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Verfahren zum Schutz bzw. Kolkschutz von natürlichen
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Böden, künstlichen Auf schüttungen und Systemen sowie Bauwerken unter
Wasser auf der Basis von Colcrete-Betonmatten oder gefüllten Gewebematten Die Erfindung
betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Schutz bzw. Kolkschutz von natürlichen
Böden, künstlichen Aufschüttungen und Systemen sowie Bauwerken unter Wasser im Binnen-,
On- und Offshorebereich auf der Basis von Colcrete-Betonmatten oder mit anderen
thixotropen bzw. kollodialen Materialien gefüllten Gewebematten.
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Die besonderen Merkmale dieses Verfahrens sind eine kontrollierte
Verfüllung von Colcrete-Betonmatten im Bereich kurz über und unter der Wasseroberfläche,
Absenken und Abdecken mit nicht abgebundenem Colcrete-Mörtel und dadurch eine flexible
Anpassung an alle Unebenheiten der abzudeckenden Strukturen, die auch im abgebundenen
Zustand durch die besondere Form zum Teil erhalten bleibt Die den individuellen
Anforderungen anzupassenden Ausführungen der Colerete-Betonmatten schützen als Plattenmatten
erosionsgefährdete Sohlen und Böschungen von stehenden und fließenden Gewässern
sowie Meeren und bilden als Stegmatten eine bewehrte Betonschale konstanter Stärke
gegen mechanischen Angriff.
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Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, aufbauend auf den
bereits bekannten und bewährten Schutz- bzw. Eolkschutzsystemen der Colcrete-Betonmatten
eine Technologie vorzustellen, die imstande ist, diese Systeme ohne Tauchereinsatz
und damit unabhängig von der Wassertiefe und weitestgehend von den Strömungsbedingungen
einzubauen.
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Anschlüsse von Teilflächen untereinander erfolgen durch tiberlappung
der unteren Gewebebahn.
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Die zu diesem Zwecke weiterentwickelten Colcrete-Betonmatten sind
erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß vom Hersteller bereits im Fabrikationsprozeß
in Nattenlängs und -querrichtung in bestimmten Bereichen eine den späteren Anforderungen
gerecht werdende Anzahl stärkerer textiler Fäden eingewebt werden,
die
an den Kreuzungspunkten eines vorgegebenen Rastermaßes bündelweise an der Mattenoberfläche
zutage treten und die Primäraufhängung bilden. An diesen Primäraufhängepunkten greift
die Sekundäraufhängung an, die die Verbindung zwischen der Matte und dem Auslösemechanismus
des Absenkrahmens bildet und im allgemeinen aus Kunststoffseilen mit entsprechenden
Endstücken für die Aufhängung besteht.
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Um den Arbeitsaufwand auf der Baustelle aus wirtschaftlichen Gründen
zu minimieren, wird die Sekundäraufhängung bereits an Land an den Matten befestigt
und das so entstandene System in einem Magazin verstaut, das erfindungsgemäß.aus
einem länglichen, im Querschnitt rechteckigen Tasten besteht, dessen eine Längsseite
sich öffnen läßt,während auf der gegenüberliegenden Seite senkrecht zu derselben
übereinander zwei Reihen von Rohren befestigt sind, deren Länge mit der Tiefe des
Kastens identisch ist (siehe Skizze).
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während auf die unteren Rohre das Mattengewebe aufgerafft und später
durch sie hindurch die Verfüllschläuche für die Nattenverpressung geführt werden,
nehmen die an der Unterseite mit einem Schlitz versehenen Rohre der oberen Reihe
die jeweiligen Enden der Sekundäraufhängug auf.
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Der jeweilige Abstand der Rohre innerhalb der beiden Reihen wird durch
die anzahl der erforderlichen Verfüllschläuche und das Rastermaß der Primär- und
damit Sekundäraufhängung bestimmt.
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Entsprechend der Erfindung waden an Bord des Verlegepontons die Verfüllschläuche
so weit durch die Rohre der unteren Reihe im Magazin geführt, daß sie diese am vorderen
Ende wieder verlassen und somit auch die aufgeraffte Matte in einem gewissen Maße
herausschieben. Nachdem die Verbindung zwischen der oberen Rohrreihe des Magazins
und einer äquaten Aufhängung am Absenkrahmen hergestellt ist, klemmen entsprechend
konstruierte Greifer einer Zugvorrichtung die hervorgetretenen Enden der Verfüllschläuche
mit der Matte und breiten diese unter dem Rahmen aus.
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Dieses Verfahren hat den besonderen Vorteil, daß zum einen das sonst
übliche umständliche Einfädeln der Verfüllschläuche von Hand entfällt und zum anderen
die entsprechenden Enden der Sekundäraufhängung automatisch am Absenkrahmen befestigt
werden Während des Verpreßtsorgangesf der bedeutend einfacher an Bord des Pontons
als an der Einbaustelle unter Wasser kontrolliert werden kann, weil er Jederzeit
rein optisch schon ohne Schwierigkeiten zu verfolgen ist' werden die Yerpreßschläuche
in Abhängig keit vom Füllgrad der jeweiligen Nattenfelder ferngesteuert auf elektrohydraulisch
betätigte Trommelwinden aufgerollt Als Verbindungselement zwischen der Mörtelzuleitung
und dem auf der Trommel befindlichen Schlauch dienen spezielle SchlauchkupplungenO
Der bei diesem Verfahren zum Einsatz kommende Absenkrahmen wird über 2 Reihen von
Notorwinden, die auf dem Ponton installiert sind, in beiden vertikalen Richtungen
bewegt und zeichnet sicherfindungsgemäß durch die folgenden Eigenschaften aus: Er
besitzt an den Längsseiten zwischen dem eigentlichen Tragrahmen und flutbaren Aufstandskörpern
angeordnete Teleskopabstützungen, die sich hydraulisch regulieren lassen und in
Abhängigkeit von der auszuführenden Struktur während des Ausklinkens der Mattenaufhängung
sicherstellen. Zur Entlastung der Winden werden im weiteren im Tragrahmen regulierbare
Auftriebskörper integriert Um sie von Anfang an zu aktivieren, kann in der ersten
Phase des Absenkvorganges durch Flutung entsprechender Tanks das Ponton so weit
abgesenkt werden, daß die tiefer liegende Arbeitsbühne bis zu einem Meter unter
die Wasseroberfläche verlagert wird Da während des Äbsenkvorganges trotz des relativ
großen Gewichtes unter Auftrieb eine gewisse Abdrift infolge Strömung auftritt,
wird der Rahmen mit einer Peileinrichtung und einem System von mehreren elektrohdraulischen
Schraubenantrieben ausgerüstet.
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Dabei werden die von der Peileinrichtung aufgenommenen Werte an einen
Computer übermittelt, der sich an Bord des Pontons befindet und von dort die Steuerung
der Unterwasserantriebe übernimmt.
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Der bei diesem Absenkrahmen zur Ausführung kommende Ausklinkmechanismus
für die Sekundäraufhängung besteht aus einem unten geöffneten Rohr, dessen eine
Hälfte fest mit dem Rahmen verbunden ist, während sich die andere über Hydraulikzylinder
hochklappen läßt und zudem mit entsprechend angeordneten klauen ein Verrutschen
der Sekundäraufhängungsmittel in diesem System verhindert.
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Die schwimmende Arbeitsplattform ist ein speziell für diesen Zweck
konstruiertes Verlegeponton, dessen tiefer liegende Arbeitsbühne aus zwei oder mehreren
Hgdroklappen besteht, die während des Verpreßvorganges im geschlossenen Zustand
das System aus Absenkrahmen und Colcrete-Natte aufnehmen.
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Sobald dieser Vorgang abgeschlossen ist, werden die Klappen nach unten
geöffnet, so daß der Rahmen mit der Betonmatte über an Bord installierte Winden
herabgelassen werden kann. Nach dem Einbau der Colcrete-Betonmatte wird der Rahmen
wieder an Bord des Pontons gehievt, die Klappen werden geschlossen und ein weiterer
Verpreßvorgang beginnt.
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Zur weiteren Ausrüstung des Arbeitspontons gehören ein zentraler Steuerstand
für die Fabrikations- und nautischen Systeme, ein Portalkran, Magazine mit Mattengeweben
sowie Werkzeuge und Ersatzteile.
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Das Verpreßgut in Form von Colerete-Mörtel übernimmt das Ponton durch
Druckschläuche von einem mit den zur Herstellung erforderlichen vollautomatischen
Großmischanlagen ausgerüsteten Fabrikationsschiff, dessen Vorräte an Bindemitteln
wie Zement und Zuschlägen für eine vorgegebene Produktion ausreichend sind und die
dem Bedarf entsprechend durch weitere Versorger ergänzt werden.
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Für den An- und Abtransport des Pontons und die Ankerverbringung sowie
die Sicherung von Personal und Geräten sind zwei Schlepper im Einsatz, die mit den
neuesten Peil- und Positionierungssystemen ausgerüstet sind.
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Bei entsprechend langgestreckten Abdeckungen bietet sich aus wirtschaftlichen
Gründen die Möglichkeit an, zwei identische Verlegepontons derart zu koppeln, daß
zwischen zwei Verholeinsätzen Jeweils die doppeltc -Menge von Colcrete-Matten eingebaut
werden kann.
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Eine weitere Nöglichkeit besteht darin, das Ponton durch eine eigene
Antriebseinheit und Positionierungssysteme zu ergänzen,
Ausführungsbeispiel
Stellvertretend für ähnliche Bauvorhaben werden am Beispiel einer Rohr leitung die
Schutzvorrichtung und das Verlegeverfahren für dieselbe anhand von Zeichnungen näher
erläutert, in welchen ist: Figur 1: Ein schematischer Querschnitt durch eine auf
dem Meeresboden verlegte Rohrleitung mit einer aus Colcrete-Matten bestehenden Schutz-
bzw.
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Kolkschutzeinrichtung.
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Figur 2: Schematische Darstellung der Lage der Primäraufhängung in
einer Colcrete-Plattenmatte im Längs- und Querschnitt.
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Figur 3: Schematische Darstellung der Lage der Primäraufhängung in
einer Colcrete-Stegmatte im Längs- und Querschnitt.
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Figur 4: Schematische Darstellung der Sekundäraufhängung.
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Figur 5: Schematische Darstellung des Colcrete-Mattenmagazins.
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Figur 6: Schematischer Querschnitt durch ein Colcrete-Mattenmagazin
mit aufgeraffter Matte und eingefädelter Sekundäraufhängung.
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Figur 7: Schematische Darstellung der Hauptgruppen der Zugvorrichtung
zur Ausbreitung der Matte unterhalb des Absenkrahmens und zur Übergabe der Sekundäraufhängungskopfstücke
in den Ausklinkmechanismus des Rahmens.
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Figur 8: Schematische Darstellung des Ausklinkmechab nismus im Querschnitt
in geschlossener und geöffneter Position.
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Figur 9: Schematische Darstellung der Klauen des Ausklinkmechanismus,
die eine Fixierung der Sekundäraufhängung am Rahmen während der Absenkphase gewährleisten.
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Figur 10a;b,c: Schematische Darstellung der Hauptbaugruppen des Verlegepontons
und des Absenkrahmens während der verschiedenen Bauphasen im Längsschnitt.
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Figur iia,b,c: Schematische Darstellung der Hauptbaugruppen des Verlegepontons
und des Absenkrahmens während der verschiedenen Bauphasen im Querschnitt.
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Figur 12: Gesamtansicht aller zum Verlegeverfahren gehörenden Einheiten.
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In Figur 1 ist schematisch eine auf dem Meeresboden (5) verlegte Rohrleitung
(1) dargestellt. Die Rohrleitung (1) ist mit Colcrete-Betonmatten (2, 3) derart
geschützt, daß das Rohr (1) durch eine Stegmatte (2) konstanter Stärke abgedeckt
wird, während der Meeresboden (5) im kolkgefährdeten Bereich durch Plattenmatten
(3) mit eingelassenen Filterflächen (4) geschützt wird.
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Die Colcrete-Betonmatten (2, 3) können eine Stärke von 30 cm und eine
Ausdehnung zu beiden Seiten des Rohres (1) von ungefähr 4 m aufweisen; ihr Flächengewicht
beträgt näherungsweise 360 kpZm (= 3,6 kN/m2) unter Auftrieb.
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Es sei darauf hingewiesen, daß die vorgenannten Größenangaben lediglich
als Anhaltswerte anzusehen sind-und im speziellen Fall auf die jeweils vorgegebenen
äußeren Bedingungen abgestimmt werden müssen.
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Die Lage der eingewebten Primäraufhängung (6) ist schematisch in den
Figuren 2 und 3 sowohl für Steg-(2) als auch für Plattenmatten (3) eingezeichnet.
Die in Figur 4 dargestellte Sekundäraufhängung, bestehend aus dem Seil (8) und dem
Kopfstück (9), wird mit der Primäraufhängung (6) an den Stellen verbunden, an denen
diese aus der oberen Gewebelage der Colcretematte heraustritt.
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Wie in Figur 4 zu sehen ist, hält ein einfacher Knoten das Kopfstück
(9) auf dem Seil (8). Das Mattenmagazin (10), Figuren 5 und 6, beinhaltet zwei Rohrreihen
(11, 12). Beim Füllen des Magazins (10) wird das Mattengewebe (2, 3) auf die untere
Rohrreihe geschoben, während die obere (12) die Kopfstücke (9) der Sekundärauflingung
aufnimmt.
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Figur 7 stellt einen schematisierten Vertikalschnitt durch die mit
hydraulischen Greifern (14) ausgestattete Zugvorrichtung (13) dar, mit deren Hilfe
des Mattengewebe (2, 3) mit den inner.
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liegenden Verpreßschläuchen (15) unterhalb des Absenkrahmens (27)
ausgebreitet wird und gleichzeitig die Kopfstücke (9) der Mattenaufhängung in die
entsprechende Halterung (16) am Rahmen (27) geführt werden. Diese Halterung, die
mit dem Ausklinkmechanismus (16) identisch ist, zeigt Figur 8. Sie besteht im Prinzip
aus einem nach unten geöffneten Rohr, dessen eine Hälfte sich, wie in Figur 8 dargestellt,
hydraulisch hochklappen läßt und somit die Kopf stücke (9) der Sekundäraufhängung
freigibt. Eine unten an dieser Klappvorrichtung angeordnete
Reihe
von Klauen (17), Figur 9, verhindert ein Verrutschen der Kopf stücke (9) innerhalb
dieser Vorrichtung im voll verriegelten Zustand (9) während des Absenkvorganges.
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Die Figuren 10 und 11 zeigen ein Verlegeponton (18) in den verschiedenen
Arbeitsphasen während des Verpressens und Einbauens der Colcrete-Betonmatten (3),
in Figur 10 a übernimmt das Ponton durch Druckschläuche (19) Verpreßgut vom Fabrikationsschiff
und leitet dieses über eine Verteileranlage (20) den einzelnen Verpreßschläuchen
zu, die auf elektrohydraulisch betätigte Trommelwinden (21) aufgerollt werden.
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Diese und eine weitere Trommeiwinde (22) für die Versorgungsleitung
(39) des Absenkrahmens befinden sich in einem separaten Raum am Heck des Verlegepontons
unterhalb des zentralen Steuerstandes (23) für die Fabrikations- und nautischen
Systeme. Zum Auswechseln der Mattenmagazine.(10) und für Instandsetzungsarbeiten
dient eine an Deck installierte Portalkranbahn (24). Die eigentliche Arbeitsbühne
besteht jedoch aus den tieferliegenden Hydroklappen (25), unter denen aus statischen
Gründen flutbare Auftriebskörper (26) angeordnet sind.
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im geschlossenen Zustand,Figuren 10 a, 11 a, nehmen diese Klappen
wärend des Verpreßvorgänges die Colcrete-Betonmatten (2, 3) und den Absenkrahmen
auf. Er besteht im wesentlichen aus dem eigentlichen Tragrahmen (27) mit dem Ausklinkmechanismus
(16) und den Teleskopabstützungen (30), flutbaren Aufstandskörpern (31) und besitzt
zudem ein eigenes Positionierungssystem, bestehend aus Peileinrichtung (32), Computer
(33) und einem System von mehreren elektrohydraulischen Schraubenantrieben (34).
Die vertikalen Bewegungen des Rahmens werden über 2 Reihen von Motorwinden (35)
gesteuert, die unter Deck des Pontons, Figuren 11 a, b, angeordnet sind und deren
Seile durch die jeweiligen Querträger (33) des Verlegepontons geführt werden.
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In den Figuren 10 b und 11 b ist die Absenkphase dargestellt, die
Hydroklappen (25) sind geöffnet und der Rahmen (27) wird über Winden (35) herabgelassen.
Nachdem die Auf standskörper (31) auf dem Meeresboden (5) ruhen, Figuren 10 c, 11
c, wird über den Ausklinkmechanismus (16) die Sekundäraufhängung (9) freigegeben
und die Colcrete-Betonmatte (2, 3) legt sich im noch nicht abgebundenen Zustand
über die zu schützende Rohrleitung (1). Ist dieser Vorgang abgeschlossen, wird der
Absenkrahmen wieder an Bord gehievt und eine neue Matte verpreßt.
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Bezugszeichen 1 Rohrleitung 2 Stegmatte 3 Plattenmatte 4 Filterflächen
5 Meeresboden 6 Primäraufhängung 7 Abstandshalter 8 Sekundäraufhängungsseil 9 Sekundäraufhängunskopfstück
10 Nattenmagazin 11 Untere Rohrreihe des Mattenmagaz ins 12 Obere Rohrreihe des
Mattenmagaz ins 13 Zugvorrichtung 14 Hydraulische Greifer 15 Verpreßschläuche 16
Ausklinkmechanismus 17 Klauen 18 Verlegeponton 19 Druckschläuche 20 Verteileranlage
21 Trommelwinden für Verpreßschläuche 22 Trommelwinde für Versorgungsleitung des
Absenkrahmens 23 Zentraler Steuerstand 24 Portalkran 25 Hydroklappen 26 Flutbare
Auftriebskörper 27 Tragrahmen 28 Zentrale Steuereinrichtung des Absenkrahmens 29
Teleskopabstützungen 30 Flutbare AufstandskörPer 31 Peileinrichtung 32 Computer
33 Elektrohydr. Schraubenantriebe 34 Motorwinden 35 Seile der Motorwinden 36 Querträger
des Verlegepontons 37 Ankervinden mit Seil 38 Versorgungsleitung
Leerseite