DE3338137A1

DE3338137A1 - Verfahren zur pfahlgruendung von bohr- und/oder produktionsplattformen, sowie vorrichtung zur durchfuehrung desselben

Info

Publication number: DE3338137A1
Application number: DE19833338137
Authority: DE
Inventors: Bernhard Dipl.-Ing. 4300 Essen Breuer; Wilhelm Dipl.-Ing. 6090 Rüsselsheim Isenberg
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG; Hochtief AG
Current assignee: Hochtief AG; MAN AG
Priority date: 1983-10-20
Filing date: 1983-10-20
Publication date: 1985-05-09

Description

Verfahren zur Pfahlgründung von Bohr- und/oder Produktions-
plattformen, sowie Vorrichtung zur Durchführung desselben Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Pfahlgründung von Bohr- und/oder Produktionsplattformen bei dem Rammpfähle zur Gründung der Standbeine einer Tragkonstruktion eingeschlagen werden.
Zur Gründung von Bohrplattformen ist es allgemein bekannt, diese durch Pfahlgründung auf dem Meeresboden zu verankern.
Dabei werden die Pfähle lotrecht polar nahezu lotrecht-eingemdhlagen, was den Nachteil beinhaltet, daß d-t Pfähle zusätzlich zu der Çewichtskraft nodh mit Querkräften kuptsac"hiich aus dem Wellengang belastet werden.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, durch ein Rammverfahren mit schräg in den Boden getriebenen Rammpfählen eine Querbelastung in den Rammpfählen zu verhindern.
Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß die Rammpfähle bereits beim Bau der Tragkonstruktion an Land bzw. in einem Dock mit dem Standbeinen der Tragkonstruktion verbunden werden, daß nach dem Einschwimmen und Absenken der Tragkonstruktion eine Ramme mittels eines Schwimmkranes in erste Führungsringe einessenkrechten Abschnittes der Tragkonstruktion eingeführt wird und nachfolgend durch die Führungsringe sowohl in lotrechter Richtung geführt, als auch gegen Verdrehung gesichert abgelassen wird, daß beim Übergang von der lotrechten Richtung in eine gegen diese geneigte Richtung der Standbeine die Ramme entlang einer Übergangs führung gleitet und nach dem Übergang in zweiten Führungsringen, welche in gleichen Abständen entlang der Standbeine angeordnet sind bis zum Rammpfahl abgelassen werden, wobei der Rammpfahl ebenfalls vor und während des Rammens von dritten Führungsringen zentrisch geführt wird, daß dann die Rammpfähle bis in tragende Bodenschichten des Meeresbodnes vorgetrieben werden und nach Beendigung des Rammvorganges die Rammpfähle über eine Vergußmasse kraftschlüssig mit Pile Sleeves und über diese mit den Standbeinen verbunden werden.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich, unter Wasser Rammpfähle schräg einzuschlagen, so daß die hauptsächlich aus dem Wellengang herrührende Querkraft nicht unmittelbar auf die Rammpfähle wirkt, sondern daß sich die Gewichtskraft und die Querkraft so zu einer resultierenden Kraft vereinigen, daß diese im wesentlichen in Richtung der Rammpfähle wirkt.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung wird darin gesehen, daß die Ramme aus zwei gleich langen oberen und unteren zylindrischen Körpern aufgebaut ist, welche in ihrer Mitte durch ein Gelenk verbunden sind, wobei das Gelenk Schwenkbewegungen mir in einer Ebene und einseitig erlaubt, daß dabei der obere zylindrische Körper ebenso wie der untere zylindrische Körper diametral gegeneinander versetzte Nasen aufweisen, welche in Nuten der Führungsringe eingreifen, um Verdrehungen zu verhindern, wobei der obere zylindrische Körper der Führung und der Aufhängung in Tragseilen über lose Rollen dient, während der untere zylindrische Körper neben der Führung den eigentlichen Hammer aufnimmt.
Durch die gelenkige Ausbildung der Ramme im Zusammenwirken mit den Führungsringen ist es möglich, die Ramme über Wasser mittels eines Schwimmkranes zunächst senkrecht in eine Führung einzufädeln und anschließend entlang der schräg stehenden Standbeine der Tragkonstruktion bis zu den Rammpfählen abzusenken. Die Rammpfähle können so schräg eingeschlagen werden, mit dem eingangs erwähnten Vorteil der Vermeidung von Querkräften.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die Ühergangsführung als teilweise geschlossenes Blechteil ausgebildet ist, welches am Übergang zwischen der lotrechten in die schräge Richtung angeordnet ist und dessen Innenkontur so geformt ist, daß die aus zwei zylindrischen Körpern durch Gelenk verbundene Ramme zwangsfrei, aber ohne größeres Spiel von der Lotrechten in die Schräge übergeht.
Die Übergangsführung erlaubt einen kontinuierlichen Übergang von der lotrechten Führung in die vertikale Führung, ohne daß es angesichts der großen Dimensionen der Ramme zu Stößen und somit zu Zerstörungen kommen könnte.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des Rammpfahles kann Anspruch 4 entnommen werden.
Dadurch, daß der Rammpfahl hohl ist und bereits bei der Montage der Tragkonstruktion in diese eingefügt wird, leistet er beim Einschwimmen an die Einsatzstelle einen zusätzlichen Auftrieb. Erst nach dem Absenken der Tragkonstruktion auf den Meeresgrund wird durch die ersten Rammschläge sowohl die untere, als auch die obere Schale aufgerissen, so daß von unten her Erdreich eindringen kann und von oben die Luft entweichen kann.
Eine vorteilhafte Verbindung von Rammpfahl und Tragkonstruktion ist Anspruch 5 zu entnehmen.
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in Zeichnungen dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 Seitenansicht einer Tragkonstruktion mit Führungselementen für eine Ramme, sowie Rammpfähle zur Gründung der Bohrplattform Fig. 2 Schnitt II-II durch die Pile Sleeves im Bereich des Fußes der Tragkonstruktion Fig. 2a Führungsring im Schnitt mit angedeuteter Tragkonstruktion Fig. 3 Längsschnitt durch einen Rammpfahl Fig. 4 Längsschnitt durch einen Pile Sleeve Fig. 5 Detail A aus dem Fußbereich des Rammpfahles im Längsschnitt Fig. 6 Detail B aus dem Kopfbereich des Rammpfahles im Längsschnitt Fig. 7 Detail C am unteren Übergangsbereich eines Pile Sleeve zum Rammpfahl Fig. 8 Ramme mit mittigem Gelenk Fig. 9 Seitenansicht einer Übergangsführung mit Darstellung zweier Bewegungsphasen der Ramme.
Zur Gründung einer hier nicht dargestellten Bohr- und/oder Produktionsplattform wird eine Tragkonstruktion 1 verwendet, welche im dargestellten Beispiel nach Figur 1 aus Standbeinen 1a bis 1c besteht. Zur Verankerung der Tragkonstruktion 1 im Meeresboden 2 werden Rammpfähle 3 angewènded, welche entlang der Standbeine 1a bis 1c am Fußende derselben in den Meeresboden eingeschlagen werden. Die Rammpfähle 3 werden dabei im oberen Bereich von dritten Führungsringen 4c in axialer Richtung beweglich gehalten, welche mit den Standbeinen 1a bis 1c verbunden sind. Im Fußbereich werden die Rammpfähle 3 in Pile Sleeves 5 geführt, wobei diese wiederum'über Konsolen 6 mit den Standbeinen 1a bis 1c verbunden sind.
Die Rammpfähle 3 werden zusammen mit den Pile Sleeves 5 an Land oder im Dock vor dem Einschwimmen der Tragkonstruktion 1 mit dieser zu einer Einheit verbunden. Die innen hohl gestalteten Rammpfähle 3 liefern zusätzlich zur Fachwerkkonstruktion der Standbeine 1a bis 1c einen Auftrieb, welcher für den Transport zum Einsatzort benötigt wird. Nach dem Absetzen der Tragkonstruktion 1 auf den Meeresboden 2 werden die Rammpfähle 3 mittels einer Ramme 7 in den Meeresboden getrieben, bis sie in tragenden Bodenschichten verankert sind. Um die Ramme 7 vor Ort; zu bringen sind entlang eines senkrechten Abschnitts einer Tragkonstruktion 1 in konstantem Abstand erste Führungsringe 4a vorgesehen, in welchen eine Ramme 7 von einem Schwimmkran--E über ein Tragseil 9 gehalten geführt ist. Der Übergang der Ramme 7 vom senkrechten Abschnitt 1d in den schrägen Abschnitt .1e der Standbeine 1a bis lc wird durch Übergangsführungen 10 bewerkstelligt, welche in der Figur 9 ausführlich geschildert werden.. O Um Krümmungen folgen zu können, weist die Ramme 7 in der Mitte ein Gelenk 12 auf, welches jedoch nur Schwenkbewegungen in einer Ebene erlaubt. Nach dem Verlassen dieser Übergangsführung 10 wird die Ramme 7 beim weiteren Absenken von zweiten Führungsringen 4b aufgenommen und soweit abgelassen, bis sie auf einem Kopfende 11 eines Rammpfahes 3 aufsitzt. Nachfolgend kann mit der Rammung begonnen werden, bei der die Rammpfähle in den Meeresboden 2 getrieben werden und anschließend durch Ausfüllen der Zwischenräume zwischen Rammpfahl 3 und Pile Sleeves 5 durch Gußmasse kraftschlüssig mit der Tragkonstruktion 1 verbunden werden.
In Figur 2 ist im Schnitt II-II die Verbindung der Pile Sleeves 5 über die Konsolen 6 mit der Tragkonstruktion 1 gezeigt.
Einer der Führungsringe 4a bis 4c ist im Querschnitt in Figur 2a dargestellt. Der Führungsring, hier beispielsweise 4a ist an das Standbein 1a bis 1c der Tragkonstruktion 1 angeschlossen. Der Führungsring 4a enthält 2 Nuten 38 in welche die aus Figur 8 ersichtlichen Nasen 35 einer dadurchgegen Verdrehung gesicherten Ramme 7 eingreifen.
Der Längsschnitt durch einen Rammpfahl 3 ist in Figur 3 gezeigt. Der Rammpfahl 3 ist in seinem Inneren hohl und am Kopfende 11 ebenso wie an einem Fußende 13 mit je einer konvex nach außen gekrümmten zweiten bzw. ersten Schale 14 bzw. 15 verschlossen. Zur Führung in den Führungsringen a bis 4c entlang der Standbeine 1a bis lc sind auf einer Außenseite des Rammpfahles 3 Führungsrippen 16 in Längsrichtung verlaufend vorgesehen.
Im Fußbereich der Standbeine la bis 1c werden die Rammpfähle von den in Figur 4 dargestellten Pile Sleeves 5 aufgenommen.
Diese weisen in der Regel am oberen Ende eine trSthterförmige Öffnung 17 auf, welche der Einfühn= der Rammpfähle 3 dient. Im inneren der Pile Sleeves 5 sind kreisförmige radial nach innen weisende Ringrippen 18 angeordnet, die der Führung der auf ihrer Außenseite mit Führungsrippen 16 (Figur 3) bestückten Rammpfähle 3dient.
Eine detailierte Darstellung des Fußendes 13 (Figur 3) des Rammpfahles 3 gibt Figur 5 wieder. Der Rammpfahl ist in Pile Sleeves 5 geführt und nach unten durch eine erste konvex nach außen gekrümmte Schale 15 verschlossen, welche über ihren äußeren Umfang verteilt Stahlstreifen 37 aufweist.
Die Schale 15 ist an ihrem Umfang durch eine Dichtung 15a qtgen den Rammpfbbl 3 abgedichtet. Bei den ersten Rammschlägen werden die Stahlstreifen 37 vom Pile Sleeve gelöst und die erste Schale 15 dabei aufgestoßen. In die aufgestoßene Öffnung dringt dann der Boden ein.
Ein Kopfende 11 (Figur 3) des Rammpfahles 3 ist in Figur 6 dargestellt. Der Rammpfahl 3 ist mit einer ebenfalls konvex nach außen gekrümmten zweiten Schale 14 verschlossen. Ein Ringraum außerhalb dieser Schale 14 ist mit radial nach innen weisenden zweiten Führungsringen 19 versehen, welche der Führung eines Hammers 20 der Ramme 7 (Figur 1) dienen.
Der Hammer 20 wird dabei, durch die Führungen zentriert, auf einen Ring 21 aufgesetzt, wobei ein zweiter beweglicher Ring 22 über dessen Umfang verteilte, mit Spitzen 24 versehene Dorne 23 in die zweite Schale 14 eingedrückt. Dieser durch die ersten Rammschläge unterstützte Vorgang bewirkt, daß die im Rammpfahl 3 eingeschlossene Luft entweicht, mo: daß der nun unerwünschte Auftrieb beseitigt wird.
Ein Detail C aus Fig. 4 stellt Figur 7 dar. Das Fußende des Pile Sleeve 5 umgibt den Rammpfahl 3 mit einem Zwischenraum 25, welcher nach unten durch eine aufblasbare Dichtung 26 verschließbar ist. Der Zwischenraum 25 wird nach dem Abschluß der Rammarbeiten mit einer Vergußmasse über eine Leitung 27 ausgefüllt, um so eine kraftschlüssige Verbindung von Rammpfahl 3 über den Pile Sleeve 5 zur Tragkonstruktion 1 (siehe Figur 1) herstellen.
Die erweiterte Ramme 7 besteht nach Figur 8 aus einem oberen und unteren zylindrischen Körper 28 und 29, welche in ihrer Mitte über ein Gelenk 30 schwenkbar miteinander verbunden sind. Das Gelenk 30 ist dabei so gebaut, daß es Schwenkbewegungen in nur einer Ebene einseitig zuläßt. Der untere zylindrische Körper 29 enthält den Hammer 20. Der obere zylindrische Körper 28 ist über lose Rollen 34 und das Tragseil 9 in einem Schwimmkran zum Heben und Senken aufgehängt. Um eine Verdrehung während der Bewegung in den aus Figur 1 ersichtlichen Führungsringen 4a bis 4c zu vermeiden, enthält jeder der zylinderische Körper 28 bzw. 29 auf seiner Oberfläche in Längsrichtung verlaufende Nasen 35, welche in die in Figur 2a dargestellten Nuten 38 der Führungsringe 4a bis 4c eingreifen.
Zum Übergang von der-lotrechten in die schräge Richtung wird nach Figur 9 die Übergangsführung 10 vorgesehen, welche als ein teilweise geschlossenes Blechteil 36 ausgeführt ist, welches so geformt ist, daß die aus zwei gelenkig verbundenen Teilen aufgebaute Ramme 7 ohne Zwängung und ohne nennenswertes Spiel die Krümmung passieren kann. Während des Absenkens der Ramme 7 geht zunächst der untere zylindrische Körper 29 von der vertikalen Führung in den ersten Führungsringen 4a durch Umlenkung in die Übergangsführung 10 ein, während der obere zylindrische Körper 28 noch in den ersten Führungsringen 4a sowohl in Längsrichtung als auch gegen Verdrehung gesichert geführt ist. Nach dem Durchlaufen des unteren zylindrischen Körpers 28 durch die Übergangsführung 10 wird dieser von den zweiten Führungsringen 4b aufgenommen und der obere zylindrische Körper 28 ist frei für den Durchlauf durch die Übergangs führung 10.

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zur Pfahlgründung von Bohr- und/oder Produktionsplattformen, bei dem Rammpfähle zur Gründung der Standbeine einer Tragkonstruktion eingeschlagen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Rammpfähle (3) bereits beim Bau der Tragkonstruktion (1) an Land bzw. in einem Dock mit den Standbeinen (1a bis 1c) der Tragkonstruktion (1) verbunden werden, daß nach dem Einschwimmen und Absenken der Tragkonstruktion (1) eine Ramme (7) mittels eines Schwimmkranes (8) in erste Führungsringe (4a) eines senkrechten Abschnittes der Tragkonstruktion (1) eingeführt wird und nachfolgend durch die Führungsringe (4a) sowohl in lotrechter Richtung geführt, als auch gegen Verdrehung gesichert abgelassen wird, daß beim Übergang von der lotrechten Richtung in eine gegen diese geneigte Richtung der Standbeine (la bis 1c) die Ramme (7) entlang einer Übergangsführung (10) gleitet und nach dem Übergang in zweiten Führungsringen (4b), welche in gleichen Abständen entlang der Standbeine <1a bis 1c) angeordnet sind bis zum Rammpfahl (3) abgelassen wird, wobei der Rammpfahl (3) ebenfalls vor und während des Rammens von dritten Führungsringen (4c) zentrisch geführt wird, daß dann die Rammpfähle (3) bis in tragende Bodenschichten des Meeresbodens (2) vorgetrieben werden und nach Beendigung des Rammvorganges die Rammpfähle (3) über eine Vergußmasse kraftschlüssig mit Pile Sleeves (5) und über diese mit den Standbeinen (la bis 1c) verbunden werden.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ramme (7) aus zwei etwa gleichlangen oberen und unteren zylindrischen Körpern (28 und 29) aufgebaut ist, welche in ihrer Mitte durch ein Gelenk (30) verbunden sind, wobei das Gelenk (30) Schwenkbewegungen nur in einer Ebene anS einseitig erlaubt, daß dabei der obere zylindrische Körper (28) ebenso wie der untere zylindrische Körper (29) diametral gegeneinander versetzte Nasen (35) aufweisen, welche in Nuten der Führungsringe (4a bis 4c) eingreifen, um Verdrehnungen zu verhindern, wobei der obere zylindrische Körper (28) der Führung und der Aufhängung in Tragseilen (9) über lose Rollen (34) dient, während der untere zylind-.

rische Körper (29) neben der Führung den eigentlichen Hammer (20) aufnimmt.
3. Vorrichtung zur-Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergangsführung (10) als teilweise geschlossenes Blechteil ausgebildet ist, welches am Übergang zwischen der lotrechten in die schräge Richtung angeordnet ist und dessen Benenkontur 5-0 geformt ist, daß die aus zwei zylindrischen Körpern (28, 29) durch Gelenk (30) verbundene Ramme (7) zwangsfrei, aber ohne größeres Spiel von der Lotrechten in die Schräge übergeht.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rammpfahl (3) als Hohlkörper ausgebildet ist, daß dieser an einem Fußende (13) mit einer konvex nach außen gekrümmten ersten Schale (15) verschlossen ist, an welche Stahlstreifen (37) über den äußeren Umfang verteilt angeschweißt sind, welche beim ersten Rammschlag die erste Schale (15) aufstoßen, so daß ferner am Kopfende (11) eine zweite ebenfalls konvex gekrümmte Schale (14) vorgesehen ist, welche im Rammpfahl (3) etwas versenkt angeordnet ist, wobei zwischen einem oberen Rand des Rammpfahles (3) und der zweiten Schale (14) über den Umfang gleichmäßig verteilt radial nach innen ragende zweite Führungsrippen (19) vorgesehen sind, welche zur Führung des Hammers (20) mit Abschrägungen versehen sind, daß konzentrisch von den zweiten Führungsrippen (19) geführt ein Ring (21) eingelegt ist, auf welcher der Hammer (20) auf dessen Stirnfläche (22) aufgesetzt wird, und daß mit diesem Ring (21) um den Umfang verteilt Dorne (23) angeordnet sind und diese Dorne (23) auf dem der zweiten Schale (14) zugewandten Ende Spitzen (24) aufweisen, wobei die Spitzen (24) beim ersten Rammschlag in die zweite Schale eindringen.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rammpfahl (3) in einem Pile Sleeve (5) geführt ist,und daß ein Zwischenraum (25) zwischen Pile Sleeve (5) und dem Rammpfahl (3) am Fußende (13) und am Kopfende (11) über aufblasbare Dichtungen (26) gegen das Eindringen von Wasser geschützt ist, daß zu beiden Seiten der Dichtungen Ringrippen (18) vorgesehen sind, und daß nach den Rammen der Zwischenraum (25) mit Vergußmasse verfüllt wird.