NL8902656A

NL8902656A - Under water tunnel installing arrangement - using four tug boats, cable connected to tunnel sections

Info

Publication number: NL8902656A
Application number: NL8902656A
Authority: NL
Original assignee: Goetaverken Arendal Ab
Priority date: 1988-10-31
Filing date: 1989-10-26
Publication date: 1990-05-16
Also published as: DK540889A; SE8803887D0; SE8803887L; DK540889D0

Abstract

The tunnel sections (10) have a number of pivoting removable pipe sections, each with isolating. Tanker (25) pumps ballast e.g. gravel through pipe line (26) for depositing on top of tunnel section, to lower section into bottom trench (20). End cover plates on tunnel sections are removed, and final positioning is controlled by releasing air through isolating valves.

Description

Werkwijze en middelen voor het installeren van een lichaam op de zeebodemMethod and means for installing a body on the sea bed

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het installeren van een lichaam met een grote massa beneden de zeespiegel op de zeebodem, waarbij het lichaam na het te water laten en het transporteren naar de plaats van installatie ter hoogte van de zeespiegel drijft. Ook heeft de uitvinding betrekking op middelen voor het in overeenstemming met het voorgaande installeren van een lichaam, dat tenminste één gesloten,drijfvermogen bezittend element omvat met een afsluiter die geopend kan worden en met tenminste drie beheersingslijnen die verbonden zijn met hulpvaartuigen.The invention relates to a method for installing a body with a large mass below sea level on the sea bed, wherein the body floats at sea level after being launched and transported to the place of installation. The invention also relates to means for installing a body in accordance with the foregoing comprising at least one closed buoyancy element with an opening valve and at least three control lines connected to auxiliary vessels.

Bij het neerlaten en het installeren van een lichaam met een grote massa, bijvoorbeeld tunnelgedeelten, voetconstructies en dergelijke, op de zeebodem zijn gewoonlijk omvangrijke voorzieningen in uitrusting nodig en tevens zeer goed weer. Gewoonlijk worden twee grote schepen gebruikt die evenwijdig aan elkaar verankerd zijn en met elkaar verbonden zijn via tenminste twee horizontale balken. De schepen zijn voorzien van takelmechanismen voor het neerlaten van het lichaam dat tussen de schepen gedragen wordt. De monteringen voor de horizontale balken moeten in staat zijn te draaien in drie vlakken. Het gebruik van deze uitrusting noodzaakt tot een zeer exacte positionering van de schepen, omdat het hijsmechanisme in verhouding langzaam werkt en de schepen in exacte positie gehouden moeten worden gedurende de volledige eindfase van het neerlaten, wanneer het lichaam zich aangrenzend aan de zeebodem bevindt.When lowering and installing a body with a large mass, for example tunnel sections, foot structures and the like, on the seabed, extensive equipment provisions are usually required and also very good weather. Usually two large ships are used which are anchored parallel to each other and connected by at least two horizontal bars. The ships are equipped with hoisting mechanisms for lowering the body that is carried between the ships. The mounts for the horizontal bars must be able to rotate in three planes. The use of this equipment necessitates a very precise positioning of the ships, because the hoisting mechanism operates relatively slowly and the ships have to be kept in exact position during the entire final phase of the lowering, when the body is adjacent to the sea bottom.

Het doel van de uitvinding is om een installatiewijze te verschaffen, die uitgevoerd kan worden met minder uitrusting en met welke de eindfase van het neerlaten onmiddellijk uitgevoerd kan worden wanneer het lichaam zich in de juiste positie bevindt.The object of the invention is to provide an installation method which can be performed with less equipment and with which the final phase of lowering can be carried out immediately when the body is in the correct position.

Hiertoe heeft de uitvinding het kenmerk,dat tenminste één gesloten, drijfvermogen bezittend element, dat voorzien is van een afsluiter-orgaan dat te openen is, bevestigd is aan het lichaam, dat tenminste drie kabels verbonden zijn met verschillende plaatsen op het lichaam en met behulp van hulpvaartuigen in verschillende richtingen gespannen zijn, dat het lichaam door ballasten afgezonken wordt totdat het beneden de zeespiegel drijft, nabij de zich op de zeebodem bevindende plaats van installatie, terwijl de positie van het lichaam geregeld wordt via de spanning van de kabels van de vaartuigen en dat het lichaam tenslotte neergelaten wordt op zijn bestemde plaats op de zeebodem door het laten ontwijken van een geregelde hoeveelheid lucht uit elk drijfvermogen bezittend element, via het respectievelijke afsluiterorgaan. Een voordeel van deze werkwijze is gelegen in het feit dat de eindfase van het neerlaten ogenblikkelijk uitgevoerd kan worden, dat wil zeggen snel. Dit vergemakkelijkt het positioneren van het lichaam, in het bijzonder wanneer stromingen het werk moeilijk maken.To this end, the invention is characterized in that at least one closed buoyancy element, which is provided with a valve member which can be opened, is attached to the body, that at least three cables are connected to different places on the body and by means of of auxiliary vessels tensioned in different directions that the body is sunk by ballasts until it floats below sea level, near the installation site located on the sea bed, while the position of the body is controlled by the tension of the cables of the vessels and that the body is finally lowered to its intended location on the sea floor by venting a controlled amount of air from each buoyancy element, through the respective valve member. An advantage of this method lies in the fact that the final phase of the lowering can be carried out immediately, that is to say quickly. This facilitates body positioning, especially when currents make work difficult.

Bij voorkeur laat men het lichaam door ballasten zinken door een toevoer van ballastmateriaal naar de bovenkant van het lichaam.Preferably, the body is caused to sink by ballasts through a supply of ballast material to the top of the body.

De middelen volgens de uitvinding hebben het kenmerk dat elk drijfvermogen bezittend element lang is en op draaibare wijze verbonden is, met één kort eind het dichtst bij het lichaam. Deze opstelling van de drijfvermogen bezittende elementen maakt het mogelijk dat hun druk-kingspunt hoog boven het zwaartepunt van het lichaam gelegen kan zijn.The means of the invention are characterized in that each buoyancy element is long and rotatably connected, with one short end closest to the body. This arrangement of the buoyancy elements allows their point of compression to be high above the center of gravity of the body.

Bij voorkeur is het drijfvermogen bezittende element lang genoeg en zodanig met het lichaam verbonden dat het de afstand overbrugt tussen het lichaam en de zeespiegel, wanneer het lichaam rust in zijn gewenste positie op de zeebodem. Deze voorziening vergemakkelijkt het hanteren van het drijfvermogen bezittende element.Preferably, the buoyancy element is connected to the body long enough and that it bridges the distance between the body and the sea level when the body is resting in its desired position on the sea bed. This feature facilitates handling of the buoyancy element.

Volgens een andere voorkeursuitvoering van de uitvinding is het drijfvermogen bezittende element kosten maken van een aan het lichaam voorzien,hoekvormig orgaan, dat in neerwaartse richting open is, door het over een hoek verdraaien van het drijfvermogen bezittende element in de richting van de haak en voorbij het bereik daarvan.According to another preferred embodiment of the invention, the buoyancy element is cost of a body-provided angular member that opens downwardly by rotating the buoyancy element angularly toward the hook and beyond its range.

Bij voorkeur zijn verscheidene drijfvermogen bezittende elementen op grote afstanden van elkaar aan het lichaam bevestigd.Preferably, several buoyant elements are attached to the body at great distances from each other.

In het onderstaande zal een uitvoering van de uitvinding nu meer in detail beschreven worden, onder verwijzing naar de begeleidende tekeningen, waarin:In the following, an embodiment of the invention will now be described in more detail, with reference to the accompanying drawings, in which:

Pig. 1 op schematische wijze en in perspectief een tunnelge-deelte weergeeft tijdens het slepen daarvan naar de plaats van installatie, waarbij het gedeelte voorzien is van drijfvermogen bezittende elementen voor het uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding;Pig. 1 schematically and in perspective shows a tunnel section during towing thereof to the installation site, the section being provided with buoyancy elements for carrying out the method according to the invention;

Fig. 2 op overeenkomstige wijze het tunnelgedeelte weergeeft tijdens het neerlaten en de plaatsing;Fig. 2 similarly depicts the tunnel section during lowering and placement;

Fig. 3 het tunnelgedeelte weergeeft in op de zeebodem geplaatste toestand; enFig. 3 shows the tunnel section in a position placed on the seabed; and

Fig. 4 op een grotere schaal de verbinding weergeeft tussen de drijfvermogen bezittende elementen en het tunnelgedeelte.Fig. 4 shows on a larger scale the connection between the buoyancy elements and the tunnel section.

In het onderstaande zullen de werkwijze en de middelen volgens de uitvinding beschreven worden in samenhang met de installatie van tunnelgedeelten op de zeebodem. De werkwijze is echter toepasbaar voor andere constructies die een grote massa en volume bezitten, bijvoorbeeld funderingen en soortgelijke bodeminrichtingen.In the following, the method and means according to the invention will be described in connection with the installation of tunnel sections on the sea bed. However, the method is applicable to other structures that have a large mass and volume, for example foundations and similar bottom devices.

In fig. 1 is een tunnelgedeelte 10 weergegeven tijdens het slepen daarvan naar de plaats van installatie door middel van een sleepboot 11. Het gedeelte 10 heeft een lengte van ongeveer 150 meter en omvat twee wegdekken 13, die gescheiden zijn door een scheidingswand 12.In Fig. 1, a tunnel section 10 is shown during towing to the place of installation by means of a tug 11. The section 10 has a length of approximately 150 meters and comprises two road surfaces 13, which are separated by a dividing wall 12.

Elk eind van het gedeelte is afgedicht door middel van een stalen plaat 14. In deze toestand heeft het gedeelte zelf een drijfvermogen, dat voldoende is om het drijvend te houden ter plaatse van de zeespiegel 15.Each end of the section is sealed by a steel plate 14. In this state, the section itself has buoyancy sufficient to keep it afloat at sea level 15.

Op een beschutte plaats, bijvoorbeeld ter plaatse van de con-structieplaats van het tunnelgedeelte, vóór het begin van het slepen, zijn acht lange,drijfvermogen bezittende elementen 16 op draaibare wijze verbonden met de zijden van het gedeelte 10, op regelmatige tussenafstanden. De drijfvermogen bezittende elementen zijn cilindervormig met een diameter van ongeveer 2,5 meter en een lengte van ongeveer 40 meter, welke lengte overeenkomt met de waterdiepte ter plaatse van de plaats van installatie. Elk drijfvermogen bezittende element omvat een pijp, die aan één eind door middel van een oogje 16a op draaibare wijze verbonden is met een in neerwaartse richting open haak 10a aan de zijde van het tunnelgedeelte. Het andere einde van de pijp is door middel van een draad 17 verbonden met een overeenkomstig eind van een aan de tegenoverliggende zijde van het tunnelgedeelte bevestigde pijp. De pijpen hebben zodanige afmetingen, dat zij de waterdruk ter plaatse van de in-stallatiediepte kunnen verdragen en zijn voorzien van afsluiters 18 (zie fig. 4), die gelijktijdig in alle drijfvermogen bezittende elementen 16 op afstand geregeld kunnen worden via een regelkabel 19, die verbonden is met een gemeenschappelijjke centrale eenheid voor alle verschillende afsluiters in de drijfvermogen bezittende elementen (niet weergegeven in de tekeningen).In a sheltered location, for example at the construction site of the tunnel section, before towing commences, eight long buoyancy elements 16 are pivotally connected to the sides of the section 10 at regular intervals. Buoyancy elements are cylindrical with a diameter of about 2.5 meters and a length of about 40 meters, which length corresponds to the water depth at the installation site. Each buoyancy element includes a pipe which is pivotally connected at one end by an eyelet 16a to a downwardly open hook 10a on the side of the tunnel section. The other end of the pipe is connected by wire 17 to a corresponding end of a pipe attached to the opposite side of the tunnel section. The pipes have dimensions such that they can withstand the water pressure at the installation depth and are provided with shut-off valves 18 (see fig. 4), which can simultaneously be remotely controlled in all buoyancy elements 16 via a control cable 19, connected to a common central unit for all the different valves in the buoyancy elements (not shown in the drawings).

Fig. 2 toont het tunnelgedeelte ter plaatse van de plaats van installatie, waarbij een sleuf 20 voor een met behulp van geprefabriceerde gedeelten gebouwde tunnel uitgegraven is in de zeebodem 21. Het tunnelgedeelte 10 zal dus neergelaten worden in de sleuf 20, in een pre-ciese positie aangrenzend aan het eind van de reeds geïnstalleerde en met elkaar verbonden tunnelgedeelten 22.Fig. 2 shows the tunnel section at the installation site, with a trench 20 for a tunnel constructed using prefabricated sections excavated in the seabed 21. Thus, the tunnel section 10 will be lowered into the trench 20, in a preferred position. adjacent to the end of the already installed and interconnected tunnel sections 22.

Het positioneren van het tunnelgedeelte wordt uitgevoerd met behulp van hulpvaartuigen 23, hetgeen bijvoorbeeld,zoals in de figuur, weergegeven kan worden door vier hulpvaartuigen, die uitgerust zijn met draaibare voortstuwers en uitrustingen voor dynamisch positioneren. Bij voorkeur zijn één of meerdere positiezenders geplaatst aan het eind van de met elkaar verbonden tunnelgedeelten 22. De vier hulpvaartuigen zijn via een respectieve regellijn 24 verbonden met het gedeelte 10.The positioning of the tunnel section is carried out with the aid of auxiliary vessels 23, which, for example, as shown in the figure, can be represented by four auxiliary vessels, which are equipped with rotating propellers and equipment for dynamic positioning. Preferably, one or more position transmitters are positioned at the end of the interconnected tunnel sections 22. The four auxiliary vessels are connected to section 10 via a respective control line 24.

Een met grind geladen tanker 25 is langszij verankerd, op een geschikte afstand van het gedeelte IQ. Het grind wordt gemengd met zeewater om het te kunnen pompen en over te kunnen brengen via de pijp 26 naar de bovenkant van het tunnelgedeelte 10. Deze toevoer van ballast 27 naar het tunnelgedeelte heeft tot gevolg dat dit gedeelte begint te zinken onder de zeespiegel 15. De drijfvermogen bezittende elementen 16 neigen op te zwaaien naar de in fig. 2 weergegeven vertikale stand. Stroken 28 van wrijvingsverminderend materiaal zijn bevestigd aan elke zijde van het tunnelgedeelte, teneinde het opwaarts zwenken van de drijf-vermogen bezittende elementen 16 te vergemakkelijken.A gravel-loaded tanker 25 is anchored laterally at a suitable distance from the portion IQ. The gravel is mixed with sea water to be able to pump and transfer it through the pipe 26 to the top of the tunnel section 10. This supply of ballast 27 to the tunnel section causes this section to begin to sink below sea level 15. Buoyancy elements 16 tend to swing to the vertical position shown in Figure 2. Strips 28 of friction-reducing material are attached to either side of the tunnel section to facilitate upward pivoting of the buoyancy elements 16.

Door een continue toevoer van ballastgrind, zoals bovenbeschreven, kan het tunnelgedeelte neergelaten worden totdat het een positie bereikt direct boven de uitgegraven sleuf 20 in de zeebodem (zie fig. 3).By a continuous supply of ballast gravel, as described above, the tunnel section can be lowered until it reaches a position directly above the excavated trench 20 in the seabed (see Fig. 3).

In deze positie zullen controles uitgevoerd worden om vast te stellen of het tunnelgedeelte op juiste wijze gepositioneerd is met betrekking tot het tunneleind.In this position, checks will be made to determine if the tunnel section is properly positioned with respect to the tunnel end.

Het uiteindelijke neerzetten van het gedeelte kan bijvoorbeeld ogenblikkelijk uitgevoerd worden, door het gelijktijdig openen van alle afsluiters 18. Het gedeelte rust nu op juist gepositioneerde wijze op de zeebodem en kan met behulp van hydraulische organen in langsrichting getrokken worden totdat het op afdichtende wijze aankomt tegen het tunneleind 22.For example, the final deposition of the section can be performed instantly, by simultaneously opening all valves 18. The section now rests in a properly positioned manner on the sea bed and can be pulled longitudinally by hydraulic means until it comes into contact with the seal. the tunnel end 22.

Daarna kan het gedeelte op elke geschikte wijze aan het tunneleind bevestigd worden en kan een opening gesneden worden in de stalen plaat 14 ter plaatse van het onlangs verbonden eind van het gedeelte.Thereafter, the section may be attached to the tunnel end in any suitable manner and an opening may be cut into the steel plate 14 at the recently joined end of the section.

Op hetzelfde moment worden de regellijnen 24 losgemaakt van het gedeelte en worden de drijfvermogen bezittende elementen 16 van het gedeelte 10 verwijderd, door het losmaken van de verbindende draden 17 tussen de paren drijfvermogen bezittende elementen. Nu kunnen de drijfvermogen. bezittende elementen in tegengestelde richtingen van elkaar weggetrokken worden, zoals geïllustreerd wordt door de streep-puntlijn in fig. 4, totdat het oogje 16a uit zijn respectieve hoek 10a gehaakt kan worden. Bij voorkeur heeft elk drijfvermogen bezittende element een klein resterend drijfvermogen, zodat het naar boven naar het oppervlak kan drijven. Alle acht drijfvermogen bezittende elementen kunnen samengebundeld worden en teruggesleept worden naar de constructieplaats van de tunnelgedeelten, waar zij bevestigd kunnen worden aan het volgende tun-nelgedeelte 10.At the same time, the control lines 24 are detached from the section and the buoyancy elements 16 are removed from the section 10 by detaching the connecting wires 17 between the pairs of buoyancy elements. Buoyancy can now. possessing elements are pulled away from each other in opposite directions, as illustrated by the dash-dotted line in Figure 4, until the eyelet 16a can be hooked out of its respective angle 10a. Preferably, each buoyancy element has a small residual buoyancy so that it can float upward to the surface. All eight buoyancy elements can be bundled together and dragged back to the construction site of the tunnel sections where they can be attached to the next tunnel section 10.

Indien, nadat het tunnelgedeelte 10 neergezet is in de sleuf 20, het vastgesteld wordt dat de positionering niet geslaagd was, is het mogelijk om liftkracht toe te voegen in de drijfvermogen bezittende elementen, ofwel door het daaruit pompen van water ofwel door het op pneumatische wijze uitpersen van water daaruit. Wanneer het gedeelte opgeheven is van de zeebodem kan de bovenbeschreven werkwijze voor het neerzetten herhaald worden.If, after the tunnel section 10 has been deposited in the slot 20, it is determined that the positioning was unsuccessful, it is possible to add lift force into the buoyancy elements, either by pumping water out of it or pneumatically squeezing water out of it. When the portion of the seabed has been lifted, the above-described deposition method can be repeated.

De uitvinding is niet beperkt tot de bovenbeschreven uitvoering; verscheidene variaties zijn mogelijk binnen de strekking van de begeleidende conlusies. Bijvoorbeeld kan een verlengend verbindingsstuk aangebracht zijn tussen het drijfvermogen bezittende element 16 en het draaipunt daarvan, wanneer het water diep is. Het aantal voor het positioneren van het tunnelgedeelte 10 gebruikte vaartuigen kan groter of kleiner zijn dan weergegeven is. Het positioneren kan ook uitgevoerd worden door middel van verankerde vaartuigen. Het ballasten van het tunnelgedeelte kan uitgevoerd worden door andere middelen dan een toevoer van ballastmateriaal. De afsluiters 18 kunnen op afzonderlijke wijze geopend en gesloten worden, zodat het tunnelgedeelte met één eind of één hoek tegelijk op de zeebodem neergezet kan worden.The invention is not limited to the above-described embodiment; several variations are possible within the scope of the accompanying claims. For example, an extension connector may be provided between the buoyancy element 16 and its pivot when the water is deep. The number of vessels used to position the tunnel section 10 may be greater or less than shown. Positioning can also be done by means of anchored vessels. The ballasting of the tunnel section can be carried out by means other than a supply of ballast material. The valves 18 can be opened and closed separately, so that the tunnel section can be placed on the sea bottom with one end or one corner at a time.

Claims

Method for installing a body (10) with a large mass below sea level on the seabed, the body floating after launching and transport to the installation site at sea level, characterized in that, that at least one closed buoyancy element (16), which includes an openable valve member (18), is attached to the body (10), that at least three cables (24) are connected to different locations on the body (10) and tensioned in several directions by auxiliary vessels (23) that the body (10) is sunk by ballasts until it floats below sea level, near the installation site located on the sea bed (21), while the position of the body is controlled by means of the tension of the cables (24) of the vessels and that the body is finally lowered into its intended place on the sea bed by avoiding a regulated The amount of air from each buoyancy element (16), through the respective valve member (18).

Method according to claim 1, characterized in that the body (10) is sunk by ballasts by means of a supply of ballast material (27) on the top of the body.

3. Means for installing a body (10) of great mass below sea level on the sea bed, the body floating after launching and transport to the installation site at sea level, comprising at least one closed buoyancy element having a valve member, which can be opened, and at least three cables, which are connected to different places on the body and tensioned in different directions by auxiliary vessels, characterized in that each buoyancy element (16) is long and rotatable connected with one short end closest to the body (10).

Organs according to claim 3, characterized in that the buoyancy element (16) is long enough and connected to the body in such a way that it bridges the distance between the body and the sea level (15) when the body rests on the seabed (21) at its desired position.

Organs according to claim 3 or 4, characterized in that each buoyancy element (16) is detachable from an angular member (10a) on the body (10), which angular member is open in downward direction by rotating the buoyancy element toward the hook and beyond its range.

Organs according to any one of claims 3-5, characterized in that several buoyancy elements (16) are attached to the body (10) at great distances from each other.