DE2141681A1 - Verfahren zum Einbetten eines Körpers in die Erdoberfläche sowie mittels des Verfahrens einzubettender Körper - Google Patents

Description

Verfahren zum Einbetten eines Körpers in die Erdoberfläche sowie mittels des Verfahrens einzubettender Körper

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Einbetten oder Einsenken eines Körpers in die Erdoberfläche, insbesondere dort, wo die Erdoberfläche von einem unverdichteten, vollständig mit Wasser gesättigtem kornförmigem Material gebildet wird, z. B, durch den sandigen Boden eines Gewässers.

Bis jetzt werden Körper, z. B. Tragelemente oder Fundamente, in Löcher herabgelassen, die in der Erdoberfläche dadurch entstehen, daß die Körper in den Boden eingetrieben werden oder in im Boden erzeugte Öffnungen, die während des Absenkens des Körpers in den Boden hinein durch kräftige Wasserströme erzeugt werden. Im letzteren Fall besteht der Boden natürlich aus lockeren Materialien, die mit Hilfe der V/asserströme losgelöst und nach oben gefördert werden können, um aus dem zu erzeugenden Loch entfernt zu werden.

V/enn die Arbeiten, bei denen Wasserströrae benutzt worden sind, um das Bodenmaterial örtlich zu entfernen, abgeschlossen sind, verbleibt ein Loch bzw. eine Öffnung, die

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den eingebetteten Körper enthält. Hierbei besteht jedoch ein Nachteil darin, daß das Loch nicht oder nur zu einem sehr kleinen Teil mit lockerem Sand gefüllt ist. Wenn dieses Verfahren bei lockerem Sand angewendet wird, besteht ein weiterer Nachteil darin, daß durch die Erosionswirkung der Wasserströme eine große, den Körper umgebende Zone gestört wird, so daß kein oder nur ein unzureichender Widerstand gegen seitliche Kräfte erzielt wird.

Solche Einsenk- oder Einspülarbeiten unter Benutzung von Wasserströmen sind bereits sowohl an Land als auch am Meeresboden durchgeführt worden, und die eingespülten Körper wiesen Tragelemente auf, die dazu dienten, Kräfte oder Lasten auf die Erdoberfläche zu übertragen. Diese Tragelemente können z. B. durch i'undamente, z. B. Senkkästen und Gründungspfähle gebildet sein, die Kräfte oder Lasten aufnehmen können, welche nach unten gerichtete Komponenten umfassen. Damit Kräfte oder Lasten übertragen bzw. aufgenommen werden können, die Komponenten umfassen, welche gegenüber der Erdoberfläche nach oben gerichtet sind, können diese Tragelemente z. B. durch Grundanker, Seeanker oder Pfähle mit seitlichen Ansätzen gebildet sein.

Das Erzeugen eines Schwimmsandzustandes unterhalb eines Senkkastens zum Einbetten des Senütestens in den Meeresboden ist bereits durch die U.S.A.-Patentschrift 2 910 552 vorgeschlagen worden. Bei der Anwendung dieses Verfahrens werden hohle Pfähle benutzt, die nahe ihrem unteren Ende mit Löchern versehen sind und in der Umgebung des Senkkastens in den Meeresboden eingerammt werden. Nach dem Einrammen wird den hohlen Pfählen Wasser zugeführt, um den Meeresboden unter dem Senkkasten örtlich zu fluidisieren, so daß er die Eigenschaften von bchwimmsand annimmt.

Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, ein

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sclinell und wirtschaftlich durchführbares Verfahren zu schaffen, das es ermöglicht, einen Körper, z» B₀ ein Tragelement j in die Erdoberfläche dort einzusenken, wo die Erdoberfläche aus einem nicht zusammenhängenden, vollständig mit V/asser gesättigten Material, z_s B» lockerem Sand auf dem Heeresboden, besteht, und bei dem der Boden₉ in den der Körper eingesenkt wird, nicht innerhalb eines su großen, den Körper umgebenden Volumens gestört wird, so daß es im Vergleich mit dem vorstehend erwähnten Einspülverfahren möglich ist, einen höheren Widerstand gegenüber in seitlicher und senkrechter Richtung wirkenden Kräften «fer Lasten zu erzielen. Ferner schlägt die Erfindung ein Verfahren zum Einsenken eines Körpers in einen nicht zusammenhängenden, mit Wasser gesättigten Boden unter Verwendung von Wasser vor, das örtlich unterhalb des Körpers zugeführt wird, und bei dem. der Kachteil vermieden ist, der darin besteht, daß beim Zuführen von wasserströmen das Material aus der öffnung herausgespült wird. Weiterhin schlägt die Erfindung ein Verfahren der genausten Art vor, das es ermöglicht, Körper, z. B. Tragelemente so in den Erdboden einzubetten, daß sie zur sofortigen Benutzung geeignet sind. Gemäß einem weiteren I-ierkmal ermöglicht es das erfindun^sgemäße Verfahren, Körper in einen aus nicht zusammenhängenden, mit nasser gesättigten Teilchen bestehenden Boden so einzusenken, daß die Körper mit einer geringen Geschwindigkeit und auf geregelte Weise abgesenkt werden. Schließlich schlägt die Erfindung einen Körper vor, der so ausgebildet ist, daß er sich auf zwekcmäßige und wirtschaftliche Weise in die Erdoberfläche einsenken läßt.

Gemäß der Erfindung wird V/asser unterhalb des einzusenkenden Körpers in einen festen Abstand von dem Körper zugeführt, um diejenigen Teilchen der Erdoberfläche wegzuspülen, welche direkt unter dem Körper liegen, und um die den Kör-

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per umgebenden Teilchen zu fluidisieren.

Im Gegensatz zu dem Verfahren nach der eingangs genannten U.S.A.-Patenschrift wird der Boden unter dem Körper nicht fluidisiert, doch werden die Teilchen der Bodenschicht, welche der Unterseite des Körpers benachbart ist, weggespült und in der den Körper umgebenden Zone in einen fluidisierten Zustand gebracht. Da das V/asser dem Raum unter dem Körper in einem festen Abstand von dem Körper zugeführt wird, setzt sich der Vorgang des Wegspülens von Teilchen fort, während der Körper in den Boden abgesenkt wird. Ein solches geregeltes Einsenken eines Körpers in den Boden läßt sich mit Hilfe des Verfahrens nach der genannten U.S.A.-Patenschrift nicht durchführen, da es unmöglich ist, dem Sand die Eigenschaften von Schwemmsand dadurch zu verleihen, daß Wasser einem hohlen Pfahl zugeführt wird, nachdem der Pfahl bereits in den Boden eingerammt worden ist. Wenn man dem Druck des dem unteren Endes eines solchen Pfahls zugeführten Wassers allmählich steigert, verbleiben die den Pfahl umgebenden Teilchen des Bodens in Ruhe, bis beim Erreichen eines bestimmten Lrucks die gesamte Teilchenmenge nach oben gespült wird, so daß in'der Umgebung des Pfahls ein Loch entsteht. Dies führt zu einem Abfall des Drucks auf der Außenseite der Öffnungen des Pfahls, so daß aus den Öffnungen Wasserströme austreten, die eine Spülwirkung hervorrufen.

Bei dem Verfahren nach der Erfindung werden die unter dem einzusenkenden Körper liegenden Teilchen allmählich vom Meeresboden weggespült und in Richtung auf den den Körper umgebenden Raum verlagert. Wenn die Teilchen in diesem Raum durch das Wasser fluidisiert werden, das durch die Έοτβιη/άlime zwischen den Teilchen strömt, sind die Teilchen voneinander frei, wobei sie sich allerdings gelegentlich gegenseitig berühren können, und sie bewegen sich ungehindert relativ zueinander, ohne sich jedoch alle zusammen in der

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gleichen Richtung zu bewegen. Eine solche gemeinsame Bewegung in der gleichen Richtung würde auftreten, wenn man die Durchsatzgeschwindigkeit des Wassers steigern würde. Dies ist jedoch unerwünscht, denn die Teilchen würden dann durch den Wasserstrom mitgerissen und von der Erdoberfläche abgeführt, so daß im Boden ein offenes Loch entstehen würde.

Wenn dagegen die Durchsatzgeschwindigkeit des Wassers zu niedrig ist, werden die Berührungskräfte, welche die Teilchen aufeinander ausüben, kleiner sein als unter normalen Bedingungen, ohne daß Wasser durch die Porenräume zwischen den Teilchen fließt. Jedoch genügt die Verringerung des Berührungsdrucks zwischen den' Teilchen nicht, um es den Teilchen zu ermöglichen, sich relativ zueinander zu bewegen. Eine solche Relativbewegung zwischen den Teilchen tritt erst dann auf, wenn die Durchsatζgeschwindigkeit des Wassers in einem solchen Ausmaß erhöht worden ist, daß die Impulse, welche der Wasserstrom den Teilchen mitteilt, dem Gewicht der Teilchen im untergetauchten Zustand entsprechen.

Wenn der Körper in die Erdoberfläche hinein abgesenkt wird, wird natürlich ein Teil der fluidisierten Teilchen aus dem den Körper umgebenden Raum aus der fluidisierten Masse heraus verdrängt.

Jedoch bleibt der Raum in der Umgebung des in den Boden eingedrungenen Teils des Körpers mit einer fluidisierten Teilchenmasse gefüllt.

Dieser Fluidisierungszustand kann durch die folgende Gleichung dargestellt werden:

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Hierin ist

γ das spezifische Gewicht von Wasser in kg/cm Q die Durchsatzgeschwindigkeit des Wassers in dem fluidisierten Bett in cnr/sec

ν die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers in cm/sec c eine in Beziehung zur Porm des fluidisierten Betts

stehende Konstante
γ das spezifische Gewicht der Sandteilchen in kg/cnr

die Porosität des fluidisierten Wandbetts (etwa <F 70 %)

g die Erdbeschleunigung in cm/sec H die Höhe des fluidisierten Betvs in cm und D ein Maß für die waagerechte Erstreckung des fluidisierten Betts in cm.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen als Seeanker verwenbaren Körper aus Beton in einer Lage, in der er kurz oberhalb des Meeresbodens aufgehängt ist.

Pig. 2 zeigt den gleichen Anker wie Pig. I, jedoch während des Absenkens des Ankers in den Meeresboden.

Pig. 3 zeigt ebenfalls den Anker nach Pig. I, der jedoch bis zur gewünschten Tiefe in den Meeresboden versenkt waaen ist.

Pig. 4 zeigt den die aus Pig. 3 ersichtliche Lage einnehmenden Anker während des Yerdichtens des vorher fluidisierten Bodens.

Pig. 5 veranschaulicht die Beziehung zwischen dem jjurck in dem Porenraum und dem wasserdurchsatz des roreuraums.

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!•it;. 6 veranschaulicht die Besiehung zwisehen dem V/as-Gerdurck der Fluidisierun^sflüseigkeit und der Zeit während des Absenkens des Seeankers nach Fig. 1 und während des Verdichtens des Bodenmaterials nach dem Fluidisieren.

Fig. 7 zeigt die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens beim Einbringen eines Verankerun,;spfahls in den Meeresboden.

Fig. 8 veranschaulicht die .Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung beim Verankern eines auf dem Meeresboden angeordneten Ölbehälters.

Fig. 9 zeigt die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens beim Verankern der Füße einer auf dem Meeresboden in Küstennahe aufzustellenden ortsfesten Plattform.

Fig. 10 zeigt im Querschnitt einen Senkkasten, der in den Boden einer Wasserstraße mit Hilfe des Verfahrens nach der Erfindung einbelassen wird,,

Der in Fig. 1 gezeigte Seeanker 1 umfaßt einen schweren Körper 2, der an seinem unteren Ende mit einer seitlichen Verbreiterung 3 versehen ist und aus bewährtem Beton besteht» Kit dem Körper 1 ist auf bekannte V/eise eine Äugenschraube 4 oder dergleichen zum Befestigen eines Ankerseils 4A verbunden. Die seitliche Verbreiterung 3 bewirkt eine erhebliche Steigerung der Haltekraft des Ankers, sobald der Anker in den Meeresboden 5 eingebettet worden is~ö. Dem Saum unter dem Anker 1 kann Wasser über eine flexible Leitung 6 zugeführt werden, die mit Verteilerkanälen 7 verbunden ist, damit das Wasser der Zone unter dem unteren Teil 5 des Ankers in Form mehrerer Ströme 8 zugeführt werden kann, die über die Unterseite des unteren Teils 3 verteilt sind* Das obere Ende der flexiblen Leistung 6 ist an eine nicht dargestellte Quelle für Druckwasser angeschlossen,,

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Der ßeeanker 1 wird mit Hilfe des Ankerseils 4-A so aufgehängt, daß die Unterseite des Ankers nur durch einen kleinen Abstand von dem Meeresboden 5 getrennt ist. Bei dieser in Fig. 1 gezeigten Lage des Seeankers wird den Verteilerkanälen 7 Wasser über die flexible Leitung 6 zugeführt. Die von den Auslassen der "Verteilerkanäle 7 abgegebenen Wasserströme 8 spülen den Meeresboden 5 innerhalb der unter dem Seeanker liegenden Fläche frei. Dann wird der Seeanker bis zur Höhe des Meeresbodens 5 abgesenkt, was zur Folge hat, daß die beschriebene Spülwirkung auf tiefer liegende Teile des Meeresbodens ausgeübt wird, so daß der Seeanker in den Meeresboden eintreten kann.

Die Durchsatzgeschwindigkeit, mit der das V/asser den Verteilerkanälen 7 zugeführt wird, wird so gewählt, daß

die Wasserströme 8 zwar insgesamt bewirken, daß der Meeresweg-
boden örtlich gespült wird, daß sie Jedoch nicht ausreicht, um die Teilchen so zu bewegen, daß im Meeresboden ein offenes Loch entsteht. In der¹ Zone 9 in der Umgebung des Seeankers befinden sich die Teilchen im fluidisierten Zustand, wie es aus Fig. 2 ersichtlich ist, welche die Situation darstellt, die besteht, wenn der Seeanker 1 zum größten Teil in den Meeresboden 5 eingesunken ist. Die fluidisierte Masse 9» deren Begrenzung in Fig. 2 durch die gestrichelte Linie 10 angedeutet ist, läuft über, v/enn sie teilweise durch den in den Meeresboden eintretenden Anker ί verdrängt wird, und da sich die Poreinräume zwischen den Teilchen infolge der Fluidisierung vergrößern. Die Porosität des fluidisierten Betts kann etwa 70 'k betragen, während die ursprüngliche Porosität des Pie ere sb öden s etwa 40 ^c,o betrug.

Beim Überlaufen über den Rand des Lochs 10 verliert die fluidisierte Masse ihre Strömungsfähigkeit, da ihr kein Wasser mehr zugeführt wird, so daß die Masse auf dem Meeresboden 5 in der Umgebung des in den Meeresboden eintretenden

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Ankers oder Tragelements einen aus Sand bestehenden Wall 11 bildet.

Da dem oberen Teil der seitlichen Verbreiterung 3 des Ankers kein Fluidisierungswasser zugeführt wird, enthält die Masse 9 einen inneren Kern 9A, dessen Material nicht mehr fluidisiert ist; dieser Kern wird von dem Anker 1 getragen, und sein Volumen nimmt zu, wenn der Anker weiter in den Meeresboden 5 einsinkt, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, wo der Anker die gewünschte Tiefe unter der Oberfläche des Meeresbodens erreicht hat. Sobald man die Zufuhr von V/asser über die Leitung 6 unterbricht, wird die Masse 9 nicht mehr fluidisiert, so daß sich der Sand absetzt. Gewöhnlich verstreicht eine lange Zeit, bis sich der Sand so weit verdichtet oder gesetzt hat, daß seine Dichte nahezu wieder gleich seiner ursprünglichen Dichte vor dem Fluidisieren ist.

Wenn jedoch die ursprüngliche Dichte des Sandes möglichst früh wieder erreicht werden soll, kann man die Verdichtung dadurch beschleunigen, daß man die Ziflihr von Wasser über die Leitung 6 nicht vollständig unterbricht, sondern die Durchsatzgeschwindigkeit auf einen Wert herabsetzt, bei der das Bodenmaterial nicht mehr fluidisiert wird. Hierbei ist der Berührungsdruck zwischen benachbarten Sandkörnern niedriger, als wenn man die Sandkörner sich selbst überlassen würde, um eine Verdichtung auf natürlichem Wege zu erreichen, und diese Verringerung des Berührungsdrucks führt zu einer Verringerung der Heizung zwischen den Sandkörnern, während sich die Sandkörner so bewegen, daß eine maximale Packungsdichte erreicht wird; auf die^e V/eise ist es möglich, die vorher fluidisierte hasse schnell wieder zu verdichten. Eine Durchsatzgeschwindigkeit des .zugeführten Wassers, die etwa einem Drittel der zum Fluidisieren der Teilchenmasse erforderlichen Durchsatzgeschwindigkeit entspricht, hat sich als sehr zweckmäßig erwiesen. Wenn der Flächeninhalt des Tragelements 1 relativ

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groß ist, gelangt der Wasserstrom zum Verdichten der Sandteilchenmasse nicht die über dem mittleren Teil des Tragelements liegenden Teilchen innerhalb der Zone 9A in Sig. 3. Das Wasser zum Verdichten der Sandmat.se über dem mittleren Teil des Tragelements 1 wirddwin dieser Masseiber nicht dargestellte Verteilerkanäle zugeführt, die von den Verteilerkanälen 7 getrennt sein können, welche zum Zuführen des Fluidisierungswassers dienen; diese Zufuhr von Wasser zu der Teilchenmasse über dem mittleren Teil des Tragelements ist in Ifig. 4 durch die Pfeile 11 angedeutet. Die Sandmasse unter dem äußeren Rand der Verbreiterung 3 des Tragelements, radial außerhalb dieses Sandes und teilweise oberhalb des Randes wird dadurch verdichtet, daß Wasser mit der erforderlichen Durchsatzgeschwindigkeit über die Verteilerkanäle 7 zugeführt wird.

Das Wasser zum Verdichten der Sandmasse innerhalb der Begrenzungslinie 10 wird zugeführt, bis diese Nasse in einem hinreichenden Ausmaß verdichtet worden ist. Danach ist das Tragelement 1 gebrauchsbereit.

Die Beziehung zwischen dem Druck P in den Porenräumen der Sandteilchen, denen V/asser zugeführt wird, und der Strömungsgeschwindigkeit des durch dase Porenräume nach oben strömenden Wassers ist in 3?ig. 5 graphisch dargestellt. Solange die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers im Bereich von O bis v. liegt, besteht in den Porenräumen eine Darcysche Strömung, was bedeutet, daß der Druck in den Porenräumen proportional zur Strömungsgeschwindigkeit ν zunimmt. Der Berührungsdruck zwischen den Sandkörnern nimmt mit zunehmender Strömungsgeschwindigkeit ab, bis er bei der Strömungsgeschwindigkeit v. gleich Null vird. Wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers zwischen den Werten v. und v-g liegt, befinden sich die Teilchen im fluidisierten Zustand. Die Teilchen mit der geringsten

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Dichte bewegen sich zur oberen Zone der fluidisierten Maste, wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers im Bereich von v_A bis v-g liegt, und schließlich werden diese Teilchen aus der Masse herausgespült. Wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers über v_B hinaus erhöht wird, wird eine zunehmende Menge von Sandteilchen von zunehmendem spezifischem Gewicht aus der hasse herausgespült, bis schließlich alle Teilchen durch den Wasserstrom fortgespült worden sind, der dann als Spülstrahl wirkt.

Die Beziehung zwischen dem 'Wasserdruck P an den Auslässen der Verteilerkanäle 7 und der Zeit, die während des Einbettens des Ankers 1 in den Meeresboden verstreicht, ist in Fig. 6 graphisch dargestellt. Während der Zeitspanne T bis T. wird die Wasserzufuhr gesteigert, bis im Zeitpunkt T. die Sandteilchen unter dem Anker 1 von der Oberfläche des Meeresbodens weggespült werden, so daß der Anker in den Boden einsinkt. Da die Auslässe der Verteilerkanale 7 gleichzeitig auf ein tieferes Niveau abgesenkt werden, nimmt der Wasserdruck zu, damit das V/asser während des Herabsinkens des Ankers mit einer im wesentlichen kon tanten Geschwindigkeit durch die fluidisierte Hasse strömen kann. Im Zeitpunkt Tp hat der Anker die gewünschte Tiefe erreicht, und Jetzt wird der Wasserdruck auf einen Wert-verringert, bei dem die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers nur noch etwa einem Drittel der Strömungsgeschwindigkeit am Ende des iluidieierungsstadiums entspricht. Hierauf wird die Sandmasse verdichtet, und die Zufuhr von Wasser wir im Zeitpunkt T-^beendet, wenn der gewünschte Verdichtungsgrad erreicht *v^rorden ist.

Fig. 7 veranschaulicht eine weitere Anwendungsmöglichkeit für die Erfindung. In diesem Fall ist ein Gründungspfahl 12, an dessen unterem Ende eine Scheibe 13 befestigt ist, an einem Seil 14 aufgehängt, und dieser Pfahl wird in

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den Meeresboden 15 abgesenkt, während der Zone unter der Scheibe 13 in der durch die Pfeile 16 angedeuteten Weise ständig Wasser zugeführt wird. Das Wasser wird über nicht dargestellte Yerteilerkanäle zugeführt, deren Austrittsöffnungen über die Unterseite der Scheibe 13 verteilt sind. Das Wasser wird liiit einer solden Durchsatzgeschwindigkeit zugeführt, daß diese Geschwindigkeit gerade ausreicht, um die Sandteilchen desjenigen Teils des Meeresbodens 15, welcher direkt unter der Scheibe 13 liegt, fortzuspülen und die Sandteilchen zu fluidisieren, welche den kand der Scheibe 13 unmittelbar umgeben bzw. sich über der Scheibe befinden. Infolgedessen entsteht in dem Meeresboden 15 eine Zone 17» die mit einer Masse aus fluidisierten Sandteilchen gefüllt ist, innerhalb welcher der Gründungspfahl 12 zusammen mit der Scheibe 13 mit Hilfe des 'Seils 14 herabgelassen wird.

Möglicherweise genügt die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers nicht, um auch den mittleren 'feil der Zone 17 zu fluidisieren, denn dieser Teil wird gegen den i/asserstrom durch die Scheibe 13 abgeschirmt. Jedoch behindert dieser nicht fluidisierte mittlere Teil das Absenken des Pfahls nicht.

Das Verdichten des Inhalts der Zone 17» d. h., der Sandteilchen, kann dadurch beschleunigt werden, daß man das wasser aus den Porenräumen abzieht, nachdem die Zufuhr von Wasser und die Buidisierung der Teilchen beendet worden ist. Zu diesem Zweck kann man eine nicht dargestellte Leitungsanordnung vorsehen, die mit ihrem einen Ende an eine Wasserpumpe angeschlossen ist, und deren anderes Ende an verschiedenen Punkten und auf verschiedenen Niveaus in Verbindung mit der Außenfläche des Pfahls 12 steht.

Gemäß einem anderen Verfahren kann man das Verdichten des Sandes beschleunigen, indem man Wasser den Porenräumen

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der Sandmasse innerhalb der Zone 17 mit einer Geschwindigkeit zuführt, die nicht ausreicht, um die Sandmasse zu fluidisieren. Dieses Wasser kann über die Wasserverteilungskanäle zugeführt werden, die zum Fluidisieren benutzt wurden, sowie über eine zweite Anordnung von Verteilerkanälen, deren Auslässe kurz oberhalb der Scheibe 13 münden, wie es in Fig. 7 durch die Pfeile 18 angedeutet ist, welche die von diesen Auslässen abgegebenen Wasserströme bezeichnen.

Fig. 8 veranschaulicht ein Verfahren zum Verankern eines Unterwasser-Ölspeicherbehälters 20, der auf seiner Unterseite offen ist. Die Ölfüllung 21 wird in dem nach oben gewölbten Behälter 20 zurückgehalten, und aus diesem Behälter kann Öl über eine Leitungsanordnung abgezogen werden, die in Fig. 8 nicht dargestellt ist, da sie von bekannter Art ist und nicht einen Gegenstand der Erfindung bildet.

Der Behälter 20 ist mit einem verstärkten unteren Rand 22 versehen, der am Meeresboden 23 mit Hilfe von Pfählen 24· verankert wird, die von ähnlicher Konstruktion sind wie der in Fig. 7 gezeigte Pfahl. Der scheibenförmige Ansatz 25 jedes Pfahls 24 erweist sich als sehr zweckmäßig, da er nach oben gerichteten Kräften einen Widerstand entgegensetzt, und zwar insbesondere' dann, wenn die den Pfahl umgebende Sandmasse 26 nach dem Fluidisieren auf künstlichem Wege verdichtet worden ist, wobei das vorherige Fluidisieren erforderlich ist, um den P^fahl 24 mit seinem scheibenförmigen Ansatz 25 in den Meeresboden 23 einzubetten.

Fig. 9 zeigt in einer seitlichen Ansicht einen Fuß einer auf dem Meeresboden angeordneten Konstruktion zum Unterstützen einer nicht dargestellten Plattform. Solche Plattformen können als Produktionsplattformen benutzt werden, um Öl aus Tiefbohrungen zu fördern, oder sie können Leuchttürme, Wetterstationen oder Radarstationen tragen oder verschiedenen

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anderen Zwecken dienen. Die Fuße solcher Konstruktionen werden teilweise in den Meeresboden 30 hinein abgesenkt, um die Stabilität der Konstruktionen zu steigern. Gemäß Pig. 9 trägt das untere Ende des !Fußes 31 einen sich seitlich nach außen erstreckenden Ansatz 32, der auf seiner Unterseite mit mehreren Düsen 33 versehen ist. Diesen Düsen kann Wasser über das Innere des Fußes 31 und in dem Ansatz 32 ausgebildete Kanäle zugeführt werden. Über dem Ansatz 32 ist der Fuß 31 mit weiteren Düsen 34- versehen.

Den Düsen 33 wird Wasser mit einer solchen Durchsatzgeschwindigkeit zugeführt, daß der Sand des Meeresbodens 30 örtlich weggespült wird, damit der Fuß beginnt, in den Meeresboden einzusinken, und daß der Sand in der Umgebung des Ansatzes 32 und über dem Ansatz fluidisiert wird. Diese Maßnahmen werden gleiclagitig bei allen übrigen Füßen der Konstruktion durchgeführt, die von den Füßen getragen wird. Das aus den Düsen 34 ausBbrömende Wasser spült Sandteilchen fort, wenn der Fuß bis zu einer solchen Tiefe abgesenkt worden ist, daß er teilweise mit einem nicht fluidisierten Teil des Meeresbodens 30 in Berührung kommt, damit die diesem Teil des Fußes 31 benachbarten Teilchen fluidisiert werden.

Sobald die gewünschte Tiefe erreicht ist, wird der Fluidisierungsvorgang beendet. Hierauf kann man die Sandmasse über dem Ansatz 32 künstlich nach einem der vorstehend beschriebenen Verfahren verdichten.

Es ist auch möglich, die Erfindung anzuwenden, um große Senkkästen abzusenken, wie man sie bei Landgewinnungsoder Hafenbauarbeiten verwendet. Wie in Fig. 10 in einem Querschnitt gezeigt, wird Wasser unter den Senkkästen 40 innerhalb einer begrenzten Zone abgegeben, während die Absenkarbeiten durchgeführt werden. Um die Senkkästen absinken zu lassen, führt man ihrem Innenraum über Ventile 41 V/asser zu.

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Das zum Freispülen des Bodens 42 auf der Unterseite des Senkkastens benötigte Wasser wird über nicht dargestellte Rohrleitungen und Verteilerkanäle zugeführt, wie es in Pig. IO durch die Pfeile 43 angedeutet ist, welche die aus den Öffnungen der Verteilerkanäle austretenden Wasserströme bezeichnen; hierbei wird Wasser mit einer solchen Durchsatzgeschwindigkeit zugeführt, daß der Boden 42 unmittelbar unterhalb des Senkkastens 40 weggespült wird, und daß die Teilchen in der Nähe der Seitenwände des Senkkastens fluidisiert werden. Kach dem Erreichen der gewünschten Einsinktiefe wird die Zufuhr von Wasser zu den Verteilerkanälen beendet.

Bei den verschiedenen vorstehend beschriebenen Tragelementen bzv/. Tragkonstruktionen handelt es sich natürlich um Ausführungs- bzw. Anwendungsbeispiele, und es sei bemerkt, daß man die erfindun&sgemäßen Haßnahmen zum Wegspülen von Bodenteilchen unter einem Tragelement und zum Fluidisieren der Teilchen in der Umgebung des Tragelements auch bei jedem anderen Tragelement anwenden kann, wenn es erwünscht ist, ein solches Tragelement in die Erdoberfläche einzubetten, und zwar ohne Rücksicht darauf, ob es sich um den Boden eines Meeres, eines Sees oder eines beliebigen anderen Gewässers handelt.

Das zum Erosieren und Fluidisieren benötigte V/asser kann von einer beliebigen geeigneten Quelle aus zugeführt werden. Wenn einer der Arbeitsschritte im Boden eines Gewässers durchgeführt werden muß, kann die Pumpe zum Erzeugen des benötigten Wasserdrucks über oder unter dem Wasserspiegel angeordnet sein. Die Kanäle zum Verteilen des Wassers auf die gewünschten Punkte zum Zweck des Erosierens bzw. Fluidisierens können einen festen Bestandteil des Tragelements bilaen, das in den Boaen eingebettet werden soll, oder sie können mit Außenflächen des Tragelements verbunden sein. Es ist sogar möglich, eine Verteilervorrichtung zu benutzen,

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die an dem Tragelement so befestigt ist, daß sie nach der Beendigung der Absenkarbeiten gelöst und wieder zur Wasseroberfläche zurückgeholt werden kann.

Gegebenenfalls kann die zum Fluidisieren dienende Leitungsanordnung getrennt von dem Tragelement in den Meeresboden hinein abgesenkt und dazu benutzt werden, in dem Boden eine Zone zu erzeugen, die eine fluidisierte Teilchenmasse enthält. Hierbei wird die Leitungsanordnung ebenfalls mit Hilfe von Wasser in den Meeresboden eingebettet, das dazu dient, die Bodenschichten unmittelbar unter der Unterseite der Leitungsandorcaiung wegzuspülen und die Teilchen in dem die Leitungsarnordnung umgebenden Raum zu fluidisieren. Nachdem dies geschehen ist, wird das Tragelement in diese Zone hinein abgesenkt. Sobald das Tragelement die gewünschte Tjtfe erreicht hat, kann man die Leitungsandorunung dadurch wieder zurückholen, daß man ständig Wasser mit einer solchen Durchsatzgeschwindigkeit zuführt, daß der Inhalt der Zone über der zu bergenden Leitungsanordnung fluidisiert wird. Alternativ könnte man die Leitungsanordnung im Boden des Gewässers zurücklassen; in diesem Fall wird lediglich die Zufuhr von Flüssigkeit beendet.

Weiterhin ist es möglich, eine Leitungsanordnung, die geeignet ist, Flüssigkeit mit einer zum Verdichten ausreichenden Durchsatzgeschwindigkeit zuzuführen, in das noch fluidisierte Bett hinein herabzulassen, und um das Material zu verdichten, kann man Wasser über diese Leitungsanordnung zuführen, nachdem die zum Fluidisieren dienende Leitungsanordnung geborgen vrorden ist, oder nachdem die Wasserzufuhr zu dieser Leitungsanoranung beendet worden ist, oder nachdem sie in einem solchen Ausmaß verringert worden ist, daß sie genügt, um den "Verdichtungsvorgang zu bewirken«

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Zwar wurde vorstehend davon gesprochen, daß der Boden, in den ein Tragelement mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens eingebettet werden kann, aus Sandteilchen besteht, doch sei bemerkt, daß sich die Erfindung nicht auf diesen Anwendungsfall beschränkt. Es können ebenso gute Ergebnisse erzielt werden, wenn man das Verfahren anwendet, um Tragelemente in Teile der Erdoberfläche einzubetten, die zusätzlich zu Sandteilchen noch Teilchen enthalten, welche eine andere Größe haben als öandteilchen, z. B. Ton oder Kies« Natürlich dürfen die Teilchen nicht miteinander verklebt oder auf andere V/eise verbunden sein, denn in diesem Fall ist es unmöglich, Teilchen fortzuspülen und sie später zu fluidisieren·

Weiterhin ist es gemäß der Erfindung möglich, die zum Fluidisieren dienende Leitungsanordnung mit der zum Verdichten dienenden Leitungsanordnung zu einem einzigen Leitungs- oder Verteilersystem zu vereinigen. Wenn man einer solchen Anordnung Wasser zuführt, strömt Wasser über Auslässe aus, die sowohl über als auch unter dem in den Boden einzubettenden Körper liegen. Wenn man die Durchsatzgeschwindigkeit des der Anorunung zugeiührten Wassers und den Strömungswiderstand der verschiedenen Düsen auf berechnete Weise wählt, genügen die von den Düsen abgegeuenen Wasserströme, um eine Erosion bzw. eine I'luidi sie rung zu bewirken, während das Tragelement in >den Boden des Gewässers eingebettet wird, und hierbei ist die Stärke der von den Düsen abgegebenen Wasserströme regelbar, so daß sich eine Durchsatzgeschwindigkeit mit einem niedrigeren Wert erzielen läßt, bei der die vorher fluidisierten Teilchen auf künstlichem Wege verdichtet werden können, nachdem das Tragelement bis zur gewünschten Tiefe eingebettet worden ist.

Pa t en t an sp rüc he:

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Claims (7)

1. P A ΐ E Li ΐ A N ο P ti υ C H E

   ~LJ Verfahren zum Einbetten eines Körpers in die Erdoberfläche, dort wo die Erdoberfläche aus nicht verdichteten, vollständig mit Wasser gesättigten Teilchen besteht, durch Zuführen von Wasser zur Erdoberfläche an der btelle, an welcher der Körper eingebettet werden soll, um das Haterial der Erdoberfläche örtlich zu fluidisieren, dadurch g e kennzeic hn et , daß das Wasser dem Eaum unter dem Körper in einem festen Abstand von der Unterseite des Körpers zugeführt -wird, um diejenigen '.Teilchen der -ώζ-cLoberflache, welche sich direkt unter dem Lörper befinden, fortzuspülen und diese Teilchen dann in der Umgebung des Körpers zu fluidisieren.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aer fluidisierte Sand nach dem Einbetten des Körpers bis zur gewünschten Tiefe daaurch verdichtet wird, daß die Zufuhr von Wasser beendet wird, und daß danach Wasser aus den Porenräumen der vorher fluidisierten Teilchenmasse abgezogen wird.
3. 3· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die fluidisierten Teilchen nach dem Erreichen der gewünschten Einbettungstiefe des Gegenstandes dadurch verdichtet werden, daß die Strömungsgeschwiidigkeit des zugeführten Wassers auf einen solchen Wert verringert wird, daß sie nicht mehr ausreicht, um eine i'luidisierung zu bewirken, daß sie jedoch noch ausreicht, um eine Umlagerung oder Neuorientierung der Teilchen zu bewirken.

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4. 4. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet , daß die strömungsgeschwindigkeit des zugeführten Wassers auf etwa ein Drittel der Geschwindigkeit verringert wird, die zum Fluidisieren der Teilchen erforderlich ist.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 3 und 4, dadurch g e k e η η zeichnet , daß Wasser zum Verdichten der vorher fluidisierten Teilchen auch den über dem eingebetteten Körper liegenden Teilchen zugeführt wird.
6. 6. Körper zum Einbetten in die Erdoberfläche unter Ausnutzung von Wirkungen, die durch das Zuführen einer Flüssigkeit hervorgerufen werden, wobei der Körper einer Flüssigkeitsverteilungseinrichtung versehen ist, aeren Auslässe an der Unterseite des Körpers münden, dadurch gekennzeichnet , daß der Körper mit einer zweiten Flüssigkeitsverteilungseinrichtung versehen ist, deren Auslässe mindestens zum Teil an der Oberseite des Körpers münden.
7. 7. Körper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Flüssigkeitsverteilungseinrichtung einen festen Bestandteil der ersten Flüssigkeitsverteilungseinrichtung bildet.

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