(19)
(11) EP 0 301 113 A1

(12) EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG

(43) Veröffentlichungstag:
01.02.1989  Patentblatt  1989/05

(21) Anmeldenummer: 87110888.2

(22) Anmeldetag:  28.07.1987
(51) Internationale Patentklassifikation (IPC)4E02D 9/04
(84) Benannte Vertragsstaaten:
DE FR GB IT NL SE

(71) Anmelder: MENCK GMBH
D-25475 Ellerau (DE)

(72) Erfinder:
  • Kühn, Hans
    D-2000 Hamburg 54 (DE)

(74) Vertreter: Meyer, Ludgerus A., Dipl.-Ing. et al
Patentanwalt Jungfernstieg 38
20354 Hamburg
20354 Hamburg (DE)


(56) Entgegenhaltungen: : 
   
       


    (54) Vorrichtung zum Abtrennen rohrförmiger Gründungspfähle unter Wasser


    (57) Zum Abtrennen rohrförmiger Gründungspfähle (8) unter Wasser wird ein Arbeitsgerät (1) mit abwärts vorstehendem Tragschaft (3) und mindestens einem mit diesem verbundenen Schneid- oder Brennwerkzeug (65,77) unter Einführung des Tragschafts (3) in den Pfahl (8) auf dessen Oberrand aufgesetzt und dann durch Klemmvorrichtungen (18 bis 21) festgeklemmt und das Schneid- oder Brennwerkzeug (65,77) an der Wandung des Pfahles (8) um die Längsachse des Tragschafts (3) verdreht.




    Beschreibung


    [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.


    Ansprüche

    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.
     




    Zeichnung






















    Recherchenbericht