NL194169C

NL194169C - Method and device for installing a hollow suction pole in the bottom of a water.

Info

Publication number: NL194169C
Application number: NL9520005A
Authority: NL
Inventors: Johannes Rudolf Hogervorst
Original assignee: Johannes Rudolf Hogervorst
Priority date: 1994-01-21
Filing date: 1995-01-18
Publication date: 2001-08-03
Also published as: NO962876D0; WO1995020075A1; NO962876L; OA10370A; NL194169B; GB2300661A; GB9614428D0; GB2300661B; NL9520005A; BR9506637A; AU1426895A; NL9400101A

Description

1 1941691 194169

Werkwijze en inrichting voor het installeren van een holle zuigpaal in de bodem van een waterMethod and device for installing a hollow suction pole in the bottom of a water

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het installeren van een holle zuigpaal in de bodem van een water, waarbij de paal op de bodem wordt neergelaten, de druk in het inwendige van de paal wordt 5 verlaagd, waardoor de paal in de bodem dringt en een kolom bodemmateriaal in het inwendige van de paal dringt.The invention relates to a method for installing a hollow suction pile in the bottom of a water, in which the pile is lowered on the bottom, the pressure in the interior of the pile is reduced, whereby the pile penetrates into the bottom and a column of soil material penetrates into the interior of the pile.

Een dergelijke werkwijze is bekend uit de Europese octrooiaanvrage 0.011.894. Bij deze bekende werkwijze wordt de druk binnenin de paal verlaagd door door middel van een op de zuigpaal aangesloten pomp continu water uit het inwendige van de paal te verwijderen totdat de paal tot de vereiste diepte in de 10 bodem is gedrongen. Nadelen van deze werkwijze zijn dat bij bepaalde bodemsoorten of -samenstellingen de mogelijkheid bestaat dat als gevolg van de verlaagde druk binnenin de paal, water via de bodem en onder de onderrand van de paal door in het inwendige van de paal stroomt en/of dat grondbreuk binnenin de paal ontstaat als gevolg van de inwendige breuk langs scheidingsvlakken. In het eerste geval wordt de binnenin de paal opgewekte onderdruk deels teniet gedaan, en in het tweede geval heeft grondbreuk tot 15 gevolg dat grond in de pomp terecht komt en de pomp dichtslibt.Such a method is known from European patent application 0,011,894. In this known method, the pressure inside the pile is lowered by continuously removing water from the interior of the pile by means of a pump connected to the suction pile until the pile has penetrated into the soil to the required depth. Disadvantages of this method are that with certain soil types or compositions it is possible that, due to the reduced pressure inside the pile, water flows through the bottom and under the bottom edge of the pile into the interior of the pile and / or that soil breakage inside the pile arises as a result of the internal break along partitions. In the first case, the underpressure generated inside the pile is partly canceled out, and in the second case, soil breakage results in soil entering the pump and the pump clogging up.

De uitvinding beoogt een werkwijze voor het installeren van een holle zuigpaal in een waterbodem te verschaffen, waarbij deze nadelen niet optreden.The object of the invention is to provide a method for installing a hollow suction pile in a water bottom, wherein these drawbacks do not occur.

Dit oogmerk wordt bereikt door een werkwijze van de in de aanhef genoemde soort, die gekenmerkt wordt door de stappen van: 20 a. het opwekken van een onderdruk in een van de paal gescheiden afzonderlijke ruimte; b. het momentaan in verbinding brengen van de onder onderdruk staande afzonderlijke ruimte met het inwendige van de paai, waardoor een schoksgewijze verlaging van de druk in het inwendige van de paal wordt veroorzaakt; c. het afsluiten van de verbinding tussen de afzonderlijke ruimte en het inwendige van de paal; 25 d. het een aantal malen herhalen van de stappen a, b en c totdat de paal tot de vereiste diepte in de bodem is gedrongen.This object is achieved by a method of the type mentioned in the preamble, which is characterized by the steps of: a. Generating a negative pressure in a separate space separated from the pile; b. instantaneously connecting the pressurized separate space to the interior of the spawn, causing a jerky drop in pressure within the interior of the pile; c. closing the connection between the separate space and the interior of the pile; 25 d. repeating steps a, b and c a number of times until the pile has penetrated into the soil to the required depth.

Het schoksgewijs verlagen van de druk binnenin de paal voorkomt dat de grondwaterstroom zich ten volle kan ontwikkelen, waardoor de instroming van water naar het inwendige van de paal via de bodem en onder de onderrand van de paal wordt beperkt. Bij elke schoksgewijze verlaging van de druk in het 30 inwendige van de paal zal de paal door de op de paalkop uitgeoefende overdruk over een bepaalde lengte in de bodem worden gedreven, zonder dat er grondbreuk langs scheidingsvlakken optreedt.Jerking down the pressure inside the pile prevents the groundwater flow from developing fully, limiting the inflow of water to the interior of the pile through the bottom and below the bottom edge of the pile. With every shock-like reduction of the pressure in the interior of the pile, the pile will be driven into the ground over a certain length by the overpressure exerted on the pile head, without ground breakage occurring along interfaces.

Bij voorkeur wordt de onderdruk in de afzonderlijke ruimte opgewekt door de ruimte af te sluiten en het erin aanwezige water niet weg te pompen. Dit is een eenvoudige en effectieve manier voor het opwekken van een onderdruk in de afzonderlijke ruimte.Preferably, the negative pressure is generated in the separate space by closing off the space and not pumping out the water present in it. This is a simple and effective way of generating a negative pressure in the separate room.

35 De uitvinding heeft eveneens betrekking op een combinatie van een holle zuigpaal en een inrichting voor het in de bodem van een water drijven van de paal, zoals eveneens bekend uit de Europese octrooiaanvrage 0.011.894. Volgens de uitvinding heeft de inrichting het kenmerk, dat de inrichting ten minste een van de paal gescheiden vat omvat, dat aan de bovenzijde is voorzien van een door een klep afsluitbare opening voor het rechtstreeks in verbinding brengen van het inwendige van het vat met de omgeving, alsmede een 40 verbindingsleiding tussen het vat en de paal voor het verbinden van het inwendige van het vat met het inwendige van de paal, een klep voor het afsluiten en openen van de verbindingsleiding, middelen voor het opwekken van een onderdruk in het inwendige van het vat en middelen voor het besturen van de kleppen en de middelen voor het opwekken van een onderdruk.The invention also relates to a combination of a hollow suction pile and a device for driving the pile into the bottom of a water, as also known from European patent application 0.011.894. According to the invention the device is characterized in that the device comprises at least one vessel separated from the pile, which is provided at the top with an opening closable by a valve for directly connecting the interior of the vessel with the environment and a connecting pipe between the vessel and the pole for connecting the interior of the vessel with the interior of the pole, a valve for closing and opening the connecting pipe, means for generating an underpressure in the interior of the vessel and means for controlling the valves and means for generating an underpressure.

Bij voorkeur omvatten de middelen voor het opwekken van een onderdruk in het vat een pomp, die met 45 het inwendige van het vat in verbinding gebracht kan worden voor het leegpompen van het vat, en een kiep voor het afsluiten van het via de pomp lopende verbindingskanaal tussen het inwendige van het vat en de omgeving. Met deze betrekkelijk eenvoudige constructie kan op effectieve wijze een onderdruk in het vat worden opgewekt.Preferably, the means for generating an underpressure in the vessel comprise a pump, which can be connected to the interior of the vessel for pumping out the vessel, and a tip for closing the connecting channel passing through the pump between the interior of the vessel and the environment. With this relatively simple construction, an underpressure can be effectively generated in the vessel.

50 De uitvinding wordt in het hiernavolgende uitvoeringsvoorbeeld nader toegelicht aan de hand van de bijgaande tekening, waarin: figuur 1 zeer schematisch in langsdoorsnede een gedeeltelijk in de bodem van een water gedrongen zuigpaal weergeeft met een daarop geplaatste inrichting voor het in de bodem drijven van de zuigpaal, figuur 2 schematisch een bepaalde uitvoeringsvorm weergeeft van een op een zuigpaal geplaatste 55 inrichting volgens de uitvinding voor het in de bodem van een water drijven van de zuigpaal, figuur 3 een bovenaanzicht is van de inrichting van figuur 2, en figuur 4 schematisch een andere uitvoeringsvorm weergeeft van een inrichting volgens de uitvinding.The invention is further elucidated in the following exemplary embodiment with reference to the appended drawing, in which: figure 1 shows very diagrammatically in longitudinal section a suction post partially penetrated into the bottom of a water with an apparatus placed thereon for driving the bottom suction post, figure 2 schematically represents a particular embodiment of a device according to the invention placed on a suction post for driving the suction post into the bottom of a water, figure 3 is a top view of the device of figure 2, and figure 4 schematically a represents another embodiment of a device according to the invention.

194169 2194169 2

In figuur 1 is zeer schematisch een zuigpaal 1 weergegeven die gedeeltelijk in een bodem 2 onder een wateroppervlak 10 is gedrongen. De zuigpaal 1 bestaat uit een buisvormig lichaam 3 dat aan de bovenzijde is afgesloten door een kap 4 en aan de onderzijde is voorzien van een snijrand 5 om het in de bodem 2 drijven te vergemakkelijken. Een dergelijke zuigpaal wordt in de bodem 2 gedreven door de druk in het 5 inwendige 6 van de zuigpaal 1 te verlagen door er water uit te verwijderen. Het indrijven kan worden uitgevoerd met een zeer schematisch aangegeven inrichting 7 die via een leiding 8 in verbinding staat met het inwendige 6 van de zuigpaal 1. Door het verlagen van de druk in het inwendige 6 van de zuigpaal 1 ontstaat er drukverschil tussen het inwendige 6 van de zuigpaal 1 en de de zuigpaal omgevende watermassa, waardoor een neerwaartse kracht op de kap 4 wordt uitgeoefend, welke kracht de zuigpaal 1 in de 10 bodem 2 drijft. De inrichting 7, die bij voorkeur als eenheid is uitgevoerd, is verbonden met een hijskabel 9 waarmee de inrichting 7 al of niet in combinatie met de losneembaar met de inrichting 7 verbonden zuigpaal 1 vanaf een boot of lichter wordt neergelaten en waarmee de inrichting 7, na het in de bodem 2 drijven van de zuigpaal 1 weer wordt opgehesen.Figure 1 shows very diagrammatically a suction pole 1 which has been partially penetrated into a bottom 2 below a water surface 10. The suction pole 1 consists of a tubular body 3 which is closed at the top by a cap 4 and at the bottom is provided with a cutting edge 5 to facilitate floating in the bottom 2. Such a suction pole is driven into the bottom 2 by lowering the pressure in the interior 6 of the suction pole 1 by removing water from it. Driving can be carried out with a very schematically indicated device 7 which is connected via a pipe 8 to the interior 6 of the suction post 1. By lowering the pressure in the interior 6 of the suction post 1, a pressure difference is created between the interior 6 of the suction post 1 and the water mass surrounding the suction post, whereby a downward force is exerted on the hood 4, which force drives the suction post 1 into the bottom 2. The device 7, which is preferably designed as a unit, is connected to a hoisting cable 9 with which the device 7 is lowered from a boat or lighter, whether or not in combination with the suction pole 1 detachably connected to the device 7, and with which the device 7, after the suction pile 1 has been driven into the ground 2, it is lifted again.

In figuur 2 en 3 is een bepaalde uitvoeringsvorm van de op een zuigpaal 1 geplaatste inrichting 7 voor 15 het in de bodem 2 van een water drijven van de zuigpaal 1 meer in detail weergegeven. De inrichting 7 omvat in de weergegeven uitvoeringsvorm drie vaten 11 en een pomp 12. Elk van de vaten 11 staat via een verbindingsleiding 13 in verbinding met een kamer 14 aan de zuigzijde van de pomp 12. Via de kamer 14 staan de verbindingsleidingen 13 in verbinding met de leiding 8 die naar het inwendige 6 van de zuigpaal 1 leidt. In de leiding 8 is een eerste klep 15 aangebracht, waarmee de leiding 6 kan worden afgesloten of 20 geopend.Figures 2 and 3 show a more detailed embodiment of the device 7 placed on a suction post 1 for driving the suction post 1 into the bottom 2 of a water. In the embodiment shown, the device 7 comprises three vessels 11 and a pump 12. Each of the vessels 11 is connected via a connecting pipe 13 to a chamber 14 on the suction side of the pump 12. Connecting pipes 13 are connected via chamber 14 with the pipe 8 leading to the interior 6 of the suction pole 1. A first valve 15 is arranged in the pipe 8, with which the pipe 6 can be closed or opened.

De pomp 12 is verder voorzien van een afvoer 16 waarin een tweede klep 17 is aangebracht voor het sluiten en openen van de afvoer 16. Elk vat 11 is aan de bovenzijde voorzien van een door een derde klep 18 afsluitbare opening 19, via welke opening het inwendige van het vat 11 rechtstreeks in verbinding kan worden gebracht met de omgeving.The pump 12 is further provided with a drain 16 in which a second valve 17 is arranged for closing and opening the drain 16. Each vessel 11 is provided at the top with an opening 19 which can be closed by a third valve 18, through which opening the interior of the vessel 11 can be directly communicated with the environment.

25 De inrichting is verder voorzien van een regel- en verbindingskast 20, waarin (niet nader weergegeven) middelen voor het besturen van de verschillende kleppen en de pomp 12 zijn ondergebracht. De verschillende leidingen voor de energietoevoer en de besturing zijn in de tekening niet nader weergegeven. De hijskabel 9, waarin tevens een voedingsleiding kan zijn geïntegreerd, is verbonden met de regel- en verbindingskast 20.The device is further provided with a control and connection box 20, in which (not shown in more detail) means for controlling the various valves and the pump 12 are accommodated. The different lines for the energy supply and the control are not shown in the drawing. The hoisting cable 9, in which a supply line can also be integrated, is connected to the control and connection box 20.

30 De inrichting 7 is met behulp van drie kabels 21 die vanaf de onderzijde van de regel- en verbindingskast 20 naar drie over de omtrek van de zuigpaal 1 verdeelde punten 22 lopen, verbonden met de zuigpaal 1.The device 7 is connected to the suction post 1 by means of three cables 21 which run from the bottom of the control and connection box 20 to three points 22 distributed over the circumference of the suction post 1.

De verbinding van de drie kabels 21 met een ophangoog 23 aan de onderzijde van de regel- en verbindingskast 20 kan worden losgekoppeld.The connection of the three cables 21 with a suspension eye 23 at the bottom of the control and connection box 20 can be disconnected.

De inrichting 7 kan verder nog omgeven zijn door een (hier niet nader weergegeven) beschermkooi.The device 7 can further be surrounded by a protective cage (not shown here in more detail).

35 Bij het installeren van de holle zuigpaal 1 in de bodem 2 van een water met behulp van de inrichting 7 wordt als volgt te werk gegaan.When installing the hollow suction post 1 in the bottom 2 of a water with the aid of the device 7, the procedure is as follows.

Nadat op een (hier niet weergegeven) boot of lichter de inrichting 7 door middel van de kabels 21 is verbonden met de zuigpaal 1, waarbij een naar de omgeving toe dichte verbindingsleiding 8 tussen de inrichting 7 en het inwendige 6 van de zuigpaal 1 tot stand is gebracht, en de hijskabel 9 is verbonden met 40 de regel- en verbindingskast 20, wordt de gehele eenheid vanaf de boot of lichter afgezonken. Tijdens het afzinken staan alle kleppen 15, 17 en 18 open, totdat de kap 4 van de zuigpaal 1 onder water is. Vervolgens worden alle kleppen 15,17 en 18 gesloten. De vaten 11 zijn dan nog met lucht gevuld en functioneren tijdens het verder afzinken van de eenheid als boei voor de stabilisatie van de zuigpaal 1.After on a boat or lighter (not shown here) the device 7 is connected by means of the cables 21 to the suction post 1, whereby an environmentally close connecting pipe 8 between the device 7 and the interior 6 of the suction post 1 is established. and the hoisting cable 9 is connected to 40 the control and junction box 20, the whole unit is sunk from the boat or lighter. During the sinking all valves 15, 17 and 18 are open, until the hood 4 of the suction pole 1 is under water. Then all valves 15, 17 and 18 are closed. The vessels 11 are then still filled with air and function as a buoy for the stabilization of the suction pile 1 during the further sinking of the unit.

Zodra de paal 1 met de onderrand 5 de bodem 2 raakt, worden alle kleppen weer geopend. De in de 45 vaten 11 aanwezige lucht zal via de openingen 19 ontsnappen, terwijl water in de vaten 11 stroomt. De paal 1 zal hierbij onder invloed van zijn eigen gewicht over een bepaalde lengte in de bodem 2 dringen.As soon as the post 1 touches the bottom 2 with the bottom edge 5, all flaps are opened again. The air present in the 45 vessels 11 will escape through the openings 19, while water flows into the vessels 11. The pile 1 will penetrate into the bottom 2 over a certain length under the influence of its own weight.

Vervolgens worden de kleppen 15 en 18 gesloten en de pomp 12 gestart. De pomp 12 pompt het water | uit de vaten 11, waardoor in de vaten 11 een onderdruk ten opzichte van de omgeving wordt opgewekt. Na verloop van een bepaalde tijd of wanneer een bepaalde onderdruk in de vaten is gerealiseerd, wordt de 50 klep 17 in de afvoer 16 van de pomp 12 gesloten en de pomp 12 stopgezet. Hierna wordt de klep 15 geopend, bij voorkeur in een zeer korte tijd (plotseling). Door het heersende drukverschil tussen het inwendige 6 van de paal 1 en het inwendige van de vaten 11, zal water vanuit het inwendige 6 van de paai 1 met grote snelheid via de leiding 8 en de verbindingsleidingen 13 naar de vaten 11 stromen, waardoor een schoksgewijze of momentane verlaging van de druk binnenin de paal 1 plaatsvindt en een naar 55 beneden gerichte, slagachtige kracht op de kap 4 van de paal 1 ontstaat. Als gevolg hiervan wordt de paal verder in de bodem 2 gedreven.Valves 15 and 18 are then closed and pump 12 is started. The pump 12 pumps the water | from the vessels 11, whereby an underpressure with respect to the environment is generated in the vessels 11. After a certain period of time or when a certain negative pressure has been realized in the vessels, the valve 17 in the discharge 16 of the pump 12 is closed and the pump 12 is stopped. After this, the valve 15 is opened, preferably in a very short time (suddenly). Due to the prevailing pressure difference between the interior 6 of the pile 1 and the interior of the vessels 11, water from the interior 6 of the spawning 1 will flow at great speed through the pipe 8 and the connecting pipes 13 to the vessels 11, causing a shock or instantaneous reduction of the pressure takes place inside the pile 1 and a downward, impact-like force on the cap 4 of the pile 1 is directed downwards. As a result, the pile is driven further into the bottom 2.

Op het moment dat de paal 1 niet verder in de bodem 2 dringt, wordt de klep 15 gesloten, de klep 17At the moment that the pile 1 does not penetrate further into the bottom 2, the valve 15 is closed, the valve 17

Claims

1. A method of installing a hollow suction post in the bottom of a water, whereby the post is lowered to the bottom, the pressure in the interior of the post is reduced, whereby the post penetrates into the bottom and a column of bottom material in the penetrates interior of the pile, characterized by the 50 steps of: a. generating an underpressure in a separate space separated from the pile; b. instantaneously connecting the pressurized separate space to the interior of the pile, causing a jerky drop in pressure inside the pile; 55 c. closing the connection between the separate space and the interior of the pile; 194169 4 d. repeating steps a, b and c a number of times until the pile has penetrated into the soil to the required depth.

Method according to claim 1, characterized in that the underpressure is generated in the separate space by closing off the space and pumping out the water present therein.

Combination of a hollow suction post and a device for driving the pile into the bottom of a water, characterized in that the device comprises at least one vessel (11) separated from the pile and provided at the top with an opening (19) closable by a valve (18) for direct connection of the interior of the vessel (11) with the environment, as well as a connecting pipe (18,13) between the vessel and the pole (1) for the connecting the interior of the vessel (11) to the interior (6) of the pole (1), a valve (15) for closing and opening the connecting pipe (8,13), means for generating a negative pressure in the interior of the vessel (11) and means for controlling the valves (15, 18) and the means for generating an underpressure.

3 194169 opened and the pump 12 restarted, whereby water is again pumped out of the vessels 11 and these vessels are again pressurized. The above-described steps of pumping out the vessels 11 and shock-reducing the pressure in the interior of the pile 1 by flowing water from the interior 6 of the pile 1 to the barrels 11 underpressure 5 is repeated so often until the desired penetration depth of the pile 1 into the bottom 2 is reached. Finally, the connection between the cables 21 and the suspension eye 23 is disconnected from the control and connection box 20 and the device 7 is hoisted by means of the hoisting cable 9 and brought on board. Instead of lowering the device and the suction post 1 together, it is also possible to first place the suction post 1 on the bottom 2 and then lower the device 7 and connect it underwater with those already on the bottom. 2 placed suction pole, for example with the aid of a diver or a remote-controlled underwater device. Driving the suction pole 1 into the bottom 2 then proceeds in the manner described above. Figure 4 shows another embodiment of the device 7. The same reference numerals have been used for parts corresponding to parts of the device shown in Figures 2 and 3. The embodiment of figure 4 differs from that of figures 2 and 3 in that in this embodiment only one vessel 11 is used and the pump 12 is arranged inside this vessel. This leads to some constructional differences.

The vessel 11 is placed directly on the suction pole 1, whereby the connecting pipe 8 is created. The cables 21 extend from the connection points 22 with the suction pole 1 to connection points 24 which are arranged on the top of the vessel 11 over the circumference thereof. Detachable couplings 25 are arranged between these connection points 24 and the cables 21 near the connection points 24.

The pump 12 is arranged inside the vessel 11 in a tube 26 running from the bottom to the top of the vessel 11. The tube 26 connects at the bottom to the connecting pipe 8 and is provided with openings 27 near the bottom, through which the interior of the vessel communicates with the suction side of the pump 12. The upper end of the tube 26 communicates with the environment and thus forms the drain 16 of the pump 12. Here too, in the drain 16, there is a second valve 17 included.

The vessel 11 is further provided at the top with an opening 19 which can be closed by a third valve 18. The control and connection box 20 is placed on top of the vessel 11 via an intermediate piece 29 provided with openings 28. The operation of the device 7 of figure 4 is the same as that of the device of FIGS. 2 and 3. There are also embodiments of the device with different number (two, four or more) vessels 11 possible. It is also possible to connect the pump to the vessel or vessels in another way. Other means for generating an underpressure in the vessel or vessels can also be used. The suction pole can be removed from the bottom by a device (not shown) which can be connected to the opening at the top of the suction pole and which is adapted to increase the pressure in the interior of the pole. Such a device can be placed on the suction pile in the same way as the device for driving the pile into the ground.

45 Conclusions

Combination according to claim 3, characterized in that the means for generating an underpressure in the vessel (11) comprise a pump (12) which can be connected to the interior of the vessel (11) for pumping out the vessel (11), and a valve (17) for closing the connecting channel passing through the pump (12) between the interior of the vessel (11) and the environment. Hereby 4 sheets drawing