WO2018091395A1 - Method for dismantling offshore foundation structures - Google Patents
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Abstract
The invention relates to a method for dismantling offshore foundation structures comprising at least one hollow pile which, at its leading open end, is driven into the subsoil beneath the seabed in such a way that it encloses soil, wherein the hollow pile is hydraulically and/or pneumatically extracted. In particular, the method includes the extraction of the hollow pile in the form of a monopile (1).
Description
Verfahren zum Rückbau von Offshore Gründungs strukturen Process for the dismantling of offshore foundation structures
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Rückbau von Offshore- oder Onshore 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 the dismantling of offshore or onshore foundation structures with at least one hollow pile, which is driven at its leading open end enclosing soil in the ground.
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 kind are, for example, "monopiles" or "tripiles". Such foundation structures are mainly used in onshore or offshore wind turbines as well as in offshore oil and gas production plants.
Offshore-Gründungsstrukturen umfassen normalerweise einen oder mehrere Gründungspfähle, die im küstennahen Flachwasser in den Meeresuntergrund eingetrieben wurden, beispielsweise durch Ram¬ men 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-Wind- kraftanlage umfasst beispielsweise den zuvor erwähnten Monopile, ein auf den Monopile aufgesetztes Übergangsstück (transition piece) und das auf dem Übergangsstück befestigte Bauwerk, bei¬ spielsweise als Turmbauwerk aus einer Vielzahl von Rohrschüssen mit einer darauf angeordneten Gondel, einem in der Gondel ange¬ ordneten Generator und einem auf der Welle des Generators ange- ordneten Rotor. Offshore foundation structures typically include one or more piles that were driven in shallow coastal waters in the subsoil, for example by Ram ¬ men or vibratory driving. 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 comprises for example the aforementioned monopile, a mounted on the monopile transition piece (transition piece) and attached to the transition piece construction, wherein ¬ example as tower building of a plurality of pipe sections having thereon a nacelle, an in the nacelle ange ¬ arranged generator and arranged on the shaft of the generator rotor.
Wenn die wirtschaftliche Nutzung der Offshore-Gründungsstruktur endet, ist es in der Regel erforderlich, diese zurückzubauen.
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 Grün- dungspfahl in definierter Tiefe abzuschneiden. Voraussetzung hierfür ist die Zugänglichkeit der vorgesehenen Schnittebene für ein Schneidwerkzeug. Der als Hohlpfahl ausgebildete Gründungs¬ pfahl 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 erheb¬ lichem Zeitaufwand einher. When the economic exploitation of the offshore start-up structure ends, it is usually necessary to dismantle it. The dismantling must take place 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 the foundation pile to a defined depth. Prerequisite for this is the accessibility of the intended cutting plane for a cutting tool. Therefore, the form of a hollow pile founding ¬ pole must be up to a certain depth eliminated, that is, may have to be removed in this located solids such as sand, gravel, rocks, and clay. Cutting requires the use of special tools and comes with uplifting ¬ Lichem cost associated.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Rückbau von Gründungsstrukturen bereitzustellen, dass einfacher als die bekannten Verfahren durchführbar ist. The invention is therefore based on the object to provide a method for the dismantling of foundation structures that is easier than the known methods feasible.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Er- findung ergeben sich aus den Unteransprüchen. The problem underlying the invention is solved by the features of claim 1. Advantageous embodiments of the invention will become apparent 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 Umschlie- ßung von Erdreich in den Meeresuntergrund eingetrieben ist, wobei das Verfahren sich dadurch auszeichnet, dass der Hohlpfahl hydraulisch extrahiert wird. Dabei wird zweckmäßigerweise hyd¬ raulisch ein Austreiben bzw. Auftreiben des Hohlpfahls bewirkt, wobei die Gewichtskraft des Hohlpfahls vorzugsweise mittels ei- ner hierfür vorgesehenen Hebeeinrichtung aufgefangen wird. One aspect of the present invention relates to a method for the demolition of foundation structures with at least one hollow pile, which is driven at its leading open end enclosing soil in the seabed, wherein the method is characterized in that the hollow pile is extracted hydraulically. Thereby expelling or puffing of the hollow pile is conveniently effected hyd ¬ raulisch, wherein the weight of the hollow pile is preferably collected by egg ner provided for this purpose lifting means.
Unter einem Hohlpfahl im Sinne der vorliegenden Erfindung ist beispielsweise ein Gründungspfahl eines Onshore-Bauwerks oder 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 Meeresunter- grund (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 Grün¬ dungspfahls kann sich oberhalb der Wasserlinie befinden. Auf dieses Ende ist in der Regel ein Übergangsstück aufgeschlossen, welches das Bauwerk aufnimmt. Under a hollow pile according to the present invention, for example, a foundation pile of an onshore structure or an offshore structure, for example in the form of a monopile to understand. This is a cylindrical steel pile which is open at its leading end and has been driven into the seabed, for example by means of ramming or vibration, so that the seabed (sand, gravel, clover and rock) is enclosed in the hollow pile Cavity has penetrated. Naturally, the hollow pile is closed at its leading end by the material that has penetrated into it. The other upper end of the green ¬ dung pile can be located above the waterline. On this end, a transition piece is usually open-minded, which receives the structure.
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. In particular, by the hydraulic extraction of the hollow pile, the method can be carried out without a prior clearing of the hollow pile and without the use of cutting tools. Depending on the nature of the hollow pile, it is not necessary to perform cutting work or welding under water.
Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, den Hohlpfahl vollständig zu extrahieren, d.h. vollständig aus dem Meeresuntergrund heraus¬ zutreiben und/oder herauszuziehen, sodass keine Rückstände in Meeresboden verbleiben. According to the invention, the hollow pile to extract completely, ie completely zutreiben ¬ from the subsoil out and / or pull out, so that no residues remain in the sea floor.
Nach einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung umfasst das Ver- fahren folgende Verfahrensschritte: a) Verschließen von Öffnungen des Hohlpfahls, b) Anbringen eines Anschlusses für eine Fluidleitung an dem Hohlpfahl, sodass der Anschluss mit einem Hohlraum des Hohlpfahls kommuniziert, c) Herstellen einer Verbindung der Fluidleitung mit dem Anschluss,
d) Anschlagen 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. According to a further aspect of the invention, the method comprises the following method steps: a) closing openings of the hollow pile, b) attaching a connection for a fluid line to the hollow pile so that the connection communicates with a cavity of the hollow pile, c) establishing a connection of Fluid line with the connection, d) attaching a hoist to the hollow pile, e) applying pressure medium to the hollow pile with a pressure medium provided via the fluid line, and f) recovering the hoist by means of a crane with extraction of the hollow pile, the crane receiving 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 of the structure and optionally after removal of the transition piece, except the opening at the leading end of the hollow pile to seal all remaining openings or close tightly and to pressurize the cavity in the interior of the hollow pile with pressure, so that the pressure generates within the hollow pile a force that supports and / or causes extraction of the hollow pile.
Zweckmäßigerweise umfasst das Verfahren ein druckdichtes Ver¬ schließen der Öffnungen wenigstens an einem oberen, nicht eingebetteten Ende des Hohlpfahls. The method expediently comprises a pressure-tight closure of the openings 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 be pumped, for example, with a pressure between 10 and 30 bar in the cavity of the hollow pile, but depending on the geological conditions, it may also be necessary to spend 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 standortab- hängige Permeabilität aufweist. Bei sandigen bzw. nicht bindigen Böden ist die Durchlässigkeit beispielsweise größer als bei ton¬ haltigen 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-sealed hollow pile, for example in the form of water pressure or gas pressure, acts on the floor in the interior of the hollow pile, which is formed by the substrate and accordingly has a location-dependent permeability. In sandy or non-cohesive soils, for example, the permeability is greater than in clay- containing or cohesive soils. The escape of water / gas through the soil down to the top of the hollow pile is associated with a pressure loss. Both the decreasing volume as also the pressure loss must be compensated by pumps or compressors. In the case of a particularly high permeability of the soil, the pressure and volume losses may be so great that the required pump or compressor capacity is not sufficient for extraction of the hollow pile.
Eine besonders vorteilhafte und zweckmäßige Variante des Ver¬ fahrens, welche sich besonders für die Extraktion von Hohlpfählen in nicht bindigen Böden eignet, zeichnet sich dadurch aus, dass vor Durchführung des Verfahrensschritts e) eine Verringe¬ rung eines während des Verfahrensschritts e) hydraulisch wirk¬ samen 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. A particularly advantageous and expedient variant of the Ver ¬ driving, which is particularly suitable for the extraction of hollow piles in non-cohesive soil, is characterized in that before carrying out method step e) has a reduced copy ¬ tion of a hydraulically operative during method step e) ¬ seed cross section of the hollow pile in the region of a lower unclamped 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 substrate. The lower end of the hollow pile according to the present invention is thus the lower end of the cavity enclosed by the hollow pile, ie the transition region between the cavity and the floor.
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 reduction of the hydraulically effective cross section of the hollow pile in the region of a lower, not embedded in the ground end can for example be done by a flow restrictor in the form of a diaphragm, a plug or the like is installed in the hollow pile before Druckmittelbeaufschlagung.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, 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.
Wenn bei Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung hydrau¬ lisch 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 beispiels- weise 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. Alternatively or additionally, it can be provided that the hollow pile is filled at least partially with a drilling fluid, for example in the form of a bentonite suspension, before or during the process step e). By introducing a drilling fluid, the permeability of the substrate in the region of the tip of the hollow pile can be reduced. When a lifting force is when the method according to the invention hydrau ¬ lisch generated which is greater than the skin friction between the inner and outer circumference of the hollow pile and the surrounding and, from this beispiels- enclosed subsoil. The weight of the hollow pile is suitably completely absorbed by the lifting device provided for this purpose. The force required to extract the hollow pile is applied hydraulically.
Wenn das Verfahren beim Rückbau einer Offshore-Gründungsstruktur angewendet wird, ist die Verwendung eines Kranschiffs zur Ex¬ traktion des Hohlpfahls vorgesehen, wobei ein auf dem Kranschiff vorgesehener Kran die Gewichtskraft des Hohlpfahls aufnimmt. If the method is used in the demolition of an offshore foundation structure, the use of a crane ship for ex ¬ traction of the hollow pile is provided, wherein a crane provided on the crane receives 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 Druckmittelbe¬ aufschlagung des Hohlpfahls eine Abdichtung des Verschlusskörpers verstärkt oder bewirkt. The closing of openings of the hollow pile may include the introduction of at least one closure body into or at least one opening of the hollow pile. It is particularly advantageous if at least one closure body is inserted from the inside in an opening of the hollow pile, so that a pressure Mitt same ¬ aufschlagung of the hollow pile enhances a seal of the closing body or is effected.
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. Remains the transition piece on the formed as monopile hollow pile, so for example, a cable entry into the transition piece (J-tube entry hole) are sealed from the inside.
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 Über¬ gangsbereichs 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. In a further expedient variant of the method according to the invention, it is provided that the method step a) the introduction of at least one closure body or attaching at least one lid closure in each case an upper and lower non-embedded end of the hollow pile or at each of an upper and lower non-embedded end of the hollow pile, wherein the cross section of the hollow pile is only partially closed at a leading non-embedded end. The non-embedded end of the hollow pile in the sense of the preceding Embodiments is the transition region of the hollow pile between the cavity and the ground, wherein the bottom is formed by the underground enclosed by the hollow pile. Below this About ¬ transition region of the hollow pile is clamped from the ground, this section is also called a clamping length. The clamping length can in principle 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. Zweckmäßigerweise werden an dem Hohlpfahl Mittel zum Anschlagen des Hebezeugs befestigt. Als Mittel zum Anschlagen des Hebezeugs können beispielsweise Befestigungshaken oder Befestigungsösen vorgesehen sein. 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. In addition to the hydraulic extraction of the hollow pile in the sense of support can be provided that in the cavity of the hollow pile or on the hollow pile below the waterline a buoyancy chamber is made or attached, which is filled with a gas. Conveniently, means for striking the hoist are attached to the hollow pile. As a means for striking the hoist, for example, fastening hooks or eyelets can be provided. Before the final pressure medium loading of the hollow pile for the purpose of hydraulic extraction can be provided to test the compressive strength of the hollow pile. Therefore, it is preferably provided that the pressurizing agent comprises a first and second pressure increase, wherein the first pressure increase is used to check the compressive strength of the hollow pile.
Als Druckmittel können eine Flüssigkeit und/oder ein Gas ver¬ wendet werden. 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 mög¬ lich. Beispielsweise kann zunächst eine Flüssigkeit als Druck- mittel Anwendung finden, anschließend kann die Flüssigkeit
teilweise durch ein Gas verdrängt werden, sodass zusätzlich die Auftriebskraft des Gases zur Extraktion benutzt wird. As leverage a liquid and / or gas can be ver ¬ spent. As liquids, for example, water and / or a drilling fluid into consideration. As gas, for example, air is considered. In the invention, a combination of a loading of the hollow pile with liquid and with gas is mög ¬ Lich. For example, first a liquid can be used as a pressure medium, then the liquid can partially displaced by a gas, so that in addition the buoyancy force of the gas is used for 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 fluid. The drilling fluid may be, for example, a solid / water suspension comprising one or more components selected from a group comprising clay minerals, bentonite, barium sulfate, and polymers which can be used to increase the viscosity of the fluid in a particularly advantageous manner.
Alternativ kann eine Mischung von Polymeren und Wasser als Flüssigkeit Anwendung finden. 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. Alternatively, a mixture of polymers and water can be used as liquid. Although in principle provided for the Druckmittelbeafschlagung installation can be installed in the form of pumps or compressors, for example on a crane or a crane ship, is provided in an advantageous variant of the invention, pumps and / or compressors on an upper cover or on an upper lid closure of the hollow pile or to attach to a receptacle to be provided on the hollow pile. This has the advantage that no relative movement takes place between the installation for the pressurizing agent and the hollow pile during the extraction. As a result, hoses and connections are not loaded. In addition, the installation of long high-pressure hoses is unnecessary.
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 Deckel¬ verschlusses auf das obere offene Ende des Monopiles umfasst.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass Übergangsstück auf dem Monopile zu belassen und das Übergangsstück entsprechend abzu¬ dichten . Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. 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 a possibly existing connection element or a possibly existing transition piece for a tower construction or a platform is removed and the method of attaching a Cover ¬ closure on the upper open end of the monopile includes. Alternatively, it can be provided that to leave transition piece on the monopile and dense the transition piece accordingly from ¬ . The invention will be explained below with reference to an embodiment shown in the drawing.
Es zeigen: Figur 1 eine schematische Ansicht einer Offshore-Grün- dungsstruktur, die die Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung nach einem ersten Ausführungsbeispiel veranschaulicht und Figur 2 eine schematische Ansicht einer Offshore-Grün- dungsstruktur, die die Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel veranschaulicht . Figur 1 zeigt eine schematische Ansicht einer Offshore-Grün- dungsstruktur 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 Offs- hore-Bauwerks , beispielsweise eines Turmbauwerks mit einem Wind- kraftgenerator . 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 ein¬ geleitet ist, als teilweise mit Luft gefüllter Hohlkörper aus¬ gebildet .
Das Verfahren gemäß der Erfindung umfasst das druckdichte Ver¬ schließen des Monopiles 1, nachdem die Aufbauten, beispielsweise in Form einer Plattform oder des zuvor erwähnten Turmbauwerks entfernt wurden. 1 shows a schematic view of an offshore foundation structure, which illustrates the implementation of the method according to the invention according to a first exemplary embodiment, and FIG. 2 shows a schematic view of an offshore foundation structure, which implements the method according to the invention a second embodiment illustrated. FIG. 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 already partially dismantled offshore structure, for example a tower construction with a wind power generator. The clamping length L of the monopile 1 in the seabed 2 may be for example about 30 m. In the area of the clamping length L, the monopile is filled with the material of the seabed 2. The extending over part of the monopile 1, extending from the sea floor 3 to above the water level 4, when the dismantling is not yet passed a ¬ formed as a partially air-filled hollow bodies from ¬. The method according to the invention comprises the pressure-tight closure of the monopile 1 after the structures have been removed, for example in the form of a platform or the aforementioned tower structure.
Die Figur 1 veranschaulicht einen Teilschritt des erfindungsge¬ mäßen Verfahrens. Eine obere Öffnung des Monopiles 1 wurde mit einem ersten Deckelverschluss 5 versehen. An dem ersten Deckel- verschluss sind Ösen 6 vorgesehen, an die ein Hubgeschirr 7 eines Krans 8 angeschlagen ist. Der Kran 8 ist auf einem Kranschiff 9 aufgestellt . Figure 1 illustrates a substep of erfindungsge ¬ MAESSEN method. An upper opening of the monopile 1 was provided with a first lid closure 5. At the first lid closure eyelets 6 are provided, to which a lifting harness 7 of a crane 8 is posted. The crane 8 is placed on a crane ship 9.
Der Monopile 1 umfasst eine weitere Öffnung in Form einer Kabe¬ leinführung 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 An- schluss 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 Pum- pen 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 hydrau¬ lische 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.
Auf diese Art und Weise wird der Monopile 1 vollständig hydrau¬ lisch extrahiert und von dem Kranschiff 9 oder einem Transportschiff aufgenommen. The monopile 1 comprises a further opening in the form of a Kabe ¬ leinführung 10, which is designed as a so-called "J-tube". The representation is far easier, since it is evident to the skilled person that the monopile certainly comprise more than just two openings The cable entry 10 is sealed with a closure body 11. At the cover closure 5 or at another suitable location of the monopile 1, a connection is provided for a fluid line designed as a high-pressure line, which 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 infrastructure otherwise required can also be provided via an additional supply ship The filtered seawater enters the hollow space of the monopile via the high-pressure line 1 with a pressure of beisp For example, pumped in between 10 and 30 bar. In this way, the internal pressure of the monopile 1 is slowly increased. The monopile 1 undergoes a hydrau ¬ metallic force which is greater than or equal to the gradually decreasing frictional force on the inner and outer surface of the monopile. 1 At the same time, the monopile 1 is lifted by means of the crane 8 via the lifting gear 7. The crane 8 only overcomes the weight of the monopile. 1 In this way, the monopile 1 is completely hy ¬ cally extracted and received by the crane ship 9 or a transport ship.
Das zweite Ausführungsbeispiel des Verfahrens gemäß der Erfin¬ dung wird anhand der in Figur 2 wiedergegebenen Darstellung des Monopile 1 erläutert. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugs¬ zeichen bezeichnet. The second embodiment of the method according to the OF INVENTION ¬ dung will be explained based on the reproduced in Figure 2 representation of the monopile. 1 Identical components are designated 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 Meeresun- tergrund 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, a second cover closure 11 was installed as a flow restrictor for the pressure medium before the pressure medium is applied to the monopile 1 in its lower end. The lower end in this sense is the transition region between the cavity of the hollow pile and the seabed 2. The clamping length of the monopile 1, as already mentioned, can be quite longer than the unclamped length. The second cover closure 11 as a flow restrictor serves to prevent an excessive loss of pressure medium in the seabed 2 or in 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 ge- ringfügig 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 bei¬ spielsweise weniger als 5 % der inneren Querschnittsfläche des Monopile 1 ausmachen. Bei Druckmittelbeaufschlagung des Monopile 1 ergibt sich durch den zweiten Deckelverschluss 11 eine Ver¬ minderung des Volumenstroms, der durch den Meeresboden 3 entweichen kann, die annähernd proportional zur Reduktion der Querschnittsfläche durch den zweiten Deckelverschluss 11 ist.
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 second cover closure 11 forms in a horizontal plane a circular cross-sectional area whose diameter is slightly smaller than the inner diameter of the monopile 1. It remains an annular gap between the inner wall of the monopole 1 and the second closure lid 11. The annular gap may account for at ¬ play, less than 5% of the internal cross-sectional area of the monopile. 1 In the pressure medium 1, a monopile Ver ¬ reduction of the volume flow, which may escape through the seafloor 3, which is approximately proportional to the reduction of the cross-sectional area through the second lid closure 11 is given by the second lid closure. 11 The annular gap formed between the second lid closure 11 and the inner wall of the monopile can for example also be closed by a labyrinth seal or a lip seal which releases a 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 lid closure may be provided as a flow restrictor in the context of the present invention, a one-sided or double-sided closed cylinder. This cylinder is advantageously self-centering within the monopile 1, ie. floating, arranged. The centering when pressure medium is applied, for example, be supported by the fact that a surface profile is provided on the outer circumferential surface of the cylinder.
Alternativ oder zusätzlich kann der Zylinder mit einer umlaufenden Lippendichtung oder Labyrinthdichtung versehen sein. Alternatively or additionally, the cylinder may be provided with a circumferential lip seal or labyrinth seal.
Der Durchflussbegrenzer kann entweder bereits bei der Installa- tion des Monopile 1 oder unmittelbar vor dessen Extraktion platziert werden. The flow restrictor can be placed either during the installation of 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 An- schluss ander oberen Abdichtung des Monopile 1 während des Ex- traktionsvorgangs konstant. Auf einen oder mehrere bewegliche Verbindungsschläuche kann verzichtet werden.
Bezugszeichenliste One or more pumps or compressors for generating the required pressure 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 lid closure 5 of the monopile 1. In this way, the distance between the installations required for the pressure medium injection and a connection to the upper seal of the monopile 1 remains constant during the extraction process. One or more flexible connecting hoses can be dispensed with. LIST OF REFERENCE NUMBERS
1. Monopile 1. Monopile
2. Meeresuntergrund 2nd subsoil
3. Meeresboden 3rd seabed
4. Wasserspiegel 4. Water level
5. erster Deckelverschluss 5. first lid closure
6. Ösen 6. eyelets
7. Hubgeschirr 7. Hubgeschirr
8. Kran 8. Crane
9. Kranschiff 9. Crane ship
10. Kabeleinführung 10. Cable entry
11. zweiter Deckelverschluss
11. second lid closure
Claims
1. Verfahren zum Rückbau von Gründungsstrukturen mit wenigstens einem Hohlpfahl, der an seinem führenden offenen Ende unter Umschließung von Erdreich in einen Untergrund eingetrieben ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlpfahl hydraulisch und/oder pneumatisch extrahiert wird. 1. A method for the dismantling of foundation structures with at least one hollow pile, which is driven at its leading open end enclosing soil in a substrate, characterized in that the hollow pile is extracted hydraulically and / or pneumatically.
2. Verfahren nach Anspruch 1, umfassend folgende Verfahrens¬ schritte : a) Verschließen von Öffnungen des Hohlpfahls, 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) Anschlagen eines Hebezeugs an den Hohlpfahl, e) Druckmittelbeaufschlagung des Hohlpfahls mit einem über die Fluidleitung bereitgestellten Druckmittel, und 2. The method of claim 1, comprising the following method ¬ steps: a) closing openings of the hollow pole, b) attaching a connector for a fluid line on the hollow pole, so that the terminal communicates with a cavity of the hollow pile, c) preparing a compound of Fluid line with the connection, d) striking a hoist on the hollow pile, e) pressure medium loading of the hollow pile with a pressure medium provided via the fluid line, and
f) Einholen des Hebezeugs mittels eines Krans (8) unter Ex¬ traktion des Hohlpfahls, wobei der Kran (8) die Last des Hohlpfahls aufnimmt.
f) collecting the hoist by means of a crane (8) under ex ¬ traction of the hollow pile, wherein the crane (8) receives the load of the hollow pile.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verfahrensschritt a) ein druckdichtes Verschließen der Öff¬ nungen an einem oberen, nicht eingebetteten Ende des Hohlpfahls umfasst. 3. The method according to claim 2, characterized in that the method step a) comprises a pressure-tight closing of the Öff ¬ voltages at an upper, non-embedded end of the hollow pile.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren vor Durchführung des Verfahrensschritts e) eine Verringerung eines während des Verfahrensschritts e) hydraulischen wirksamen Querschnitts des Hohlpfahls in einem unteren nicht eingebetteten Endes des Hohlpfahls umfasst. 4. The method according to any one of claims 2 or 3, characterized in that the method comprises prior to carrying out the process step e) a reduction during the process step e) hydraulically effective cross-section of the hollow pile in a lower non-embedded end of the hollow pile.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlpfahl vor oder während des Verfahrensschritts e) wenigstens teilweise mit einer Bohrspülung gefüllt wird. 5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the hollow pile before or during the process step e) is at least partially filled with a drilling fluid.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass während Verfahrensschritt e) eine Auftriebs¬ kraft erzeugt wird, die größer ist als die Mantelreibung zwischen dem Hohlpfahl und dem diesen umgebenden Untergrund . 6. The method according to any one of claims 2 to 5, characterized in that during process step e) a buoyancy ¬ force is generated, which is greater than the skin friction between the hollow pile and the surrounding substrate.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Verfahrensschritt a) das Einbringen wenigs¬ tens eines Verschlusskörpers oder das Anbringen wenigstens eines Deckelverschlusses in jeweils einem oberen Ende und in einem nicht eingebetteten unteren Ende des Hohlpfahls oder an jeweils dem oberen Ende und an dem nicht eingebet-
teten unteren Ende des Hohlpfahls umfasst, wobei der Quer¬ schnitt des Hohlpfahls in dem nicht eingebetteten unteren Ende nur teilweise verschlossen wird. 7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that method step a) the introduction wenigs ¬ least a closure body or attaching at least one lid closure in each case an upper end and in a non-embedded lower end of the hollow pile or on each of the upper End and not embedded teten lower end of the hollow pile, wherein the cross ¬ section of the hollow pile is only partially closed in the non-embedded lower end.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlusskörper oder der Deckelverschluss an dem führenden nicht eingebetteten Ende des Hohlkörpers als Durchflussbe¬ grenzer ausgebildet ist, dessen Durchmesser kleiner ist als der Innendurchmesser des Hohlpfahls ist und der mit dem Hohlpfahl einen umlaufenden offenen Ringsspalt bildet. 8. The method according to claim 7, characterized in that the closure body or the lid closure is formed at the leading non-embedded end of the hollow body as Durchflußbe ¬ limiter whose diameter is smaller than the inner diameter of the hollow pile and the hollow pile with a circumferential open annular gap forms.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Hohlraum des Hohlpfahls oder an dem Hohlpfahl eine Auftriebskammer hergestellt oder angebracht wird, die mit einem Gas befüllt wird. 9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that in a cavity of the hollow pile or on the hollow pile, a buoyancy chamber is produced or attached, which is filled with a gas.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Hohlpfahl Mittel zum Anschlagen des Hebezeugs befestigt werden. 10. The method according to any one of claims 2 to 9, characterized in that means are attached to the hollow pile for striking the hoist.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Verfahrensschritt e) eine erste und zweite Druckerhöhung umfasst, wobei die erste Druckerhöhung zur Überprüfung der Druckbeständigkeit des Hohlpfahls dient . 11. The method according to any one of claims 2 to 10, characterized in that the method step e) comprises a first and second pressure increase, wherein the first pressure increase is used to check the pressure resistance of the hollow pile.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Druckmittel eine Flüssigkeit und/oder ein Gas verwendet wird.
12. The method according to any one of claims 1 to 11, characterized in that as pressure medium, a liquid and / or a gas is used.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass als Flüssigkeit eine Bohrspülung und/oder Wasser verwendet wird . 13. The method according to claim 12, characterized in that a drilling fluid and / or water is used as liquid.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass als Bohrspülung eine Feststoff/Wasser Suspension Anwendung findet, die ein ödere mehrere Komponenten umfasst, die aus¬ gewählt sind aus einer Gruppe umfassend Tonmineralien, Bentonit, Bariumsulfat und Polymere. A method according to claim 13, characterized in that a solid / water suspension is used as Bohrspülung, which comprises a ödere several components which are ¬ selected from a group comprising clay minerals, bentonite, barium sulfate and polymers.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14 umfassend die Installation wenigstens einer Hochdruckpumpe auf einem obe¬ ren Deckelverschluss des Hohlpfahls.
15. The method according to any one of claims 1 to 14 comprising the installation of at least one high-pressure pump on a obe ¬ ren cover closure of the hollow pile.
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