DE2264335A1

DE2264335A1 - Vorrichtung zur verbindung nichtmetallischer grundpfaehle

Info

Publication number: DE2264335A1
Application number: DE2264335A
Authority: DE
Inventors: Edward Endre Bodor; Paul David Carmichael; Tex Houston; Ivo Cyprian Pogonowski
Original assignee: Texaco Development Corp
Current assignee: Texaco Development Corp
Priority date: 1972-01-19
Filing date: 1972-12-30
Publication date: 1973-08-02
Also published as: IE37243L; JPS4882611A; NL7300214A; US3748863A; IE37243B1; GB1397328A; CA995909A

Description

PatentasEj^eor Hamburg,den 29.12.1972

Dr.G.Schupfner T 72 095 (D 72,359-P)

DEUTSCHE TEXACO AG. 770/HH

2 Hamburg 76

Rechslingspforte 2 2264335

TEXACO DEVELOPMENT CORPORATION 135 East 42 nd Street New York, N.Y. 10017 U.S.A.

Vorrichtung zur Verbindung nichtmetallischer Grundpfähle

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verbindung nichtmetallischer Grundpfähle.

Die Verwendung von Grundpfählen sowohl bei bestimmten Offshore- .als auch an Land befindlichen Konstruktionen zur festen Verankerung derselben ist weit verbreitet« Normalerweise wird ein Grundpfahl aus einem Material gefertigt, das die auf ihm ruhende Konstruktion wirksam unterstützen kann, insbesondere unter Bedingungen einer Druckbeanspruchung. Bei Offshore-Einrichtungen, wie Anlegestellen, Bohrplattformen und dgl., sind diese Grundpfähle relativ langgestreckt ausgebildet und erstrecken sich zwischen dem Meeresgrund und der Wasseroberfläche und sind mit ihren unteren Enden im Meeresboden eingebettet.

Werden Metall-Grundpfähle verwendet, so wird die benötigte Pfahllänge durch Aneinanderschweißen einzelner Pfahlsektionen während des Eintreibvorganges des Grundpfahls in den

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Meeresboden erreicht. Wird der (Trundnfahl in einer Umgebung

korrodierend verwendet, die für Metall-Pf^:!hl e/oder ::on<■ ►: -ie ir günstig wirkt, müssen andere Formen von Unterstützungs-lCinrichtungen verwendet werden.

Eine vielseitiger verwendbare und preiswertere Pfahlform, insbesondere für Gründungen, ist der Betonpfahl, der auch bewehrt sein kann. Betonpfähle werden zur Stützung der auf ihnen ruhenden Konstruktion in einer entsprechenden Anzahl ausreichend tief eingegraben. Die Länge der Betonpfähle und die Tiefe der Einbettung sind abhängig von der Bodenzusammensetzung und Beschaffenheit des Gründungsortes.

Werden Gründungspfähle aus Beton verwendet, ist es oft wünschenswert, daß bewehrte Pfahlsektionen zur Verlängerung des einzutreibenden Grundpfahls aufeinandergesteckt und verbunden werden können. Eine der am meisten verwendeten Formen zum Zwecke der Verbindung besteht darin, daß eine Einrichtung benutzt wird, mit der die einzelnen Pfnhllängen schnell und feet mittels kooperierender Metallkragen an den Enden der Pfahllängen verbunden werden können.

Zur Überwindung der schädlichen Einflüsse auf die metallischen Verbindungsstellen eines Beton-Grundpfahls, offenbart die vorliegende Erfindung eine Anordnung, mit der die entsprechenden Grundpfahllängen schnell und bequem sowohl verbunden als auch geschützt werden können. Die Verbindung der Grenzflächen wird durch eine oder mehrere am Umfang pngeord-

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nete Schloßflächen, die jeweils ein Papr der entsprechenden Teil-Pfahlenden in einer Weise verbinden, dnß diene sich in einer gekoppelten Beziehung zueinander gesichert befinden.

Die nn den Grenzflächen hergestellte Verbindung ist danach eingekapselt innerhalb einer Feuchtigkeit und Dampf widerstehenden Abschirmung, Das bedeutet, daß die gesamte metallische Verbindung wirksam innerhalb eines Schutzüberzuges eingebettet ist und in keiner Weise der korrodierenden Wirkung der Umgebung oder der schädlichen Atmosphäre ausgesetzt ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, aus dem sich weitere erfinderische Merkmale ergeben, ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:

Figur 1 eine Ansicht auf die Umgebung des gesamten Grundpfahls, wobei ein Teil der Ansicht im Längsschnitt dargestellt ist.

Figur 2 eine Ausschnitts-Ansicht im vergrößerten Maßstab in der Schnittdarstellung einer Verbindung der einzelnen Grundpfahl-Abschnitte nach deren Verbindung.
und

Figur 3 eine vergrößerte Schnittansicht der beiden zusammenzufügenden Enden entsprechender Grundpfahl-Abschnitte, kurz vor der Zusammenfügung der Verbindungsstelle .

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In Pig. 1 sind einige aus dem Wasser hernusrAgende Grundpfähle (10).dargestellt, die in einer Entfernung voneinander angeordnet sind und eine Arbeitsbühne, ein Bohrdeck oder eine ähnliche Konstruktion oberhalb der Wasseroberfläche unterstützen können. Die entsprechenden Grundpfähle (10) sind dabei meist in .einem wenig vorteilhaften Element angeordnet. Ein Teil des Grundpfahls ist dabei der korrodierenden Atmosphäre der feuchten Salzluft ausgesetzt, die bei unterschiedlichsten Temperaturen vorherrscht.

Die Grundpfähle (10) werden im wesentlichen senkrecht in den Boden bzw. Meeresboden eingelassen. Normalerweise wird dieses durch Einrammen ausgeführt, wobei der Rammvorgang solange fortgesetzt wird, bis kein weiteres Eintreiben in den Untergrund mehr möglich ist. Während dieses Vorganges wird der Grundpfahl nach und nach durch Aufsetzen weiterer Pfahlstücke (12) auf das obere Ende verlängert. Der Grundpfahl besteht letztlich aus einer Mehrzahl an den Enden verbundener Pfahlstücke, von denen das letzte über die Wasseroberfläche hinausragt.

Der gesamte Grundpfahl (10) weist eine hohle oder zylindrische Struktur auf. Jedoch kann der ^Grundpfahl nuch massiv aus Beton oder einem ähnlichen korrosionsbeständigen Material gefertigt sein. Zur Verstärkung kann der Beton des Grundpfahls auch noch eine Bewehrung aufweisen. Außerdem kann der Grundpfahl einen vom Kreisquerschnitt abweichenden Querschnitt haben.

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In Pig. 2 ist der gerade zusammengefügte Grundpfahl, bestehend aus dem oberen Pfahlstück (1.2) und dem unteren Pfahlstück (13), dargestellt. Die Verbindungsstelle kann sich dabei oberhalb oder unterhalb der Wasseroberfläche befinden, jedoch ist sie in jedem Falle genügend geschützt. Die dargestellte Ausführungsform weist eine Verbindungs-Einrichtung (14) für die Pfahlstücke auf, die korrespondierend fluchtende Elemente beinhaltet, die in fester Verklinkung mittels am Umfang angeordneter Schloßbolzen oder dgl. gehalten werden. Der Bereich, der die metallische Verbind,ungs-Einrichtung (14-) umgibt, ist vollständig mit einem Dichtungsmaterial (16) ummantelt, das das Eindringen von korrodierenden Flüssigkeiten und Dämpfen verhindert.

In Fig. 3 ist das obere Pfahlstück (12) dargestellt, das an der Innenwand eine Führungseinrichtung (17) aufweist. In der dargestellten Ausführungsform ist diese Führungseinrichtung (17) als zylindrischer Körper ausgebildet, dessen äußerer Durchmesser etwas kleiner als der Durchmesser der inneren Führung, die im unteren Pfahlstück (13) ausgebildet ist, dimensioniert ist. Zur besseren bzw. leichteren Montage weist das untere Ende der Führungseinrichtung (17) eine Abschrägung auf. Die Verbindungs-Einrichtung (14) fluchtet auf diese Weise leicht und zufriedenstellend und braucht zur endgültigen Verklinkung zur Adjustierung nur um die Längsachse gedreht zu werden.

Das untere Pfahlstück (13) weist eine Wandung (18) auf, die

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aus Beton so stark dimensioniert ist, daß sie den von der zu tragenden Plattform oder dgl. ausgeübten "Druckbeanspruohung widerstehen kann. Ein Pfahlkopf (19) ist auf der Grenzfläche (21) des Pfahlstücks (13) befestigt und weist eine im allgemeinen ringförmige Einrichtung auf, obgleich diese Einrichtung auch in einzelne bogenförmige Segmente unterteilt sein kann. Der Pfahlkopf (19) weist einen Grundring (22) auf, von dem sich ein Paar paralleler Seitenwände (23) und (24) erstrecken, die einen rinförmigen Zwischenraum definieren, der im Endbereich des Pfahlstticks eine an der Peripherie verlaufende Nut (25) bildet.

Der Pfahlkopf (19) ist im Endbereich der Wandung des Pfahlstücke mittels eines oder mehrerer ringförmig sich erptrekkender Flansche (26) und (27) befestigt, wobei die Plansche sich, von der Gegenseite des Grundringes (22) aus erstrecken. Die Verankerung des Pfahlkopfes kann auch durch eine Anzahl im Beton eingebetteter Bolzen oder dgl. erfolgen. Jede Seitenwand (23) und (24) weist eine Auflagefläche (23a) und (24a) entlang ihrer Oberseite auf, die in Kontakt mit korrespondierenden Auflageflächen des Pfahlkopfs des oberen Pfahlstücke (12) kommen.

Das Pfahlstück (12) weist einen Pfahlkopf (30) auf, der ähnlich dem Pfahlkopf (19) ausgebildet ist, jedoch erstreckt sich vom Grundring (31) des Pfahlkopfs (30), der am unteren Ende des Pfahlstücks (12) angeordnet ist, eine umlaufende Zunge (^2). Die Zunge (^?) greift gleitend in die Nut (25)

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- 7 des Pfahlkopfs (19) ein.

Die Anzahl der Zungen (32) kann variieren, nur muß sie mit einer entsprechenden Anzahl Nuten (25) korrespondieren. Sowohl die Zunge {**>2) als auch die Seitenwände (23) und (24) weisen eine Anzahl Durchgangsbohrungen (3^v<)/( 34) auf, die in einer Stellung der beiden Pfahlstücke in einer Flucht liegen, so daß ein Schloßbolzen (36) oder dgl. Einrichtung in die Durchgangsbohrungen (33)/(34) eingeschoben werden kann, der die Pfahlstücke an der Verbindungsstelle in ihre Lage zueinander fixiert.

In der dargestellten Ausbildung ist der Schloßbolzen (36) als Rundkörper ausgebildet, wobei der Bolzen zum leichteren Eintreiben in die in Flucht liegenden Durchgangsbohrungen (33)/(34) verjüngt ausgebildet ist. Das andere Ende des Schloßbolzens (36) ist zum Eintreiben desselben als Schlagkopf (37) ausgebildet. Aus Fig. 2 wird ersichtlich, daß im zusammengefügten Zustand der Schloßbolzen (36) sich durch die äußeren Oberflächen beider Seiten des Pfahlkopfes erstreckt. TJm den Schloßbolzen in seiner Lage zu fixieren, können Befestigungsmittel, wie z.B. Vorsteckstift oder dgl., am inneren Ende des Bolzens vorgesehen werden. Eine solche zusätzliche Sicherung ist jedoch nicht nötig, wenn in den unmittelbar angrenzenden Bereich der Verbindungs-Einrichtung (14) ein Einbettungsmaterial eingebracht wird.

Das obere Pfahlstück (12) ist mit einer am Umfang des Pfahls

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angeordneten Hülse (41) versehen, die auf dem Pfahlstück derart nach unten verschoben werden kann, daß die beiden zusammengefügten Pfahlstück-Enden gemeinschaftlich im Eingriff mit der Hülse sich befinden. Die Hülse kann unterschiedlich ausgebildet sein, so z.B. als dünnes Metallband oder als flexibles Element, um eine dichte Befestigung mit den beiden Pfahlstück-Enden zu schaffen, wenn die Hülse absenkt wird.

Auf Jeden Fall, wie auch aus Fig. 2 zu erkennen, ist die Hülse (41) angeordnet, um am Umfang der Verbindungs-Einrichtung (14) einen Überzug herzustellen. Das flüssige Einbettungsmaterial kann durch die Hülse (4I) über die Einlaßöffnung (42) mittels einer dafür vorgesehenen Leitung (43) eingebracht werden. Die Leitung (43) ist mit einer Quelle für das Einbettungsmaterial verbunden, in der das Material üblicherweise erhitzt und in einem flüssigen Zustand gehalten wird.

Gleichermaßen ist die innere Seite der Verbindungs-Einrichtung (14) mit einem flüssigen Einbettungsmaterial versehen, das über Querbohrungen (44) in den Pfahlköpfen (19) und (30) eingebracht wird. Als Einbettungsmnterial, das die dempfdichte Sperre bildet, kann jedes der für diesen Zweck bekannte flüssige bzw. nachher festwerdende Material verwendet werden. So kann z.B. ein in 6 bis 8 Stunden festwerdender Tonerde-Zement eingespritzt werden oder ein bituminöses Material verwendet werden, dns speziell bei niedrigen Tempera-

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türen schnell erhärtet.

Zur Bildung der flttasigkeitahaltenden /bdinhtung um die Ringpassage der Verbindung ist die Führungseinrichtung (17) mit einem Überzug (46) eines flexiblen Materials versehen, um ausreichend nachzugeben, wenn sie in den Bereich der Verbindungs-Einrichtung abgesenkt wird, um so eine obere und untere umlaufende Abdichtung zu erzielen. Es ist ersichtlich, daß zur leichteren Einbringung des Einbettungsmaterials der Ringraum um die Verbindungseinrichtung (14) entweder über die Hülse (41)» über den inneren Abdiohtungsring (46) oder anderweitig mit der Außenatmosphäre kommuniziert.

Zur Herstellung der gesamten Verbindung zwischen den entsprechenden Pfahlatücken wird das untere Pfahlstück (13) normalerweise die erforderliche Tiefe in den Meeresboden eingetrieben. Mit dem auf diese Weise fest positionierten Pfahlstück wird das obere Pfahlstück (12) in vertikale Flucht gebracht und auf das Ende des vorher eingetriebenen Pfahlstücks (13) abgesenkt. Während des Absenkens ist zwischen den zusammengehörenden Pfahlstücken durch die Führungseinrichtung (17) eine zweckmäßige Ausfluchtung gesichert, aufgrund dessen, daß die Führungseinrichtung in die Wandung des unteren Pfahlstücks (13) der inneren Führung gleich eingreift.

Danach kann das Pfahlstiick (1?) weiter auf das untere Pfahlstück in der Weise abgesenkt werden, daß die entsprechenden

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Pfahlköpfe (19) und (30) in zweckmäßige Flucht zueinander gelangen. Dnbei ist darauf zu achten, daß r-uch die Durchgnngsbohrungen (33) und (34) in horizontale Flucht kommen. Durch eine Ausnehmung (48) im oberen Pfphlkopf und eine entsprechende Nase (49) im unteren Pfahlkopf ist es möglich, die beiden zusammenzufügenden Pfahlstücke durch Drehung und Einrasten in Flucht mit ihren Durchgangsbohrungen für die Schloßbolzen zu bringen.

Nachdem das Einbettungsmaterial erhärtet ist, kann das aufgesetzte Pfahlatück einem weiteren Eintreibvorgang des Grund· pfahla unterworfen werden, so daß die Verbindungsstelle unterhalb der Wasseroberfläche oder oberhalb nngeordnet verbleibt. Im letzten Fall kann es nach einer gewissen Zeit nötig werden, die gesamte Pfahl-Sektion aufgrund der Einwirkungen der Umgebung, wie z.B. der Salzwasser-Atmosphäre oder der Erodierung der Pfahlwandung durch die Wellen,auszuwechseln, was durch die erfindungsgemäße Ausführung der Verbindung gewährleistet ist.

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Claims

T 72 093

Patentansprüche

\ 1.)Vorrichtung zur Bildung nichtmetallischer Grundpfähle, die aus einer Anzahl hintereinander verbundener Pfahlstücke bestehen, die an ihren Enden Verbindungs-Einrichtungen aufweisen, gekennzeichnet durch ein Paar lösbar verriegelbarer Verbindungs-Einrichtungen (14-), durch mindestens einen Schloßbolzen (36) oder dergleichen, der das Verbindungs-Einrichtungs-Paar gegenseitig verriegelt, um die Pfahlstücke (12, 13) in fest verriegelte Beziehung zueinander zu bringen, und durch eine Einrichtung, die die Verbindungsstelle zweier Pfahlstücke (12, 13) gegen die schädlichen Einwirkungen der Umgebung abschirmt.

α. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Führungseinrichtung (17)» die die entsprechenden Pfahlstücke (12, 13) in llucht zu ihren Längsachsen während des Vorganges der Zusammenfügung bringt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch

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gekennzeichnet , daß die Einrichtung zur Abschirmung der Verbindungsstelle der entsprechenden Pfahlstücke (12, 13) ein erhärtendes flüssiges Einbettungsmaterial aufweist, das zwischen den Grenzflächen der Pfahlstücke anordbar ist.

4-. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Führungseinrichtung (.17) am Ende eines Pfahlstückes (12) zur gleitenden Aufnahme eines benachbarten Pfahlstückes (13) während des Zusammeηlügens der beiden Pfahlstücke (12, I3) vorgesehen ist, um die an den Enden der Pfahlstücke angeordneten Pfahlköpfe (19, 30) in Eingriff miteinander zu bringen.

5· Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß zur Bildung der Pfahlkopf-Verbindung eine Zunge (32) an einem Endbereich eines Pfahlstückes angeordnet ist, die sich von der Grenzfläche in Richtung der Längsachse erstreckt und daß am entsprechenden Ende des anderen Pfahlkopfes eine Nut (25) zur Aufnahme der Zunge (32) vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß

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am Pfahlstück (12, 13) an den sich gegenüberliegenden Enden jeweils ein metallischer Pfahlkopf (I9, JO) angeordnet ist, der mittels Verankerungen im Material des Pfahlstückes eingebettet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Verankerung der Pfahlköpfe (19, 30) als umlaufender Flansch ausgebildet ist, der sich in das Material des Pfahlstückendes erstreckt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Verankerung der Pfahlköpfe (19» 30) eine Anzahl Ankerbolzen aufweist, die sich in das Material des Pfahlstückendes erstrecken.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß eine verschiebbare Hülse (41) im Bereich der Verbindungs-Einrichtung der Pfahlstücke (12, I3) angeordnet ist, die nach Verriegeln der Pfahlköpfe (19, 30) und vor Einbringung des Einbettungsmaterials die Verbindungsstelle umhüllt.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

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dadurch gekennzeichnet, daß der aus Pfahlstücken (12, I3) bestehende Gruridpfahl (10) eine aus Beton gefertigte Wandung aufweist, die eine in Längsrichtung des Grundpfahles verlaufende innere Passage definiert.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das Einbettungsmaterial der Pfahlköpfe (19, 30) sich in das Innere der Pfahlstück-Verbindung erstreckt.

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