EP2036813A1 - Gründungsstruktur sowie Verfahren zur Installation derselben - Google Patents
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- EP2036813A1 EP2036813A1 EP07017879A EP07017879A EP2036813A1 EP 2036813 A1 EP2036813 A1 EP 2036813A1 EP 07017879 A EP07017879 A EP 07017879A EP 07017879 A EP07017879 A EP 07017879A EP 2036813 A1 EP2036813 A1 EP 2036813A1
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- pile
- foundation structure
- piles
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- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING
- B63B77/00—Transporting or installing offshore structures on site using buoyancy forces, e.g. using semi-submersible barges, ballasting the structure or transporting of oil-and-gas platforms
- B63B77/10—Transporting or installing offshore structures on site using buoyancy forces, e.g. using semi-submersible barges, ballasting the structure or transporting of oil-and-gas platforms specially adapted for electric power plants, e.g. wind turbines or tidal turbine generators
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- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
- E02B17/00—Artificial islands mounted on piles or like supports, e.g. platforms on raisable legs or offshore constructions; Construction methods therefor
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- E02B2017/0039—Methods for placing the offshore structure
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- E02B2017/0056—Platforms with supporting legs
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- E02B2017/0091—Offshore structures for wind turbines
Definitions
- the invention relates to a method for installing a foundation structure for an offshore installation according to the preamble of claim 1 and a foundation structure according to the preamble of claim 6.
- the transport of offshore structures usually takes place with the aid of ships or pontoons on which the offshore structures rest.
- the Offshote structures are taken down from the ship or pontoon with the aid of suitable lifting devices and deposited on the seabed.
- the foundation structures and the foundation piles, the so-called piles are transported separately to the founding site and installed there.
- the foundation piles must be picked up by means of a lifting device at the founding of the transport and pivoted in the vertical.
- Object of the present invention is to provide a method and a foundation structure, whereby an installation of the foundation structure, especially your foundation piles, simple, fast, inexpensive and safe feasible.
- the object is achieved by a method having the features of claim 1.
- foundation piles on the foundation structure, for example, on land or in a dry dock.
- foundation structure and one or more foundation piles are transported as a unit.
- the terms "foundation pile” or “foundation piles” are used. In both cases, this should include the possibilities of using one or more foundation piles for a foundation structure.
- An advantage of the method according to the invention is that the foundation structure and the foundation piles are pre-assembled into a unit in which they have a predefined position to each other. This unit is transported as a whole to the founding site and lowered there as a unit, namely with the pre-assembled foundation piles. This eliminates a multiple picking up the individual foundation piles by a heavy-duty crane and the erection of the foundation piles in the vertical. In addition, the foundation piles require no additional transport area. In addition, the risky use of divers for threading the foundation piles in the pile sleeves of the foundation structure underwater can be dispensed with.
- the foundation piles are lowered together with the foundation structure.
- the foundation pile is inserted into a pile sleeve arranged on the foundation structure. This is done so that the lower ends of the foundation piles do not protrude downwardly from the pile sleeves, thereby not disturbing when the foundation structure is floated with the pre-assembled foundation piles to the foundation site.
- the foundation piles When transporting foundation structure and foundation piles, the foundation piles are preferably transported vertically or slightly inclined to the vertical. Slightly inclined means, for example, at an angle of up to 20 °, possibly even up to 30 °, inclined to the vertical. The angle is preferably to be chosen such that the foundation piles inserted into the pile sleeves of the foundation structure do not slide out of the pile sleeves during transport.
- the lowering of the foundation structure is carried out in an advantageous embodiment of the method by means of at least one buoyant body which is detachably coupled to the foundation structure, so that the foundation structure is attached to the at least one buoyancy body with the pre-assembled foundation piles.
- a plurality of buoyancy bodies are mounted on the foundation structure in order to initially give sufficient buoyancy to the submerged unit of foundation structure and foundation piles.
- the buoyant bodies are removed from the foundation structure and steered so that they get back to the water surface.
- the Lenzen happens for example via bilge pumps or pumps that pump air into the buoyancy.
- the buoyancy bodies are advantageously made robust, for example made of steel, and are suitable for multiple use.
- this is provided with a container or at least one chamber which can also flood and / or distend. If the foundation structure has a central tube, then this is provided, for example, with at least one chamber.
- a partial or complete flooding and / or leveling of the container or the central tube processes such as lowering, swimming or floating the foundation structure with the foundation piles can be supported and also controlled.
- the object of the invention is also achieved by a foundation structure with at least one pile sleeve surrounding a foundation pile, which is characterized in that the pile sleeves have means for holding the foundation piles.
- the fixation of the foundation structure on the seabed is done by the foundation piles are introduced into the seabed, for example, be rammed with the aid of a ram in the seabed.
- the means for holding preferably comprises a pile lock which prevents displacement of the foundation pile in the longitudinal direction of the receiving pile sleeve. This prevents slippage of the foundation pile through the pile sleeve, both during transport and during lowering of the foundation structure.
- the pile lock is formed as an inner constriction in a lower end region of the respective pile sleeve. It can also be provided more constrictions.
- the pile lock may include in addition to the inner constriction also other locking mechanisms. On the stake barrier or other locking mechanism rests a base at the bottom of each foundation pile.
- the means for holding by pressure and / or impact action are completely or partially destructible. In this way, the means for holding, after being of use during transport and during lowering of the foundation structure, does not constitute an obstacle to ramming or placing the foundation pile in a ground.
- head holders are provided for holding upper end portions of the foundation piles.
- the head mounts prevent tipping of the foundation piles, especially during transport to the foundation site and / or when lowering at the foundation site.
- the pile sleeve 2 and the buoyant body 6 are detachably connected to each other via a pair of coupling means 7, 16.
- the two in the Fig. 6 Coupling means 7 and 16 shown are arranged corresponding to each other so that they form a releasable latching connection between the pile sleeve 2 and the respective buoyant body 6.
- coupling means 7 and 16 are formed as a form-fitting interlocking semicircular Ringpratzen.
- each coupling means 7 and 16 have a projection with a (seen from above) semicircular course, which produce by intermeshing the positive but releasable connection between the respective pile sleeve 2 and the corresponding buoyant body 6, when the respective buoyancy body 6 relative to the pile sleeve 2 moves up or the pile sleeve 2 is lowered relative to the buoyancy body 6. Conversely, the positive connection of the coupling means 7 and 16 is released when the buoyant body 6 is moved relative to the pile sleeve 2 down or the foundation structure 1 is raised with the respective pile sleeve 2 relative to the buoyant body 6.
- the coupling means 7 is fixedly connected to the outside of the pile sleeve 2 by surrounding a non-sided half of the pile sleeve 2 in a semicircular manner.
- the coupling means 16 is connected to the buoyant body 6, with the semicircular inside of the U-shaped recess 14 in the buoyancy body. 6
- the corresponding projections of the coupling means 7, 16 are provided with chamfers, which allows small tolerances with respect to the position of the projections to each other in appending pile sleeves 2 of the foundation structure 1 to the buoyancy body 6.
- the chamfers of the coupling means 7, 16 serve to allow a movement between the respective pile sleeve 2 and the buoyant body 6 during engagement so that the foundation structure 1 and the buoyancy bodies 6 reach each other in a correct position.
- Fig. 7 shows a longitudinal section through one of the pile sleeves 2 of the foundation structure 1 with a mounted foundation pile 4, only a lower end portion 11 thereof.
- Each pile sleeve 2 has a means for holding the foundation pile 4.
- the means is designed as a pile lock 8.
- the pile lock 8 is formed by a ring which is temporarily fixed at the lower end of the respective pile sleeve 2, namely for holding the preassembled foundation pile 4 until after lowering the foundation structure 1 on the seabed 10, for example by welding.
- the annular pile lock 8 constricts the opening at the lower end of the pile sleeve 2 so far that a standing surface for a lower end face 13 of the pile sleeve 12 is formed, whereupon the preassembled pile sleeve 2 during the transport of the foundation structure 1 to the place of foundation and to lower the foundation structure 1 with the pile sleeves 2 rests.
- There are also other means for holding the lower end portion 11 of the foundation pile 4 in the respective pile sleeve 2 conceivable, for example, interrupted standing surface, spring tongues or Klemmh sleeves.
- the attachment of the pile locks 8 on the undersides of the pile sleeves 2 is made so that they reliably absorb the weight of each plug in the pile sleeves 2 foundation pile 4.
- the respective pile lock 8 is destroyed, in particular the connection of the same with the lower end of the respective pile sleeve 2, so that the foundation pile 4 when driving into the seabed 10 can slide through the pile sleeve 2.
- a foundation structure 1 with three pre-assembled foundation piles 4 is shown.
- the foundation piles 4 are inserted with their lower end portions in the pile sleeves 2, and indeed so far that the foundation piles 4 with their faces 13 on stake locks 8 at the bottom of the pile sleeves 2 stand up.
- the pile sleeves 2 are only connected during transport to the place of foundation at their upper end portions by head mounts, not shown, which stabilize the above from the pile sleeves 2 projecting foundation piles 4 during transport, especially against tipping.
- the foundation structure 1 with the three foundation piles 4 is attached to the three buoyancy bodies 6 for transport to the foundation site.
- Each buoyant body 6 is detachably coupled from the side to a pile sleeve 2 with the coupling means 7, 16.
- the coupling means 7, 16 are mounted at such a height on the buoyancy bodies 6 and the pile sleeves 2, that according to the illustration in the Fig. 5 the pile sleeves 2 project with a lower end portion 11 downwards against the buoyancy bodies 6.
- the measure to project the lower portions of the pile sleeve 2 relative to the undersides of the buoyancy bodies 6 is chosen so that the positive connection of the coupling means 7 and 16 between buoyancy bodies 6 and the pile sleeves 2 can be released by a downward movement of the buoyant body 6 on the pile sleeves 2 ,
- the attachment of the buoyancy bodies 6 to the foundation structure 1 takes place in such a way that the foundation structure 1 with the pile sleeves 2 and the foundation piles 4 inserted therein are lowered onto the water surface 9 until the pile sleeves 2 have something in place Dip water. Then the buoyancy bodies 6 already floating in the water are moved laterally from the outside to the pile sleeves 2, wherein the pile sleeves 2 engage in the U-shaped recesses 14 of the buoyancy bodies 6.
- a positive connection between the foundation means 7 and 16 is produced, thereby bringing about the detachable connections of the buoyancy bodies 6 with the pile sleeves 2 of the foundation structure 1.
- the foundation structure 1 with the preassembled foundation piles 4 hangs on the buoyancy bodies 6 located laterally next to the pile sleeves 2.
- the Fig. 8 shows the floating foundation structure 1 with pre-assembled foundation piles 4.
- the foundation structure 1 is suspended to the buoyancy bodies 6, which are coupled from the side to the pile sleeves 2 of the foundation structure 1, namely releasably.
- the foundation structure 1 can be transported with the foundation piles 4 floating to the foundation site, preferably by towing.
- the necessary buoyancy for floating transport receives the foundation structure 1 by the buoyancy body 6.
- These are for floating transport of the foundation structure 1 gelenzt, preferably completely.
- the chambers 15 of the buoyant body 6 therefore contain no water or at most residual amounts of water during transport of the foundation structure 1.
- buoyancy bodies 6 In heavy seas, it may be provided to partially flood the buoyant bodies 6, and only to such an extent that the foundation structure 1 with the buoyant bodies 6 can still be transported in a floating manner. As a result, the center of gravity of the hanging on the buoyancy bodies 6 founding structure 1 is lowered, which makes safer, especially in heavy seas, the floating transport hanging on the buoyancy bodies 6 foundation structure 1 with the foundation piles 4.
- the foundation structure 1 is lowered with the foundation piles 4 by an at least partial flooding of the chambers 15 of the buoyant bodies 6.
- the flooding occurs gradually, in a synchronous manner, so that the foundation structure 1 is lowered almost vertically.
- the vertical lowering of the foundation structure 1 can be assisted by a crane engaging at the top of the foundation structure 1 exerting an upward pulling force on the foundation structure 1, without, however, having to be able to control the weight of the entire foundation structure 1 including the foundation piles 4 to wear.
- the buoyant bodies 6 are flooded slowly and synchronously until the foundation structure 1 according to the Fig. 9 on the ground, in the illustrated embodiment, the seabed 10, rests, preferably with the lower end faces of the pile sleeves 2.
- the remain Floating body 6 is still coupled to the pile sleeves 2 until the foundation structure 1 has reached its intended position on the seabed 10. If necessary, the position can be corrected by partially letting the buoyancy bodies 6, whereby they raise the foundation structure 1 slightly again or put it in a kind of floating state in the water.
- FIG. 2 illustrates the uncoupling of the buoyancy bodies 6 from the pile sleeves 2 of the foundation structure 1.
- the buoyant bodies 6 are flooded so far, for example completely flooded, that they move downwards relative to the pile cores 2, for example so far as to almost reach resting on the seabed 10.
- the coupling means 16 on the buoyant bodies 6 are lowered relative to the coupling means 7 on the pile sleeves 2, thereby releasing the positive connection of the buoyancy bodies 6 with the pile sleeves 2 of the foundation structure 1.
- buoyant body 6 deduct from the pile sleeves 2 radially outward by the pile sleeves 2 are so to speak threaded out of the U-shaped recesses 14 in the buoyancy bodies 6.
- their chambers 15 are at least partially emptied of water.
- the buoyancy bodies 6 thereby reach the water surface 9, as a result of which the buoyancy bodies 6 are again available for a new use.
- the foundation structure 1 After the foundation structure 1 is lowered together with the foundation piles 4 stuck in the pile sleeves 2 onto the seabed 10, the foundation structure 1 is anchored at the foundation site by at least partially ramming the foundation piles 4 into the seabed 10. At the beginning of the ramming, the lower end surfaces 13 become the pile sleeves 2, the pile locks 8 on the undersides of the pile sleeves 2 separately. The foundation piles 4 can now slide through the pile sleeves 2 during further ramming.
- the pre-assembly according to the invention of the foundation piles 4 on the foundation structure 1 and the joint floating transport of the foundation structure 1 and the foundation piles 4 to the foundation site is not only suitable for the transport of the foundation structure 1 with buoyancy bodies 6 to the foundation site described above and shown in the figures. Rather, the invention can be used in any transport method of the foundation structure 1 with the foundation piles 4 to the foundation. The invention is therefore not limited to the transport of the foundation structure 1 with buoyancy bodies 6 to the foundation site. Rather, the Invention are also realized when the foundation structure 1 with the foundation piles 4 is transported in another way, for example, by ships, pontoons or on a floating crane, to the founding.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Installation einer Gründungsstruktur für eine Offshore-Anlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Gründungsstruktur nach dem Oberbegriff des Anspruchs 6.
- Der Transport von Offshore-Strukturen, insbesondere von Gründungsstrukturen und Gründungspfählen, erfolgt üblicherweise mit Hilfe von Schiffen oder Pontons, auf welchen die Offshore-Strukturen ruhen. Am Installationsort werden die Offshote-Strukturen mit Hilfe geeigneter Hubvorrichtungen vom Schiff oder Ponton heruntergenommen und auf den Meeresboden abgesetzt. Die Gründungsstrukturen und die Gründungspfähle, die so genannten Piles, werden getrennt zum Gründungsort transportiert und erst dort installiert. Dazu müssen die Gründungspfähle mittels einer Hubvorrichtung am Gründungsort vom Transportmittel aufgenommen und in die Vertikale geschwenkt werden. Alternativ ist auch möglich, die Gründungspfähle über das Transportmittel abzukippen, wobei das Transportmittel teilweise unter Wasser gedrückt wird. Anschließend werden die Gründungspfähle in Pfahlhülsen, sogenannte Pile Sleeves, der auf dem Meeresgrund abgsetzten Gründungsstruktur eingesetzt.
- Die Pfahlhülsen der Gründungsstruktur befinden sich bereits unter Wasser, wenn die Gründungspfähle in die Pfahlhülsen eingefädelt werden. Deswegen muss dieser Vorgang durch Taucher begleitet werden, die sicherstellen, dass die Gründungspfähle sich in der korrekten Position befinden, bevor sie in den Meeresboden eingerammt werden. Diese bekannte Vorgehensweise ist teuer, aufwendig und mit Unfallrisiken für die Taucher verbunden.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren sowie eine Gründungsstruktur bereitzustellen, womit eine Installation der Gründungsstruktur, vor allem Ihrer Gründungspfähle, einfach, schnell, kostengünstig und sicher durchführbar ist.
- Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Installation einer Gründungsstruktur für eine Offshore-Anlage, beispielsweise eine Offshore-Windenergieanlage, wobei die Gründungsstruktur zu einem Gründungsort transportiert, an dem Gründungsort abgesenkt und mit mindestens einem Gründungspfahl fixiert wird, zeichnet sich dadurch aus, dass der mindestens eine Gründungspfahl vor dem Verladen oder Zuwasserlassen der Gründungsstruktur an derselben montiert und zusammen mit der Gründungsstruktur zum Gründungsort transportiert wird.
- Die Montage der Gründungspfähle an die Gründungsstruktur erfolgt beispielsweise an Land oder in einem Trockendock.
- Die Gründungsstruktur und ein oder mehrere Gründungspfähle werden dabei als Einheit transportiert. Im Folgenden werden die Begriffe "Grundungspfahl" oder "Gründungspfähle" verwendet. In beiden Fällen sollen hierdurch die Möglichkeiten eingeschlossen sein, jeweils einen oder mehrere Gründungspfähle für eine Gründungsstruktur zu verwenden.
- Vorteilhaft am erfindungsgemäßen Verfahren ist, dass die Gründungsstruktur und die Gründungspfähle zu einer Einheit vormontiert werden, in der sie eine vordefinierte Position zueinander aufweisen. Diese Einheit wird als Ganzes zum Gründungsort transportiert und dort als Einheit, nämlich mit den vormontierten Gründungspfählen, abgesenkt. Dadurch entfällt ein mehrmaliges Aufnehmen der einzelnen Gründungspfähle durch einen Schwerlastkran sowie das Aufrichten der Gründungspfähle in die Vertikale. Darüber hinaus benötigen die Gründungspfähle keine zusätzliche Transportfläche. Zudem kann auf den riskanten Einsatz von Tauchern zum Einfädeln der Gründungspfähle in die sich unter Wasser befindenden Pfahlhülsen der Gründungsstruktur verzichtet werden.
- In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden die Gründungspfahle zusammen mit der Gründungsstruktur abgesenkt.
- Für die Montage des Gründungspfahls an die Gründungsstruktur ist in einer vorteilhaften Variante des Verfahrens vorgesehen, dass der Gründungspfahl in eine an der Gründungsstruktur angeordnete Pfahlhülse eingeführt wird. Dieses geschieht derart, dass die unteren Enden der Gründungspfähle nicht nach unten aus den Pfahlhülsen herausragen, wodurch sie nicht stören, wenn die Gründungsstruktur mit den vormontierten Gründungspfählen zum Gründungsort geschwommen wird.
- Beim Transport von Gründungsstruktur und Gründungspfähle werden die Gründungspfähle bevorzugt senkrecht oder leicht gegen die Vertikale geneigt transportiert. Leicht geneigt bedeutet beispielsweise in einem Winkel bis zu 20°, möglicherweise auch bis zu 30°, gegen die Vertikale geneigt. Der Winkel ist dabei vorzugsweise so zu wählen, dass die in die Pfahlhülsen der Gründungsstruktur eingeführten Gründungspfähle während des Transports nicht aus den Pfahlhülsen gleiten.
- Das Absenken der Gründungsstruktur erfolgt in einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens mit Hilfe von mindestens einem Auftriebskörper, der an der Gründungsstruktur lösbar angekoppelt ist, so dass am mindestens einen Auftriebskörper die Gründungsstruktur mit den vormontierten Gründungspfählen angehängt ist. Bevorzugt werden mehrere Auftriebskörper an die Gründungsstruktur montiert, um der zu Wasser gelassenen Einheit von Gründungsstruktur und Gründungspfählen zunächst hinreichend Auftrieb zum Schwimmen zu geben. Durch ein Fluten der Auftriebskörper werden die Gründungsstruktur und die Gründungspfähle abgesenkt. Anschließend werden die Auftriebskörper von der Gründungsstruktur entfernt und gelenzt, so dass sie wieder an die Wasseroberfläche gelangen. Das Lenzen geschieht beispielsweise über Lenzpumpen oder Pumpen, die Luft in die Auftriebskörper pumpen. Die Auftriebskörper sind mit Vorteil robust gefertigt, beispielsweise aus Stahl, und eignen sich für eine mehrfache Verwendung.
- Unabhängig von der Anbringung mindestens eines Auftriebskörpers an der Gründungsstruktur ist diese in einer vorteilhaften Ausführungsform mit einem Behälter oder mindestens einer Kammer versehen, der bzw. die sich gleichfalls fluten und/oder lenzen lässt. Weist die Gründungsstruktur ein Zentralrohr auf, so ist dieses zum Beispiel mit mindestens einer Kammer versehen. Mit Hilfe eines partiellen oder vollständigen Flutens und/oder Lenzens des Behälters oder des Zentralrohrs lassen sich Vorgänge wie das Absenken, das Schwimmen oder das Aufschwimmen der Gründungsstruktur mit den Gründungspfählen unterstützen und auch kontrollieren.
- Die Aufgabe der Erfindung wird auch durch eine Gründungsstruktur mit mindestens einer einen Gründungspfahl umgebenden Pfahlhülse gelöst, die sich dadurch auszeichnet, dass die Pfahlhülsen Mittel zum Halten der Gründungspfähle aufweisen.
- Die oben aufgeführten Vorteile des Verfahrens zur Installation einer Gründungsstruktur gelten entsprechend für die erfindungsgemäße Gründungsstruktur.
- Das Fixieren der Gründungsstruktur auf dem Meeresboden geschieht dadurch, dass Gründungspfähle in den Meeresboden eingebracht werden, zum Beispiel mit Hilfe einer Ramme in den Meeresgrund gerammt werden.
- Die Mittel zum Halten umfassen vorzugsweise eine Pfahlsperre, die eine Verschiebung des Gründungspfahls in Längsrichtung der aufnehmenden Pfahlhülse verhindert. Damit wird einem Durchrutschen des Gründungspfahls durch die Pfahlhülse vorgebeugt, sowohl während des Transports als auch beim Absenken der Gründungsstruktur.
- Eine weitere Ausführungsform der Gründungsstruktur sieht vor, dass die Pfahlsperre als innere Einschnürung in einem unteren Endbereich der jeweiligen Pfahlhülse ausgebildet ist. Es können auch mehrere Einschnürungen vorgesehen sein. Die Pfahlsperre kann neben der inneren Einschnürung auch weitere Sperrmechanismen umfassen. Auf der Pfahlsperre oder einem anderen Sperrmechanismus ruht eine Standfläche am unteren Ende des jeweiligen Gründungspfahls.
- In einer bevorzugten Variante der Gründungsstruktur sind die Mittel zum Halten durch Druck- und/oder Stosseinwirkung ganz oder teilweise zerstörbar. Auf diese Weise bilden die Mittel zum Halten, nachdem sie während des Transports und beim Absenken der Gründungsstruktur von Nutzen waren, kein Hindernis beim Rammen oder Einbringen des Gründungspfahls in einen Untergrund.
- In einer vorteilhaften Ausführungsform der Gründungsstruktur sind Kopfhalterungen zum Halten oberer Endbereiche der Gründungspfähle vorgesehen. Die Kopfhalterungen verhindern ein Kippen der Gründungspfähle, insbesondere während des Transports zum Gründungsort und/oder auch beim Absenken am Gründungsort.
- Vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens sowie der Gründungsstruktur sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
- Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnung erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine schematische Seitenansicht einer Gründungsstruktur, eines so genannten Tripod,
- Fig. 2
- eine schematische Ansicht auf die Gründungsstruktur in
Fig. 1 von oben, - Fig. 3
- eine schematische Ansicht auf die Gründungsstruktur in
Fig. 1 von oben mit drei Auftriebskörpern, - Fig. 4
- eine schematische Ansicht auf einen modularen Verbund von acht Gründungsstrukturen mit jeweils drei Auftriebskörpern von oben,
- Fig. 5
- einen mittigen Vertikalschnitt durch eine Pfahlhülse der Gründungsstruktur und einen seitlich an die Pfahlhülse angekoppelten, mittig geschnittenen Auftriebskörper,
- Fig. 6
- eine Einzelheit VI gemäß der
Fig. 5 in vergrößerter Darstellung, - Fig. 7
- einen mittigen Vertikalschnitt durch eine Pfahlhülse der Gründungsstruktur mit einem montierten Gründungspfahl im mittigen Längsschnitt, und
- Fig. 8 bis 10
- drei schematische Seitenansichten der Gründungsstruktur in
Fig. 1 mit drei Auftriebskörpern während des Absenkens an einem Gründungsort. -
Fig. 1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Gründungsstruktur 1 mit drei Pfahlhülsen 2 eines so genannten Tripod. Jede der drei Pfahlhülsen 2 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel mit zwei schräg verlaufenden Streben 3 an einem Zentralrohr 5 befestigt. Die senkrechten Pfahlhülsen 2 sind an ihren oberen und unteren Stirnseiten offen. Die Erfindung ist aber nicht auf solchermaßen (als Tripod) ausgebildete Gründungsstrukturen 1 beschränkt; sie eignet sich vielmehr für Gründungsstrukturen aller Art. - In
Fig. 2 wird eine schematische Ansicht auf die Gründungsstruktur 1 inFig. 1 von oben gezeigt. Die drei Pfahlhülsen 2 sind radialsymmetrisch mit Abstand um das Zentralrohr 5 angeordnet. Jede Pfahlhülse 2 umgibt vorzugsweise mit etwas Spiel einen Teil (bezogen auf die Länge) eines Gründungspfahls 4. -
Fig. 3 zeigt ebenfalls eine schematische Ansicht der Gründungsstruktur 1 inFig. 1 von oben. In diesem Fall ist an jeder der drei gleich ausgebildeten Pfahlhülsen 2 ein Auftriebskörper 6 angeordnet. Die gleichermaßen ausgebildeten Auftriebskörper 6 umschließen die Pfahlhülsen 2 jeweils U-förmig von außen. Dazu weist jeder Auftriebskörper 6 eine einseitig offene Ausnehmung 14 auf, die im Grundriss U-förmig ausgebildet ist. Das halbkreisförmige Ende der jeweiligen Ausnehmung 14 umschließt dadurch den halben Umfang einer jeweiligen Pfahlhülse 2. Von oben gesehen verfügt jeder Auftriebskörper 6 über eine trapezförmige Grundfläche. Die größere Seite des trapezförmigen Auftriebskörpers 6 liegt von der Mitte des Zentralrohrs 5 der Gründungsstruktur 1 gesehen außen. Die Auftriebskörper 6 sind von außen an die jeweilige Pfahlhülse 2 angesetzt, indem jeder Auftriebskörper 6 seitlich von außen an eine Pfahlhülse 12 lösbar angekoppelt ist. Auf diese Weise ist die Gründungsstruktur 1 mit den Pfahlhülsen 2 an die drei seitlichen Auftriebskörper 6 angehängt. - In
Fig. 4 ist eine schematische Ansicht auf einen modularen Verbund von acht Gründungsstrukturen 1 mit jeweils drei Auftriebskörpern 6 von oben dargestellt. Durch die Grundfläche der Auftriebskörper 6 mit trapezförmigem Umriss ist eine Platz sparende Anordnung von Gründungkörpern 1 auf einer verhältnismäßig kleinen Transportfläche möglich. Die Auftriebskörper 6 der einzelnen Gründungsstrukturen 1 sind zur Herstellung des Verbundes mehrerer Gründungsstrukturen 1 zumindest teilweise durch in derFig. 4 nicht gezeigte lösbare Verbindungsmittel zusammengehängt. Dadurch ist es möglich, gleichzeitig mehrere Gründungsstrukturen 1 an Auftriebskörpern 6 hängend zum jeweiligen Gründungsort zu schwimmen. - Die
Fig. 5 zeigt einen Längsschnitt durch eine Pfahlhülse 2 und einen daran angekoppelten Auftriebskörper 6 im Schnitt. Jeder Auftriebskörper 6 ist als ein geschlossener, wasserdichter Schwimmer ausgebildet. Dazu ist im Inneren der hier gezeigten Auftriebskörper 6 eine geschlossene bzw. schließbare Kammer 15 angeordnet. Im Auftriebskörper 6 können auch mehrere getrennte Kammern vorgesehen sein. Die Kammer 15 jedes Auftriebskörpers 6 ist mit mindestens einem Ventil zum Fluten und zum Lenzen des Auftriebskörpers 6 versehen. Das Fluten geschieht durch gezieltes Einleiten von beispielsweise Seewasser in die jeweilige Kammer 15 des Auftriebskörpers 6. Zum Lenzen der Kammer 15 wird entweder das Wasser aus der Kammer 15 herausgepumpt oder durch Einleiten von Druckluft herausgedrückt. - Die Pfahlhülse 2 und der Auftriebskörper 6 sind über ein Paar von Kopplungsmittel 7, 16 lösbar miteinander verbunden. Die beiden in der
Fig. 6 gezeigten Kopplungsmittel 7 und 16 sind derart korrespondierend zueinander angeordnet, dass sie eine lösbare Rastverbindung zwischen der Pfahlhülse 2 und dem jeweiligen Auftriebskörper 6 bilden. Dazu sind Kopplungsmittel 7 und 16 als formschlüssig ineinandergreifende halbkreisförmige Ringpratzen ausgebildet. Die Ringpratzen jedes Kopplungsmittels 7 und 16 weisen einen Vorsprung mit einem (von oben gesehen) halbkreisförmigen Verlauf auf, die durch Ineinandergreifen die formschlüssige, aber lösbare Verbindung zwischen der jeweiligen Pfahlhülse 2 und dem entsprechenden Auftriebskörper 6 herstellen, wenn der jeweiligen Auftriebskörper 6 relativ zur Pfahlhülse 2 nach oben bewegt oder die Pfahlhülse 2 relativ zum Auftriebskörper 6 abgesenkt wird. Umgekehrt wird die formschlüssige Verbindung der Kopplungsmittel 7 und 16 gelöst, wenn der Auftriebskörper 6 relativ zur Pfahlhülse 2 nach unten bewegt wird oder die Gründungsstruktur 1 mit der jeweiligen Pfahlhülse 2 relativ zum Auftriebskörper 6 angehoben wird. Das Kopplungsmittel 7 ist fest mit der Außenseite der Pfahlhülse 2 verbunden, indem es eine außerseitige Hälfte der Pfahlhülse 2 halbkreisförmig umgibt. Demgegenüber ist das Kopplungsmittel 16 mit dem Auftriebskörper 6 verbunden, und zwar mit der halbkreisförmigen Innenseite der U-förmigen Ausnehmung 14 im Auftriebskörper 6. - Die korrespondierenden Vorsprünge der Kopplungsmittel 7, 16 sind mit Abschrägungen versehen, die beim Anhängen Pfahlhülsen 2 der Gründungsstruktur 1 an die Auftriebskörper 6 kleine Toleranzen bezüglich der Position der Vorsprünge zueinander zulässt. Gleichfalls dienen die Abschrägungen der Kopplungsmittel 7, 16 dazu, beim Einrasten eine Bewegung zwischen der jeweiligen Pfahlhülse 2 und dem Auftriebskörper 6 zuzulassen, damit die Gründungssstruktur 1 und die Auftriebskörper 6 in eine korrekte Position zueinander gelangen.
-
Fig. 7 zeigt einen Längsschnitt durch eine der Pfahlhülsen 2 der Gründungsstruktur 1 mit einem montierten Gründungspfahl 4, und zwar nur einen unteren Endbereich 11 desselben. Jede Pfahlhülse 2 weist ein Mittel zum Halten des Gründungspfahls 4 auf. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Mittel als eine Pfahlsperre 8 ausgebildet. Die Pfahlsperre 8 wird gebildet durch einen Ring, der am unteren Ende der jeweiligen Pfahlhülse 2 vorübergehend, nämlich zum Halten des vormontierten Gründungspfahls 4 bis nach dem Absenken der Gründungsstruktur 1 auf dem Meeresboden 10, befestigt ist, beispielsweise durch Schweißen. Die ringförmige Pfahlsperre 8 schnürt die Öffnung am unteren Ende der Pfahlhülse 2 soweit ein, dass eine Standfläche für eine untere Stirnfläche 13 der Pfahlhülse 12 entsteht, worauf die vormontierte Pfahlhülse 2 während des Transports der Gründungsstruktur 1 zum Gründungsort und zum Absenken der Gründungsstruktur 1 mit den Pfahlhülsen 2 ruht. Es sind auch andere Mittel zum Halten des unteren Endbereichs 11 des Gründungspfahls 4 in der jeweiligen Pfahlhülse 2 denkbar, beispielsweise unterbrochene Standfläche, Federzungen oder Klemmh ülsen. - Die Befestigung der Pfahlsperren 8 an den Unterseiten der Pfahlhülsen 2 ist so getroffen, dass sie zuverlässig das Gewicht des jeweils in der Pfahlhülsen 2 steckenden Gründungspfahls 4 aufnehmen. Durch starken Druck von oben, wie er beispielsweise durch das Einrammen des Gründungspfahls 4 in den Meeresboden 10 erforderlich ist, wird die jeweilige Pfahlsperre 8 zerstört, insbesondere die Verbindung desselben mit dem unteren Ende der jeweiligen Pfahlhülse 2 gelöst, so dass der Gründungspfahl 4 beim Einrammen in den Meeresboden 10 durch die Pfahlhülse 2 hindurchgleiten kann.
- Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand der
Fig. 8 bis 10 näher erläutert. In den Figuren ist eine Gründungsstruktur 1 mit drei vormontierten Gründungspfählen 4 gezeigt. Die Gründungspfähle 4 sind mit ihren unteren Endbereichen in die Pfahlhülsen 2 hineingesteckt, und zwar so weit, dass die Gründungspfähle 4 mit ihren Stirnflächen 13 auf Pfahlsperren 8 an der Unterseite der Pfahlhülsen 2 aufstehen. Zusätzlich sind die Pfahlhülsen 2 nur während des Transports zum Gründungsort an ihren oberen Endbereichen durch nicht gezeigte Kopfhalterungen verbunden, die die oben aus den Pfahlhülsen 2 herausragenden Gründungspfähle 4 während des Transports stabilisieren, insbesondere gegen Umkippen sichern. - Die Gründungsstruktur 1 mit den drei Gründungspfählen 4 ist zum Transport an den Gründungsort an die drei Auftriebskörper 6 angehängt. Jeder Auftriebskörper 6 ist von der Seite her lösbar an eine Pfahlhülse 2 mit den Kopplungsmittel 7, 16 angekoppelt. Dabei sind die Kopplungsmittel 7, 16 in einer solchen Höhe an den Auftriebskörpern 6 und an den Pfahlhülsen 2 angebracht, dass gemäß der Darstellung in der
Fig. 5 die Pfahlhülsen 2 mit einem unteren Endbereich 11 nach unten gegenüber den Auftriebskörpern 6 vorstehen. Das Maß, um das untere Abschnitte der Pfahlhülse 2 gegenüber den Unterseiten der Auftriebskörper 6 vorstehen, ist so gewählt, dass durch eine Abwärtsbewegung der Auftriebskörper 6 an den Pfahlhülsen 2 die formschlüssige Verbindung der Kopplungsmittel 7 und 16 zwischen Auftriebskörpern 6 und den Pfahlhülsen 2 lösbar ist. - Das Anhängen der Auftriebskörper 6 an die Gründungsstruktur 1 erfolgt so, dass die Gründungsstruktur 1 mit den Pfahlhülsen 2 und den darin eingesteckten Gründungspfählen 4 auf die Wasseroberfläche 9 abgesenkt wird, bis die Pfahlhülsen 2 etwas in das Wasser eintauchen. Dann werden die bereits im Wasser schwimmenden Auftriebskörper 6 von außen seitlich an die Pfahlhülsen 2 herangefahren, wobei die Pfahlhülsen 2 in die U-förmigen Ausnehmungen 14 der Auftriebskörper 6 eingreifen. Durch weiteres Absenken der Gründungsstruktur 1 wird ein Formschluss zwischen den Gründungsmitteln 7 und 16 hergestellt und dabei die lösbaren Verbindungen der Auftriebskörper 6 mit den Pfahlhülsen 2 der Gründungsstruktur 1 herbeigeführt. Nachdem diese Verbindungen erfolgt sind, hängt die Gründungsstruktur 1 mit den vormontierten Gründungspfählen 4 an den seitlich neben den Pfahlhülsen 2 sich befindenden Auftriebskörpern 6.
- Die
Fig. 8 zeigt die schwimmende Gründungsstruktur 1 mit vormontierten Gründungspfählen 4. Die Gründungsstruktur 1 ist dazu an den Auftriebskörpern 6 aufgehängt, die von der Seite her an die Pfahlhülsen 2 der Gründungsstruktur 1 angekoppelt sind, und zwar lösbar. Im gezeigten Zustand kann die Gründungsstruktur 1 mit den Gründungspfählen 4 schwimmend zum Gründungsort transportiert werden, vorzugsweise durch Schleppen. Den nötigen Auftrieb zum schwimmenden Transport erhält die Gründungsstruktur 1 durch die Auftriebskörper 6. Diese sind zum schwimmenden Transport der Gründungsstruktur 1 gelenzt, und zwar vorzugsweise vollständig. Die Kammern 15 des Auftriebskörpers 6 enthalten deswegen beim Transport der Gründungsstruktur 1 kein Wasser oder allenfalls Restmengen an Wasser. Bei schwerer See kann es vorgesehen sein, die Auftriebskörper 6 teilweise zu fluten, und zwar nur so weit, dass die Gründungsstruktur 1 mit den Auftriebskörpern 6 noch schwimmend transportiert werden kann. Hierdurch wird der Schwerpunkt der an den Auftriebskörpern 6 hängenden Gründungsstruktur 1 erniedrigt, was vor allem bei schwerer See den schwimmenden Transport der an den Auftriebskörpern 6 hängenden Gründungsstruktur 1 mit den Gründungspfählen 4 sicherer macht. - Am Gründungsort erfolgt ein Absenken der Gründungsstruktur 1 mit den Gründungspfählen 4 durch ein zumindest teilweises Fluten der Kammern 15 der Auftriebskörper 6. Das Fluten geschieht allmählich, und zwar synchron, so dass die Gründungsstruktur 1 nahezu senkrecht abgesenkt wird. Gegebenenfalls kann das senkrechte Absenken der Gründungsstruktur 1 unterstützt werden durch einen oben an der Gründungsstruktur 1 angreifenden Kran, der eine nach oben gerichtete Zugkraft auf die Gründungsstruktur 1 ausübt, ohne jedoch in der Lage sein zu müssen, das Gewicht der gesamten Gründungsstruktur 1 einschließlich der Gründungspfähle 4 tragen zu können. Die Auftriebskörper 6 werden langsam und synchron geflutet, bis die Gründungsstruktur 1 gemäß der
Fig. 9 auf dem Untergrund, im gezeigten Ausführungsbeispiel den Meeresboden 10, aufliegt, und zwar vorzugsweise mit den unteren Stirnflächen der Pfahlhülsen 2. Dabei bleiben die Auftriebskörper 6 noch an den Pfahlhülsen 2 angekoppelt, bis die Gründungsstruktur 1 ihre vorgesehene Position auf dem Meeresboden 10 erreicht hat. Die Position kann gegebenenfalls korrigiert werden durch teilweises Lenzen der Auftriebskörper 6, wodurch sie die Gründungsstruktur 1 wieder etwas anheben oder in eine Art Schwebezustand im Wasser versetzen. - Die
Fig. 10 erläutert das Abkoppeln der Auftriebskörper 6 von den Pfahlhülsen 2 der Gründungsstruktur 1. Zu diesem Zweck werden die Auftriebskörper 6 so weit geflutet, beispielsweise vollständig geflutet, dass sie relativ zu den Pfahlhülsen 2 sich nach unten bewegen, und zwar beispielsweise so weit, dass sie nahezu auf dem Meeresboden 10 aufliegen. Durch diese Relativbewegung der Auftriebskörper 6 zu den Pfahlhülsen 2 werden die Kopplungsmittel 16 an den Auftriebskörpern 6 relativ zu den Kopplungsmitteln 7 an den Pfahlhülsen 2 abgesenkt und dadurch die formschlüssige Verbindung der Auftriebskörper 6 mit den Pfahlhülsen 2 der Gründungsstruktur 1 gelöst. Es lassen sich nun die Auftriebskörper 6 von den Pfahlhülsen 2 radial nach außen abziehen, indem die Pfahlhülsen 2 aus den U-förmigen Ausnehmungen 14 in den Auftriebskörpern 6 sozusagen ausgefädelt werden. Durch anschließendes vollständiges oder mindestens teilweises Lenzen der Auftriebskörper 6 werden ihre Kammern 15 zumindest teilweise vom Wasser geleert. Die Auftriebskörper 6 gelangen dadurch an die Wasseroberfläche 9, wodurch die Auftriebskörper 6 wieder für einen neuen Einsatz zur Verfügung stehen. - Nachdem die Gründungsstruktur 1 gemeinsam mit den in den Pfahlhülsen 2 steckenden Gründungspfählen 4 auf den Meeresboden 10 abgesenkt ist, wird die Gründungsstruktur 1 am Gründungsort verankert durch mindestens teilweises Einrammen der Gründungspfähle 4 in den Meeresboden 10. Beim Beginn des Einrammens werden von den unteren Stirnflächen 13 der Pfahlhülsen 2 die Pfahlsperren 8 an den Unterseiten der Pfahlhülsen 2 getrennt. Die Gründungspfähle 4 können nun beim weiteren Einrammen durch die Pfahlhülsen 2 hindurchgleiten.
- Das erfindungsgemäße Vormontieren der Gründungspfähle 4 an der Gründungsstruktur 1 und der gemeinsame schwimmende Transport der Gründungsstruktur 1 und der Gründungspfähle 4 an den Gründungsort eignet sich nicht nur für den vorstehend beschriebenen und in den Figuren gezeigten Transport der Gründungsstruktur 1 mit Auftriebskörpern 6 zum Gründungsort. Vielmehr kann die Erfindung zum Einsatz kommen bei jeder beliebigen Transportmethode der Gründungsstruktur 1 mit den Gründungspfählen 4 zum Gründungsort. Die Erfindung ist also nicht beschränkt auf den Transport der Gründungsstruktur 1 mit Auftriebskörpern 6 zum Gründungsort. Vielmehr kann die Erfindung auch realisiert werden, wenn die Gründungsstruktur 1 mit den Gründungspfählen 4 auf andere Weise, zum Beispiel durch Schiffe, Pontons oder an einem Schwimmkran hängend, zum Gründungsort transportiert wird.
-
- 1
- Gründungsstruktur
- 2
- Pfahlhülse
- 3
- Strebe
- 4
- Gründungspfahl
- 5
- Zentralrohr
- 6
- Auftriebskörper
- 7
- Kopplungsmittel
- 8
- Pfahlsperre
- 9
- Wasseroberfläche
- 10
- Meeresboden
- 11
- unterer Endbereich
- 13
- untere Stirnfläche
- 14
- Ausnehmung
- 15
- Kammer
- 16
- Kopplungsmittel
Claims (11)
- Verfahren zur Installation einer Gründungsstruktur für eine Offshore-Anlage, beispielsweise eine Offshore-Windenergleanlage, wobei die Gründungsstruktur (1) zu einem Gründungsort transportiert, an dem Gründungsort abgesenkt und mit mindestens einem Gründungspfahl (4) fixiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Gründungspfahl (4) an der Gründungsstruktur (1) montiert und zusammen mit der Gründungsstruktur (1) zum Gründungsort transportiert wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Gründungspfahl (4), vorzugsweise mehrere Gründungspfähle (4), zusammen mit der Gründungsstruktur (1) abgesenkt wird bzw. werden.
- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Montage der Gründungspfähle (4) an der Gründungsstruktur (1) die Gründungspfähle (4) vorzugsweise mit nur einem unteren Endbereich in die jeweilige Pfahlhülse (2) eingesteckt werden.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in die Pfahlhülsen (2) eingesetzten Gründungspfähle (4) zusammen mit der Gründungsstruktur (1) zum Gründungsort transportiert und dort auch gemeinsam abgesenkt werden.
- Gründungsstruktur mit einer einen Gründungspfahl umgebenden Pfahlhülse (2), dadurch gekennzeichnet, dass die die Gründungspfähle (4) umgebenden Pfahlhülse (2) Mittel zum Halten der mit einem unteren Endbereich in die Pfahlhülsen (2) eingesetzten Gründungspfähle (4) aufweisen.
- Gründungsstruktur nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Halten so ausgebildet sind, dass sie ein Hindurchrutschen der Gründungspfähle (4) durch die Pfahlhülsen (2) verhindern.
- Gründungsstruktur nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Mittel zum Halten eine vorzugsweise trennbar an einem unteren Ende einer Pfahlhülse (2) befestigte Pfahlsperren (12) umfasst, die eine Verschiebung des Gründungspfahls (4) in Längsrichtung der Pfahlhülse (2) verhindert.
- Gründungsstruktur nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass jede Pfahlsperre (12) als eine innere Einschnürung in einem unteren Endbereich (11) der jeweiligen Pfahlhülse (2) ausgebildet ist.
- Gründungsstruktur nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass jede Pfahlsperre (12) mindestens eine Standfläche für eine untere Stirnfläche (13) des jeweiligen Gründungspfahls (4) umfasst.
- Gründungsstruktur nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Halten der Gründungspfähle (4), vorzugsweise die Pfahlsperren (8), durch Druck- und/oder Stosseinwirkung ganz oder teilweise von den Pfahlhülsen (2) trennbar sind.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Transportieren und Absenken der Gründungsstruktur (1) samt den Gründungspfählen (4) mit mindestens einem an der Gründungsstruktur (1) lösbar angekoppelten flutbaren und lenzbaren Auftriebskörper (6) erfolgt.
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