DK159625B - Silo og fremgangsmaade til nedgravning af denne - Google Patents

Description

DK 159625 B

Opfindelsen vedrører en silo og en fremgangsmåde til at begrave denne, dvs. at nedføre den i jorden, både på tørt land og under vand..

Ved betegnelsen "silo", som den benyttes i det 5 følgende, menes enhver aflang konstruktion, hvad enten den er hul eller massiv, åben eller lukket, som er indrettet til at blive drevet ned i jorden med enden først. Selvom en sådan silo fortrinsvis er rørformet og af stål, kan den have en hvilken som helst form og være 10 udført af et hvilket som helst materiale, som tillader at siloen drives ned i jorden, enten ved hjælp af hydrauliske, mekaniske eller hydrostatiske midler. Siloen kan f.eks. have et firkantet tværsnit, være lukket ved sin øverste ende og være fremstillet af beton på samme 15 måde som en sænkekasse. Siloen kan også have form af en massiv pæl, som ved sin nederste ende har en skarp spids.

Et af de største problemer, der mødes under ned-drivning af siloer i jorden er friktionen, der fremkal-20 des af bevægelsen af siloens vægge gennem jorden. Efterhånden som siloen drives dybere ned i -jorden forøges arealet af silovæggen, der bevæger sig mod jorden, og yderligere forøges på samme måde trykket af den omgivende jord mod silovæggene ved stigende dybde af silo-25 ens indtrængning. Derfor er der generelt, uanset den jordtype siloen møder, en grænse for den opnåelige ned-drivningsdybde af en silo for en given kraft af det aggregat, der neddriver siloen.

Et system til at reducere denne friktion er be-30 skrevet i vores sideløbende GB patentansøgning nr.

8621772 (i det følgende benævnt "vores sideløbende ansøgning"), samt vores offentliggjorte EPO patentansøgning nr. 02 60 143. I vores sideløbende ansøgning er siloens skærende ende forstørret rundt om siloens åb-35 ning, således at den danner en skærende "sko" af overstørrelse. Skoens tværsnit er kileformet og skoens 2

DK 159625 B

skrånende kant strækker sig ud over siloens ydre kontur. På denne måde bliver hullet, der skæres af skæreskoen større end siloens profil, og der dannes således i det mindste til at begynde med et ringformet rum om-5 kring siloen, når denne drives ned i jorden, hvorved der sker en reduktion af mængden og trykket af den omgivende jord i kontakt med silovæggene under nedførin-gen af siloen.

Ved mange løse jordarter og med forøget nedfø-10 ringsdybde holder det ringformede rum, der er skabt ved hjælp af skoen, sig imidlertid ikke frit for jord ret længe, og der falder hyppigt jord ned i rummet fra hullets sider og friktionen begynder igen at stige.

Det er nu blevet konstateret, at det er muligt 15 at reducere denne opfyldning og den heraf følgende friktion, og således tillade en større nedføringsdybde for siloer ved at sørge for, at en af et fluidum opblæst strømpe indtager dette ringformede rum.

Ifølge opfindelsen tilvejebringes en silo eller 20 lignende konstruktion indrettet til at blive drevet ned i jorden med enden først til en ønsket dybde og omfattende en aflang, ved den ene ende forstørret krop, et skæreorgan båret af det forstørrede parti og rettet ak-sialt bort fra kroppen, så det frembringer et hul af 25 overstørrelse for kroppen når siloen neddrives i jorden, en fleksibel strømpe fastgjort til det forstørrede parti, og kanaler, der udmunder i det ringformede rum afgrænset mellem kroppen og strømpen, til at lede et fluidum fra en fluidumkilde til ydersiden af kroppen 30 bag det forstørrede parti, hvilken silo er ejendommelig ved, at den fleksible strømpe er indrettet til at dække og være indbyrdes adskilt fra stort set hele den ned-drevne længde af kroppen, og at strømpen er porøs i forhold til fluidet.

35 Opfindelsen tilvejebringer også en fremgangsmåde til neddrivning af en silo ifølge opfindelsen i jorden, 3

DK 159625 B

hvilken fremgangsmåde er ejendommelig ved, at siloen drives nedad medens et fluidum gennem kanaler pumpes fra kilden ind i det ringformede rum mellem kroppen og strømpen.

5 Det foretrækkes at det forstørrede parti er hult og aksialt åbent, og at skæreorganet er en skærende kant, der forløber rundt om åbningen, langs dennes omkreds. Der kan i kroppen være organer til fjernelse af jord fra kroppens indre. I en udførelsesform kan 10 fjernelsesorganerne omfatte mindst én vandstråle og en slampumpe, medens i en anden udførelsesform kan fjernelsesorganerne omfatte en mekanisk gravemaskine. Det foretrækkes også at fjernelsesorganerne er aftageligt fastgjort til kroppen.

15 Som det vil forstås af en fagmand indenfor området bør den hastighed, hvormed fludet strømmer ind i det ringformede rum, i det mindste være tilstrækkelig til at sikre, at hele strømpen er fuldstændig udspilet under nedføringen af siloen, hvorved der medvirkes til 20 at understøtte hullets vægge, så de ikke styrter sammen. Fluidumstrømningen hjælper også med til at holde det ringformede rum frit for jord.

For på positiv måde at afstive silohullets vægge og holde det ringformede rum stort set frit for jord, 25 omfatter siloen ifølge opfindelsen en fleksibel strømpe, fastgjort til det forstørrede parti og indrettet til, indbyrdes adskilt fra kroppen, at dække denne, hvorhos kanalerne udmunder i det ringformede rum afgrænset mellem kroppen og strømpen, når strømpen er i 30 den stilling, hvor den dækker siloen. Det foretrækkes at strømpen er porøs i forhold til fluidet, således at i det mindste noget af fluidet i det ringformede rum kan trænge ud til strømpens yderside, og derved hjælpe med til at reducere friktionen af jorden mod selve 35 strømpen, efterhånden som strømpen og siloen bevæger sig længero ned i jorden. Denne udtrængning af fluidum, 4

DK 159625 B

bør der kompenseres for ved, at fluidumstrømmen til det ringformede rum forøges en smule.

Strømpen kan hensigtsmæssigt være fremstillet af et porøst tekstil. For at strømpen kan modstå sliddet 5 fra jorden under nedføringen, foretrækkes det at strømpen fremstilles af et såkaldt "geotekstil". Sådanne tekstiler eller stoffer er velkendte for geoteknikere.

Da strømpen dækker siloen over stort set hele dennes nedførte længde, bør enten hovedsagelig hele si-10 loen være dækket lige fra begyndelsen af dennes nedfø-ring, eller strømpen bør fortrinsvis være indrettet så den folder sig ud langs siloen, efterhånden som nedføringen skrider frem. I det sidste tilfælde kan der være organer til at holde strømpen som en harmonikabælg og 15 for at tillade, at strømpen trækkes ud under neddriv-ningen af siloen.

Da strømpen holdes væk fra siloens krop stort set alene ved hjælp af fluidumtrykket i det ringformede rum, har strømpen i områder, der ligger fjernere fra 20 dennes ende en tendens til at falde tilbage mod siloens krop under påvirkning af det lokale jordtryk, forårsaget f.eks. af klippestykker, der er blevet flyttet og falder mod strømpen. En måde hvorpå man kan modvirke en sådan lokal sammenklapning af strømpen, er at holde 25 strømpen under træk under hele nedføringsprocessen. Når strømpen gradvis foldes ud fra en stilling, hvor den har været sammenfoldet som en harmonikabælg, kan dette ske ved at lede strømpen over flere friktionsruller, ved at arrangere at på hinanden følgende sektioner af 30 strømpen holdes af overrivelige fastgørelsesorganer, eller ved at tilvejebringe flere udløselige gribearme på siloen. En anden måde er, at der i siloen med ens intervaller langs dennes længde inkorporeres flere understøtninger, f.eks. i form af stive rundtgående bånd, 35 f.eks. af plast, placeret mellem strømpen og siloen for at holde strømpen væk fra siloen. Disse bånd kan fast- 5

DK 159625 B

gøres enten til siloens yderside eller til strømpens inderside.

Det fluidum,der skal pumpes ind i det ringformede rum, kan omfatte et bredt område af forskellige sub-5 stanser, afhængig af om siloen skal anvendes på tørt land eller under vand , af arten af den jord i hvilken siloen skal nedføres, af de lokalt tilgængelige materialer og af arten af den anvendte strømpe. Fluidet kan enten tilføres gradvis til det ringformede rum, så det 10 virker stort set som et stillestående bassin, eller det kan blive cirkuleret gennem det ringformede rum under tryk. I det førstnævnte tilfælde er den øverste ende af det ringformede rum generelt åben, medens det i det sidstnævnte tilfælde er lukket og har udløb nær ved 15 toppen for at lede fluidet tilbage ind i siloen, klar til at blive pumpet rundt igen gennem det ringformede rum.

For at opnå en god "afstivende" effekt på jorden i hullets vægge, bør fluidet være under et for-20 holdsvis højt tryk og/eller bør have en forholdsvis høj tæthed. Når siloen f.eks. skal nedføres under vand, kan fluidet passende være en blanding af komprimeret luft og det omgivende vand, hvor luften har et tryk, der er væsentligt højere end det lokale hydrostatiske 25 tryk ved den største ned føringsdybde for siloen. Ved nedføring på tørt land, kan der anvendes blot komprimeret luft. Når der benyttes luft, bør strømpen fortrinsvis være af et materiale, som er porøst overfor luft, hvorved det tillader noget af luften at trænge ud til 30 strømpens overflade og smøre denne under nedføringen.

I mange tilfælde vil det valgte fluidum være en vandig slam af et inaktivt materiale med en høj tæthed såsom ler. En særlig anvendelig. ler. er ben- tonit. Hovedfordelen ved at benytte en væske er, at 35 dennes hydrostatiske trykhøjde stiger med stigende ned-føringsdybde for siloen og modvirker det med dybden

DK 159625 B

e stigende jordtryk mod siloen. Under vand kan der ved anvendelse af en væske, også ske en fuldstændig kompensation for det med dybden stigende hydrostatiske tryk af det omgivende vand. I dette tilfælde bør strøm-5 pen fortrinsvis være porøs, enten overfor slammen som helhed, eller blot for vandet i denne.

Det foretrækkes generelt at nedføringen afsluttes efter neddrivningen til den krævede dybde ved at siloen forankres til den omgivende jord. Selvom dette 10 kan gøres ved at det ringformede rum, der er dannet om siloen under nedføringen fyldes op eller tillades at fylde op, foretrækkes det at pumpe en hydraulisk cement/vand-slam fra en slamkilde til det ringformede rum mellem kroppen og strømpen gennem kanalerne, efter 15 at siloen er blevet neddrevet til den ønskede dybde.

Hvis siloen skal virke som en holder eller en beskyttelse for sådanne genstande som brøndhoveder for olieboringer, benyttes generelt en silo af den hule, åbne form,og fjernelsen af den indtrængte jord sker en-20 ten under nedføringen, hvilket foretrækkes eller efter at siloen er forankret. Generelt kræves der en nøjagtig vertikal opretning af sådanne siloer,og dette kan opnås ved hjælp af et hvilket som helst egnet middel. Når en silo nedføres under vandet, er et foretrukket middel 25 til at opnå den vertikale opretning dån skabelonstruktur, der er beskrevet i vor sideløbende ansøgning. Andre træk,såsom opdriftsmidlerne for det undervandsapparatur, der er beskrevet i vor sideløbende ansøgning,kan også benyttes ved siloer ifølge nærværende opfindelse.

30 En udførelsesform af nærværende opfindelse vil nu blive beskrevet med henvisning til tegningen samt med henvisning til beskrivelsen i vores sideløbende GB patentansøgning nr. 86 21 772 svarende til offentliggjort EPO patentansøgning nr. 02 60 143.

35 På tegningen viser fig. 1 et længdesnit af det nederste parti af en kombination af en rotationssymmetrisk silo og et ud- 7

DK 159625 B

gravningsmodul af den type, der er beskrevet og illustreret i vores sideløbende ansøgning, men modificeret ifølge nærværende opfindelse til brug ved undervandsudgravning, og 5 fig. 2 et tværsnit af siloen i fig. 1 langs li nien II-II i fig. 1 og hvor udgravningsmodulet er fj ernet.

Henvisningstal under 200 vedrører henvisningstal benyttet i tegningen hørende til vores sideløbende an-10 søgning, medens henvisningstal over 200 vedrører den til nærværende ansøgning hørende tegning.

For så vidt angår nærværende opfindelse er konstruktionen og virkemåden af skabelon/silo/udgravnings-modulet beskrevet og illustreret i vores sideløbende 15 ansøgning, som beskrevet i denne især med henvisning til dennes fig. 4, bortset fra at de nedre ender af siloen og udgravningsmodulet er modificeret ved tilføjelse af kanaler og en fleksibel strømpe, og at udgravningen udføres samtidig med indpumpningen af et fluidum 20 i det ringformede rum, dannet mellem strømpen og siloens krop.

Det ses af fig. 4 i vores sideløbende ansøgning, at udgravningsmodulet 36 kan adskilles fra siloen 16. Når der graves ud, er modulet 36 placeret inde i 25 siloen 16 og udøver en nedadgående kraft på denne ved hjælp af modulets bærekant 58, der indgriber med brystet 34 på siloens trykring 32. Når kanalerne ifølge nærværende opfindelse inkorporeres i det, i vores sideløbende ansøgning beskrevne apparatur vil de tage 30 form af to kanalsystemer, ét i udgravningsmodulet og ét i selve siloen, hvilke systemer er fluidumforbundne gennem forbindelsen mellem bærekanten og brystet.

Den i fig. 1 og 2 i nærværende ansøgning viste del af kanalsystemet i udgravningsmodulet 36 består 35 af tre ringformede fluidummanifold 201, 202 og 203 for henholdsvis luft, vand og en vandig slam af enten beto- 8

DK 159625 B

~~~~ ’ nit eller cement, hvilke manifold løber rundt langs omkredsen af det tværgående skot 48. Hvert manifold har flere forbindelsesrør, henholdsvis 204, 205 og 206 til fordeling af fluiderne om modulet 36, og hvert 5 forbindelsesrør fører ind i sin boring 207 i skottet 48 før det forlader udgravningsmodulet ved dettes forbindelsesport 208. Modulets forbindelsesporte 208 er placeret jævnt fordelt rundt langs omkredsen ved bærekanten 58 og rager ned fra denne gennem en pakning 10 209 mellem modulet og siloen, hvor de står i forbindelse med de tilhørende siloforbindelsesporte 210 placeret i brystet 34.

Manifoldene 201, 202 og 203 fordeler deres respektive fluider jævnt til de tilhørende respektive 15 modulforbindelsesporte 208, der hver forsynes under tryk fra en tilhørende ikke-vist fluidumkilde. Disse fluidumkilder kan ligge inde i selve udgravningsmodulet, men er generelt placeret på udgravningsmodulets forsyningsskib. Der er generelt tilvejebragt egnede, 20 ikke-viste fluidumstyreorganer omfattende ikke-viste kontraventiler for at styre udstrømningen af fluiderne fra deres respektive modulforbindelsesporte 208.

Kanalsystemet i siloen 16 består af flere si-loforbindelsesporte 210, siloboringer 211 til hvil-25 ke portene 210 fører, og silokanaludløb 212 ved enderne af boringerne 211. Portene 210 er placeret indbyrdes adskilt langs brystet 34 og nedsænket i disse, således at de passer sammen med de tilhørende fremstående porte 208 i modulet. Boringerne 211 lø-30 ber aksialt gennem trykringen 32 og ned inde i siloen 16's nedre væg, og derfra ind i skæreskoen 28. Inde i skoen 28 vender boringerne 180°, så de løber op igennem skoen og udmunder ved deres udløb 212. Disse udløb 212 er på tilsvarende måde indbyrdes adskilt 35 langs skoen 28, og springer i form af opadrettet dyser frem ud over skoen 28's horisontale bagudvendende flade 213.

9

DK 159625 B

Udløbene 212 er placeret omtrent midtvejs mellem yderkanten af siloen 16's hovedkrop og yderkanten af skoen 28. Udløbene 212 er ligesom resten af kanalerne samlet i grupper på tre for henholdsvis luft, 5 vand og slam for at holde de forskellige fluider adskilt. F.eks. bør luften holdes tør.

Den fleksible strømpe 214, der er fremstillet af et stof af et fluidumgennemtrængeligt geotekstil, er forbundet til bagfladen 213 af skoen 28. Strømpen 10 214's hovedpart løber koncentrisk med siloen 16's længde, men den nederste ende af strømpen er drejet 90° indad, og er fastgjort til skoen 28 ved hjælp af bolte 216, der går gennem en spændering 217. Det ringformede rum 215, der ligger mellem siloen 16' s 15 yderside og strømpen 214's inderside, strækker sig fra bagsiden af skoen 28 og opad, så det dækker stort set hele den del af siloen 16, der på det pågældende tidspunkt er ført ned i havbunden. Mod den øverste ende af siloen kan der være tilvejebragt ikke-viste fluidum-20 indløb, hvis det ønskes at cirkulere nogle af fluiderne gennem det ringformede rum 215.

Når siloen 16 nedføres i havbunden, trykker udgravningsmodulet 36 nedad på trykringen 32 i siloen, medens det ikke-viste udgravningsapparat i modu-25 let fjerner jorden fra det område, der ligger indenfor skæreskoen 28. Samtidig med denne udgravningsoperation ledes det valgte fluidum under tryk fra sin ikke-viste kilde ind i det tilhørende manifold 201, 202 eller 203 til fordeling via kanalerne i modulet og 30 siloen langs hele periferien af siloen 16. Fluidet strømmer ind i det ringformede rum 215 via dets sæt af udløbsdyser 212 og fylder eller recirkuleres gennem stort set hele den længde af det ringformede rum, der er beliggende under havbunden. Trykket af fluidet i 35 det ringformede rum 215 holder strømpen 14 indbyrdes adskilt fra siloen 16, og som følge af strømpens 10

DK 159625 B

porøse natur, passerer en lille andel af fluidet gennem strømpen 214, hvorved den smører dennes yderside og reducerer jordfriktionen mod denne.

Det ikke-viste fludiumstyresystem regulerer 5 indstrømningen af fluidum til ringformede rum 215 i afhængighed af nedføringshastigheden for skæreskoen 28 og den hastighed, hvormed fluidet passerer gennem strømpen 214. Det tillader også at to eller flere fluider, såsom luft og vand tilføres til rummet samti-10 digt.

Det vil forstås af en fagmand indenfor området, at antallet og orienteringen af udløbsdyserne 212 kan varieres væsentligt afhængig af størrelse og typen af den benyttede silo, forudsat at dyserne er placeret bag 15 skæreskoen 28, således at de udsender fluidet, i det ringformede rum 215. Yderligere kan konstruktionen og placeringen af kanalerne, som leder sådanne fluider fra deres kilder til deres udløb 212, varieres afhængig af den benyttede silotype. Det er altid ønskeligt at 20 holde strømningsvejene for de tre fluider adskilt fra hinanden, men cementslam kan i modsætning til bentonit-slam fødes gennem vandkanalen, hvis dette findes at være fordelagtigt i et særligt arrangement.

Når siloen 16 er blevet ført ned til den kræ-25 vede dybde under anvendelse af f.eks. en bentonitslam som fluidum til fyldning af det ringformede rum 215, kan det ikke-viste fluidumstyresystem omstilles, så det pumper en hydraulisk cement/vand-slam ind i rummet i stedet for bentonitten. Efter at den længde af rummet, 30 der ligger under havbunden er blevet fuldstændig fyldt med cementslam, stopper styresystemet strømmen af cementslam og lukker alle kontraventilerne for at forhindre returstrømning af slammen fra det ringformede rum 215. Udgravningsmodulet 36 kan derefter trækkes 35 ud af den nedførte silo 16, og cementslammen om denne tillades at hærdne. På denne måde er en solidt nedført

Claims (16)

1. Silo eller lignende konstruktion indrettet til at blive drevet ned i jorden med enden først til en ønsket dybde og omfattende en aflang, ved den ene ende forstørret krop, et skæreorgan båret af det forstørrede 10 parti og rettet aksialt bort fra kroppen så det frembringer et hul af overstørrelse for kroppen når siloen neddrives i jorden, en fleksibel strømpe fastgjort til det forstørrede parti, og kanaler, der udmunder i det ringformede rum afgrænset mellem kroppen og strømpen, 15 til at lede et fluidum fra en fluidumkilde til ydersiden af kroppen bag det forstørrede parti, kendetegnet ved, at den fleksible strømpe er indrettet til at dække og være indbyrdes adskilt fra stort set hele den neddrevne længde af kroppen, og at strømpen er 20 porøs i forhold til fluidet.

2. Silo ifølge krav 1, kendetegnet ved, at det forstørrede parti er hult og aksialt åbent, og at skæreorganet er en skærende kant, der forløber rundt om åbningen, langs dennes omkreds.

3. Silo ifølge krav 2, kendetegnet ved, at der i kroppen er organer til fjernelse af jord fra kroppens indre.

4. Silo ifølge krav 3, kendetegnet ved, at fjernelsesorganerne omfatter mindst én vand- 30 stråle og en slampumpe.

5. Silo ifølge krav 3, kendetegnet ved, at fjernelsesorganerne omfatter en mekanisk gravemaskine.

5 PATENTKRAV

6. Silo ifølge krav 3-5, kendetegnet 35 ved, at fjernelsesorganerne er aftageligt fastgjort til kroppen. DK 159625B 12

7. Silo ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at strømpen er fremstillet af et porøst tekstil.

8. Silo ifølge ethvert af de foregående krav, 5 kendetegnet ved, at den omfatter mindst én understøtning for strømpen, til at holde denne indbyrdes adskilt fra kroppen.

9. Silo ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at den omfatter organer til 10 at holde strømpen som en harmonikabælg og for at tillade, at strømpen trækkes ud under neddrivningen af siloen.

10. Silo ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at den har organer til at 15 holde siloen i det væsentlige lodret under neddrivningen af denne.

11. Silo ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at den er indrettet til at blive drevet ned i havbunden under vandet.

11 DK 159625 B silo placeret så den kan virke som en undersøisk kappe eller afskærmning for et brøndhoved.

12. Silo ifølge krav 11, kendetegnet ved', at den har mindst ét opdriftsorgan.

13. Fremgangsmåde til neddrivning af en silo i jorden ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at siloen drives nedad medens et 25 fluidum gennem kanalerne pumpes fra kilden ind i det ringformede rum mellem kroppen og strømpen.

14. Fremgangsmåde ifølge krav 13, kendetegnet ved, at fluidet er en blanding af luft og vand.

15. Fremgangsmåde ifølge krav 13, kende tegnet ved, at fluidet, er en vandig slam af bentonit.

16. Fremgangsmåde ifølge krav 13-15, kendetegnet ved, at en hydraulisk cement/vand-slam, 35 gennem kanalerne pumpes fra en slamkilde ind i det ringformede rum mellem kroppen og strømpen, efter at 13 DK 159625 B siloen er blevet drevet ned til den ønskede dybde, og at slammen tillades at størkne om siloen.