[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abtrennen rohrförmiger
Gründungspfähle unter Wasser, bei welchen die Wandung des Pfahles durch ein in dessen
Innenraum eingebrachtes Trennwerkzeug durchtrennt wird.
[0002] Zur Ausbeutung von unter dem Meeresboden liegenden Rohstoffvorkommen werden schon
seit längerem Bohr- und Förderinseln im offenen Meer aufgestellt, die in der Regel
durch in den Meeresboden eingerammte, rohrförmige Gründungspfähle festgelegt werden.
Derartige Gründungspfähle werden dabei je nach den Anforderungen entweder durch den
Innenraum der rohrförmigen Bohrinselbeine oder durch um deren Fußbereiche angeordnete
Pfahlhalterungen eingetrieben und danach meist durch Ausfüllen des Ringspalts zwischen
dem aus dem Meeresboden herausragenden Pfahlende und der umgebenden Pfahlhalterung
oder Bohrinselbein mit Beton mit der zu verankernden Struktur dauerhaft verbunden.
Wenn nun die auf diese Weise ausgebeutete Lagerstätte erschöpft ist, wird die zu
deren Ausbeutung benötigte Bohr- oder Förderinsel vielfach nutzlos und zu einem störenden
Hindernis für die Schiffahrt. Man hat daher schon einige kleinere, im flachen Wasser
stehende und mit nur wenigen Gründungspfählen kleinen Durchmessers und geringer Wandstärke
verankerte Strukturen dieser Art dadurch entfernt, daß die zu gehörigen Gründungspfähle
durch Unterwasser-Sprengungen dicht über dem Meeresboden zerlegt wurden. Dieses Verfahren
ist jedoch für mit zahlreichen großkalibrigen Gründungspfählen hoher Wandstärke in
großer Wassertiefe verankerte Strukturen nicht mehr durchführbar, zumal derartige
in erheblichem Umkreis alle Lebewesen tötende Unterwasser-Sprengungen in verschiedenen
Regionen bereits aus Umweltschutzgründen verboten wurden.
[0003] In einem anderen Fall wurde nach Entfernen der Produktionsplattform mittels eines
auf der verbleibenden Struktur zentral angebrachten Kranes ein hydraulisch angetriebenes
Trennwerkzeug durch die oben offenen Bohrinselbeine in die in deren Fußabschnitten
geführten, in den Meeresboden eingetriebenen Gründungspfähle heruntergelassen, wo
es sich an der Pfahlwandung selbst führte und in dieser einen zerspanenden Trennschnitt
erzeugte. Diese Arbeitsweise erfordert jedoch die Anbringung eines Arbeitsgerüsts
auf jedem Bohrinselbein und ist insgesamt sehr zeitraubend und aufwendig. Sie läßt
sich überdies nicht für die größeren, in tieferem Wasser gegründeten Bohrinseln anwenden,
da diese meist durch eine größere Anzahl von um jedes Bohrinselbein herum gruppierten
Gründungspfählen verankert sind, die in an den Bohrinselbeinen angeordneten Pfahlhalterungen
geführt und mit diesen nach dem Eintreiben durch Ausfüllen des Ringraumes mit Beton
dauerhaft verbunden sind.
[0004] Aufgabe der Erfindung ist es nun, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abtrennen
rohrförmiger Gründungspfähle unter Wasser der eingangs genannten Art zu schaffen,
die auf einfache Weise auch in großer Wassertiefe ein zuverlässiges Abtrennen von
Gründungspfählen auch an einer noch unter dem Meeresboden liegenden Stelle gestatten
und auch von einem Arbeitsschiff aus anwendbar sind.
[0005] Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Verfahren zum Abtrennen rohrförmiger Gründungspfähle
unter Wasser der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 ausgestattet.
[0006] Das Aufsetzen und Festklemmen des Arbeitsgeräts auf dem Oberrand des Gründungspfahles
kann auch von einem Arbeitsschiff aus relativ rasch und einfach durchgeführt werden,
wobei das am unteren Ende des in den Innerraum des Pfahles eingeführten, langgestreckten
Tragschafts befindliche Schneid- oder Brennwerkzeug erlaubt, den Pfahl auch an einer
unter dem Meeresboden liegenden Stelle abzutrennen, so daß von diesem keinerlei vom
Meeresboden aufragendes Hindernis zurückbleibt.
[0007] Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen 2
bis 7 beschrieben.
[0008] Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Vorrichtung zum Abtrennen rohrförmiger
Gründungspfähle unter Wasser der eingangs bezeichneten Art, die mit den Merkmalen
des Patentanspruches 8 versehen ist.
[0009] Diese Vorrichtung kann am Kranseil eines Arbeitsschiffes abgesenkt und auf den Oberrand
des abzutrennenden, rohrförmigen Gründungspfahles so zentriert aufgesetzt werden,
daß dabei der langgestreckte, abwärts vorstehende Tragschaft zentrisch in den Gründungspfahl
hineinragt. Die Klemmvorrichtungen legen das Arbeitsgerät dann gegen die Umfangswand
des Pfahles fest, so daß gleichzeitig eine Zentrierung und eine zuverlässige Halterung
sowohl gegen vertikale und horizontale Bewegungen, als auch gegen etwaige beim Durchtrennen
der Pfahlwand auf das Schneidwerkzeug wirkende Drehmomente erzielt wird.
[0010] Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen dieser Vorrichtung sind in den Unteransprüchen
9 bis 29 beschrieben.
[0011] Bei Verwendung einer mit dem Arbeitsgerät unter Wasser abgesenkten elektro-hydraulischen
Arbeitseinheit mit Hydraulikmotoren zum Verdrehen des Tragschafts oder des Werkzeugträgers
sowie jeweils durch Elektromotoren angetriebenen, entweder im geschlossenen Kreislauf
mit einem mitgeführten Druckmittelbehäl ter verbundenen oder im offenen Kreislauf
einfach Umgebungswasser ansaugenden Pumpen kann die Vorrichtung auch in sehr großen
Wassertiefen ohne lange Druckmittelleitungen mit hohem Wirkungsgrad arbeiten. Wenn
der vorteilhaft rohrförmig ausgebildete Tragschaft bzw. der Werkzeugträger am unteren
Ende mit Schneidkanten ausgerüstet ist, können die im abzutrennenden Gründungspfahl
abgesetzten Sinkstoffe beim Einführen des Tragschafts in den Innenraum des Gründungspfahls
gleichzeitig gelöst und weggespült werden, so daß auch bei einem zunächst nahezu vollständig
mit Feststoffen ausgefüllten Pfahl das Schneid- oder Brennwerkzeug auf die für den
gewünschten Trennschnitt vorgesehene Tiefe eingeführt werden kann.
[0012] Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens
sowie der zugehörigen Vorrichtung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 : eine schematische Ansicht der an einem Tragseil auf einen an einem Bohrinselbein
angebrachten Pfahl abgesenkten Vorrichtung,
Fig. 2 : eine vergrößerte schematische Darstellung der Vorrichtung gemäß Fig. 1 in
auf den Pfahl aufgesetzter Stellung,
Fig. 3 : eine schlankere Ausführungsform der Vorrichtung in auf den tief in einer
Pfahlhalterung liegenden Oberrand des Pfahles aufgesetzten Stellung,
Fig. 4 : die Vorrichtung gemäß Fig. 3 in durch ein Bohrinselbein auf einen darin
geführten Pfahl aufgesetzter Stellung,
Fig. 5 : die Vorrichtung gemäß Fig. 4 in auf einem Gründungspfahl in einem senkrechten
Bohrinselbein aufsitzender Stellung,
Fig. 6 : einen Längsschnitt durch eine mit einer Unterwasser-Antriebseinheit versehene
Vorrichtung,
Fig. 7 : einen Längsschnitt durch eine ähnliche Vorrichtung mit offenem Druckmittelkreislauf,
Fig. 8 : einen vergrößerten Längsschnitt des unteren Endes des Tragschaftes der Vorrichtung
gemäß Fig. 2,
Fig. 9 : einen vergrößerten Längsschnitt durch den unteren Abschnitt des Tragschaftes
einer abgewandelten Vorrichtung,
Fig. 10 : einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung mit Druckmittelzufuhr von einer
entfernten Druckmittelquelle,
Fig. 11 : einen teilweisen Längsschnitt durch eine abgewandelte Vorrichtung und
Fig. 12 : eine schematische Darstellung einer auf den Rammpfahl abgesenkten Vorrichtung
gemäß Fig. 10 mit daneben hängender Antriebseinheit.
[0013] Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Arbeitsgerät 1 wird am Kranseil 6 des Kranes
12 eines Arbeitsschiffes 7 neben einem Bohrinselbein 10 unter Wasser auf einen Pfahl
8 abgesenkt, der mit einer am Bohrinselbein 10 befestigten Pfahlhalterung durch eine
den Ringspalt zwischen dem Pfahl und der Pfahlhalterung 9 ausfüllende Betonschicht
11 dauerhaft verbunden ist. Das Arbeitsgerät 1 besitzt eine elektro-hydraulische
Antriebseinheit 5, die über ein von einer Winde 15 des Arbeitsschiffes 7 herabhängendes
Umbilical 16 mit elektrischer Energie versorgt wird. Das Umbilical 16 enthält darüber
hinaus in herkömmlicher Weise die erforderlichen Signal- und Steuerleitungen. Das
Arbeitsgerät 1 weist ferner ein langgestrecktes, abwärts vorstehendes Schutzrohr
4 auf, durch dessen Innenraum sich ein Tragschaft 3 konzentrisch hindurcherstreckt,
der an seinem herausragenden unteren Ende einen Werkzeugträger 2 trägt. Um das Schutzrohr
4 herum ist ferner ein Einführkonus 13 angeordnet. Die Länge des Arbeitsgeräts 1 ist
so bemessen, daß es nach dem Einführen des konischen Werkzeugträgers 2 in die oberseitige
Öffnung des rohrförmigen Pfahles 8 durch leichtes Absenken des Auslegers des Kranes
12 in die in Fig. 1 strichpunktiert dargestellte Stellung gekippt werden kann, ohne
dabei mit der darüber am Bohrinselbein befestigten Pfahlführung 14 zu kollidieren.
Aus dieser Stellung wird das Arbeitsgerät 1 dann in die in Fig. 2 dargestellte Stellung
abgesenkt, wobei der Einführkonus 13 das Arbeitsgerät 1 selbsttätig auf dem Pfahl
8 so zentriert, daß sich die Stützplatte 17 auf dem Oberrand des Pfahles 8 aufsetzt.
Durch an der Unterseite der Stützplatte 17 angeordnete, in radialer Richtung einwärts
wirkende Anpreßzylinder 18 werden nun Klemmbacken 19, die bei der dargestellten Ausführungsform
als Segmente des Einführkonus 13 ausgebildet sind, gegen die äußere Umfangswand des
Pfahles 8 angepreßt, so daß das Arbeitsgerät auf diesem zentriert festgeklemmt ist
und so auch etwaige aus dem Drehmoment eines an der Innenwand des Pfahles 8 arbeitenden
Schneidwerkzeugs herrührende Kräfte aufnehmen kann.
[0014] Bei der in Fig. 3 dargestellten, abgewandelten Ausführungsform ist das Arbeitsgerät
1 schlanker ausgebildet, so daß es sich auf den tief in der Pfahlhalterung 9 liegenden
Oberrand des Pfahles 8 aufsetzen kann. Bei dieser Ausführungsform sind innerhalb
des Schutzrohres 4 um den Tragschaft 3 herum an der Fußplatte 17 befestigte Anpreßzylinder
20 vorgesehen, welche zugeordnete Klemmbacken 21 durch Öffnungen 22 im Schutzrohr
4 gegen die Innenwand des Pfahles 8 anpressen. In diesen und den folgenden Fig. wurden
die zur Betätigung der Anpreßzylinder 20 erforderlichen, üblicherweise mit einem
Hydrospeicher verbundenen Druckmittelzuleitungen, die Rückleitungen zu einem Druckmittelbehälter
sowie die zugehörigen Umschaltventile aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt.
[0015] Bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform ist das Arbeitsgerät 1 auf den Oberrand
des tief unten im Bohrinselbein 10 geführten Pfahles 8 aufgesetzt und besitzt einen
an der Oberseite der Antriebseinheit 5 angebrachten Kompensator 23, der an zwei Tragseilen
24 und 25 am Kran 12 des Arbeitsschiffes 7 aufgehängt ist. Das Umbilical 16 verläuft
von der Winde 15 durch die hohle Kolbenstange 26 des Kompensators 23 zur Antriebseinheit
5. Der Kompensator 23 dient zum Ausgleich der Relativbewegungen zwischen dem fest
auf dem Pfahl 8 ruhenden Arbeitsgerät 1 und dem sich im Seegang bewegenden Arbeitsschiff
7 bzw. dem Ausleger des Kranes 12. Der Kompensator 23 besitzt einen Zylinder 28, der
durch einen mit der Kolbenstange 26 verbundenen Kolben 27 in eine obere Kammer 29
und eine untere Kammer 35 unterteilt ist. Die Tragseile 24 und 25 werden durch das
Gewicht des Kolbens 27 und der Kolbenstange 26 straff gehalten. In den Kammern 29
und 35 befindet sich Wasser, das bei einer Aufwärtsbewegung des Kolbens 27 durch
Öffnungen 30 im Zylinderdekkel 31 aus der oberen Kammer 29 entweichen und bei einer
Abwärtsbewegung des Kolbens 27 umgekehrt durch diese Öffnungen 30 in die obere Kammer
29 einströmen kann. Die Öffnungen 30 sind so bemessen, daß sie der dem relativ langsamen
Seegang entsprechenden Aufwärtsbewegung wenig Durchströmwiderstand entgegensetzen
und diese praktisch ungehindert erfolgen kann. Wird dagegen das Arbeitsgerät 1 beim
Einführen in das Bohrinselbein 10 versehentlich auf eine Kante aufgesetzt bzw. verkantet
eingeführt, so daß es bei weiterem Ablassen der Tragseile 24 und 25 zunächst verharrt
und dann plötzlich im freien Fall nachfällt, so wirken die Öffnungen 30 zusammen mit
einem Ringspalt 32 zwischen dem Kolben 27 und der Wandung des Zylinders 28 stark hemmend
und vermindern die Fallgeschwindigkeit des Arbeitsgeräts 1 soweit, daß die verbleibende
Bewegungsenergie beim Abfangen der Masse von den Tragseilen 24 und 25 aufgenommen
wird und das Arbeitsgerät den Abfangstoß ohne Schaden verkraftet.
[0016] Die untere Kammer 29 des Zylinders 28 besitzt Öffnungen 34, durch die Wasser ein-
und ausströmen kann. Diese Öffnungen 34 müssen größer ausgelegt sein, als die Öffnungen
30, da zwar bei der Aufwärtsbewegung des Kolbens 27 das Gewicht des ganzen Arbeitsgeräts
über das Wasserpolster in der Kammer 29 auf den Kolben 27 wirkt, bei dessen Abwärtsbewegung
jedoch nur das Gewicht des Kolbens 27 und der Kolbenstange 26. Diese Abwärtsbewegung
darf nicht durch strömungsbedingte Verzögerungen verringert werden, damit die Tragseile
24 und 25 immer straff bleiben und sich nirgends verfangen können.
[0017] Da der Kompensator 23 mit der Antriebseinheit 5 direkt verbunden ist, ergibt sich
eine größere Länge des Arbeitsgerätes 1 was zu dessen Führung vorteilhaft ist, da
es dadurch stets in mindestens zwei Führungen 10a des Bohrinselbeins 10 geführt wird.
Die Tragseile 24 und 25 sind in Fig. 4 um 90° verdreht dargestellt, um zu zeigen,
daß sie neben dem Umbilical 16 verlaufen.
[0018] Bei der in Fig. 5 dargestellten Anordnung ist das Arbeitsgerät 1 in einem senkrechten
Bohrinselbein 10 auf den Pfahl 8 aufgesetzt und trägt an seiner Oberseite ein Verlängerungsrohr
36 zur Erzielung der gewünschten Führungslänge. In die Tragseile 24 und 25 ist ein
hydropneumatischer Kompensator 37 der in der deutschen Patentanmeldung P 35 46 277.9
der Anmelderin beschriebenen Art eingefügt. Hierdurch kann die Arbeitsweise des Kompensators
37 durch Unterwasserkameras optisch überwacht werden. Auch läßt sich die Bremswirkung
durch Anpassung des Gas-Vorspanndruckes dem jeweiligen Gewicht des Arbeitsgerätes
1 besser anpassen. Diese Vorteile lassen sich jedoch nur erzielen, weil ein beim
Auseinanderziehen des Kompensators durch eine aufstrebende Wellenbewegung auf das
Arbeitsgerät 1 durch die hohe Gasvorspannung ausgeübte Zugkraft durch den Reibschluß
der Klemmbacken 21 aufgenommen werden kann. Hierzu braucht nur der Druck des den Anpreßzylindern
20 zugeführten Druckmittels erhöht zu werden.
[0019] Das in Fig. 6 dargestellte Arbeitsgerät besitzt eine Antriebseinheit 5 mit geschlossenem
Druckmittelkreislauf, die eine Reihe Pumpeneinheiten mit jeweils einer an einem Elektromotor
38 angeflanschten Hydraulikpumpe 39 aufweist, die jeweils über eine Verbindungsleitung
40 mit einem Hydraulikmotor 41 und über eine Verbindungsleitung 42 mit einem Druckmittelbehälter
43 verbunden ist. Der von den Hydraulikmotoren 41 über ein Getriebe 44 angetriebene
Tragschaft 3 ist in der Antriebseinheit 5 einerseits in einem Lager 57 der Stützplatte
17 und andererseits in einem Lager 56 der Deckplatte konzentrisch gelagert. Die Antriebseinheit
5 besitzt eine die Stützplatte 17 mit der Deckplatte verbindende äußere Mantelwand
47 und eine zu dieser konzentrische Innenwand 46, die gegen die Tragplatte 17 und
die Deckplatte jeweils durch vorgespannte Federvorrichtungen elastisch abgefedert
ist. Die Pumpeneinheiten sind jeweils an der Innerwand 46 über deren Umfang verteilt
im Ringraum zwischen dieser und der Mantelwand 47 über Tragvorsprünge 48 und elastische
Stützelemente 49 angebracht. Im Ringraum 45 ist ferner eine mit einem Elektromotor
50 verbundene Wasserpumpe 51 angeordnet, die über eine Ansaugöffnung 52 und ein Filtersieb
52a Umgebungswasser ansaugt und dieses unter Druckerhöhung über eine Verbindungsleitung
53 einem weiter unten erläuterten Zweck zuführt. Die Elektromotoren 38 und 50 werden
jeweils über im Umbilical 16 enthaltene elektrische Leitungen 54 und 55 vom Arbeitsschiff
7 mit elektrischer Energie versorgt.
[0020] Bei der in Fig. 7 dargestellten, abgewandelten Ausführungsform sind alle Elektromotoren
38 und 50 jeweils mit einer angeflanschten Druckwasserpumpe 79 verbunden, die über
die Ansaugöffnung 80 und das Filtersieb 80a Umgebungswasser ansaugt und das Druckwasser
über die Verbindungsleitungen 81 und 40 den Hydraulikmotoren 41 zum Antrieb des Tragschaftes
3 über das Getriebe 44 zuführt. Das Druckwasser tritt anschließend aus dem Auslaßstutzen
82 frei in die Umgebung aus, so daß sich insgesamt ein zur Umgebung offener Druckmittelkreislauf
ergibt. Auch hier werden die Elektromotoren 38 und 50 über die im Umbilical 16 geführten
elektrischen Leitungen 54 und 55 mit elektrischer Energie versorgt.
[0021] Bei der in Fig. 8 dargestellten Ausführungsform ist der Tragschafat 3 zusätzlich
in einem am Schutzrohr 4 nahe dessen unterem Ende angeordneten Lager 58 zentrisch
gelagert und an seinem freien Ende mit einem daran auswechselbar befestigten Werkzeugträger
2 verbunden, der sich unterseitig kugelig verjüngt und dort mit Schneidkanten 59 versehen
ist. In seitlichen Öffnungen des Schutzrohres 4 sind Klemmbacken 61 ausschwenkbar
gelagert, die durch zugeordnete Hydraulikzylinder 62 gegen die Innenwand des Pfahles
8 angedrückt werden können.
[0022] Falls der Innenraum des Pfahles 8 weitgehend durch im Laufe der Zeit abgesetzte und
verfestigte Sinkstoffe gefüllt ist, die ein hinreichend weites Einführen des Tragschaftes
3 behindern, wird der Werkzeugträger 2 während des Einführens des Schutzrohres 4 in
den Pfahl 8 über den Tragschaft 3 nach Art eines Bohrers angetrieben, um mittels
der Schneidkanten 59 die abgesetzten Sinkstoffe zu lösen. Gleichzeitig kann über
eine Verbindungsleitung 53 Druckwasser von der Wasserpumpe 51 zum Werkzeugträger 2
hinuntergeführt werden, um die Sinkstoffe aufzuweichen und diese nach dem Lösen über
dem Durchgangskanal 60 des rohrförmig ausgebildeten Tragschafts 3 nach oben aus dem
Pfahl 8 herauszuspülen. Die für den Eindringfortschritt benötigte Vortriebskraft wird
durch das Eigengewicht des Arbeitsgeräts bewirkt. Da beim Abschälen der Sinkstoffschichten
keine großen Drehmomente auftreten, brauchen die Klemmbacken 61 zur Verhütung eine
Verdrehung des Arbeitsgerätes 1 und damit auch des Umbilicals 16 und der Tragseile
6 bzw. 24 und 25 nur leicht an die Innenwand des Pfahles angedrückt zu werden, so
daß sie zwar das geringe Drehmoment durch Reibschluß aufnehmen, andererseits aber
das Arbeitsgerät 1 unter seinem Eigengewicht entsprechend dem Eindringfortschritt
selbsttätig nachsacken kann. Falls ein festerer Reibschluß erforderlich ist, können
die Klemmbacken 61 natürlich auch jeweils kurzzeitig unter Stillsetzung des Tragschaftes
3 gelöst und nach erfolgtem Nachsacken des Arbeitsgeräts 1 wieder an die Innenwand
des Pfahles 8 angedrückt werden.
[0023] Sobald das Arbeitsgerät 1 auf dem Oberrand des Pfahles 8 fest aufsitzt und durch
die von den Anpreßzylindern 20 betätigten Klemmbacken 21 in zentrierter Stellung auf
den Pfahl festgelegt ist, wird es im unteren Bereich des in den Pfahl 8 hineinragenden,
langgestreckten Schutzrohres 4 durch die Klemmbacken 61 nochmals zentrierend an der
Innenwand des Pfahles 8 fest abgestützt, so daß der Tragschaft 3 mit dem Werkzeugträger
2 nicht durch Vibrationen in seitliche Schwingungen versetzt werden kann. Wenn beispielsweise
der Tragschaft 3 20 m in den Pfahl 8 hineinragt, könnten derartige Schwingungen bei
fehlender seitlicher Abstützung im unteren Bereich des Schutzrohres das Durchtrennen
der Pfahlwand beeinträchtigen oder sogar unmöglich machen. Die zur Versorgung der
Hydraulikzylinder 62 erforderlichen Druckmittelleitungen 62a sind an der Innenwand
des Schutzrohres 4 zur Antriebseinheit 5 geführt.
[0024] Auf dem Werkzeugträger 2 ist ein Werkzeugschlitten 64 in einer horizontalen Führung
verschiebbar geführt. Auf dem Werkzeugschlitten 64 ist ein in Fig. 8 nur schematisch
dargestelltes, als Schneidstahl ausgebildetes Schneidwerkzeug 65 angebracht, das bei
der Verdrehung des Tragschafts 3 und des Werkzeugträgers 2 den gewünschten Trennschnitt
in der Wandung des Pfahles 8 erzeugt. Das Schneidwerkzeug 65 kann durch Verschieben
des Werkzeugschlittens 64 mittels eines hydraulischen Stellzylinders 66 stufenlos
verstellt werden, um die Spandicke entsprechend dem Bearbeitungsfortschritt zweckentsprechend
einzustellen. Zur Beobachtung des Trennschnittes am gesamten Umfang sind am Unterrand
des Schutzrohres 4 innenseitig über dessen Umfang verteilt mehrere Unterwasserkameras
63 angeordnet. Stattdessen kann auch eine am Tragschaft 3 bzw. am Werkzeugträger 2
angebrachte, sich mit diesen mitdrehende Unterwasserkamera vorgesehen sein. Die aus
Übersichtlichkeitsgründen in Fig. 8 nicht dargestellten Versorgungsleitungen der Unterwasserkameras
können an der Innenwand des Schutzrohres 4 bzw. über den Tragschaft 3 und eine herkömmliche
Schleifring-Drehverbindung zur Antriebseinheit 5 verlaufen.
[0025] Bei der in Fig. 9 dargestellten, abgewandelten Ausführungsform ist auf dem mit konischen
Schneidkanten 59 versehenen Werkzeugträger 2 ein mittels eines hydraulischen Stellzylinders
78 in einer horizontalen Führung verstellbarer Werkzeugschlitten 67 angebracht, der
einen Unterwasser-Gasflammen-Schneidbrenner 77 trägt. Der Stellzylinder 78 ist an
einem Abstützblock 68 befestigt, an welchem ein weiterer Stellzylinder 69 für einen
zweiten Werkzeugschlitten 70 angebracht ist. Dieser trägt ein Bohrgerät 71 mit einem
über einen Hydraulikmotor 73 angetriebenen Bohrwerkzeug 72. Das über im Durchgangskanal
60 des Tragschafts 3 verlaufende Druckmittelleitungen 74 und 75 angetriebene Bohrgerät
71 dient zur Erzeugung eines Loches 76 in der Wandung des Pfahles 8, das den Ansatz
der Schneidflamme zum Trennschnitt erleichtert. Dem Schneidbrenner 77 wird über eine
Versorgungsleitung 102 Brenngas aus einem an der Antriebseinheit 5 mitgeführten, jedoch
nicht dargestellten Gasbehälter zugeführt.
[0026] Anstelle der in den Figuren 8 und 9 dargestellten Schneid- und Brennwerkzeuge können
je nach den Anforderungen des Einzelfalles auch andere Trennwerkzeuge, beispielsweise
zum Flüssigkeits-Druckstrahlschneiden mit einem gegebenenfalls mit Abriebteilchen
angereicherten Hochdruck-Wasserstrahl, bzw. zum elektrischen Abschmelzbrennen benutzt
werden.
[0027] Bei der in Fig. 10 dargestellten, abgewandelten Vorrichtung ohne angebaute elektrohydraulische
Antriebseinheit wird das Druckmittel von einer Kraftstation über Wasser über eine
Versorgungsleitung 83, einen Verteiler 85 und Verbindungsleitungen 86 und 87 den Hydraulikmotoren
41 zugeführt und strömt dann über die Verbindungsleitungen 88 und 89, den Verteiler
85 und eine Versorgungsleitung 84 zu einem Druckmittelbehälter über Wasser zurück.
Die Verbindungsleitungen 87 und 88 können dabei durch die Ventilvorrichtung 90 je
nach Bedarf zur Stillsetzung des Antriebs abgesperrt werden. Die an ihrer Unterseite
mit Anpreßzylindern 18 und als Segmenten des Einführkonus 13 ausgebildeten Klemmbacken
19 versehene Stützplatte 17 ist über einen Abstandsring 95 durch Schrauben 96 mit
einer Tragplatte 91 fest verbunden und trägt an ihrer Unterseite wiederum das Schutzrohr
4. Die in der Tragplatte 91 bzw. der Stützplatte 17 angeordneten Lager 56 bzw. 57
verhindern im Zusammenwirken mit einem Ringbund 101 des Tragschaftes 3 vertikale
Verschiebungen desselben. Diese zum Einsatz in mittleren Wassertiefen wirtschaftlich
einsetzbare Ausführungsform führt zu einer leichteren und kürzeren Ausgestaltung des
Arbeitsgerätes 1, was dessen Handhabung erleichtert.
[0028] Bei der in Fig. 11 dargestellten Ausführungsform wird das nur schematisch dargestellte
Getriebe 44 direkt durch Elektromotoren 97 angetrieben. Zur Vergrößerung der Führungslänge
ist dabei ein die Elektromotoren 97 umschließendes Verlängerungsrohr 36 bzw. ein Kompensator
23 gemäß Fig. 4 vorgesehen, wobei deren Außendurchmesser den jeweiligen Erfordernissen
angepaßt werden kann. Die Elektromotoren 97 werden über das Umbilical 16, den Verteiler
98 und Verbindungsleitungen 99 und 100 angetrieben.
[0029] Bei der in Fig. 12 dargestellten Anordnung wird das am Tragseil 6 des Kranes 12 eines
Arbeitsschiffes 7 hängende Arbeitsgerät 1 gemäß Fig. 10 mit dem konischen Werkzeugträger
2 in die Öffnung des Pfahles 8 abgesenkt, der in einer Pfahlhalterung 9 am Fuß eines
Bohrinselbeines 10 geführt ist. Neben dem Arbeitsgerät 1 hängt an einem weiteren Tragseil
94 des Kranes 12 eine elektrohydrdaulische Unterwasser-Antriebseinheit 5, der in
Fig. 6 dargestellten Bauart, deren Hydraulikpumpen 39 über Verbindungsgleitungen
92 mit dem Verteiler des Arbeitsgeräts 1 verbunden sind. Die Antriebseinheit 5 wird
über das Umbilical 16 vom Arbeitsschiff 7 mit elektrischer Energie versorgt. Auf diese
Weise werden einerseits die bei langen, bis über Wasser reichenden Druckmittelschläuchen
83 und 84 wegen des erheblichen Strömungswiderstandes und der Viskositätserhöhung
durch Abkühlung des Druckmittels im Meerwasser eintretenden Wirkungsverluste vermieden
und andererseits wird durch die kurze Bauweise des Arbeitsgeräts 1 auch bei relativ
kleinem Abstand der letzten Pfahlführung 93 über der Pfahlhalterung 9 noch ein Einführen
des Arbeitsgeräts in den Pfahl 8 ermöglicht. Diese Arbeitsweise ist trotz der erforderlichen
separaten Absenkung der Antriebseinheit 5 in vielen Fällen vorteilhaft.
[0030] Die vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsformen erläuterten Vorrichtungen und
Verfahren können vom Fachmann je nach den Anforderungen des Einzelfalles in verschiedener
Weise zweckentsprechend abgewandelt werden, sofern das Arbeitsgerät dabei unter Einführen
des Tragschafts 3 in den Pfahl 8 auf dessen Oberrand festgesetzt und das Durchtrennen
der Pfahlwand durch Verdrehen eines mit dem Tragschaft 3 verbundenen Trennwerkzeugs
vorgenommen wird.
1. Verfahren zum Abtrennen rohrförmiger Gründungspfähle unter Wasser, bei welchem
man die Wandung des Pfahles durch ein in dessen Innenraum eingebrachtes Trennwerkzeug
durchtrennt, dadurch gekennzeichnet, daß man
a) ein Arbeitsgerät (1) mit einem abwärts vorstehenden Tragschaft (3) unter Einführung
des Tragschafts (3) in den Pfahl (8) auf dessen Oberrand aufsetzt,
b) das Arbeitsgerät (1) von außen und/oder innen gegen den Pfahl (8) festklemmt und
c) mindestens ein mit dem Tragschaft (3) verbundenes Schneid- oder Brennwerkzeug (65,77)an
der Pfahlwand um die Längsachse des Tragschafts (3) verdreht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Tragschaft (3) bzw.
das Schneid- oder Brennwerkzeug (65,77) relativ zum Arbeitsgerät (1) kontinuierlich
oder absatzweise mit zum Durchtrennen der Pfahlwand geeigneter Geschwindigkeit verdreht.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man den Tragschaft
(3) durch von über Wasser zugeführtes oder am Arbeitsgerät (1) mitgeführtes und verdichtetes
Druckmittel verdreht.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man den Tragschaft
(3) durch Ansaugen und Verdichten von Umgebungswasser verdreht.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man im
Innenraum des Pfahles (8) abgesetzte Sinkstoffe durch Zuführen von Druckwasser und/oder
Verdrehen des Tragschafts (3) löst und durch diesen abführt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man die
Pfahlwand durch mindestens einen gegebennenfalls Strahlmittel enthaltenden Druckwasserstrahl
zerschneidet.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man das
Arbeitsgerät (1) an einem Tragseil (6) von einer schwimmenden Basis in den Pfahl (8)
absenkt.
8. Vorrichtung zum Abtrennen rohrförmiger Gründungspfähle unter Wasser, mit einem
in den Innenraum des Pfahles einbringbaren Trennwerkzeug zum Durchtrennen der Pfahlwand
sowie Antriebsvorrichtungen für das Trennwerkzeug, dadurch gekennzeichnet, daß diese
a) als auf den Oberrand des abzutrennenden Pfahles (8) aufsetzbares Arbeitsgerät
(1) mit einem abwärts vorstehenden Tragschaft (3) und mindestens einem am Tragschaft
(3) oder einem mit diesem verbundenen Werkzeugträger (2) angebrachten Schneid- oder
Brennwerkzeug (65,77) ausgebildet ist und
b) Klemmvorrichtungen (18,19;20,21) zur Festlegung gegen die Innenwand und/oder Außenwand
des Pfahles (8) sowie
c) Vorrichtungen (39,41,97) zum Verdrehen des Schneid- oder Brennwerkzeugs (65,77)
an der Wandung des Pfahles (8) um die Längsachses des Tragschafts (3) aufweist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugträger (2)
am Tragschaft (3) drehbar gelagert ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragschaft (3) im
Arbeitsgerät (1) zu der in der Betriebsstellung auf dem Pfahl (8) aufsitzenden Stützfläche
(17) konzentrisch verdrehbar gelagert ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß hydraulische
Antriebsvorrichtungen mit mindestens einem durch ein oder mehrere Pumpen, (39,79)
anzutreibendem Hydraulikmotor (41) zum Verdrehen des Tragschafts (3) oder des Werkzeugträgers
(2) vorgesehen sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß Versorgungsleitungen
(83,84) zur Verbindung jedes Hydaulikmotors (41) mit einer über Wasser angeordneten
Hydraulikpumpe und einem über Wasser angeordneten Druckmittelbehälter vorgesehen
sind.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine im Arbeitsgerät
(1) angeordnete, mit einem mitgeführten Druckmittelbehälter (43) verbundene Hydraulikpumpumpe
(39) zum Antrieb eines zugeordneten Hydraulikmotors (41) vorgesehen ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Hydraulikmotor
(41) mit ein oder mehreren im Arbeitsgerät (1) angeordneten Wasserpumpen (79) zur
Druckerhöhung von angesaugten Umgebungswasser verbunden ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, gekennzeichnet durch eine Antriebseinheit
(5) mit einer auf den Pfahl (8) aufsetzbaren Stützplatte (17), einer äußeren Mantelwand
(47), einer einen zentrischen Aufnahmeschacht umschließenden Innenwand (46) und mehreren
im Ringraum (45) zwischen der Mantelwand (47) und der Innenwand (46) in Umfangsabständen
angeordneten Pumpeneinheiten mit je einer mit einem Elektromotor (38) verbundenen
Hydraulikpumpe (39) bzw. Wasserpumpe (79), sowie je einem zugeordneten Druckmittelbehälter
(43).
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragschaft (3) den
Aufnahmeschacht durchsetzt und in Lagern (56,57) an der ringförmigen Stützplatte (17)
und einer mit dieser über die Mantelwand (47) verbundenen, ringförmigen Deckplatte
drehbar gelagert ist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die
Elektromotoren (38), die Hydraulikpumpen (39) bzw. Wasserpumpen (79) sowie gegebenenfalls
auch die Druckbehälter (43) in der Antriebseinheit (5) mindestens in vertikaler Richtung
beidseitig abgefedert gelagert sind.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 17, gekennzeichnet durch einen unterseitig
um den Tragschaft (3) herum angeordneten, in der Betriebsstellung den gegen eine
Stützplatte (17) anliegenden Oberrand des Pfahles (8) außenseitig umschließenden Einführkonus
(13).
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß ein
den Tragschaft (3) beabstandet umschließendes, mit hinreichendem Spiel in den Pfahl
einführbares Schutzrohr (4) vorgesehen ist.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der
Tragschaft (3) bzw. der an diesem angeordnete Werkzeugträger (2) Schneidkanten (59)
zum Lösen von im Innenraum des Pfahles (8) abgesetzten Sinkstoffen aufweist.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens
eine von einer Wasserpumpe (51) zum unteren Ende des Tragschafts (3) bzw. zum Werkzeugträger
(2) führende Spülleitung (53) zum Fortspülen gelöster Sinkstoffe durch den rohrförmig
ausgebildeten Tragschaft (3) vorgesehen ist.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß an
der Unterseite der Stützplatte (17) radial einwärts wirkende Anpreßzylinder (18,20)
für in der Betriebsstellung gegen den Außenumfang des Pfahles (8) anzupressende Klemmbacken
(19,21) angebracht sind.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 22, gekennzeichnet durch einen an deren
Oberseite angebrachten Kompensator (23) mit einem durch einen Kolben (27) in zwei
im Betrieb mit Wasser gefüllte Kammern (29,35) unterteilten Zylinder (28), einer aus
dessen oberen Endwand (31) herausgeführten, mit mindestens einem Tragseil (24,25)
verbindbaren Kolbenstange (26) und in der Wandung der Zylinderkammern (29,35) angeordneten
Durchtrittsöffnungen (30,34) vorbestimmter Größe für ein- bzw. ausströmendes Wasser.
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß der
Tragschaft (3) auch in einem nahe dem unteren Ende des Schutzrohres (4) angebrachten
Lager (58) drehbar gelagert ist.
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß am
Schutzrohr (4) mindestens eine durch einen Anpreßzylinder (62) gegen die Innenwand
des Pfahles (8) anpressbare Klemmbacke (61) angebracht ist.
26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens
ein Schneid- oder Brennwerkzeug (65,77) am Werkzeugträger (2) bzw. am Tragschaft (3)
durch einen zugeordneten Stellzylinder (66,69,78) in im wesentlichen radialer Richtung
ausfahrbar oder ausschwenkbar geführt ist.
27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß im
Tragschaft (3) und/oder im Schutzrohr (4) Versorgungsleitungen (74,75) zur Zuführung
von Druckmittel bzw. Gas bzw. elektrischer Energie zum Schneid- oder Brennwerkzeug
(65,72,77) bzw. den zugehörigen Anpreß- und Stellzylindern (62,66,69,78) angeordnet
sind.
28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15 und 17 bis 23, dadurch gekennzeichnet,
daß der Tragschaft (3) am Arbeitsgerät (1) starr befestigt ist und an seinem unteren
Ende einen koaxial verdrehbar gelagerten Werkzeugträger (2) trägt, der durch mindestens
einen dicht dabei am Tragschaft (3) angeordneten Hydraulikmotor mit durch den Tragschaft
(3) geführten Versorgungsleitungen antreibbar ist.
29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß der
verdrehbar gelagerte Tragschaft (3) über ein Getriebe (44) durch mindestens einen
Hydraulikmotor (41) oder Elektromotor (97) antreibbar ist.
30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß der
Tragschaft (38) sowie ein etwaiges Schutzrohr (4) teleskopartig längenverstellbar
oder durch mindestens ein lösbar anzubringendes Verlängerungssegment längenveränderbar
ausgebildet ist.