∙ x₀. Wird berücksichtigt, daß nach 2. jede Länge einem bestimmten Transportpreis entspricht, so stellt jeder Flächenteil des Massenprofiles einen Kostenbetrag, mithin die Flächensumme die Gesamtkosten dar.

4. Jeder Scheitelpunkt des Profiles entspricht einem Wechsel zwischen Auftrag und Abtrag.

5. Der Höhenunterschied zwischen Anfang und Endpunkt eines Massenprofils gibt den vorhandenen Unterschied zwischen Auftrag und Abtrag an.

Aus diesen Eigenschaften folgt weiter:

6. Zwischen irgend zwei Punkten eines Massenprofiles, die von einer Wagrechten geschnitten werden, ist ein Massenausgleich möglich.

7. Jede solche Wagerechte – Verteilungslinie, Massengleiche – gibt eine Massenverteilung an, d.h. ihre Schnittpunkte mit dem Massenprofil geben Fördergrenzen an.

8. Die zwischen der Massengleiche und dem Massenprofil liegenden größten Ordinaten geben die Fördermengen an.

9. Die Höhen der an den Enden oder zwischen verschiedenen Massengleichen übrigbleibenden Teile des Massenprofiles ergeben die Größen der etwa erforderlichen Seitenentnahmen oder Seitenablagerungen.

10. Die Verwandlung der Flächen des Massenprofiles jederseits der größten Ordinate in Rechtecke von der Höhe dieser Ordinate gibt in den anderen Rechteckseiten den Schwerpunktsabstand der Massen von der größten Ordinate.

3. Verteilung der Erdmassen.

Die Verteilung der Erdmassen kann durch Rechnung bewirkt werden, wobei aber eine wirklich zweckmäßige Massenverteilung nur durch zahlreiche und mühsame Proberechnungen aufzufinden ist. Schneller und zweckmäßiger erfolgt sie mit Hilfe des Massenprofiles auf zeichnerischem Wege.

a) Vorbereitende Arbeiten. Neben den schließlich zur Aufzeichnung des Massenprofiles führenden Arbeiten, die vorstehend näher erörtert worden sind, hat der Ausführung der Massenverteilung weiter voranzugehen.

1. Die Festsetzung der Gewinnungs- und Förderpreise für das m³ Boden (vgl. Abschnitte B und C). Dabei ist zu unterscheiden zwischen den Massen, die zur Herstellung der zu bildenden Erdkörper in dem von diesen eingenommenen Raum gewonnen und verwendet werden (Ab- und Auftrag), und denen, die außerhalb dieses Raumes entweder entnommen (Seitenentnahmen) oder abgelagert (Seitenablagerung) werden müssen. Für die letzteren müssen bei der Preisbildung neben den Förderkosten f noch der auf jedes m³ entfallende Anteil G an den Grunderwerbskosten, bei den Seitenentnahmen auch noch die Gewinnungskosten g_w berücksichtigt werden, so daß, während für die Massen der Auf- und Abträge nur die Förderkosten f einschließlich der etwaigen Steigungszuschläge in Rechnung zu stellen sind, für die außerhalb gewonnenen oder verwendeten Massen insgesamt anzusetzen sind:

für Seitenablagerungen	a = f + G,
für Seitenentnahmen	e = f + G + gw.

2. Untersuchung darüber, ob sich nicht möglicherweise an Stelle eines hohen Dammes ein Bauwerk (Viadukt), an Stelle eines tiefen Einschnittes ein Tunnel mehr empfiehlt.

3. Festsetzung der Bodenmengen, die für die Massenverteilung, d.h. für die auszuführende Längsförderung in Frage kommen. Aus den gesamten zu gewinnenden Massen sind auszuscheiden:

α) Massen, die sich nicht zur Verwendung in der Schüttung eignen (Moor, Torf, nasser Ton u.s.w.);

β) solche Massen, die besser zu anderen Zwecken verwendet werden (Mutterboden, Kies, Schotter, brauchbare Bruchsteine);

γ) Massen, die innerhalb benachbarter, in der Hauptsache in denselben Querprofilen mit kurzer Querförderung – meist durch einfachen Wurf – (zur Stelle) verwendet werden (Hanganschnitte, Gräben am Dammfuße) (Abb. 332);

außerdem unter Umständen noch:

δ) Massen, die vielleicht zur Beschleunigung der Ausführung aus irgendwelchen Gründen besser nicht einer Längsförderung unterzogen, sondern seitwärts abgelagert werden.

b) Ausführung der Massenverteilung im Massenprofil.

1. Die günstigste Verteilungslinie ist die, bei der eine Verschiebung sowohl nach oben als nach unten eine Kostenerhöhung herbeiführen würde, denn wenn bei einer solchen Verschiebung nach der einen Richtung eine Erhöhung der gesamten Förderkosten eintreten sollte, so müßte nach der anderen Seite verschoben werden, um ein günstigeres Ergebnis zu erhalten, und wenn eine Erniedrigung sich ergeben sollte, so wäre in derselben Richtung weiter zu verschieben, um diese Verminderung so weit wie möglich zu treiben, d.h. so weit, bis wieder eine Kostenerhöhung einsetzt. Für die günstigste Verteilungslinie muß demnach (vgl. Abb. 333) die Gleichung bestehen:

∆k = (t₁ + t₂ + ...) – (b₁ + b₂ + ...) – a – e = 0,

also (t₁ + t₂ + ...) = a + e + b₁ + b₂ + ... ist, wenn t₁, t₂ ... und b₁, b₂ usf. die Förderpreise – einschließlich etwaiger Steigungszuschläge – eines m³ für jene Förderweiten bezeichnen, die in den einzelnen Förderabschnitten bei einer geringen Verschiebung der Verteilungslinie eine Änderung erfahren und a sowie e die Kosten der auftretenden Seitenablagerungen und Seitenentnahmen (vgl. Abschnitt 3, a. 1) angeben, die je nach der Form der Massenlinie bald auf der einen, bald auf der anderen, bald auch auf beiden Seiten der aufzustellenden Bedingungsgleichung vorhanden sein können. Maßgebend hierfür, wie überhaupt für die Aufstellung der Gleichung, ist stets die Feststellung, in welchem Sinne das betreffende Transportmoment bei einer Verschiebung der Verteilungslinie verändert (vergrößert oder verkleinert) wird.

2. Bei dem Aufsuchen der günstigsten Massengleiche wird zunächst eine beliebige Verteilungslinie nach Schätzung versuchsweise durch das Massenprofil unter Berücksichtigung der durch praktische Gründe vielleicht gegebenen oder sonst vorhandenen natürlichen Förderscheiden (große Flüsse, Tunnel, Viadukte, sehr lange und tiefe Einschnitte u. dgl.) gelegt, dann werden für diese Linie die beiden Seiten der vorstehend entwickelten Gleichung aufgestellt und hierauf die Verteilungslinie derart verschoben, daß die zu große Gleichungsseite vermindert, die zu kleine vergrößert wird. Dies geschieht so lange, bis die volle Gleichheit erreicht oder eine Verschiebung in der günstigsten Richtung nicht mehr möglich ist. Das letztere kann eintreten, wenn die Verteilungslinie einen Endpunkt der Massenlinie oder eine Förderscheide erreicht, dann und wann auch, wenn sie einen Scheitelpunkt berührt.

Besteht ein Zweifel darüber, ob eine gemeinsame oder mehrere getrennte Verteilungslinien – in letzterem Falle mit zwischenliegenden Seitenablagerungen und Seitenentnahmen – zweckmäßiger und günstiger sind, so ist zunächst für jede der getrennten Linien die Bedingungsgleichung aufzustellen. Die weitere Behandlung ergibt ohne weiteres, ob eine der Verteilungslinien zur Erreichung der günstigsten Lage so weit verschoben werden muß, daß sie mit der Richtung einer der anderen zusammenfällt, also als selbständige Verteilungslinie verschwindet.

3. Wenn eine gemeinsame Verteilungslinie über oder unter mehreren kleineren Wellen des Massenprofiles sich erstreckt, so wird eine Verteilung 2. Ordnung nötig, d.h. es muß durch den Ausgleich der kleineren Wellen die Förderbahn für die Förderung der meist größeren Massen, über die die erstgenannte gemeinsame Verteilungslinie 1. Ordnung bestimmt, hergestellt werden. Bei der Ermittlung der günstigsten Lage dieser Verteilungslinie 2. Ordnung wird zunächst von dem Vorhandensein der Linie 1. Ordnung abgesehen und die Linie 2. Ordnung vorläufig als solche 1. Ordnung betrachtet. Dann folgt ihre Bestimmungsgleichung (vgl. Abb. 334) zu:

e + a + ∑ (t) = ∑ (b).

Da nun aber die Verteilungslinie 1. Ordnung vorhanden ist, so kann an den Enden der Verteilungslinie 2. Ordnung Seitenentnahme und Seitenablagerung nicht stattfinden, sondern an deren Stelle muß der durch die Verteilungslinie 1. Ordnung gegebenen Hauptverteilung wegen die Förderung auf die Weite B₁ treten. Damit ändert sich die aufgestellte Gleichung um in:

B₁ + ∑ (t) = ∑ (b).

4. Behandlung der Seitenentnahmen und Seitenablagerungen.

Die Massen der Seitenablagerungen und Seitenentnahmen werden zweckmäßig im Flächenprofil an den ihrer Lage entsprechenden Stellen in gleichem Flächenmaßstab wie die übrigen Massen derart dargestellt, daß Verwendung unter, Gewinnung über der Neigungslinie (Gradiente) erscheint.

Im Massenprofil bleibt die Darstellung der Entnahme- oder Ablagerungsmassen nur dann eine Parallele zum Massenprofil, wenn die zugehörigen Förderweiten, wie z.B. bei Entnahmen aus vertieften Parallelgräben oder bei Ablagerungen zur Bildung von Schneedämmen neben dem Einschnitt, als im Durchschnitt gleich groß zu betrachten sind. Wo dies nicht angängig erscheint, z.B. bei Längsförderungen von oder nach einem seitlich gelegenen, nur durch Querförderung zu erreichenden Punkt, wo also die durch die wechselnde Entfernung bedingte Veränderlichkeit des Preises zu berücksichtigen ist, wird nach Maßgabe der Abb. 335 die Förderweite beziehentlich der Förderpreis für einige Punkte der Förderung, insbesondere für den Punkt P der geringsten Förderweite, bestimmt und zunächst an den entsprechenden Punkten der Senkrechten durch P wagerecht angetragen. Durch geradlinige Verbindung der so erhaltenen Punkte werden die zwischenliegenden Längen ermittelt und dann, der besseren Anschauung wegen, die sämtlichen Längen an die Massenlinie herangeschoben, so daß nunmehr die Massenablagerung oder Massenentnahme als eine dem Massenprofil nicht mehr parallele Linie zur Darstellung kommt.

Erfolgt die Massenbeschaffung durch eine Verbreiterung eines in der Nähe gelegenen Einschnittes oder werden auszusetzende Massen zur Verbreiterung eines Dammes benutzt, so ergibt sich eine Darstellung dieser Massen nach Abb. 336.

5. Gesamtverfahren bei Ermittlung der Erdmassen und ihrer Verteilung sowie bei der Aufstellung des Kostenanschlages für die Erdarbeiten.

a) Bildung des Flächenprofiles, im allgemeinen:

α) bei allgemeinen Vorarbeiten mit Hilfe der Profilmaßstäbe aus den Höhen des Längsprofiles,

β) bei den ausführlichen Vorarbeiten aus gezeichneten Querprofilen unter Abzug oder Zufügung der Flächen des abzuziehenden Mutterbodens, stets aber unter gleichzeitiger Darstellung des Massenbedarfs und der Massengewinnung bei etwaigen Nebenanlagen (Wegrampen, Grundgrabungen u. dgl.).

b) Berücksichtigung der bleibenden Auflockerung der Erdmassen, entweder:

α) bei durchgängig gleichartigen Einschnittsmassen durch entsprechende Verringerung der Auftragsflächen, oder

β) bei verschiedenen, in den Einschnitten vorhandenen Bodenarten durch entsprechende Vergrößerung der Abtragsflächen und Durchführung der Massenverteilung mit gequollenen Massen, die nach Beendigung der Massenverteilung vor der Aufstellung des Kostenanschlages wieder in gewachsene Massen umzurechnen sind.

c) Ausscheidung derjenigen Massen aus der Längsverteilung, die entweder

α) für Aufträge nicht brauchbar oder

β) anderweiter Verwendung zuzuführen, also auszuhalten sind (Kies, Steine u. dgl.) oder

γ) innerhalb der Querprofile zum Massenausgleich verwendet werden müssen (zur Stelle zu verwendende Massen).

Kostenbetrag der Erdarbeiten.

d) Bildung des Massenprofiles aus dem Flächenprofil, tunlichst unter Benutzung der mittleren Trapezhöhen des Flächenprofiles.

e) Wahl und Festsetzung der Förderarten nach Förderumfang und mittlerer Förderweite sowie Aufstellung der Tafeln über die Förderpreise.

f) Ermittlung der günstigsten Verteilungslinien unter Berücksichtigung der Förderpreise einschließlich der Steigungszuschläge und der Aufwendungen für Grunderwerb der Seitenablagerungen und Seitenentnahmen sowie für Gewinnung von Entnahmemassen.

g) Bestimmung der Schwerpunktslagen für die einzelnen Erdkörper durch Flächenverwandlung im Massenprofil und damit der mittleren Förderweiten.

h) Kostenberechnung der Längsförderungen und Zusammenstellung der Ergebnisse in einer Zahlentafel unter Zusatz der Gewinnungs-, der Querförderungs- und der Aushaltekosten, sowie der Kosten für die Bildung der Erdkörper von Nebenanlagen (Wegrampen u. dgl.), etwa nach dem auf S. 394 gegebenem Muster.

Literatur: v. Bauernfeind, Grundriß der Vorlesungen über Erd- und Straßenbau. München 1875. – Henz-Streckert, Praktische Anleitung zum Erdbau. Berlin 1874. – Heyne, Der Erdbau in seiner Anwendung auf Straßen und Eisenbahnen. Wien 1876. – Winkler, Vorträge über Eisenbahnbau. 5. Heft, Eisenbahnunterbau, Prag 1877. – v. Kaven, Vorträge über Eisenbahnbau. V. Erdarbeiten, Aachen 1877; Handbuch der Ingenieurwissenschaften. I. Band, Abt. I. – Contag, Über die Bodengewinnung bei größeren Erdarbeiten, insbesonders Kanalbauten und über die Wirtschaftlichkeit des Handbetriebes und des Maschinenbetriebes bei diesen Arbeiten. Doktorarbeit, Berlin 1909. – Sanio, Über die Wirtschaftlichkeit moderner Trockenbagger und verwandter Bodenförderungsanlagen. Doktorarbeit, Berlin 1911. – Buhle, Massentransport, Leipzig-Stuttgart 1908. – Eickemeyer, Das Massennivellement und dessen praktischer Gebrauch, Leipzig 1870. – Launhardt, Das Massennivellement. Hannover 1877. – Göring, Massenermittlung, Massenverteilung u.s.w. Berlin. – Barkhausen, Handbuch der Baukunde. Abt. III, Heft 4, Leipzig 1892. – Löwe, Straßenbaukunde. Wiesbaden 1906. – Förster, Taschenbuch für Bauingenieure, Abschnitt Erdbau. Berlin 1911.

Lucas.

Abb. 293.

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Abb. 333.

Abb. 334.

Abb. 335.

Abb. 336.