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EP1989358B1 - Verfahren und vorrichtung zum umweltschonenden rammen unter wasser - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum umweltschonenden rammen unter wasser Download PDF

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Publication number
EP1989358B1
EP1989358B1 EP07711594A EP07711594A EP1989358B1 EP 1989358 B1 EP1989358 B1 EP 1989358B1 EP 07711594 A EP07711594 A EP 07711594A EP 07711594 A EP07711594 A EP 07711594A EP 1989358 B1 EP1989358 B1 EP 1989358B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sleeve
sound
wall
pile
under water
Prior art date
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Revoked
Application number
EP07711594A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1989358A1 (de
Inventor
Rainer Mohr
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Menck GmbH
Original Assignee
Menck GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=38190870&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EP1989358(B1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Menck GmbH filed Critical Menck GmbH
Priority to PL07711594T priority Critical patent/PL1989358T3/pl
Publication of EP1989358A1 publication Critical patent/EP1989358A1/de
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Revoked legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D7/00—Methods or apparatus for placing sheet pile bulkheads, piles, mouldpipes, or other moulds
    • E02D7/02—Placing by driving
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D13/00—Accessories for placing or removing piles or bulkheads, e.g. noise attenuating chambers

Definitions

  • the invention relates to a method and apparatus for the environmentally friendly driving of pile material under water.
  • Offshore pile work is carried out underwater to found foundations, for example for drilling rigs and wind turbines.
  • wind turbines large monocrops larger than four meters in diameter are driven into the seabed. This ramming results in a not insignificant underwater sound record, which can be detrimental to the marine fauna, for example, the sense of orientation of marine mammals can be damaged.
  • the present invention has therefore taken on the task during piling, especially under water to reduce the sound input into the environment.
  • From the DE 103 02 219 A1 is a method and a device for driving piles under water, wherein the piles are surrounded by soundproofed air cushions.
  • a device for reducing the sound radiation of a driven pile is known, is driven in the bottom of the pile, the pile over its entire length by a collapsible sheath of flexible material.
  • a disadvantage of such a device is that it is not suitable for the harsh conditions at sea, because the shell is easily damaged during handling.
  • the object of the invention is to provide a method and a device which is designed sufficiently robust for the performance of Offshore pile work and thereby significantly reduces the sound input into the water.
  • the process task is solved in that the ram and the pile is surrounded by a sound-insulating tubular flooded sleeve.
  • the device task is solved in particular by a machine, in particular a ram, for driving in piles or the like, the device is surrounded by at least one sound-insulating solid sleeve which is flooded.
  • the flooding is preferably carried out by the ambient water, whereby pressure differences are compensated, so that the sleeve is advantageously charged little static.
  • the sleeve is tubular, which advantageously reduces the effort for the production of the sleeve.
  • the wall of the sleeve is made of a sound-absorbing material, the acoustic emission is reduced by absorption directly at the point of origin.
  • the damping can be further improved if the sound-insulating material of the wall is open- and / or closed-pored. at The closed pores of the pore contents can be chosen so that it improves the sound-absorbing properties of the material.
  • the wall has a thickness which is less than one quarter of the sound wave length, preferably of the order of a quarter.
  • the properties of the sleeve can be adapted by a sandwich-like construction of the sleeve wall to the particular conditions of use, when the wall of the sleeve has an outer shell and is preferably connected thereto.
  • the outer shell thus protects the sleeve and can additionally perform static tasks by giving it the required rigidity.
  • the wall of the sleeve has an inner shell, preferably also connected thereto, the inner shell can provide further protection against damage and additionally increase the mechanical rigidity.
  • the damping properties of the material can be better adapted.
  • the handling of the entire sleeve is simplified advantageously, characterized in that the sleeve consists of individual lengths, which are preferably telescopically connected to each other and / or the sleeve of at least two segments divided in the axial direction is composed.
  • the segments can also be designed as half shells so that you can open the sleeve for mounting reasons.
  • the soundproof tube or sleeve can be placed around the pile and then closed again.
  • the aim is to minimize the crane height in a sequential setting of the goods to be rammed and the sound insulation in large water depths. If you first set the pile and has neither a telescopic unit nor a segmentation in the axial direction, then you would have to lift the entire noise control tube on the Rammgut or vice versa.
  • the acoustic emission can be further reduced if an upper end of the sleeve is formed closed by means of a lid.
  • the sleeve has at least one damping guide element for guiding a pile.
  • These guide elements can particularly advantageously additionally damp, if at least one guide element is arranged outside of natural vibration nodes of the pile.
  • FIG. 1 surrounds the soundproof sleeve 2 according to the invention the pile 6, on which at the upper end of the machine, ie the ram 1 is seated.
  • the inner diameter of the soundproof sleeve 2 formed as a pipe must therefore be greater than the largest outer diameter of the machine.
  • the soundproof sleeve 2 is placed on the floor 7 or attached in a suitable suspension with the machine 1 as a unit.
  • the pile is supported by guides 15 in a suitable manner in the sleeve 2, if the construction of pile or sleeve should not be inherently stable due to their length.
  • the tube or the sleeve can be open at the top and bottom or closed by means of a cover 14.
  • the supply lines 8 to the machine 1 and the piles to be installed 6 need a suitable implementation.
  • the soundproof sleeve 2 can be used both above water and under water. It may be formed from one piece or from a plurality of sections 13, 13 ', which are assembled in a suitable manner. Particularly space saving is a telescopic design.
  • the tube is made of a composite material, ie a combination of a carrier material 5, which determines the rigidity of the tube 2, as an outer shell 10 and a sound absorbing material 4, the space between the inner shell 11 and outer shell 10 of the tube. 2 fills.
  • a carrier material 5 which determines the rigidity of the tube 2
  • the enclosing material must withstand the ambient pressure so that the sound absorbing material 4 is not compressed under pressure, thereby losing its sound insulating effect.
  • the carrier material 5 itself can likewise have a sound-insulating effect and can also be used without additional sound absorption material 4 as a soundproofing sleeve according to variant c.
  • the sound absorption material is pressure stable, it is sufficient to connect the sound absorption material with the carrier material, according to variant b.
  • the sound-absorbing properties can be adjusted by the nature and size of the pores 12 and their filling in a wide range. It is particularly effective if the thickness 9 of the outer shell and the thickness 9 'of the inner shell is different, because this results in a different vibration behavior.
  • a particularly dimensioned wall thickness 17 of the insulating material and / or the shells also has an effect.
  • the sleeve can also be made of more than three layers in an analogous manner, whereby the scope of the invention is not abandoned.
  • FIG. 3 is a top view of the arrangement according to FIG. 1 , but shown with a segmentation made in the axial direction rather than in a telescopic design.
  • the segmental shells 18, 18 ' are divided asymmetrically and provided with flanges 19.
  • the flanges hook 20 By attached to the flanges hook 20, which engage in corresponding openings of the mating flange, the Segment shells are releasably connected.
  • two segment shells can be connected by hinges, not shown, so that one of the shells for assembly purposes, such as a door easily open and can be closed again.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum umweltschonenden Eintreiben von Rammgut unter Wasser.
  • Offshorerammarbeiten werden unter Wasser zur Gründung von Fundamenten, beispielsweise für Bohrinseln und Windenergieanlagen durchgeführt. Für Windenergieanlagen werden große Monopfähle mit mehr als vier Meter Durchmesser in den Meeresboden eingerammt. Diese Rammung hat einen nicht zu vernachlässigenden Unterwasserschalleintrag zur Folge, der sich nachteilig auf die Meeresfauna auswirken kann, beispielsweise kann der Orientierungssinn von Meeressäugern geschädigt werden.
  • Die vorliegende Erfindung hat sich deshalb die Aufgabe gestellt, bei Rammarbeiten, insbesondere unter Wasser, den Schalleintrag in die Umgebung zu reduzieren.
  • Aus der DE 103 02 219 A1 ist ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Eintreiben von Pfählen unter Wasser, wobei die Pfähle von schallgedämmten Luftkissen umgeben sind.
  • Zur Reduzierung des Schalleintrages ist aus der DE 2915542 C2 eine wasserfreie Arbeitskammer bekannt, in deren Inneren der Pfahl angeordnet ist. Diese Maßnahme setzt jedoch voraus, dass die Arbeitskammer für die hohen Unterwasserdrucke in größeren Wassertiefen ausgelegt ist und entsprechend schwer ist.
  • Aus der DE 2514923 C2 ist eine Vorrichtung zur Reduzierung der Schallabstrahlung eines Rammpfahles bekannt, bei dessen Eintreiben in den Boden der Pfahl über seine gesamte Länge von einem zusammenfaltbaren Mantel aus flexiblen Material umhüllt ist.
  • Nachteilig an einer solchen Vorrichtung ist, dass sie für die rauen Bedingungen auf See nicht geeignet ist, weil die Hülle bei der Handhabung leicht Schaden nimmt.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, die ausreichend robust für die Durchführung von Offshorerammarbeiten ausgelegt ist und dabei den Schalleintrag ins Wasser wesentlich reduziert.
  • Die Verfahrensaufgabe wird dadurch gelöst, dass die Ramme und der Pfahl von einer schalldämmenden rohrförmigen gefluteten Hülse umgeben wird.
  • Die Vorrichtungsaufgabe wird insbesondere durch eine Maschine, insbesondere eine Ramme, zum Eintreiben von Pfählen oder dergleichen gelöst, die Vorrichtung von mindestens einer schalldämmenden festen Hülse umhüllt ist, die geflutet ist.
  • Die Flutung erfolgt vorzugsweise durch das Umgebungswasser, wodurch Druckunterschiede ausgeglichen werden, so dass die Hülse vorteilhaft wenig statisch belastet wird.
  • In Ausgestaltung der Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Hülse rohrförmig ist, was den Aufwand zur Herstellung der Hülse vorteilhaft reduziert.
  • Dadurch, dass die Wand der Hülse aus einem schalldämmenden Material besteht, wird die Schallemission durch Absorption direkt am Entstehungsort verringert.
  • Die Dämpfung kann weiter verbessert werden, wenn das schalldämmende Material der Wand offen- und/oder geschlossenporig ausgebildet ist. Bei den geschlossenen Poren kann der Poreninhalt so gewählt werden, dass er die schalldämmenden Eigenschaften des Materials verbessert.
  • Besonders gute Dämpfungseffekte ergeben sich, wenn die Wand eine Dicke aufweist, die kleiner als ein Viertel der Schallwellenlänge ist, vorzugsweise in der Größenordnung eines Viertels.
  • Die Eigenschaften der Hülse können durch einen sandwichartigen Aufbau der Hülsenwand an die besonderen Einsatzbedingungen angepasst werden, wenn die Wand der Hülse eine Außenschale aufweist und vorzugsweise mit dieser verbunden ist. Die Außenschale schützt so die Hülse und kann zusätzlich statische Aufgaben erfüllen, indem sie ihr die erforderliche Steifigkeit verleiht.
  • Wenn darüber hinaus die Wand der Hülse eine Innenschale aufweist vorzugsweise auch mit dieser verbunden ist, kann die Innenschale einen weiteren Schutz vor Beschädigungen bieten und zusätzlich die mechanische Steifigkeit erhöhen.
  • Dadurch, dass die Materialien und/oder die Dicke der Innen- und Außenschale verschieden ausgebildet sind, ergibt sich ein unterschiedliches Schwingverhalten der beiden Schalen, so dass das Material der Hülse, mit dem die Schalen verbunden sind, die auftretenden Schwingungen noch besser dämpfen kann.
  • Mit der Maßnahme, dass die Poren mit Gas und/oder mit einer Flüssigkeit gefüllt sind, die von Wasser verschieden ist, lassen sich die Dämpfungseigenschaften des Materials besser anpassen.
  • Die Handhabung der gesamten Hülse vereinfacht sich vorteilhaft, dadurch dass die Hülse aus einzelnen Längenabschnitten besteht, die vorzugsweise teleskopierbar miteinander verbunden sind und/oder die Hülse aus mindestens zwei in axialer Richtung geteilten Segmenten zusammengesetzt ist. Die Segmente können auch als Halbschalen ausgebildet sein, damit man die Hülse aus Montagegründen aufklappen kann. Im aufgeklappten Zustand lässt sich das Schallschutzrohr bzw. die Hülse um das Rammgut legen und danach wieder verschließen. Das Ziel dabei ist, bei einem sequenziellen Setzen des zu rammenden Gutes und des Schallschutzes in großen Wassertiefen die Kranhöhe zu minimieren. Setzt man zuerst das Rammgut und hat weder eine teleskopierbare Einheit noch eine Segmentierung in axialer Richtung, dann müßte man das gesamte Schallschutzrohr über das Rammgut heben oder umgekehrt.
  • Die Schallemission lässt sich weiter verringern, wenn ein oberes Ende der Hülse mittels eines Deckels verschlossen ausgebildet ist.
  • Mit Vorteil ist für Pfähle, die möglicherweise keine ausreichende Eigenstabilität aufweisen, vorgesehen, dass die Hülse mindestens ein dämpfendes Führungselement zur Führung eines Pfahls aufweist.
  • Diese Führungselemente können besonders vorteilhaft zusätzlich dämpfen, wenn mindestens ein Führungselement außerhalb von Eigenschwingungsknoten des Pfahls angeordnet ist.
  • Dadurch, dass Maschine und Hülse als eine gemeinsam handhabbare Einheit ausgebildet sind, sind keine zusätzlichen Hebezeuge auf der Baustelle erforderlich. Die Rammarbeiten lassen sich mit der vorhandenen Baustellenausrüstung ausführen.
  • Die Erfindung wird in einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf eine Zeichnung beispielhaft beschrieben, wobei weitere vorteilhafte Einzelheiten den Figuren der Zeichnung zu entnehmen sind.
  • Funktionsmäßig gleiche Teile sind dabei mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • Die Figuren der Zeichnung zeigen im Einzelnen:
    • Figur 1:
    einen schematischen Axialschnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung,
    Figur 2:
    das Detail x aus Figur 1 in drei alternativen Ausführungsformen, und
    Figur 3:
    eine Aufsicht der Anordnung gemäß Figur 1, jedoch mit einer Segmentierung in axialer Richtung statt in einer teleskopierbaren Ausführung.
  • In Figur 1 umschließt die erfindungsgemäße Schallschutzhülse 2 den Pfahl 6, auf dem am oberen Ende die Maschine, d. h. die Ramme 1 aufsitzt. Der Innendurchmesser, der als Rohr ausgebildeten Schallschutzhülse 2 muss daher größer als der größte Außendurchmesser der Maschine sein. Die Schallschutzhülse 2 wird auf den Boden 7 abgestellt oder in einer geeigneten Aufhängung mit der Maschine 1 als Einheit angehängt. Das Rammgut wird mittels Führungen 15 auf geeignete Art und Weise in der Hülse 2 abgestützt, wenn die Konstruktion von Rammgut oder Hülse aufgrund ihrer Länge nicht eigenstabil sein sollte. Das Rohr bzw. die Hülse kann oben und unten offen oder mittels eines Deckels 14 geschlossen sein. Bei einer geschlossenen Version benötigen die Versorgungsleitungen 8 zur Maschine 1 und das zu installierende Rammgut 6 eine geeignete Durchführung. Die Schallschutzhülse 2 kann sowohl über Wasser als auch unter Wasser eingesetzt werden. Sie kann aus einem Stück oder aber aus mehreren Abschnitten 13, 13', die auf geeigneter Art und Weise zusammengesetzt werden, gebildet sein. Besonders platzsparend ist eine teleskopische Ausgestaltung.
  • In Figur 2 sind drei Alternativen a, b und c der Wand 3 der Schallschutzhülse 2 dargestellt. In der Variante a ist das Rohr aus einem Verbundwerkstoff, d. h. eine Kombination aus einem Trägermaterial 5, welches die Steifigkeit des Rohres 2 bestimmt, als Außenschale 10 und einem Schallabsorptionsmaterial 4, das den Zwischenraum zwischen der inneren Schale 11 und äußeren Schale 10 des Rohres 2 ausfüllt. Für Unterwasseranwendungen hat das umschließende Material dem Umgebungsdruck standzuhalten, damit das Schallabsorptionsmaterial 4 nicht unter dem Druck komprimiert wird und dadurch seine schalldämmende Wirkung verliert. Das Trägermaterial 5 selbst kann ebenfalls schalldämmende Wirkung haben und auch ohne zusätzliches Schallabsorptionsmaterial 4 als Schallschutzhülse eingesetzt werden gemäß Variante c. Ist das Schallabsorptionsmaterial druckstabil, genügt es, das Schallabsorptionsmaterial mit dem Trägermaterial zu verbinden, gemäß Variante b. Die schallabsorbierenden Eigenschaften lassen sich durch die Art und Größe der Poren 12 und deren Füllung in weiten Bereichen einstellen. Besonders wirksam ist es, wenn die Dicke 9 der Außenschale und die Dicke 9' der Innenschale unterschiedlich ist, weil sich daraus ein unterschiedliches Schwingungsverhalten ergibt. Vorteilhaft wirkt sich auch eine besonders dimensionierte Wanddicke 17 des dämmenden Materials und/oder der Schalen aus.
  • Die Hülse lässt sich auch aus mehr als drei Schichten in analoger Weise ausführen, wodurch der Schutzbereich der Erfindung nicht verlassen wird.
  • In Figur 3 ist eine Aufsicht der Anordnung gemäß Figur 1, jedoch mit einer in axialer Richtung vorgenommenen Segmentierung statt in einer teleskopierbaren Ausführung gezeigt. Im gezeichneten Fall sind die Segmentschalen18, 18' unsymmetrisch geteilt und mit Flanschen 19 versehen. Durch an den Flanschen angebrachten Haken 20, die in entsprechende Öffnungen des Gegenflansches greifen, können die Segmentschalen lösbar verbunden werden. Alternativ können auch zwei Segmentschalen durch nicht dargestellte Scharniere verbunden werden, so daß sich eine der Schalen zu Montagezwecken wie eine Tür leicht öffnen und wieder verschließen lässt.
    • BEZUGSZEICHENLISTE
    • 1
    Maschine, Ramme
    2
    Schallschutzhülse
    3
    Wand
    4
    Schallabsorptionsmaterial
    5
    Trägermaterial
    6
    Rammgut
    7
    Boden
    8
    Versorgungsleitungen
    9, 9'
    Dicke der Schale
    10
    Außenschale
    11
    Innenschale
    12
    Poren
    13, 13'
    Abschnitt
    14
    Deckel
    15
    Führungselement
    16
    Öffnung
    17
    Wanddicke
    18, 18'
    Segment
    18
    Flansch
    19
    Haken

Claims (15)

  1. Verfahren zum umweltschonenden Eintreiben, insbesondere durch Rammen von Pfählen oder dergleichen Rammgut unter Wasser, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens das Rammgut von mindestens einer schalldämmenden festen Hülse geflutet umgeben wird.
  2. Vorrichtung, insbesondere Ramme (1), zum Eintreiben von Pfählen oder dergleichen Rammgut oder dergleichen unter Wasser, dadurch gekennzeichnet, dass sie von einer schalldämmenden festen Hülse (2) umhüllt ist, die geflutet ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (2) rohrförmig, vorzugsweise mit kreisförmigem Querschnitt, ausgebildet ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand (3) der Hülse (2) aus einem schalldämmenden Material (4) besteht.
  5. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Material (4) der Wand (3) offen- und/oder geschlossenporig ausgebildet ist.
  6. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand (3) eine Dicke (17) aufweist, die kleiner als ein Viertel der Schallwellenlänge ist, vorzugsweise in der Größenordnung eines Viertels.
  7. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand (3) der Hülse (2) eine Außenschale (10) aufweist und vorzugsweise mit dieser verbunden ist.
  8. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand (3) der Hülse (2) eine Innenschale (11) aufweist und vorzugsweise mit ihr verbunden ist.
  9. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialien und/oder Dicke (9, 9') der Innen- (11) und Außenschale (10) verschieden ausgebildet sind.
  10. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Poren (12) mit einem Gas und/oder einer Flüssigkeit gefüllt sind, die von Wasser verschieden ist.
  11. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse aus einzelnen Längenabschnitten (13, 13') besteht, die vorzugsweise teleskopierbar miteinander verbunden sind und/oder die Hülse aus mindestens zwei in axialer Richtung geteilten Segmenten (18,18') zusammengesetzt ist.
  12. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein oberes Ende der Hülse mittels eines Deckels (14) verschlossen ausgebildet ist.
  13. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (2) mindestens ein dämpfendes Führungselement (15) zur Führung eines Pfahls aufweist.
  14. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Führungselement (15) außerhalb eines Eigenschwingungsknotens des Pfahles (6) angeordnet ist.
  15. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 2 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschine und die Hülse als eine gemeinsam handhabbare Einheit ausgebildet sind.
EP07711594A 2006-02-20 2007-02-20 Verfahren und vorrichtung zum umweltschonenden rammen unter wasser Revoked EP1989358B1 (de)

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EP1989358A1 EP1989358A1 (de) 2008-11-12
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HR (1) HRP20100396T1 (de)
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