EP3542000B1 - Method for dismantling offshore foundation structures - Google Patents

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EP3542000B1
EP3542000B1 EP17797159.5A EP17797159A EP3542000B1 EP 3542000 B1 EP3542000 B1 EP 3542000B1 EP 17797159 A EP17797159 A EP 17797159A EP 3542000 B1 EP3542000 B1 EP 3542000B1
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EP
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hollow pile
hollow
pile
pressure
monopile
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EP17797159.5A
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Niels Bijkersma
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RWE Renewables Europe and Australia GmbH
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RWE Renewables GmbH
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D9/00—Removing sheet piles bulkheads, piles, mould-pipes or other moulds or parts thereof
    • E02D9/02—Removing sheet piles bulkheads, piles, mould-pipes or other moulds or parts thereof by withdrawing

Definitions

  • Offshore foundation structures typically comprise one or more foundation piles driven into the sea bed in shallow offshore waters, for example by ramming or vibrating.
  • monopiles with a diameter of 3 to 4 m are driven into the seabed to a depth of about 30 m.
  • a typical offshore wind turbine includes, for example, the aforementioned monopile, a transition piece placed on the monopile and the structure attached to the transition piece, for example as a tower structure made of a large number of pipe sections with a nacelle arranged thereon, a generator arranged in the nacelle and a rotor arranged on the shaft of the generator.
  • One aspect of the present invention relates to a method for dismantling foundation structures with at least one hollow pile, which is driven into the seabed at its leading open end, enclosing soil, the method being characterized in that the hollow pile is hydraulically extracted.
  • This is expediently hydraulic causes the hollow pile to be expelled or driven up, the weight of the hollow pile preferably being absorbed by means of a lifting device provided for this purpose.
  • a hollow pile in the sense of the present invention is, for example, a foundation pile of an offshore structure, for example in the form of a monopile to understand.
  • the hollow pile is closed at its leading end by the material that has penetrated into it.
  • the other upper end of the foundation pile may be above the waterline.
  • a transition piece, which accommodates the structure, is usually opened onto this end.
  • Means for attaching the hoist are expediently fastened to the hollow pile.
  • Fastening hooks or fastening lugs for example, can be provided as means for attaching the hoist.
  • the compressive strength of the hollow pile can be tested. It is therefore preferably provided that the application of pressure medium includes a first and second increase in pressure, the first increase in pressure being used to check the compressive strength of the hollow pile.
  • the transition piece is left on the monopile and the transition piece is sealed accordingly.
  • the monopile 1 includes a further opening in the form of a cable entry 10, which is designed as a so-called "J-tube".
  • the representation is simplified in this respect because it is understandable for the person skilled in the art that the monopile can definitely have more than just two openings. These openings would have to be sealed accordingly.
  • the cable entry 10 is sealed with a closure body 11 .
  • a connection for a fluid line designed as a high-pressure line is provided on the cover closure 5 or at another suitable point on the monopile 1 and communicates with the cavity of the monopile 1 .
  • a high-pressure line is connected to the monopile 1 via the crane ship 9 with pumps and other infrastructure. The pumps and the otherwise required infrastructure can also be provided by an additional supply ship.
  • a cylinder closed on one or both sides can also be provided as a flow limiter in the sense of the present invention.
  • This cylinder is advantageously self-centering within the monopile 1, ie. floating, arranged.
  • the centering when pressure medium is applied can be supported, for example, by providing a surface profile on the outer lateral surface of the cylinder.

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  • Placing Or Removing Of Piles Or Sheet Piles, Or Accessories Thereof (AREA)
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  • Piles And Underground Anchors (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Rückbau von Offshore-Gründungsstrukturen mit mindestens einem Hohlpfahl, der an seinem führenden offenen Ende unter Umschließung von Erdreich in den Untergrund eingetrieben ist.The invention relates to a method for dismantling offshore foundation structures with at least one hollow pile, which is driven into the ground at its leading open end, enclosing soil.

Gründungsstrukturen der vorbezeichneten Art sind beispielsweise "Monopiles" oder "Tripiles". Solche Gründungsstrukturen finden überwiegend bei Onshore- oder Offshore-Windenergieanlagen sowie bei Offshore Öl-und Gasförderanlagen Anwendung.Foundation structures of the aforementioned type are, for example, "monopiles" or "tripiles". Such foundation structures are mainly used in onshore or offshore wind energy installations and in offshore oil and gas production installations.

Offshore-Gründungsstrukturen umfassen normalerweise einen oder mehrere Gründungspfähle, die im küstennahen Flachwasser in den Meeresuntergrund eingetrieben wurden, beispielsweise durch Rammen oder Einvibrieren. Beispielsweise Monopiles mit einem Durchmesser von 3 bis 4 m werden bis zu einer Tiefe von etwa 30 m in den Meeresuntergrund eingetrieben. Eine typische Offshore-Windkraftanlage umfasst beispielsweise den zuvor erwähnten Monopile, ein auf den Monopile aufgesetztes Übergangsstück (transition piece) und das auf dem Übergangsstück befestigte Bauwerk, beispielsweise als Turmbauwerk aus einer Vielzahl von Rohrschüssen mit einer darauf angeordneten Gondel, einem in der Gondel angeordneten Generator und einem auf der Welle des Generators angeordneten Rotor.Offshore foundation structures typically comprise one or more foundation piles driven into the sea bed in shallow offshore waters, for example by ramming or vibrating. For example, monopiles with a diameter of 3 to 4 m are driven into the seabed to a depth of about 30 m. A typical offshore wind turbine includes, for example, the aforementioned monopile, a transition piece placed on the monopile and the structure attached to the transition piece, for example as a tower structure made of a large number of pipe sections with a nacelle arranged thereon, a generator arranged in the nacelle and a rotor arranged on the shaft of the generator.

Wenn die wirtschaftliche Nutzung der Offshore-Gründungsstruktur endet, ist es in der Regel erforderlich, diese zurückzubauen.When the economic use of the offshore foundation structure ends, it is usually necessary to dismantle it.

Der Rückbau muss bis zu einem bestimmten Niveau relativ zur lokalen Wassertiefe erfolgen. Wird lediglich der obere Teil eines Gründungspfahls entfernt, während der untere Teil dauerhaft im Meeresboden verbleibt, entsteht die Notwendigkeit, den Gründungspfahl in definierter Tiefe abzuschneiden. Voraussetzung hierfür ist die Zugänglichkeit der vorgesehenen Schnittebene für ein Schneidwerkzeug. Der als Hohlpfahl ausgebildete Gründungspfahl muss daher bis zu einer gewissen Tiefe ausgeräumt werden, d.h., dass gegebenenfalls in diesem befindliche Feststoffe wie Sand, Kies, Steine und Klei entfernt werden müssen. Das Schneiden erfordert den Einsatz spezieller Werkzeuge und geht mit erheblichem Zeitaufwand einher.The dismantling must be done up to a certain level relative to the local water depth. If only the upper part of a foundation pile is removed while the lower part remains permanently in the seabed, the need arises to cut off the foundation pile at a defined depth. A prerequisite for this is the accessibility of the intended cutting plane for a cutting tool. The foundation pile, which is designed as a hollow pile, must therefore be cleared out to a certain depth, i.e. any solids such as sand, gravel, stones and clay must be removed. Cutting requires the use of special tools and takes a considerable amount of time.

DE1014036B offenbart ein Verfahren zum Rückbau von Offshore-Gründungsstrukturen mit wenigstens einem Hohlpfahl, der an seinem führenden offenen Ende unter Umschließung von Erdreich in einen Meeresuntergrund eingetrieben ist, wobei der Hohlpfahl hydraulisch und/oder pneumatisch extrahiert wird, das Verfahren umfassend folgende Verfahrensschritte: a) Verschließen von Öffnungen des Hohlpfahls, Platte auf dem Stahlrohr, b) Anbringen eines Anschlusses für eine Fluidleitung an dem Hohlpfahl, so dass der Anschluss mit einem Hohlraum des Hohlpfahls kommuniziert, c) Herstellen einer Verbindung der Fluidleitung mit dem Anschluss, d) Anschlägen eines Hebezeugs an den Hohlpfahl, e) Druckmittelbeaufschlagung des Hohlpfahls mit einem über die Fluidleitung bereitgestellten Druckmittel, und f) Einholen des Hebezeugs mittels eines Krans unter Extraktion des Hohlpfahls, wobei der Kran die Last des Hohlpfahls aufnimmt. DE1014036B discloses a method for dismantling offshore foundation structures with at least one hollow pile, which is driven into a seabed at its leading open end, enclosing soil, the hollow pile being extracted hydraulically and/or pneumatically, the method comprising the following method steps: a) sealing of openings of the hollow pile, plate on the steel tube, b) attaching a connector for a fluid line to the hollow pile so that the connector communicates with a cavity of the hollow pile, c) connecting the fluid line to the connector, d) attaching a lifting device to the hollow pile, e) pressurizing the hollow pile with a pressure medium provided via the fluid line, and f) hauling in the hoist by means of a crane with extraction of the hollow pile, the crane taking up the load of the hollow pile.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Rückbau von Offshore-Gründungsstrukturen bereitzustellen, welches Verfahren effizienter als die bekannten Verfahren durchführbar ist.The invention is therefore based on the object of providing a method for dismantling offshore foundation structures, which method can be carried out more efficiently than the known methods.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.The object on which the invention is based is achieved by the features of claim 1. Advantageous refinements of the invention result from the dependent claims.

Ein Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Rückbau von Gründungsstrukturen mit wenigstens einem Hohlpfahl, der an seinem führenden offenen Ende unter Umschließung von Erdreich in den Meeresuntergrund eingetrieben ist, wobei das Verfahren sich dadurch auszeichnet, dass der Hohlpfahl hydraulisch extrahiert wird. Dabei wird zweckmäßigerweise hydraulisch ein Austreiben bzw. Auftreiben des Hohlpfahls bewirkt, wobei die Gewichtskraft des Hohlpfahls vorzugsweise mittels einer hierfür vorgesehenen Hebeeinrichtung aufgefangen wird. Unter einem Hohlpfahl im Sinne der vorliegenden Erfindung ist beispielsweise ein Grundungsptahl eines Offshore-Bauwerks, beispielsweise in Form eines Monopiles zu verstehen. Es handelt sich hierbei um einen an seinem führenden Ende offenen zylindrischen Pfahl aus Stahl, der beispielsweise mittels Rammen oder Vibrieren in den Meeresuntergrund eingetrieben wurde, so, dass der Meeresuntergrund (Sand, Kies, Klei und Gestein) in den von dem Hohlpfahl umschlossenen Hohlraum eingedrungen ist. Naturgemäß ist der Hohlpfahl an seinem führenden Ende durch das in diesen eingedrungene Material verschlossen. Das andere obere Ende des Gründungspfahls kann sich oberhalb der Wasserlinie befinden. Auf dieses Ende ist in der Regel ein Übergangsstück aufgeschlossen, welches das Bauwerk aufnimmt.One aspect of the present invention relates to a method for dismantling foundation structures with at least one hollow pile, which is driven into the seabed at its leading open end, enclosing soil, the method being characterized in that the hollow pile is hydraulically extracted. This is expediently hydraulic causes the hollow pile to be expelled or driven up, the weight of the hollow pile preferably being absorbed by means of a lifting device provided for this purpose. A hollow pile in the sense of the present invention is, for example, a foundation pile of an offshore structure, for example in the form of a monopile to understand. This is a cylindrical steel pile, open at its leading end, which was driven into the seabed, for example by ramming or vibrating, so that the seabed (sand, gravel, clay and rock) penetrated into the cavity enclosed by the hollow pile is. Naturally, the hollow pile is closed at its leading end by the material that has penetrated into it. The other upper end of the foundation pile may be above the waterline. A transition piece, which accommodates the structure, is usually opened onto this end.

Insbesondere durch die hydraulische Extraktion des Hohlpfahls kann das Verfahren ohne ein vorheriges Ausräumen des Hohlpfahls und ohne den Einsatz von Schneidwerkzeugen durchgeführt werden. Je nach Beschaffenheit des Hohlpfahls ist es nicht erforderlich, unter Wasser Schneidarbeiten oder Schweißarbeiten durchzuführen. Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, den Hohlpfahl vollständig zu extrahieren, d.h. vollständig aus dem Meeresuntergrund herauszutreiben und/oder herauszuziehen, sodass keine Rückstände in Meeresboden verbleiben.In particular, due to the hydraulic extraction of the hollow pile, the method can be carried out without first clearing out the hollow pile and without the use of cutting tools. Depending on the nature of the hollow pile, it is not necessary to carry out cutting work or welding work under water. According to the invention it is intended to extract the hollow pile completely, i.e. to drive and/or pull it out completely from the seabed, so that no residues remain in the seabed.

Das Verfahren umfasst folgende Verfahrensschritte:

  1. a) Verschließen von Öffnungen des Hohlpfahls,
  2. b) Anbringen eines Anschlusses für eine Fluidleitung an dem Hohlpfahl, sodass der Anschluss mit einem Hohlraum des Hohlpfahls kommuniziert,
  3. c) Herstellen einer Verbindung der Fluidleitung mit dem Anschluss,
  4. d) Anschlagen eines Hebezeugs an den Hohlpfahl,
  5. e) Druckmittelbeaufschlagung des Hohlpfahls mit einem über die Fluidleitung bereitgestellten Druckmittel und
  6. f) Einholen des Hebezeugs mittels eines Krans unter Extraktion des Hohlpfahls, wobei der Kran die Last des Hohlpfahls aufnimmt.
The process includes the following process steps:
  1. a) closing of openings of the hollow pile,
  2. b) attaching a connector for a fluid line to the hollow pile, so that the connector communicates with a cavity of the hollow pile,
  3. c) Establishing a connection of the fluid line with the connection,
  4. d) attaching a hoist to the hollow pile,
  5. e) pressurizing the hollow pile with a pressure medium provided via the fluid line and
  6. f) Bringing in the hoist by means of a crane while extracting the hollow pile, the crane taking up the load of the hollow pile.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, nach Rückbau des Bauwerks und gegebenenfalls nach Entfernen des Übergangsstücks, mit Ausnahme der Öffnung am führenden Ende des Hohlpfahls, alle verbleibenden Öffnungen zu versiegeln bzw. dicht zu verschließen und den Hohlraum im Inneren des Hohlpfahls mit Druck zu beaufschlagen, sodass der Druck innerhalb des Hohlpfahls eine Kraft erzeugt, die eine Extraktion des Hohlpfahls unterstützt und/oder bewirkt.According to the invention, after dismantling the structure and, if necessary, after removing the transition piece, with the exception of the opening at the leading end of the hollow pile, all remaining openings are sealed or tightly closed and the cavity inside the hollow pile is pressurized so that the pressure generates a force within the hollow pile which supports and/or causes extraction of the hollow pile.

Zweckmäßigerweise umfasst das Verfahren ein druckdichtes Verschließen der Öffnungen wenigstens an einem oberen, nicht eingebetteten Ende des Hohlpfahls.The method expediently includes sealing the openings in a pressure-tight manner at least at an upper, non-embedded end of the hollow pile.

Das Druckmittel kann beispielsweise mit einem Druck zwischen 10 und 30 bar in den Hohlraum des Hohlpfahls gepumpt werden, je nach geologischen Gegebenheiten kann es allerdings auch erforderlich sein, ein Vielfaches dieses Drucks aufzuwenden.The pressure medium can, for example, be pumped into the cavity of the hollow pile at a pressure of between 10 and 30 bar, but depending on the geological conditions it can also be necessary to use a multiple of this pressure.

Der innerhalb des druckdicht versiegelten Hohlpfahls aufgebaute Fluiddruck, beispielsweise in Form von Wasserdruck oder Gasdruck wirkt auf den Boden im Inneren des Hohlpfahls, welcher durch den Untergrund gebildet wird und dementsprechend einer standortabhängige Permeabilität aufweist. Bei sandigen bzw. nicht bindigen Böden ist die Durchlässigkeit beispielsweise größer als bei tonhaltigen bzw. bindigen Böden. Das Entweichen von Wasser/Gas durch den Boden nach unten zur Spitze des Hohlpfahls ist mit einem Druckverlust verbunden. Sowohl das abnehmende Volumen als auch der Druckverlust müssen durch Pumpen oder Verdichter kompensiert werden. Im Falle einer besonders hohen Permeabilität des Bodens können die Druck-und Volumenverluste so groß sein, dass die erforderliche Pumpen-oder Verdichterleistung nicht zur Extraktion des Hohlpfahls ausreicht.The fluid pressure built up within the pressure-tight sealed hollow pile, for example in the form of water pressure or gas pressure, acts on the soil inside the hollow pile, which is formed by the subsoil and accordingly has a location-dependent permeability. In the case of sandy or non-cohesive soils, for example, the permeability is greater than in clayey or cohesive soils. The escape of water/gas through the ground down to the top of the hollow pile is associated with a pressure loss. Both the decreasing volume as the pressure loss must also be compensated by pumps or compressors. In the case of a particularly high permeability of the soil, the pressure and volume losses can be so great that the required pump or compressor capacity is not sufficient to extract the hollow pile.

Die Erfindung sieht in einer ersten Variante vor, dass vor Durchführung des Verfahrensschritts e) eine Verringerung eines während des Verfahrensschritts e) hydraulisch wirksamen Querschnitts des Hohlpfahls im Bereich eines unteren nicht eingespannten Endes des Hohlpfahls umfasst. Der hydraulisch wirksame Querschnitt des Hohlpfahls wird an dessen unterem, nicht eingespannten Ende durch den vom Untergrund verschlossenen Querschnitt definiert. Das untere Ende des Hohlpfahls im Sinne der vorliegenden Erfindung ist damit das untere Ende des von dem Hohlpfahl umschlossenen Hohlraums, also der Übergangsbereich zwischen Hohlraum und Boden.In a first variant, the invention provides that before carrying out method step e), a reduction in a cross section of the hollow pile that is hydraulically effective during method step e) in the region of a lower, non-clamped end of the hollow pile. The hydraulically effective cross-section of the hollow pile is defined at its lower, non-clamped end by the cross-section closed by the subsoil. The lower end of the hollow pile within the meaning of the present invention is therefore the lower end of the hollow space enclosed by the hollow pile, ie the transition region between hollow space and ground.

Die Verringerung des hydraulisch wirksamen Querschnitts des Hohlpfahls im Bereich eines unteren, in den Untergrund nicht eingebetteten Endes kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass vor einer Druckmittelbeaufschlagung ein Durchflussbegrenzer in Form einer Blende, eines Stopfens oder dergleichen in den Hohlpfahl eingebaut wird.The hydraulically effective cross-section of the hollow pile in the area of a lower end not embedded in the ground can be reduced, for example, by installing a flow limiter in the form of an orifice plate, a plug or the like in the hollow pile before pressure medium is applied.

Die Erfindung sieht in einer Alternative vor, dass der Hohlpfahl vor oder während des Verfahrensschritts e) wenigstens teilweise mit einer Bohrspülung, beispielsweise in Form einer Bentonit Suspension gefüllt wird. Durch das Einbringen einer Bohrspülung lässt sich die Permeabilität des Untergrundes im Bereich der Spitze des Hohlpfahls verringern.In an alternative, the invention provides that the hollow pile is at least partially filled with a drilling fluid, for example in the form of a bentonite suspension, before or during method step e). By introducing a drilling fluid, the permeability of the subsoil in the area of the tip of the hollow pile can be reduced.

Wenn bei Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung hydraulisch eine Auftriebskraft erzeugt wird, die größer ist als die Mantelreibung zwischen dem inneren und äußeren Umfang des Hohlpfahls und dem diesen umgebenden und den von diesem beispielsweise umschlossenen Meeresuntergrund. Die Gewichtskraft des Hohlpfahls wird zweckmäßigerweise von der hierfür vorgesehenen Hebeeinrichtung vollständig aufgenommen. Die zur Extraktion des Hohlpfahls erforderliche Kraft wird hydraulisch aufgebracht.If, when using the method according to the invention, a buoyancy force is hydraulically generated which is greater than the skin friction between the inner and outer circumference of the hollow pile and the seabed surrounding it and enclosed by it, for example. The weight of the hollow pile is expediently completely absorbed by the lifting device provided for this purpose. The force required to extract the hollow pile is applied hydraulically.

Das Verfahren beim Rückbau einer Offshore-Gründungsstruktur sieht die Verwendung eines Kranschiffs zur Extraktion des Hohlpfahls vor, wobei ein auf dem Kranschiff vorgesehener Kran die Gewichtskraft des Hohlpfahls aufnimmt.The method for dismantling an offshore foundation structure provides for the use of a crane ship to extract the hollow pile, with a crane provided on the crane ship absorbing the weight of the hollow pile.

Das Verschließen von Öffnungen des Hohlpfahls kann das Einbringen wenigstens eines Verschlusskörpers in oder an wenigstens eine Öffnung des Hohlpfahls umfassen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn wenigstens ein Verschlusskörper von innen in eine Öffnung des Hohlpfahls eingesetzt wird, sodass eine Druckmittelbeaufschlagung des Hohlpfahls eine Abdichtung des Verschlusskörpers verstärkt oder bewirkt.Closing openings in the hollow pile can include introducing at least one closure body into or onto at least one opening in the hollow pile. It is particularly advantageous if at least one closure body is inserted from the inside into an opening in the hollow pile, so that pressurizing the hollow pile reinforces or effects sealing of the closure body.

Verbleibt das Übergangsstück auf dem als Monopile ausgebildeten Hohlpfahl, so kann beispielsweise eine Kabeleinführung in das Übergangsstück (J-tube entry hole) von innen abgedichtet werden. Bei einer weiteren zweckmäßigen Variante des Verfahrens gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass der Verfahrensschritt a) das Einbringen wenigstens eines Verschlusskörpers oder das Anbringen wenigstens eines Deckelverschlusses in jeweils ein oberes und unteres nicht eingebettes Ende des Hohlpfahls oder an jeweils einem oberen und unteren nicht eingebetten Ende des Hohlpfahls umfasst, wobei der Querschnitt des Hohlpfahls an einem führenden nicht eingebetteten Ende nur teilweise verschlossen wird. Das nicht eingebettete Ende des Hohlpfahls im Sinne der vorstehenden Ausführungen ist der Übergangsbereich des Hohlpfahls zwischen Hohlraum und Boden, wobei der Boden von dem von dem Hohlpfahl umschlossenen Untergrund gebildet wird. Unterhalb dieses Übergangsbereichs ist der Hohlpfahl von dem Untergrund eingespannt, dieser Abschnitt wird auch als Einspannlänge bezeichnet. Die Einpannlänge kann grundsätzlich größer sein als die nicht eingespannte Länge des Hohlpfahls.If the transition piece remains on the hollow pile designed as a monopile, a cable entry into the transition piece (J-tube entry hole) can be sealed from the inside, for example. In a further expedient variant of the method according to the invention, it is provided that method step a) involves the introduction of at least one closure body or the attachment of at least one cover closure in an upper and lower non-embedded end of the hollow pile or at an upper and lower non-embedded end of the hollow pile, the cross-section of the hollow pile being only partially closed at a leading non-embedded end. The non-embedded end of the hollow pile as defined above Executions is the transition area of the hollow pile between the cavity and the ground, the ground being formed by the subsoil enclosed by the hollow pile. Below this transition area, the hollow pile is clamped by the subsoil; this section is also referred to as the clamped length. In principle, the clamped length can be greater than the unclamped length of the hollow pile.

Zusätzlich zu der hydraulischen Extraktion des Hohlpfahls im Sinne einer Unterstützung kann vorgesehen sein, dass in dem Hohlraum des Hohlpfahls oder an dem Hohlpfahl unterhalb der Wasserlinie eine Auftriebskammer hergestellt oder angebracht wird, die mit einem Gas befüllt wird.In addition to the hydraulic extraction of the hollow pile in terms of support, it can be provided that a buoyancy chamber is produced or installed in the cavity of the hollow pile or on the hollow pile below the waterline, which is filled with a gas.

Zweckmäßigerweise werden an dem Hohlpfahl Mittel zum Anschlagen des Hebezeugs befestigt. Als Mittel zum Anschlagen des Hebezeugs können beispielsweise Befestigungshaken oder Befestigungsösen vorgesehen sein.Means for attaching the hoist are expediently fastened to the hollow pile. Fastening hooks or fastening lugs, for example, can be provided as means for attaching the hoist.

Vor der endgültigen Druckmittelbeaufschlagung des Hohlpfahls zwecks hydraulischer Extraktion kann vorgesehen sein, die Druckfestigkeit des Hohlpfahls zu testen. Deshalb ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Druckmittelbeaufschlagung eine erste und zweite Druckerhöhung umfasst, wobei die erste Druckerhöhung zur Überprüfung der Druckfestigkeit des Hohlpfahls dient.Before the final pressure medium is applied to the hollow pile for the purpose of hydraulic extraction, the compressive strength of the hollow pile can be tested. It is therefore preferably provided that the application of pressure medium includes a first and second increase in pressure, the first increase in pressure being used to check the compressive strength of the hollow pile.

Als Druckmittel können eine Flüssigkeit und/oder ein Gas verwendet werden.A liquid and/or a gas can be used as the pressure medium.

Als Flüssigkeiten kommen beispielsweise Wasser und/oder eine Bohrspülung in Betracht. Als Gas kommt beispielsweise Luft in Betracht. Im Rahmen der Erfindung ist eine Kombination einer Beaufschlagung des Hohlpfahls mit Flüssigkeit und mit Gas möglich. Beispielsweise kann zunächst eine Flüssigkeit als Druckmittel Anwendung finden, anschließend kann die Flüssigkeit teilweise durch ein Gas verdrängt werden, sodass zusätzlich die Auftriebskraft des Gases zur Extraktion benutzt wird.Water and/or a drilling mud, for example, can be considered as liquids. Air, for example, can be considered as the gas. Within the scope of the invention, a combination of charging the hollow pile with liquid and with gas is possible. For example, first find a liquid as a pressure medium application, then the liquid partially displaced by a gas, so that the buoyancy of the gas is also used for the extraction.

Wie vorstehend bereits erwähnt, kann als Flüssigkeit auch eine Bohrspülung verwendet werden. Die Bohrspülung kann beispielsweise eine Feststoff/Wasser Suspension sein, die ein oder mehrere Komponenten umfasst, die ausgewählt sind aus einer Gruppe umfassend Tonmineralien, Bentonit, Bariumsulfat und Polymere, mit denen in besonders vorteilhafter Art und Weise die Viskosität der Flüssigkeit erhöht werden kann.As already mentioned above, a drilling fluid can also be used as the liquid. The drilling fluid can, for example, be a solid/water suspension which comprises one or more components selected from a group comprising clay minerals, bentonite, barium sulfate and polymers, with which the viscosity of the liquid can be increased in a particularly advantageous manner.

Alternativ kann eine Mischung von Polymeren und Wasser als Flüssigkeit Anwendung finden.Alternatively, a mixture of polymers and water can be used as the liquid.

Obwohl grundsätzlich die für die Druckmittelbeafschlagung vorgesehene Installation in Form von Pumpen oder Verdichtern beispielsweise auf einer Krananlage oder einem Kranschiff installiert sein können, ist bei einer vorteilhaften Variante der Erfindung vorgesehen, Pumpen und/oder Verdichter auf einer oberen Abdeckung oder auf einem oberen Deckelverschluss des Hohlpfahls oder an einer an dem Hohlpfahl vorzusehenden Aufnahme anzubringen. Dies hat den Vorzug, dass keine Relativbewegung zwischen der Installation für die Druckmittelbeaufschlagung und dem Hohlpfahl während der Extraktion stattfindet. Dadurch werden Schläuche und Anschlüsse nicht belastet. Darüber hinaus wird die Verlegung langer Hochdruckschläuche entbehrlich.Although in principle the installation provided for pressurizing can be installed in the form of pumps or compressors, for example on a crane system or a crane ship, an advantageous variant of the invention provides pumps and/or compressors on an upper cover or on an upper cover closure of the hollow pile or to be attached to a receptacle to be provided on the hollow pile. This has the advantage that there is no relative movement between the pressurization installation and the hollow pile during extraction. This means that hoses and connections are not stressed. In addition, the laying of long high-pressure hoses is no longer necessary.

Das Verfahren gemäß der Erfindung umfasst die Extraktion eines Offshore-Gründungselements in Form eines Monopile als Hohlpfahl wobei vor der Anbringung eines Anschlusses für eine Fluidleitung ein eventuell vorhandenes Anschlusselement oder ein eventuell vorhandenes Übergangsstück für ein Turmbauwerk oder eine Plattform entfernt wird und das Verfahren das Anbringen eines Deckelverschlusses auf das obere offene Ende des Monopiles umfasst.The method according to the invention comprises the extraction of an offshore foundation element in the form of a monopile as a hollow pile, prior to the attachment of a connection for a fluid line, any existing connection element or transition piece for a tower structure or platform being removed and the method including the attachment of a Cover closure includes on the upper open end of the monopile.

Alternativ kann vorgesehen sein, dass Übergangsstück auf dem Monopile zu belassen und das Übergangsstück entsprechend abzudichten.Alternatively, it can be provided that the transition piece is left on the monopile and the transition piece is sealed accordingly.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert.The invention is explained below with reference to an embodiment shown in the drawing.

Es zeigen:

Figur 1
eine schematische Ansicht einer Offshore-Gründungsstruktur, die die Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung nach einem ersten Ausführungsbeispiel veranschaulicht und
Figur 2
eine schematische Ansicht einer Offshore-Gründungsstruktur, die die Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
Show it:
figure 1
a schematic view of an offshore foundation structure, which illustrates the implementation of the method according to the invention according to a first embodiment and
figure 2
a schematic view of an offshore foundation structure, which illustrates the implementation of the method according to the invention according to a second embodiment.

Figur 1 zeigt eine schematische Ansicht einer Offshore-Gründungsstruktur in Form eines Monopiles 1 als zylindrischer Hohlpfahl im Sinne der vorliegenden Erfindung, der über eine Einspannlänge L in den Meeresuntergrund 2 eingetrieben ist. Der Monopile 1 ist Teil eines bereits teilweise zurückgebauten Offshore-Bauwerks, beispielsweise eines Turmbauwerks mit einem Windkraftgenerator. Die Einspannlänge L des Monopiles 1 im Meeresuntergrund 2 kann beispielsweise etwa 30 m betragen. Im Bereich der Einspannlänge L ist der Monopile mit dem Material des Meeresuntergrundes 2 gefüllt. Der sich darüber erstreckende Teil des Monopiles 1, der sich von Meeresboden 3 bis über den Wasserspiegel 4 erstreckt, ist, wenn der Rückbau noch nicht eingeleitet ist, als teilweise mit Luft gefüllter Hohlkörper ausgebildet. figure 1 shows a schematic view of an offshore foundation structure in the form of a monopile 1 as a cylindrical hollow pile in the sense of the present invention, which is driven into the seabed 2 over a clamping length L. The monopile 1 is part of an offshore structure that has already been partially dismantled, for example a tower structure with a wind power generator. The clamping length L of the monopile 1 in the seabed 2 can be about 30 m, for example. In the area of the clamping length L, the monopile is filled with the material from the seabed 2 . The part of the monopile 1 extending above it, which extends from the seabed 3 to above the water level 4, is designed as a hollow body partially filled with air if dismantling has not yet been initiated.

Das Verfahren gemäß der Erfindung umfasst das druckdichte Verschließen des Monopiles 1, nachdem die Aufbauten, beispielsweise in Form einer Plattform oder des zuvor erwähnten Turmbauwerks entfernt wurden.The method according to the invention comprises the pressure-tight closing of the monopile 1 after the superstructures, for example in the form of a platform or the aforementioned tower structure, have been removed.

Die Figur 1 veranschaulicht einen Teilschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens. Eine obere Öffnung des Monopiles 1 wurde mit einem ersten Deckelverschluss 5 versehen. An dem ersten Deckelverschluss sind Ösen 6 vorgesehen, an die ein Hubgeschirr 7 eines Krans 8 angeschlagen ist. Der Kran 8 ist auf einem Kranschiff 9 aufgestellt.the figure 1 illustrates a partial step of the method according to the invention. An upper opening of the monopile 1 was provided with a first cover closure 5 . Eyelets 6 are provided on the first cover closure, to which a lifting harness 7 of a crane 8 is attached. The crane 8 is set up on a crane ship 9 .

Der Monopile 1 umfasst eine weitere Öffnung in Form einer Kabeleinführung 10, die als sogenanntes "J-tube" ausgebildet ist. Die Darstellung ist insoweit vereinfacht, denn es ist für den Fachmann nachvollziehbar, dass der Monopile durchaus mehr als nur zwei Öffnungen aufweisen kann. Diese Öffnungen wären entsprechend abzudichten. Die Kabeleinführung 10 wird mit einem Verschlusskörper 11 abgedichtet. An dem Deckelverschluss 5 oder an einer anderen geeigneten Stelle des Monopiles 1 ist ein Anschluss für eine als Hochdruckleitung ausgebildete Fluidleitung vorgesehen, der mit dem Hohlraum des Monopiles 1 kommuniziert. Über das Kranschiff 9 mit Pumpen und anderer Infrastruktur wird eine Hochdruckleitung an den Monopile 1 angeschlossen. Die Pumpen und die sonst benötigte Infrastruktur können auch über ein zusätzliches Versorgungsschiff bereitgestellt werden. Über die Hochdruckleitung wird gefiltertes Meerwasser in den Hohlraum des Monopiles 1 mit einem Druck von beispielsweise zwischen 10 und 30 bar hineingepumpt. Auf dieser Weise wird der Innendruck des Monopiles 1 langsam erhöht. Der Monopile 1 erfährt eine hydraulische Krafteinwirkung die größer oder gleich der allmählich abnehmenden Reibkraft an der inneren und äußeren Mantelfläche des Monopiles 1 ist. Gleichzeitig wird der Monopile 1 mittels des Krans 8 über das Hubgeschirr 7 angehoben. Dabei überwindet der Kran 8 lediglich die Gewichtskraft des Monopiles 1.The monopile 1 includes a further opening in the form of a cable entry 10, which is designed as a so-called "J-tube". The representation is simplified in this respect because it is understandable for the person skilled in the art that the monopile can definitely have more than just two openings. These openings would have to be sealed accordingly. The cable entry 10 is sealed with a closure body 11 . A connection for a fluid line designed as a high-pressure line is provided on the cover closure 5 or at another suitable point on the monopile 1 and communicates with the cavity of the monopile 1 . A high-pressure line is connected to the monopile 1 via the crane ship 9 with pumps and other infrastructure. The pumps and the otherwise required infrastructure can also be provided by an additional supply ship. Filtered seawater is pumped into the cavity of the monopile 1 at a pressure of, for example, between 10 and 30 bar via the high-pressure line. In this way, the internal pressure of the monopile 1 is slowly increased. The monopile 1 experiences a hydraulic force which is greater than or equal to the gradually decreasing frictional force on the inner and outer lateral surface of the monopile 1 . At the same time, the monopile 1 is lifted over the lifting gear 7 by means of the crane 8 . The crane 8 only overcomes the weight of the monopile 1.

Auf diese Art und Weise wird der Monopile 1 vollständig hydraulisch extrahiert und von dem Kranschiff 9 oder einem Transportschiff aufgenommen.In this way, the monopile 1 is completely hydraulically extracted and picked up by the crane ship 9 or a transport ship.

Das zweite Ausführungsbeispiel des Verfahrens gemäß der Erfindung wird anhand der in Figur 2 wiedergegebenen Darstellung des Monopile 1 erläutert. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.The second embodiment of the method according to the invention is based on in figure 2 reproduced representation of the monopile 1 explained. Identical components are denoted by the same reference symbols.

Bei dem Verfahren gemäß der zweiten Variante wurde vor der Druckmittelbeaufschlagung des Monopile 1 in dessen unteren Ende ein zweiter Deckelverschluss 11 als Durchflussbegrenzer für das Druckmittel installiert. Das untere Ende in diesem Sinne ist der Übergangsbereich zwischen dem Hohlraum des Hohlpfahls und dem Meeresuntergrund 2. Die Einspannlänge des Monopile 1 kann, wie bereits erwähnt, durchaus länger sein als die nicht eingespannt Länge. Der zweite Deckelverschluss 11 als Durchflussbegrenzer dient dazu, einen zu hohen Druckmittelverlust in den Meeresuntergrund 2 bzw. in den Meeresboden 3 für den Fall zu verhindern, dass der Meeresboden 3 verhältnismäßig permeabel ist.In the method according to the second variant, before the pressure medium is applied to the monopile 1, a second cover closure 11 was installed in its lower end as a flow limiter for the pressure medium. The lower end in this sense is the transition area between the cavity of the hollow pile and the seabed 2. As already mentioned, the clamped length of the monopile 1 can definitely be longer than the unclamped length. The second cover closure 11 as a flow limiter serves to prevent an excessive loss of pressure medium into the seabed 2 or into the seabed 3 in the event that the seabed 3 is relatively permeable.

Der zweite Deckelverschluss 11 bildet in einer horizontalen Ebene eine kreisrunde Querschnittsfläche, deren Durchmesser geringfügig kleiner als der Innendurchmesser des Monopile 1 ist. Es bleibt ein Ringsspalt zwischen der Innenwand des Monopile 1 und dem zweiten Deckelverschluss 11. Der Ringsspalt kann beispielsweise weniger als 5 % der inneren Querschnittsfläche des Monopile 1 ausmachen. Bei Druckmittelbeaufschlagung des Monopile 1 ergibt sich durch den zweiten Deckelverschluss 11 eine Verminderung des Volumenstroms, der durch den Meeresboden 3 entweichen kann, die annähernd proportional zur Reduktion der Querschnittsfläche durch den zweiten Deckelverschluss 11 ist.The second cover closure 11 forms a circular cross-sectional area in a horizontal plane, the diameter of which is slightly smaller than the inside diameter of the monopile 1 . An annular gap remains between the inner wall of the monopile 1 and the second cover closure 11. The annular gap can make up less than 5% of the inner cross-sectional area of the monopile 1, for example. When pressure medium is applied to the monopile 1 , the second cover seal 11 reduces the volume flow that can escape through the seabed 3 , which is approximately proportional to the reduction in the cross-sectional area caused by the second cover seal 11 .

Der zwischen dem zweiten Deckelverschluss 11 und der Innenwand des Monopile gebildete Ringsspalt kann beispielsweise auch durch eine Labyrinthdichtung oder eine Lippendichtung verschlossen sein, die bei Druckbeaufschlagung einen Teil des Ringspalts freigibt.The annular gap formed between the second cover seal 11 and the inner wall of the monopile can also be closed, for example, by a labyrinth seal or a lip seal, which releases part of the annular gap when pressure is applied.

Anstelle eines scheibenförmigen Deckelverschlusses kann als Durchflussbegrenzer im Sinne der vorliegenden Erfindung auch ein einseitig oder beidseitig geschlossener Zylinder vorgesehen sein. Dieser Zylinder ist vorteilhafter Weise innerhalb des Monopile 1 selbstzentrierend, dh. schwimmend, angeordnet. Die Zentrierung bei Druckmittelbeaufschlagung kann beispielsweise dadurch unterstützt werden, dass auf der äußeren Mantelfläche des Zylinders ein Oberflächenprofil vorgesehen ist.Instead of a disc-shaped cover closure, a cylinder closed on one or both sides can also be provided as a flow limiter in the sense of the present invention. This cylinder is advantageously self-centering within the monopile 1, ie. floating, arranged. The centering when pressure medium is applied can be supported, for example, by providing a surface profile on the outer lateral surface of the cylinder.

Alternativ oder zusätzlich kann der Zylinder mit einer umlaufenden Lippendichtung oder Labyrinthdichtung versehen sein.Alternatively or additionally, the cylinder can be provided with a circumferential lip seal or labyrinth seal.

Der Durchflussbegrenzer kann entweder bereits bei der Installation des Monopile 1 oder unmittelbar vor dessen Extraktion platziert werden.The flow restrictor can either be placed during the installation of the monopile 1 or immediately before its extraction.

Eine oder mehrere Pumpen oder Verdichter zur Erzeugung des erforderlichen Drucks für das Druckmittel, beispielsweise in Form von Wasser und/oder Gas und/oder einer Bohrspülung können auf dem ersten Deckelverschluss 5 des Monopile 1 installiert werden. Auf diese Art und Weise bleibt der Abstand zwischen der für die Druckmittelinjektion erforderlichen Installationen und einem Anschluss ander oberen Abdichtung des Monopile 1 während des Extraktionsvorgangs konstant. Auf einen oder mehrere bewegliche Verbindungsschläuche kann verzichtet werden.One or more pumps or compressors to generate the pressure required for the pressure medium, for example in the form of water and/or gas and/or a drilling mud, can be installed on the first cover closure 5 of the monopile 1 . In this way, the distance between the installations required for the pressure medium injection and a connection on the upper seal of the monopile 1 remains constant during the extraction process. One or more flexible connecting hoses can be dispensed with.

BezugszeichenlisteReference List

1.1.
Monopilemonopile
2.2.
Meeresuntergrundseabed
3.3.
MeeresbodenSeabed
4.4.
Wasserspiegelwater level
5.5.
erster Deckelverschlussfirst lid closure
6.6.
Öseneyelets
7.7.
Hubgeschirrlifting gear
8.8th.
Krancrane
9.9.
Kranschiffcrane ship
10.10
Kabeleinführungcable entry
11.11.
zweiter Deckelverschlusssecond lid closure

Claims (12)

  1. Method for dismantling offshore foundation structures having at least one hollow pile which is driven into a seabed at its leading open end so as to enclose earth, wherein the hollow pile is hydraulically and/or pneumatically extracted, the method comprising the following method steps:
    a) closing openings in the hollow pile,
    b) attaching a connector for a fluid line to the hollow pile so that the connector communicates with a cavity of the hollow pile,
    c) establishing a connection between the fluid line and the connector,
    d) fixing a hoist to the hollow pile,
    e) pressurizing the hollow pile with filtered seawater as a pressure medium provided via the fluid line, and
    f) retrieving the hoist by means of a crane (8) so as to extract the hollow pile, wherein the crane (8) takes up the load of the hollow pile,
    wherein the method comprises, before carrying out method step e), reducing a cross section of the hollow pile that is hydraulically effective during method step e) in a lower, non-embedded end of the hollow pile and/or
    wherein the hollow pile is at least partially filled with a drilling fluid to reduce the permeability of the bed before or during method step e).
  2. Method according to claim 1, characterized in that method step a) comprises pressure-tight closing of the openings in an upper, non-embedded end of the hollow pile.
  3. Method according to either claim 1 or claim 2, characterized in that, during method step e), a buoyancy force is generated which is greater than the skin friction between the hollow pile and the bed surrounding it.
  4. Method according to any of claims 1 to 3, characterized in that method step a) comprises introducing at least one closure body or placing at least one cover closure in an upper end and in a non-embedded lower end of the hollow pile, or at the upper end and at the non-embedded lower end of the hollow pile, with the cross section of the hollow pile being only partially closed in the non-embedded lower end.
  5. Method according to claim 4, characterized in that the closure body or the cover closure at the leading non-embedded end of the hollow body is designed as a flow limiter, the diameter of which is smaller than the inner diameter of the hollow pile and which forms a circumferential open annular gap with the hollow pile.
  6. Method according to any of claims 1 to 5, characterized in that a buoyancy chamber which is filled with a gas is produced or attached in a cavity of the hollow pile or on the hollow pile.
  7. Method according to any of claims 1 to 6, characterized in that means for fixing the hoist are fastened to the hollow pile.
  8. Method according to any of claims 1 to 7, characterized in that method step e) comprises a first and second increase in pressure, the first increase in pressure being used to check the pressure resistance of the hollow pile.
  9. Method according to any of claims 1 to 8, characterized in that a liquid and/or a gas is used as the pressure medium.
  10. Method according to claim 9, characterized in that a drilling fluid and/or water is used as the liquid.
  11. Method according to claim 10, characterized in that a solid/water suspension which comprises one or more components selected from a group comprising clay minerals, bentonite, barium sulfate and polymers is used as the drilling fluid.
  12. Method according to any of claims 1 to 11 comprising the installation of at least one high-pressure pump on an upper cover closure of the hollow pile.
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