NO772926L - Fremgangmsaate for neddriving av peler i sjoebunnen - Google Patents

Description

Fremgangsmåte ved neddriving av pæler i havbunnen.

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte ved neddriving av pæler i havbunnen under utnyttelse av en hammer, og mer særskilt vedrører oppfinnelsen en fremgangsmåte for neddriving av pæler i havbunnen på store dyp, under anvendelse av en undervannshammer.

Ved oppstillingen av offshore-konstruksjoner, f.eks. en boreplattform eller en produksjonsplattform, er det vanlig å feste konstruksjonen på en eller annen måte til havbunnen for å hindre at konstruksjonen velter eller beveger seg. En vanlig teknikk for festing av offshore-konstruksjoner til havbunnen er å drive ned lange pæler i havbunnen. Vanligvis har en offshore-konstruksjon flere ben som bærer selve plattformen, og en eller flere deler anordnet ved hvert ben, alt avhengig av strukturen i havbunnen hvor pælene drives ned. Vanligvis anordnes pælene i pælehylser som er festet på utsiden av bærebenene under fremstil-lingen eller oppbyggingen av konstruksjonen på land.

Neddrivingen av pælene skjer vanligvis ved hjelp av en trykkluftdrevet eller dampdrevet hammer som avgir slag på toppen av pælen. I de fleste tilfeller, særlig på store dyp, er det nød-vendig å benytte en pælfølger. En pælfølger er en forlengelse som har lontakt med toppen av pælen og treffes av hammeren. Slike følgere har flere ulemper. De er bl.a. meget tunge og er også dyre. Pælneddrivingssystemet blir også mindre effektivt som følge av

det energitap som oppstår under overføringen av slagpåvirkningen gjennom følgeren og til pælens øvre ende. Følgerne er også ofte sammensatt av enkeltavsnitt og skjøtene kan svikte. I så tilfelle er det nødvendig med reparasjoner som er både kostbare og vanskelige. Ulempene ved pælfølgerne er mest fremtredende når det er nødvendig

å drive ned en pæl på store dyp. I slike tilfeller; anses det som nødvendig å benytte en meget stor hammer for å overkomme det energitap som skjer gjennom følgeravsnittene, og man må ha en kranlekter

for å håndtere de tunge og lange følgerne.

Avhengig av vanndybden, pællengden, ønsket inntreng-ning av pælen i havbunnen og høyden til plattformkonstruksjonen kan pælfølgerne bestå av et antall avsnitt som hvert enkelt må settes på og tas av hver pæl. Det kreves således flere håndteringer som er meget tidskrevende og dyre.

Det har vært foreslått å benytte hammere som- er ,plassert under vann og virker direkte mot. toppen av pælene. Som

■ eksempel på et slikt system skal det vises til det system som markedsføres av Hollandsche Beton Mattschappij bv. under betegnelsen

TM TM

HYDROBLOK , type HBM-3000. HYDROBLOK -systemet benytter et hus

som i sin nedre ende har en pælhylse som benyttes for å sentrere hammeren på pælen. Slagstempelet og den hydrauliske kraftenhet er anordnet inne i huset. Huset tømmes for vann ved hjelp av trykkluft som tilføres gjennom en egen trykkluftledning fra overflaten. Hylsen er forsynt med ballast for å holde hammeren på pælen.

En ulempe ved bruk av et hus som er relativt stort

og er fylt . med luft, er den oppdriftskraft som derved tilveiebringes.

TM

HYDROBLOK - hammeren er den differensialhammer som krever en tyngdekraftreaksjon for den kraft som virker på slagstempelet under dets nedadgående bevegelse. Den positive oppdrift som huset gir, må utlignes med ballast som øker håndteringsvekten til hammeren.

Et annet problem man støter på er i forbindelse

med plasseringen med hammeren på en pæl på større dyp. Hammerens diameter er flere ganger større enn pælens diameter, og hammeren kan derfor ikke bare senkes ned til flukt med toppen av pælen på

en konvensjonell benkonstruksjon. Ved bruk av det foran nevnte . kjente system bebyttes derfor fremdeles følgere, og derved eliminerer man eventuelle tidsbesparelser eller kostnadsbesparelser som man kunne oppnå ved å bruke en hammer som kan arbeide under vann.

En annen innretning som er egnet for bruk helt neddykket er en innretning som er beskrevet i US-patentskrift nr. 3.817.335. I patentskriftet beskrives detaljer ved hammeren og den betegnes som en innretning som er istand til å arbéide under vann for neddriving av en pæl, men det sies intet om hvordan man på en effektiv måte skal bringe hammeren ned og i kontakt med pælen, særlig en pæl på dypt vann.

En annen teknikk for neddriving av pæler ved hjelp

av en hammer går ut på at en hammer anordnes inne i benet til en

offshore-konstruksjon, hvilken hammer samvirker med den øvre enden av pælen og leverer neddrivingsslag'til denne. Hammeren er forsynt med et hus med et i huset bevegbart slagstempel. Hammeren og huset heves og senkes inne i benet ved hjelp av en wire. Det skal her

vises til US-patentskrift nr. 3.604.522. En ulempe og fare:.med dette system er at selve den konstruktive utførelse av hammeren, med ambolten utført som en del av huset, er slikiat det foreligger en stor fare for at huset kan underkastes så store strekkpåkjenninger at huset brytes istykker eller sprekker.

Méd utgangspumkt i den foran nevnte teknikkens stand tar man derfor ifølge oppfinnelsen sikte på å tilveiebringe en fremgangsmåte for neddriving av pæler , særlig på større dyp, under utnyttelse av en undervannshammer, idet man særlig tar sikte på å øke virkningsgraden til hammeren sammenlignet med de kjente metoder og også tar sikte å redusere eller eliminere behovet for kranlektere under pælneddrivingen. Man tar også sikte på å redusere den tid som medgår for pælingen.

Ifølge oppfinnelsen er det derfor tilveiebragt en fremgangsmåte for neddriving av pæler i havbunnen under påvirkning av slag som leveres direkte til toppen av en pæl med en hammer som er anordnet under vannoverflaten. Særlig tilveiebringer man med foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte for neddriving av pæler i havbunnen på store dyp i forbindelse med sikring av bærebenene til en offshore-konstruksjon.

Ifølge oppfinnelsen plasseres pælene som skal drives ned i føringshysler som er festet langs utsiden av et element som strekker seg ned til havbunnen. Et hus som inneholder en hammer senkes ned gjennom hylsen og til kontakt med pælen, idet hammeren da vil befinne seg under vannoverflaten. Pælen drives så

ned i havbunnen ved hjelp av flere slag som leveres til toppen

av pælen fra hammeren.Etter.hvert som pælen drives ned i havbunnen senkes også huset ned igjennom føringshylsene. Når delen er drevet ned til ønsket dybde i havbunnen, heves huset og flyttes over til neste neddrivingssted.

Ifølge oppfinnelsen kan det benyttes øvre og nedre hus, i det det nedre hus inneholder en hammer.. Ifølge oppfinnelsen kan man da ved neddriving av en pæl plassere det nedre hus i den øverste føringshylse, feste det nedre hus til den nevte førings-hylsen mens delene befinner seg over vann, hvoretter det øvre hus plasseres på det nedre hus og kobles sammen med dette. Det nedre hus frigjøres deretter igjen og huse'ne senkes ned gjennom førings-hylsene og til kontakt med pælen. Deretter leveres en rekke slag mot toppen av pælen for neddriving av denne i havbunnen. Så snart neddrivingen er ferdig, kan husene heves, kobles fra hverandre og det nedre hus kan så plasseres i en ny neddrivingsstilling.

Man kan også gå frem på den måten at det nedre hus plasseres i den øverste føringshylsen og at man så plasserer det øvre hus på toppen av det nedre hus for sammenkobling av dette,, under utnyttelse av en kort sling som henger i en kran. Ifølge oppfinnelsen kan nedsenRingen av det sammensatte hus utføres ved hjelp av en langs sling som henger i en kran.

Med oppfinnelsen unngår man bruk av flerdelte pæl-følgere og man reduserer den tid som man behøver en kranlekter til, med eventuelt at man helt eliminerer behovet for en kranlekter. I tillegg oppnås store tidsbesparelser fordi man unngår den tid

som ellers ville gått med til å sette sammen pælfølgerne. De besparelse man oppnår i tid og penger med oppfinnelsen gjør seg særlig gjeldende i områder hvor arbeidsforholdene er sterkt avhengig av værforholdene, slik tilfellet er f.eks. i Nordsjøen.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere under henvisning til tegningene hvor

fig. 1 og 2 viser oppriss av en offshore-plattform hvis ben sikres til havbunnen med en pæl, idet figurene viser plasseringen av det nevnte nedre hus og hammeren,

fig. 3 og 4 viser lignende oppriss og viser spesielt plasseringen og koblingen av det øvre hus på toppen av det nedre hus,

fig.5-7 viser tilsvarende oppriss og viser spesielt arbeidstrinn under nedsenkingen av husene og neddrivingen av pælen,

fig. 8-10 viser arbeidsstrinn under hevingen og løskoblingen av husene,

fig. 11 viser plasseringen av det nedre hus og hammeren i en ny neddrivingsstilling og

fig. 12 og 13 viser utbryting og lagring av hus og hammer under forlyttingen av arbeidsdekket til et annet plattformben.

I fig. 1 er det vist en offshore-konstruksjon 20

som er plassert på havbunnen 22. Vannet er betegnet med 24. Offshore-konstruksjonen kan være av en hvilken som helst egnet type

og kan eksempelvis være beregnet for bæring av produksjonsutstyr eller boreutstyr. I det viste eksempel er offshorekonstruksjonen 20 utformet som en fast plattform, men den kan naturligvis også være av den oppjekkbare type.

Konstruksjonens dekk er betegnet med 26, og bare et

av plattformens bæreben 28 er vist. Bærebena 28 består i dette tilfellet av et nedre sylindrisk avsnitt 30 som går over i et mellom-avsnitt 32 og videre etterfølges av et øvre avsnitt 34. Plattform-benet avstives ved hjelp av avstivere 36 som er sveiset til benet på forskjellige steder slik det er antydet i figurene.

På utsiden av bærebenet 28 er det anordnet flere pælføringshylser 38. Disse pælføringshylser er anordnet over hverandre og flukter med hverandre.En del 40 som skal drives ned i havbunnen 22 er plassert i de nederste pælføringshylser.

På plattformens dekk 26 er det montert en kran 42

hvis bom kan svinges slik at den rager ut over kanten til dekket 26. I tillegg er det på dekket anordnet en arbeidsstasjon 44. Arbeidsstasjonen 44 er plassert over bærebenets øvre avsnitt 34. Selv om dekket 26 naturligvis også vil ha annet utstyr, så er det bare kranen og arbeidsstasjonen som er av interesse i denne forbindelse og annet mulig utstyr er derfor ikke vist.

I fig. 1 er et nedre hus 46 vist opphengt i kranen

42 ved hjelp av en kort sling 48. Kranen 42 henter det nedre hus ifra dekket 26, eller eventuelt ifra lekteren 50 som er vist plassert i nærheten av plattformen 20. Det nedre hus 4 6 inneholder en hammer som er beregnet til under vann å avgi slag mot pælen for derved å drive denne ned i havbunnen.

I fig. 2 er det nedre hus 46 plassert i den øverste føringshylse 38 og går også gjennom arbeidsstasjonen 44. Arbeidsstasjonen 44 innbefatter en ikke vist gripemekanisme som kan ta tak i det nedre hus og holde det på plass i arbeidsstasjonen.

Den korte slingwire 48 løsgjøres fra det nedre hus 46, og benyttes til å hente det øvre hus 52, slik det er vist i fig. 3. I fig. 4

er det øvre hus 52 plassert på toppen av det nedre hus 46, og de to hus er sammenkoblet til et sammensatt hus 54. I tillegg er ikke• viste luftledninger på dette tidspunkt koblet til huset for tilføring av den trykkluft som er nødvendig for hammeren.

I fig. 5 er det nedre hus 46 frigjort fra arbeidsstasjonen og hele huset 54 henger i en kort sling 48 og senkes ned gjennom føringshylsene 38 og til kontakt med pælen 40. Pælen 40 drives ned i havbunnen under den slagpåvirkning som hammeren i det nedre hus 46 utøver, og neddrivingen fortsetter helt til toppen av det øvre hus 52 nærmer seg arbeidsstasjonen 44. På dette tidspunkt vil det, i avhengighet av kranens størrelse, lengden til hammeren og pælen, og bærebenets utforming, eventuelt være nødvendig å gå over til.en lang sling 56. Utslakkingswiren i den lange sling 56 gis ut slik at man derved kan senke huset 54 ned etter som pælingen skrider frem.

Føringshylsen 38 må passeres slik at avstanden mellom dem ikke er større enn en halvpart av lengden til det sammensatte hus. I et foretrukket utførelseseksempel har hele huset 54, altså både innbefattende huset 52 og huset 46, en lengde på ca.60 m. Avstanden mellom hosliggende f øringshylser 38 er ca. 30 m. For at huset 54 skal kunne styres riktig i forhold til pælen 40, må huset spenne over tre føringshylser.

Ved avsluttet pæling, f.eks. nær pælen 40 er drevet langt nok ned i havbunnen 42, heves huset 54 idet det løftes opp gjennom føringshylsene 38 slik det er vist i fig. 8. Huset 54

heves helt til toppen av det øvre hus 52 strekker seg over dekknivået til arbeidsstasjonen 44, idet da huset gripes og holdes fast. Lufttilførselsledningene kobles løs og om nødvendig bytter man

den langs sling 56 ut med en kort sling 48.

Som vist i fig. 9 heves så huset 54 videre helt til den øvre enden av det nedre hus 4 6 ligger like over dekknivået til arbeidsstasjonen 44. Det nedre hus 46 gripes og holdes fast, og det øvre hus 4 2 brytes løs.

I fig. 10 er det vist hvordan det øvre hus 52 midlertidig er lagret i et annet sett av pæleføringer. Slingen '.48 er igjen tilkoblet det nedre hus 46 og dette bringes så til den neste neddrivingsstilling som vist i fig. 11.

Vanligvis vil det for hvert plattformben drives

ned mer enn en pæl. Ved dybder på f. eks ...90 - 120 m, benytter man vanligvis i det minste 4 pæler for hvert ben. De foran nevnte arbeidsstrinn gjentas derfor for hver slik pæl, med tilhørende overføring av hammerhuset til de enkelte neddrivingsstillinger.

Når samtlige pæler er drevet ned, lagres det øvre og nedre hus

på lekteren 50. Arbeidsstasjonen 44 flyttes så til det neste plattformben, og så gjentar man hele prosedyren på det nye sted.

Ved at en undervannshammer plasseres i et hus som senkes ned under vannoverflaten til kontakt med toppen av en pæl som skal drives ned i havbunnen, oppnås flere fordeler. Man får en enkel og grei innretting mellom pæl og drivhammer uten at dette går ut over effektiviteten til pælingssystemet og uten at pælings-tiden forlenges. Oppfinnelsen kan benyttes ikke bare i forbindelse med pæling rundt benene til en offshore-plattform, men kan benyttes også på andre områder hvor det er ønskelig å drive ned pæler i havbunnen, samtidig som toppen av pælen befinner seg under vannoverflaten. Selv om det i utførelseseksempelet er omtalt et hus som består av en øvre og en nedre del innbefatter oppfinnelsen naturligvis også muligheten av et enkelt hus med en deri anordnet hammer. Sényttes det et enhetlig hus, så må man også her sørge for riktig avstand mellom føringshylsene. Som tidligere nevnt vil en akseptabel avstand ikke være større enn halvparten av lengden til huset som benyttes.

Claims (12)

1. Fremgangsmåte ved neddriving av en pæl i havbunnen, karakterisert ved følgende trinn: anordning av en pæl under vann i føringshylser som er festet i innbyrdes avstander langs yttersiden av et element som strekker seg ned til havbunnen, nedsenking av et hus med en deri anordnet hammer gjennom førings-hyIsene og til kontakt med pælen, hvorved hammeren vil befinne seg under vannoverflaten og levering av en rekke slag til pælen ved hjelp av hammeren, for derved å drive pælen ned i havbunnen.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at huset senkes ned ettersom pælen drives ned i havbunnen.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at huset heves opp gjennom føringshylsene etter at pælen er drevet ned i ønsket dybde i havbunnen, og at huset deretter beveges til et annet neddrivingssted.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at neddsenkingen av huset til kontakt med pælen utføres ved hjelp av et overliggende løfteutstyr som med et slingarrangement er forbundet med husets øvre ende.

5 Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at huset senkes mellom hosliggende føringshysler som har en innbyrdes avstand som ikke er større enn halvparten av lengden til huset.

6. Fremgangsmåte ved neddriving av en pæl i havbunnen, karakterisert ved følgende trinn: plassering av et avlangt legeme på hvis ytterside det er festet føringshylser i innbyrdes avstander, i sjøen, med den nedre enden ragende ned til havbunnen, anordning av en pæl under vannet i føringshylsene, plassering av et nedre hus med en deri anordnet hammer i i det minste den øverste føringshylse på et pælested, sammenkobling av et øvre hus med det nevnte nedre hus for derved å danne et sammensatt hus, nedsenking av det sammensatte hus gjennom føringselementene~ og til kontakt med pælen, hvorved hammeren befinner seg under vannoverflaten og avlevering av en rekke slag til pælen ved hjelp av hammeren, for derved å drive pelen ned i havbunnen.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at det sammensatte hus heves opp gjennom førings-hylsene til en posisjon i nærheten av toppen til det nevnte legemet, etter at pælen er drevet ned i ønsket dybde i havbunnen, løsgjøring av det øvre hus fra det nedre hus-og bevegelse av det nedre hus til et annet pælested.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at det nedre hus håndteres ved hjelp av en løfte-innretning med en kort sling som er tilknyttet det nedre hus' øvre ende, og ved at nedsenkingen av det sammensatte hus skjer ved hjelp av en løfteinnretning med en lang sling som er tilknyttet det øvre hus' øvre ende.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at føringshylsenen er festet på steder som har en innbyrdes avstand som ikke er større enn en halvpart av lengden til det sammensatte hus.

10. Fremgnagsmåte ved neddriving av en pæl i havbunnen, karakterisert ved følgende trekk: plassering av et avlangt legeme som på sin ytterside har ringformede føringshylser som er festet til legemet med innbyrdes avstander, i sjøen og i en i hovedsaken vertikal stilling, med den øvre enden av legemet ragende opp over vannoverflaten, mens den nedre ende strekker seg ned til havbunnen, plassering av en pæl under vann i føringshylsene nær det nevnte legemets nedre ende, henting av et nedre hus med en deri anordnet hammer fra et lagringsområde ved bruk av en kort slingwire, plassering av det ndre hus i et arbeidsdekk på et pælested og i det minste i den øverste av føringshylsene, og fastholding av det nedre hus i denne stilling, henting av et øvre hus under utnyttelse av den nevnte korte slingwire, sammenkobling av det øvre og nedre hus ende mot ende for dannelse av et sammensatt hus, fri-gjøring av det nedre hus og senking av det sammensatte hus gjennom føringshylsene og til kontakt med pælen, hvorved hammeren befinner seg under vannoverflaten, og neddriving av pælen med hammeren.

11. Fremgangsmåte ifølge kav 10, karakterisert ved at det sammensatte hus senkes under neddrivingen av pælen helt til den øvre enden av det nevnte øvre hus når arbeidsdekkets nivå, overgang fra den nevnte korte slingwire til en langs lingwire, og ytterligere neddriving av pælen i havbunnen, idet det sammensatte hus senkes ned ettersom pælingen skrider frem.

12... Fremgangsmåte ifølge krav 11, karakteri-e, r t ved at.det sammensatte hus heves gjennom føringshylsene etter at pælen er drevet ned til ønsket dybde i havbunnen, helt til den øvre ende av det øvre hus befinner seg i høyde med arbeidsdekket, fastklemming av det øvre hus og bytting fra den lange slingwire til denkorte slingwire, hvoretter hevingen av det sammensatte hus fortsetter helt til den øvre enden av det nedre hus befinner seg i høyde med arbeidsdekket, hvoretter det nedre hus fastholdes i denne stilling, løsgjøring av det øvre hus fra det nedre hus og lagring- av det øvre hus, og løfting av det nedre hus ved hjelp av den korte slingwire og plassering av det nedre hus på et nytt pælested.