BE1020071A5 - Werkwijze voor het verschaffen van een fundering voor een zich op hoogte bevindende massa, en een positioneerframe voor het uitvoeren van de werkwijze. - Google Patents

Abstract

De uitvinding betreft een efficiënte werkwijze voor het verschaffen van een fundering voor een zich op hoogte bevindende massa, zoals de jacket van een windturbine of een jetty, waarbij de fundering een volgens een geometrisch patroon in een ondergrond gedreven aantal palen omvat. De werkwijze omvat het verschaffen van een drijvend tuig voorzien van hijsmiddelen, het verschaffen van een positioneerframe, dat een aantal onderling verbonden, volgens een geometrisch patroon gerangschikte geleidingskokers omvat voor het ontvangen van de palen; het onder tussenkomst van de hijsmiddelen neerlaten van het positioneerframe naar de ondergrond in een gebruikspositie, en het in de ondergrond aanbrengen van de palen doorheen de geleidingskokers van het positioneerframe in de gebruikspositie, evenals een positioneerframe, dat is ingericht voor het uitvoeren van de werkwijze.

Description

Werkwijze voor het verschaffen van een fundering voor een zich op hoogte bevindende massa, en een positioneerframe voor het uitvoeren van de werkwijze

De uitvinding betreft een werkwijze voor het verschaffen van een fundering voor een zich op hoogte bevindende massa, zoals de jacket van een windturbine of een jetty, waarbij de fundering een hoeveelheid palen omvat, die in een ondergrond zijn gedreven volgens een geometrisch patroon. De uitvinding betreft eveneens een positioneerframe, ingericht voor het uitvoeren van de werkwijze.

De uitvinding zal hieronder worden toegelicht aan de hand van een offshore windturbine. De verwijzing naar een windturbine impliceert geenszins dat de uitvinding is beperkt tot het gebruik in het kader van een dergelijke windturbine. Het positioneerframe en de werkwijze kunnen eveneens worden toegepast op elke andere structuur, zoals jetties, radar en andere torens, platforms, en dergelijke. De steunstructuur van een windturbine heeft gewoonlijk een slank ontwerp, bijvoorbeeld in de vorm van een buis of paal. Deze paalstructuur dient te worden gekoppeld aan een fundering in de grond. Voor offshore windturbines die in relatief ondiep water worden geplaatst is het mogelijk gebruik te maken van één mast die zich vanaf de machineriebehuizing van de windturbine tot aan de fundering uitstrekt. Naast een dergelijke 'monopaal' constructie kan de steunstructuur van een offshore windturbine ook een buisvormig bovengedeelte omvatten en een ondergedeelte in de vorm van een vakwerkstructuur, ook wel aangeduid als een jacket. Een groot gedeelte van de jacket strekt zich onder water uit alwaar de jacket steun vindt op een ondergrond, in veel gevallen de onderwaterbodem.

Een bekende werkwijze voor het verschaffen van een fundering voor een zich op hoogte bevindende massa, zoals de jacket van een windturbine, omvat het verschaffen van een offshore platform in de nabijheid van de voorziene locatie voor de fundering, het vaststellen van de locatie voor iedere paal, het vervolgens manipuleren van elke paal met behulp van een op het platform aanwezige hijskraan en het in het ondergrond drijven van elke paal. EenS alle palen in het ondergrond zijn aangebracht volgens het gewenste geometrische patroon, aldus de fundering vormend, wordt de jacket op de door de hoeveelheid palen gevormde fundering aangebracht door benen van de jacket in de palen aan te brengen (ook wel aangeduid met de engelse term ‘pin piling’) of, in een alternatieve werkwijze rondom de palen aan te brengen (ook wel aangeduid met de engelse term ‘sleeve piling’). De palen zijn in beide gevallen ingericht om de benen van de jacket te kunnen ontvangen, bijvoorbeeld door holle palen te voorzien (pin piling) of holle benen van de jacket (sleeve piling).

De hierboven beschreven handelingen van de bekende werkwijze zijn tijdrovend, en kunnen, in een typisch geval, minstens 5 tot 7 dagen in beslag nemen.

De uitvinding beoogt te voorzien in een werkwijze voor het verschaffen van een fundering voor een zich op hoogte bevindende massa die efficiënter is dan de bekende werkwijze, m.a.w. die minder tijd in beslag neemt dan de bekende werkwijze.

Volgens de uitvinding wordt dit doel bereikt door een werkwijze omvattende: het verschaffen van een drijvend tuig voorzien van hijsmiddelen; het verschaffen van een positioneerffame, dat een aantal onderling verbonden, volgens een geometrisch patroon gerangschikte geleidingskokers omvat voor het ontvangen van de palen; het onder tussenkomst van de hijsmiddelen neerlaten van het positioneerframe naar de ondergrond in een gebruikspositie; en het in de ondergrond aanbrengen van de palen doorheen de geleidingskokers van het positioneerffame in de gebruikspositie.

De werkwijze volgens de uitvinding laat toe een fundering te verschaffen in de vorm van een aantal volgens een geometrisch patroon gerangschikte palen in minder tijd dan tot hiertoe bekend. Nadat het positioneerframe in de correcte positie werd gebracht (in verband met de voorziene positie van de hoeveelheid palen) behoeft dit geen herpositionering meer, zoals vaak nodig is in de stand der techniek omdat het positioneerframe door zijn eigengewicht wrijving veroorzaakt met de ondergrond, meer bepaald via aan de onderzijde van het positioneerframe aangebrachte basisplaten (21a, 21b, 21c). Omdat het positioneerframe in de gebruikspositie wordt gebracht onder tussenkomst van de hijsmiddelen en deze hijsmiddelen kunnen worden gekozen al naar gelang de behoefte en omstandigheden ter plaatse, is een optimale positionering van het frame mogelijk.

Een uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding omvat het positioneren en/of richten van het positioneerffame in de gebruikspositie door middel van positioneermiddelen. Hierdoor wordt het positioneerffame automatisch correct gepositioneerd. Dit is een groot voordeel omdat het positioneren van een positioneerffame met relatief grote afmetingen eenvoudig kan geschieden door middel van gps-systemen, terwijl het positioneren van funderingspalen afzonderlijk onder water dikwijls moeilijk is en kostbaar.

In een andere uitvoeringsvorm wordt de werkwijze volgens de uitvinding wordt deze gekenmerkt doordat het positioneerframe wordt gepositioneerd en/of gericht door het frame langs de spudpalen van een opvijzelbaar platform te bewegen. Door het frame langs de spudpalen van het platform te laten glijden wordt het positioneren van het frame verder verbeterd. Omdat de positie van het positioneerframe wordt bepaald door de positie van het platform en de laatste niet veel wordt beïnvloed door stroming en windkrachten, geldt dit tevens voor het positioneerframe. Het gebruik van het positioneerframe laat tevens toe de hoeveelheid palen accuraat te positioneren in slechts één handeling. De gebruikspositie van het positioneerframe komt overeen met een positie waarin het positioneerframe , en in het bijzonder de geleidingskokers ervan, klaar is om de palen te ontvangen. De gebruikspositie bevindt zich bij voorkeur in een positie in de nabijheid van de ondergrond, en met meer voorkeur in een positie waarin het positioneerframe in hoofdzaak rust op de ondergrond.

Omdat de positie van het positioneerframe wordt bepaald door de positie van het (opvijzelbaar) platform, en de laatste positie met grote nauwkeurigheid kan worden bepaald, is er geen noodzaak meer om de positie van de funderingspalen naderhand na te gaan. Dit spaart een wezenlijke hoeveelheid tijd en geld uit.

Het positioneerframe kan langs en onder geleiding van de spudpalen worden bewogen door elk de vakman bekend middel. Zo is het bijvoorbeeld mogelijk het positioneerframe op te hangen aan een aantal trekkabels, waarbij de kabels in lengte kunnen worden gevarieerd door op het werkdek van het platform aangebrachte lieren bijvoorbeeld. Met de lieren kan de kabellengte worden verkort of verlengd, waarbij het positioneerframe respectievelijk wordt gehesen of neergelaten. In een voorkeursuitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding is hét positioneerframe verder voorzien van middelen om het positioneerframe langs de spudpalen van een offshore platform te geleiden van een hoge positie in de onmiddellijke nabijheid van het werkdek van het platform naar een lagere positie tot eventueel op of in de onmiddellijke nabijheid van de ondergrond. Bij voorkeur zijn de geleidemiddelen dusdanig ingericht dat deze het positioneerframe langs de spudpalen van het platform kunnen geleiden zodat het positioneerframe in hoofdzaak horizontaal is uitgelijnd in de lagere positie. Dit kan bijvoorbeeld gebeuren dóór het positioneerframe middels drie, en bij voorkeur middels vier kabels op te hangen, waarbij elke kabel onafhankelijk van de andere kabels in lengte kan worden gevarieerd door lieren. Dit is in het bijzonder van belang bij een ondergrond die niet geheel vlak is.

Het positioneerframe volgens de uitvinding omvat bij voorkeur een vakwerkstructuur met een op de hoekpunten ervan op afstand van elkaar opgesteld aantal geleidingskokers, die door buisvormige vakwerkelementen zijn verbonden. De afmetingen van het positioneerframe in het vlak zijn in beginsel groter dan de afmetingen uit het vlak, waarbij de richting uit het vlak overeenkomt met een richting die evenwijdig is aan de hijs- of neerlaatrichting van het positioneerffame. De geleidingskokers zijn ingericht om de in de ondergrond te drijven palen te ontvangen en te geleiden, en omvatten bij voorkeur cilindrische mantels waarvan de lengteas evenwijdig aart de uit het vlak richting van het positioneerffame verloopt. De geleidingskokers zijn volgens een geometrisch patroon gerangschikt welk patroon overeenkomt met het gewenste geometrische patroon van de funderingspalen. De buisvormige vakwerkelementen die zich tussen de geleidingskokers uitstrekken zorgen ervoor dat geleidingskokers in hoofdzaak in hun positie blijven tijdens het hijsen en neerlaten van het positioneerffame. In onderhavige uitvoeringsvorm is het positioneerframe ingericht om een bepaald geometrisch patroon van de funderingpalen te definiëren. Het is echter tevens mogelijk het positioneerframe geometrisch aanpasbaar te maken, bijvoorbeeld door het positioneerframe te voorzien van in lengte aanpasbare vakwerkelementen en/of door het positioneerframe te voorzien van knooppunten die vakwerkelementen met elkaar verbinden en toelaten de hoek tussen vakwerkelementen aan te passen. Een dergelijke uitvoeringsvorm laat toe verschillende geometrische patronen van de funderingspalen te realiseren.

Een andere uitvoeringsvorm volgens de uitvinding verschaft een werkwijze waarin het positioneerframe wordt gepositioneerd en/of gericht door het frame aan te grijpen met een op afstand bestuurd robot vaartuig (ROV).

Nog een andere uitvoeringsvorm volgens de uitvinding verschaft een werkwijze waarin het positioneerframe wordt gepositioneerd en/of gericht door het frame aan te grijpen met van ankers voorziene trekkabels.

Weer een andere uitvoeringsvorm volgens de uitvinding verschaft een werkwijze waarin het positioneerframe wordt gepositioneerd en/of gericht door het frame te voorzien van een samenstel van wendbare stuwers (ook wel aangeduid met de Engelse term thrusters).

In een voorkeursuitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding omvat deze het vaststellen van de positie van tenminste één paal en het dusdanig positioneren van het positioneerffame dat tenminste één van de geleidingskokers van het positioneerframe is uitgelijnd met de positie van de paal, met andere woorden zich recht boven de genoemde paalpositie bevindt. Het aanbrengen van een eerste paal door de ten minste één geleidingskoker fixeert het positioneerframe. In een dergelijke positie zullen de geleidingskokers voor de andere palen zich automatisch in hun correcte posities bevinden omdat hun onderlinge posities worden bepaald door het geometrische ontwerp van het positioneerfirame. Hierdoor is een positiebepaling voor elke paal afzonderlijk niet meer nodig.

De geleidingskokers van het positioneerffame zijn ingericht om palen te ontvangen en te geleiden wanneer deze in de ondergrond worden gebracht. Om de palen te kunnen ontvangen hebben de geleidingskokers bij voorkeur een diameter die tenminste even groot is als de doorsnede van de palen. Om op adequate wijze de palen te kunnen ondersteunen wordt bij voorkeur gebruik gemaakt van geleidingskokers waarvan het binnenoppervlak over tenminste een gedeelte van de lengte van de geleidingskokers is voorzien van steunribben voor de palen. Om het positioneerframe eenvoudig te kunnen verwijderen nadat de palen in de ondergrond zijn aangebracht, worden de palen bij voorkeur dusdanig ver door de geleidingskokers gedreven dat de top van de palen verder reikt dan de onderzijde van genoemd (van steunribben voorzien) gedeelte van de lengte van de geleidingskokers.

De werkwijze volgens de uitvinding wordt bij voorkeur gekenmerkt doordat de funderingspalen in de ondergrond worden aangebracht door deze in de ondergrond te drijven door inwerking van hydraulische of pneumatische hamertuigen, vibrerende hamertuigen en/of oscillatoren., Dergelijke tuigen kunnen zijn opgesteld op het drijvend tuig, of op een ander drijvend tuig dat zich in de nabijheid bevindt. Nog meer voorkeur heeft een werkwijze waarin de palen verder in de ondergrond worden gedreven dan genoemd (van steunribben voorzien) gedeelte door de volger van een pneumatische hamer. Een pneumatische hamer met volger is op zich bekend bij de vakman.

Een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding betreft een werkwijze waarin het aanbrengen van de palen in de ondergrond wordt uitgevoerd door het middels boormiddelen in de onderwaterbodem boren van de funderingspalen en/of van schachten waarin de funderingspalen worden aangebracht.

In nog een andere uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding wordt het boren uitgevoerd door middel van reverse circulation drilling (figuur 15), door voorboren met een casing (figuur 14), en/of door rock-socketing.

In een ander aspect van de uitvinding wordt een werkwijze verschaft die de stap omvat van het verwijderen van het positioneerframe nadat de palen in de ondergrond zijn aangebracht, waarbij het verwijderen van het positioneerframe wordt uitgevoerd door dit te heffen onder geleiding van de spudpalen van de lagere positie naar de hoge positie in de nabijheid van het werkdek van het platform.

De uitvinding betreft verder een werkwijze voor het op een fundering installeren van een zich op hoogte bevindende massa, zoals de jacket van een windturbine of een jetty, waarbij de fundering een middels de hierboven beschreven werkwijze in een ondergrond aangebracht aantal palen omvat, de werkwijze omvattende het in of rond de palen aanbrengen van benen van de zich op hoogte bevindende massa. Met meer voorkeur wordt een werkwijze verschaft waarin omvattende het verankeren van de benen aan de palen door middel van mortelvoegen (grouting).

Hoewel de werkwijze volgens de uitvinding kan worden toegepast om een fundering te — verschaffen van het hierboven beschreven type wordt de werkwijze bij voorkeur toegepast op een ondergrond die zich onder water bevindt.

De werkwijze volgens de uitvinding is verder bijzonder geschikt voor cilindrische (holle) funderingspalen met een lengte van meer dan 20 m, met meer voorkeur ten minste 25 m en met de meeste voorkeur ten minste 30 m, en een gewicht van 20 tot 150 ton, met meer voorkeur van 40 tot 130 ton, en met de meeste voorkeur van 50 tot 110 ton.

De geleidingskokers hebben bij voorkeur een hoogte (de dimensie in de lengterichting van de geleidingskokers) van ten minste 1 m, met meer voorkeur ten minste 3 m, en met de meeste voorkeur ten minste 5 m, om de gewenste geleidingsfunctie en verticale uitlijning van de funderingspalen verder te kunnen waarborgen.

In nog een ander aspect van de uitvinding wordt een positioneerframe verschaft, welk frame is ingericht om een fundering voor een zich op hoogte bevindende massa, zoals de jacket van een windturbine of een jetty, te verschaffen, waarbij de fundering een volgens een geometrisch patroon in een ondergrond gedreven aantal palen omvat, welk positioneerframe een aantal onderling verbonden, volgens een geometrisch patroon gerangschikte geleidingskokers omvat, die zijn ingericht om een in de ondergrond te drijven paal te ontvangen en te geleiden, evenals middelen om het positioneerframe te positioneren en/of te richten, welke middelen een samenstel van wendbare stuwers (thrusters) omvatten.

De uitvinding zal nu in meer detail worden uitgelegd onder verwijzing naar de tekeningen, zonder overigens daartoe te worden beperkt. In de figuren toont:

Fig. 1 schematisch een perspectivisch aanzicht van een uitvoeringsvorm van het positioneerframe zoals toegepast in de werkwijze volgens de uitvinding;

Fig. 2 schematisch een perspectivisch aanzicht van een uitvoeringsvorm van het opvijzelbaar platform ingericht om te worden toegepast in de werkwijze volgens de uitvinding;

Fig. 3 - 7 schematische zijaanzichten van een aantal uitvoeringsvormen van werkwijzênstappen voor het neerlaten van het positioneerframe;

Fig. 8-13 schematische zijaanzichten van een aantal uitvoeringsvormen van werkwijzenstappen voor het in de ondergrond aanbrengen van de palen doorheen de geleidingskokers van het positioneerframe in de gebruikspositie;

Fig. 14 schematisch een zijaanzicht van een boorinrichting töegepast in een uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding;

Fig. 15 schematisch een zijaanzicht van een roterende boorkop uitgerust met spuitmonden van een boorinrichting toegepast in een uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding; en Fig. 16 schematisch een volgens de uitvinding op een fundering van palen geplaatste jacket van een windturbine.

Onder verwijzing naar figuur 1 wordt een inrichting volgens de uitvinding getoond in de vorm van een positioneerframe 1 dat op de hoekpunten vier cilindrische geleidingskokers (2a, 2b, 2c, 2d) omvat die zijn ingericht om een paal te ontvangen en te geleiden. De geleidingskokers (2a, 2b, 2c, 2d) zijn onderling star met elkaar verbonden door zijvakwerken (3a, 3b, 3c, 3d) die zijn opgebouwd uit een relatief groot aantal buisvormige structuurelementen (4a, 4b, 4c, 4d). Dwarsverbanden (5a, 5b, 5c, 5d) verbinden de zijvakwerken (3a, 3b, 3c, 3d) met een centrale knoopplaat 6 waardoor het vakwerk nog aan structurele stijfheid wint. Bijkomende vakwerkelementen, zoals frame 3e kunnen worden toegevoegd om voldoende stijfheid op te bouwen. Alle elementen (2, 3, 4, 5) en knoopplaat 6 definiëren het positioneerframe 1. De bovendelen van de zijvakwerken (3a, 3b, 3c, 3d) zijn voordelig voorzien van een omtreksloopbriig 9 voor een gemakkelijke toegang en inspectie. De geleidingskokers (2a, 2b, 2c, 2d) worden in een vaste positie ten opzichte van elkaar gehouden door de zijvakwerken (3 a, 3b, 3c, 3d) en de dwarsverbanden (5a, 5b, 5c, 5d) en wel dusdanig dat de geleidingskokers (2a, 2b, 2c, 2d) volgens een geometrisch patroon zijn gerangschikt, welk patroon in de in figuur 1 getoonde uitvoeringsvorm een vierkant is met een zijde van ongeveer 20 m. Elk ander geometrisch patroon is echter mogelijk, zoals een driehoekig patroon bijvoorbeeld.

Elke geleidingskoker (2a, 2b, 2c, 2d) omvat een cilindrische omtrekswand (23a, 23b, 23c, 23d) die door een basisplaat (21a, 21b, 21c, 2ld) wordt ondersteund, en waarmee het positioneerframe 1 steun kan vinden op de ondergrond. Het binnenoppervlak van elke geleidingskoker (2a, 2b, 2c, 2d) is over een gedeelte van de lengte van de geleidingskoker voorzien van steunribben (22a, 22b, 22c, 22d) voor het ondersteunen van een paal wanneer deze door de geleidingskoker beweegt. De afmetingen van de geleidingskokers (2a, 2b, 2c, 2d) kunnen binnen brede grenzen worden gekozen, maar hebben in de getoonde uitvoeringsvorm een hoogte van ongeveer 6 m. De steunribben (22a, 22b, 22c, 22d) strekken zich over een afstand van ongeveer 3 m uit, zoals gemeten vanaf de bovenrand van de geleidingskokers (2a, 2b, 2c, 2d), waardoor het onderste gedeelte van het binnenoppervlak over ongeveer 3 m zonder steunribben is (en dus een grotere diameter heeft).

Het positioneerframe 1 kan verder zijn voorzien van middelen om het positioneerframe 1 langs de spudpalen van een in figuur 2 getoond offshore platform te geleiden. Deze middelen omvatten in de in figuur 1 getoonde uitvoeringsvorm een structuur met twee U-vormige eindvorken (8a, 8b) die vast zijn verbonden met de rest van het positioneerframe 1 door middel van buisvormige elementen. Het positioneerframe 1 is dusdanig gepositioneerd ten opzichte van het platform 10 dat een spudpaal (13a, 13b, 13c, 13d) van het platform 10 gedeeltelijk is opgenomen in de ruimte tussen de buitenste benen (9a, 10a, 9b, 10b) van de U-vormige eindvorken (8a, 8b), welke ruimte groot genoeg is om een spudpaa te kunnen opnemen. Op deze wijze kan het positioneerframe 1 naar beneden en/of naar boven worden geleid langs de spudpale(n). De middelen om het positioneerframe 1 langs de spudpalen (13a, 13b, 13c, 13d) van het platform te geleiden omvatten tevens hijsmiddelen zoals op het werkdek van het platform 10 voorziene lieren 15.

Een opvijzelbaar platform 10, ingericht volgens de uitvinding wordt in figuur 2 getoond. Om redenen van duidelijkheid zijn een aantal gewoonlijk op een opvijzelbaar platform aanwezige structuren zoals een hijskraan 18 (zie figuren 3-9) weggelaten op de figuur. Opvijzelbaar platform 10 omvat in hoofdzaak een werkdek 11 en vier spudpaalvijzels (12a, 12b, 12c, 12d) op de hoekpunten van het werkdek 11. Elke vijzel (12a, 12b, 12c, 12d) bedient een spudpaal (13a, 13b, 13c, 13d) die kan worden verlaagd in de verticale richting 14 totdat de betreffende spudpaal steun vindt op de ondergrond 30 (figuur 6). Het werkdek 11 is voorzien van lieren 15 waar overheen kabels verlopen die zijn verbonden met het positioneerframe 1.

Met de lieren 15 kan het positioneerframe 1 in de verticale richting 14 worden gehesen of neergelaten. Het platform 10 is verder voorzien van twee cirkelvormige openingen of moonpools (16a, 16b) die toegang verschaffen tot het water dat zich onder het werkdek 11 bevindt en die een diameter hebben die groot genoeg is om een funderingspaal door te laten. Het platform 10 draagt aldus het positioneerframe 1 dat in de getoonde voorkeursuitvoeringsvorm aan de onderzijde van het platform 10 is voorzien in een rustpositie in de onmiddellijke nabijheid van het werkdek 11 van het platform 10. Het samenstel van platform 10 en positioneerframe 1 is dusdanig gepositioneerd dat de moonpool 16b verticaal is uitgelijnd met de geleidingsköker 2c, in figuur 2 aangeduid door stippellijn 17.

De hierboven beschreven uitvoeringsvorm is kan met voordeel worden toegepast in de uitgevonden werkwijze doch hieronder worden een aantal andere voorkeursuitvoeringen beschreven die op bepaalde vlakken andere of meer voordelen hebben.

Onder verwijzing naar figuur 3 bijvoorbeeld wordt een uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding getoond, welke werkwijze wordt gekenmerkt door het verschaffen van een drijvend tuig 60 dat is voorzien van hijsmiddelen in de vorm van hijskraan 18. Het drijvend tuig 60 kan bijvoorbeeld een vaartuig, een platform, een ponton of een aantal pontons omvatten, en kan zelfstandig aangedreven zijn of niet. Het positioneerframe 1 met de zichtbare onderling verbonden, volgens een geometrisch patroon gerangschikte geleidingskokers (2b, 2c) wordt onder tussenkomst van de hijskraan 18 en hijskabels 61 neergelaten tot op de onderwaterbodem 30 in een gebruikspositie, waarin het frame 1 door de relatief brede basisplaten (21a, 21b, 21c, 21 d) en het eigengewicht stabiel steun vindt. In figuur 4 wordt een andere uitvoeringsvorm getoond waarin het drijvend tuig 60 een platform 10 omvat dat door middel van zichtbare spudpalen (13b, 13c) op de onderwaterbodem steunt. Het positioneerframe 1 wordt onder tussenkomst van de hijskraan 18 en hijskabels 61 neergelaten tot op de onderwaterbodem 30 in de gebruikspositie, waarbij het neerlaten van het positioneerframe 1 derhalve onafhankelijk gebeurt van de spudpalen.

Onder verwijzing naar figuur 5 wordt weer een andere uitvoeringsvorm getoond waarin het positioneerframe 1 wordt gepositioneerd en/of gericht door het frame 1 aan te grijpen met een op afstand bestuurd robot vaartuig 62, ook wel bekend als een Remote Operated Vehicle of ROV, voorzien van een aandrijving 63 en manipulatoren 64 die kunnen aangrijpen op delen van het positioneerplatform 1.

Onder verwijzing naar figuur 6 wordt nog een andere uitvoeringsvorm getoond waarin het positioneerframe 1 wordt gepositioneerd en/of gericht door het frame 1 aan te grijpen met van ankers 65 voorziene trekkabels 66, welke laatste zijn verbonden met het positioneerframe 1. Door verankering van de trekkabels 66 in de ondergrond 30 met behulp van de ankers 65 kan door aantrekken en/of laten vieren van de trekkabels 66 middels lieren 15 het frame 1 nauwkeurig worden gepositioneerd. Het positioneerframe 1 kan hierbij zowel langs de spudpalen van het platform 10 worden geleid, als onafhankelijk van de spudpalen.

Nog een andere zeer voordelige uitvoeringsvorm wordt getoond in figuur 7. Hierin wordt het positioneerframe 1 gepositioneerd en/of gericht door het frame 1 te voorzien van een samenstel van wendbare stuwers 67 (thrusters), die in staat zijn het positioneerframe 1 aan te drijven in een gekozen richting, een en ander afhankelijk van de richting waarin de wendbare stuwers 67 worden gericht. Het positioneerframe 1 kan hierbij zowel langs de spudpalen van het platform 10 worden geleid, als onafhankelijk van de spudpalen.

Eens het positioneerframe 1 op de onderwaterbodem 30 is gepositioneerd volgens de hierboven beschreven uitvoeringsvormen worden funderingspalen 40 doorheen de geleidingskokers (2a, 2b, 2c, 2d) van het positioneerframe 1 in de gebruikspositie in de ondergrond 30 aangebracht.

Een mogelijke uitvoeringsvorm wordt in figuur 8 getoond. Opgemerkt wordt dat het positioneerframe 1 zich in de getoonde uitvoeringsvorm vóór de spudpaal 13b van het platform 10 bevindt, derhalve los van het platform 10, en dus onafhankelijk van de spudpalen op de ondergrond 30 werd neergelaten, in het bijzonder werd gepositioneerd door één van de andere hierboven beschreven methodes, bij voorkeur middels een van stuwers voorzien positioneerframe 1. Zoals getoond kan een paal bekledingsbuis 41 door de hijskraan 18 worden opgenomen en in de moonpool 16b van het platform worden geplaatst boven de gewenste positie 33 van de eerste paal. Bevindt de positie 33 zich naast het platform dan is deze stap niet nodig.

In een volgende stap van de werkwijze (zie figuur 9) wordt een paal 40 opgenomen door de hijskraan 18 van een opslagrek 42 dat zich op het platform 10 bevindt en neergelaten totdat de onderzijde van de paal 40 zich op het niveau 43 bevindt, welk niveau zich dicht bij het niveau van de ondergrond bevindt (zie figuur 10).

Eens de paal 40 op correcte wijze is uitgelijnd met de geleidingskoker 2c wordt de paal verder neergelaten totdat deze gedeeltelijk is opgenomen in 2c. De paal wordt dan verder in de onderwaterbodem 30 gebracht onder zijn eigen gewicht in welk proces de paal wordt geleid door geleidingskoker 2c, zoals getoond in figuur 10. Zoals getoond in figuur 12 wordt de paal 40 vervolgens in de ondergrond 30 gedreven totdat de top van de paal 40 verder in de geleidingskoker 2c is doorgedrongen dan het van steunribben voorzien gedeelte. De paal 40 kan in de ondergrond 30 worden gedreven door middel van een pneumatische hamer 44, zoals getoond in figuur 12, doch er zijn andere uitvoeringsvormen die even geschikt of zelfs geschikter kunnen zijn.

Onder verwijzing naar figuur 13 wordt een uitvoeringsvorm getoond waarin het aanbrengen van de palen 40 in de ondergrond 30 wordt uitgevoerd door het middels boormiddelen in de onderwaterbodem 30 boren van de funderingspalen 40 en/of van schachten waarin de funderingspalen 40 worden aangebracht. In de getoonde uitvoeringsvorm is het platform 10 voorzien van een kraan 18 waaraan een boorstreng 68 is bevestigd van het type ‘bottom hole assembly’. Boorstreng 68 wordt neergelaten door de hijskraan 18 in een geleidingsbuis of casing 69, die in de ondergrond 30 werd geplaatst door een oscillator 691. Deze werkwijze is in het bijzonder geschikt voor hardere ondergronden 30, die bijvoorbeeld uit een rotsbed 301 met daarboven een laag 302 verweerde rots. De geleidingsbuis 69 wordt bij voorkeur tot op het rotsbed 301 aangebracht.

Zoals getoond in figuur 14 omvat een andere uitvoeringsvorm boormiddelen 70 met een onderwatergedeelte dat middels een hijsplaat 75 is opgehangen aan ophangmiddelen in de vorm van een kabel 71. Met de kabel 71 kunnen de boormiddelen 70 onder water worden gebracht totdat zij in aanraking komen met de geleidingskokers, zoals geleidingskoker 2b, en hieraan kunnen worden verbonden. De aansturing van de boorkop 73 en dergelijke gebeurt door zich boven water bevindende aanstuurmiddelen 76 die onder andere een vermogensbrón 76a, een compressor 76b en (niet getoonde) pompen voor het ontwikkelen van hydraulische druk, evenals (niet getoonde) elektronica omvatten. De aanstuurmiddelen bevinden zich op een drijvend tuig, bijvoorbeeld ponton 77. De boormiddelen 70 zijn elektrisch verbonden met de aanstuurmiddelen 76 door middel van elektrische leidingen 78. Door de boorkop 73 in de onderwaterbodem 30 uitgeboord materiaal kan via een afvoerleiding 79, waaraan desgewenst een (niet getoonde) afvoerbuis of -slang is verbonden worden afgevoerd.

Onder verwijzing naar figuur 15 wordt in meer detail een voorkeursuitvoeringsvorm van de boormiddelen 70 getoond voor het boren van een schacht 80 in de onderwaterbodem 30. De boormiddelen 70 omvatten een in een geleidingskoker 2 aangebrachte boorstreng 162. De geleidingskoker 2 steunt aan haar onderzijde 21 op de onderwaterbodem 30 waardoor een in hoofdzaak water ondoorlatende verzegeling kan worden bereikt. De geleidingskoker 2 is voldoende ruim om plaats te bieden aan de boorstreng 162. Boorstreng 162 omvat een aantal door middelen van flenzen onderling verbonden boorpijpen 162a. De holle boorpijpen 162a vormen gezamenlijk een centrale holte 86. Boorstreng 162 is aan de onderzijde voorzien van een boorkop 73 met snijwerktuigen 88, bijvoorbeeld in de vorm van snijschijven. Om uitknikken van de boorstreng 162 tijdens het boren te vermijden wordt de boorstreng 162 bij voorkeur voorzien van een aantal in axiale richting verdeeld opgestelde stabilisatoren 89, die afsteunen tegen de binnenwand van de geleidingskoker 2. Met de aandrijfmiddelen 76 kan de boorstreng 162, en derhalve de boorkop 73 in rotatie worden gebracht in de geleidingskoker 2, waardoor door inwerking van de snijwerktuigen 88 de onderwaterbodem 30 wordt verbrijzeld.

Doordat in de ruimte tussen de in hoofdzaak coaxiaal opgestelde geleidingskoker 2 en de boorstreng 162 een waterkolom aanwezig is ontstaat een drukverschil tussen de bovenzijde en de onderzijde van de boorstreng 162, waarbij de druk aan de onderzijde uiteraard hoger is. Door dit drukverschil en doordat de geleidingskoker 2 aan de onderzijde open is zodat een doorvoer mogelijk is naar de holte 86, stroomt water en losgewerkt grondmateriaal via de onderzijde de holte 86 in. Aldus wordt een opwaartse stroming 90 in de holte 86 van de boorstreng 162 onderhouden, in welke stroming 30 losgewerkt grondmateriaal wordt afgevoerd naar de bovenzijde van de boorstreng 162, waar het via de afVoerleiding 79 wordt afgevoerd.

Om de afvoer van losgewerkt bodemmateriaal door de holte 86 van de hoorbuis 162 verder te vergemakkelijken omvat de getoonde voorkeursvariant tevens middelen voor het onder druk injecteren van lucht in de holle boorstreng 162 ter hoogte van de boorkop 73. Deze middelen omvatten op de boorstreng 162 aangebrachte doorvoerleidingen 84, die aan het ene uiteinde zijn verbonden met de compressor 76, en aan het andere uiteinde via luchtinlaatkleppén 83 uitmonden in de holte 86 van boorstreng 162. Door de leidingen 84 onder druk aangevoerde lucht (in de richting van pijlen 82) komt in de stroming 90 terecht via luchtinlaatkleppen 83 en ondersteunt aldus de stroming 90.

De boormiddelen 70 kunnen verder zijn voorzien van één of meerdere (niet getoonde) spuitmonden voor het onder druk in de onderwaterbodem 30 injecteren van een fluïdum, bij voorkeur water, ter hoogte van de boorkop 73. De boorstreng 162 en/of de geleidingskoker 2 en/of de boorkop 73 zijn hiertoe voorzien van leidingen (niet getoond) voor het naar de spuitmonden toevoeren van het fluïdum. De spuitmonden zijn bij voorkeur op de boorkop 73 bevestigd en geschikt om water onder een eerste druk van tenminste 200 bar, met meer voorkeur tenminste 350 bar, met nog meer voorkeur tenminste 500 bar en met de meeste voorkeur tenminste 650 bar te emitteren.

De hierboven beschreven opvolging van werkwijzenstappen wordt vervolgens een aantal malen herhaald, afhankelijk van het gewenste aantal funderingspalen dat moet worden aangebracht in de ondergrond 30. Omdat de geleidingskokers (2a, 2b, 2c, 2d, 2d) van het positioneerframe 10 zich automatisch in de correcte posities bevinden kunnen alle palen op efficiënte wijze in de ondergrond 30 worden gedreven zonder tijd te verliezen met het bepalen van de positie voor elke paal afzonderlijk.

Nadat alle palen 40 in de ondergrond 30 zijn aangebracht kan het positioneerframe 1 eventueel worden verwijderd. Desgewenst kan voorafgaand aan het verwijderen van het positioneerframe 1 de positie van de palen 40 en/of de verticale positie van de top van elk van de palen 40 worden nagegaan door hiertoe geëigende optische middelen, zoals camera’s teneinde de gehele operatie waar te nemen en te controleren.

Onder verwijzing naar figuur 16 kan op de zoals hierboven beschreven gerealiseerde fundering een jacket 150 van een windturbine 151 worden geplaatst. Dit kan bijvoorbeeld gebeuren door het in of rond de palen 40 aanbrengen van benen 152 van de jacket 150, en het verankeren van de benen 152 aan de palen 40 door middel van mortelvoegen (grouting).

De werkwijze en positioneerframe volgens de uitvinding laten toe op efficiënte wijze een paalfundering te verschaffen, waarbij het niet nodig is het platform regelmatig te verplaatsen voor elke paal, waardoor veel tijd wordt gewonnen ten opzichte van de bekende werkwijze. De uitgevonden werkwijze is minder afhankelijk van weersomstandigheden en behoeft in beginsel geen uitgebreide controlewerkzaamheden onder water, bijvoorbeeld door robots en/of duikers.

Claims (16)

1. Werkwijze voor het verschaffen van een fundering voor een zich op hoogte bevindende massa, zoals de jacket van een windturbine of een jetty, waarbij de fundering een volgens een geometrisch patroon in een ondergrond aangebracht aantal palen omvat, de werkwijze omvattende: het verschaffen van een drijvend tuig voorzien van hijsmiddelen; het verschaffen van een positioneerffame, dat een aantal onderling verbonden, volgens een geometrisch patroon gerangschikte geleidingskokers omvat voor het ontvangen van de palen; het onder tussenkomst van de hijsmiddelen neerlaten van het positioneerframe naar de ondergrond in een gebruikspositie; en het in de ondergrond aanbrengen van de palen doorheen de geleidingskokers van het positioneerffame in de gebruikspositie.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, verder omvattende het positioneren en/of richten van het positioneerframe in de gebruikspositie door middel van positioneermiddelen.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, waarbij het positioneerframe wordt gepositioneerd en/of gericht door het frame langs de spudpalen van een opvijzelbaar platform te bewegen.

4. Werkwijze volgens conclusie 2 of 3, waarbij het positioneerframe wordt gepositioneerd en/of gericht door het frame aan te grijpen met een op afstand bestuurd robot vaartuig (ROV).

5. Werkwijze volgens conclusie 2, 3 of 4, waarbij het positioneerframe wordt gepositioneerd en/of gericht door het frame aan te grijpen met van ankers voorziene trekkabels.

6. Werkwijze volgens één der conclusies 2-5, waarbij het positioneerframe wordt gepositioneerd en/of gericht door het frame te voorzien van een samenstel van wendbare stuwers (thrusters).

7. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, omvattende het vaststellen van de positie van tenminste één paal en het dusdanig positioneren van het positioneerframe dat tenminste één van de geleidingskokers van het positioneerframe is uitgelijnd met de positie van de paal.

8. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarin het binnenoppervlak van de geleidingskokers over tenminste een gedeelte van de lengte van de geleidingskokers is voorzien van steunribben voor de palen, en de palen door de geleidingskokers worden gebracht totdat de top van de palen verder reikt dan de onderzijde van genoemd (van steunribben voorzien) gedeelte van de lengte van de geleidingskokers.

9. Werkwijze volgens conclusie 8, waarin de palen verder worden gebracht dan genoemd gedeelte, bijvoorbeeld door de volger van een pneumatische hamer.

10. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij het aanbrengen van de palen in de ondergrond wordt uitgevoerd door de palen in de ondergrond te drijven door inwerking van hydraulische hamertuigen, vibrerende hamertuigen en/of oscillatoren.

11. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij het aanbrengen van de palen in de ondergrond wordt uitgevoerd door het middels boormiddelen in de onderwaterbodem boren van de funderingspalen en/of van schachten waarin de funderingspalen worden aangebracht.

12. Werkwijze volgens conclusie 11, waarbij het boren wordt uitgevoerd door middel van reverse circulation drilling, door voorboren met een casing, en/of door rock-socketing.

13. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, omvattende de stap van het verwijderen vain het positioneerframe nadat de palen in de ondergrond zijn aangebracht. ,

14. Werkwijze voor het op een fundering installeren van een zich op hoogte bevindende massa, zoals de jacket van een windturbine of een jetty, waarbij de fundering een middels de werkwijze volgens één der conclusies 1-14 in een ondergrond aangebracht aantal palen omvat, de werkwijze omvattende het in of rond de palen aanbrengen van benen van de zich op hoogte bevindende massa, en het verankeren van de benen aan de palen door middel van mortelvoegen (grouting).

15. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarin de ondergrond zich onder water bevindt.

16. Positioneerframe, ingericht voor het verschaffen van een fundering voor een zich op hoogte bevindende massa, zoals de jacket van een windturbine of een jetty, waarbij de fundering een volgens een geometrisch patroon in een ondergrond gedreven aantal palen omvat, welk positioneerframe een aantal onderling verbonden, volgens het geometrisch patroon gerangschikte geleidingskokers omvat, die zijn ingericht om een in de ondergrond aan te brengen paal te ontvangen en te geleiden, evenals middelen om het positioneerframe te positioneren en/of te richten, welke middelen een samenstel van wendbare stuwers (thrusters) omvatten.