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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Einbau eines Schwergewichtsfundaments für eine Offshore-Anlage nach Patentanspruch 1. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Schwergewichtsfundament nach Patentanspruch 15.
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In der älteren Patentanmeldung
DE 10 2010 032 259.8 ist ein Verfahren zum Einbau eines Schwergewichtsfundaments für eine Offshore-Anlage beschrieben, bei dem der auf dem Meeresboden abgesenkte Fundamentkörper durch Fluidisieren des Bodens unterhalb des Fundaments und durch Absaugen des Sands unter Beibehaltung einer Horizontalausrichtung und Vertikalität seines Schaftes teilweise oder vollständig in den Meeresboden einsinken gelassen wird. Mit diesem Verfahren werden erhebliche Vorteile erzielt. Es müssen nicht nennenswerte Baggermengen bewegt und Umlagerungen vorgenommen werden. Das Versenken erzeugt keine Erschütterungen oder Lärmwirkungen, und das Gründungsverfahren wird unabhängig.
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Bei dem vorbeschriebenen Verfahren werden im Basisteil des Fundaments Führungsrohre angeordnet, über die Saug- und Druckrohre in den Bereich unterhalb der Sohle des Basisteils geführt werden. Saug- und Druckpumpen werden im oberen Bereich der Führungsrohre oder auf diesen angeordnet. Dieser Bereich liegt unterhalb des Meeresspiegels, und es ist daher nicht ganz einfach, die Pumpen nach Beendigung des Gründungsverfahrens zu entfernen. Außerdem müssen die Antriebe für die Pumpen mit elektrischer Energie versorgt werden, die über Kabel von einem Schiff oder einem anderen Schwimmkörper zu den Antrieben geführt werden.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Einbau eines Schwergewichtsfundaments für eine Offshore-Anlage, insbesondere eine Windenergieanlage, zu schaffen, das sich technisch einfacher realisieren lässt.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Beim erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt wie im vorbeschriebenen Verfahren das Absenken des Fundaments am Gründungsort, zu dem es zuvor auf einem Schiff oder einem Ponton oder durch Schleppen mit einem Schiff befördert wurde. Das Absenken erfolgt geführt von einem geeigneten Schwimmkörper aus, vorzugsweise einem sogenannten Halbtaucher, dessen Schwimmkörper als Katamaran ausgebildet ist. Der Schwimmkörper ist flut- oder lenzbar, damit sein Auftrieb verändert werden kann. Vorzugsweise ist ein derartiger Halbtaucher mit Stützpfählen ausgestattet, die auf den Meeresgrund aufsetzbar sind, um dem Halbtaucher während der Gründungsarbeiten ausreichende Stabilität zu verleihen. Oberhalb des Schwimmkörpers ist eine Plattform angeordnet, die auch beim Eintauchen des Schwimmkörpers oberhalb des Meeresspiegels liegt. Auf der Plattform sind geeignete Hebezeuge angeordnet, um ein gezieltes und geführtes Absenken des Fundaments zu gewährleisten. Hierzu ist vorzugsweise ein sogenannter Bockkran auf der Plattform angeordnet, an dessen Traverse mit geeigneten Hebemitteln das Fundament aufgehängt ist. Der Bockkran ist in der Lage, auf der Plattform zu verfahren und seine Neigung zu verändern, um die gewünschte Führung zu gewährleisten.
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Wie bei dem vorbeschriebenen Verfahren erfolgt unterhalb der Sohle des Basisteils ein Fluidisieren des Meeresgrundes und ein Absaugen des Sandes, so dass das Fundament allmählich in den Meeresboden einsinkt. Erfindungsgemäß erfolgt das Fluidisieren ausschließlich über Druckleitungen im hohlen Schaft und in der Sohle des Basisteils. Das Absaugen des fluidisierten Bodens erfolgt ausschließlich über Saugleitungen im hohlen Schaft.
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Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass die gesamte Ausrüstung, die für das Fluidisieren und das Absaugen von Sand erforderlich ist, schon an Land im Fundament, d. h. im hohlen Schaft des Fundaments installiert werden kann. Hierzu gehören auch die Druck- und Saugleitungen, die im Schaft nach unten zur Sohle des Basisteils geführt werden. Auch die Versorgungsleitungen und Antriebe der Pumpen werden über den Schaft zugeführt. Sie sind mit geeigneten Aggregaten auf dem Schwimmkörper, etwa der Plattform des Halbtauchers verbunden.
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Nach dem Absetzen des Fundaments auf dem Meeresgrund kann sofort mit dem Fluidisieren und Absaugen begonnen werden, nachdem die elektrische Verbindung zu den Antrieben für die Pumpen hergestellt worden ist. Dies lässt sich in relativ kurzer Zeit bewerkstelligen. Nach Beendigung der Gründung des Fundaments lassen sich die Pumpen ohne weiteres aus dem Schaft entfernen, ohne dass Unterwasserarbeiten erforderlich sind. Die Druckleitungen verbleiben im Schaft.
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Der Schaft, auf den dann zum Beispiel der Turm einer Windenergieanlage aufgesetzt wird, ist ohnehin hohl. Vorzugsweise ist auch das Basisteil mit einer Reihe von Kammern versehen, die nach einer Ausgestaltung der Erfindung vor und/oder während des Absenkens des Fundaments geflutet werden. Auch der Schaft kann teilweise geflutet werden. Zuvor weist das Fundament ein geringstmögliches Gewicht auf, so dass es entweder relativ leicht mit einem Schiff bzw. einem Schwimmkörper transportiert oder alternativ zum Gründungsort geschleppt werden kann.
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Nach einer Ausgestaltung der Erfindung wird der von den Saugpumpen abgesaugte Sand in die Kammern des Basisteils gepumpt. Auf diese Weise wird einerseits eine Beschwerung des Fundaments erhalten. Zum anderen wird der abgesaugte Sand zumindest teilweise wiederverwendet. Auch der Schaft wird unterhalb eines Schotts, mit dem der Schaft ausgestattet ist, mit Sand aufgefüllt, vorzugsweise nach dem Einbringen des Sands in die Kammern des Basisteils.
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Das Einspülen des abgesaugten Sandes in Kammern und Schaft findet auf technisch übliche Weise statt. Das Spülwasser ist jedoch zu entfernen. Erfindungsgemäß wird es über obere Öffnungen im Basisteil nach außen geleitet. Das Spülwasser im Schaft wird nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung über eine Überlaufvorrichtung nach außen geleitet. Zum Einbringen des Sandes in die Kammern des Basisteils und in den Schaft sind Spülleitungen vorgesehen, die von den Saugpumpen zu den Kammern bzw. in den Schaft geführt sind.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass nach Erreichen der Solltiefe flüssiger Beton, feinkörniger Zementmörtel oder ähnliches über den Schaft in den Meeresboden unter die Sohle des Basisteils und seitlich von diesem gepresst wird. Dadurch wird das Fundament in seiner Solltiefe fixiert und ein weiteres Einsinken bzw. Verkanten verhindert. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird flüssiger Beton, feinkörniger Zementmörtel oder grobkörniges Material, z. B. sog. Einkornbeton über die Druckleitungen eingepresst. Hierzu ist erforderlich, dass zuvor die Druckpumpen aus dem Schaft entfernt worden sind. Die Druckleitungen werden ebenfalls mit Beton oder Mörtel aufgefüllt, um Korrosion zu verhindern.
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Das Einsenken eines Basisteils eines Fundaments mehr oder weniger weit in den Meeresboden, etwa mit oberer Kante ein Meter (oder mehr) unter dem Meeresboden, bietet wenig Angriffsflächen für eine Erosion, d. h. eine sogenannte Verkolkung. Gleichwohl ist es nach einer Ausgestaltung der Erfindung vorteilhaft, wenn eine Kolkschutzmatte auf der Oberseite des Basisteils montiert wird. Die Kolkschutzmatte wird vorzugsweise ringförmig am oberen Rand des Basisteils vormontiert. Sie wird nach dem Einbau des Basisteils mit Hilfe von Zugseilen ausgeklappt oder ausgerollt, so dass sie sich über die obere Außenkante des Basisteils radial nach außen und ringförmig um das Basisteil erstreckt, um eine Kolkschutzwirkung zu entfalten. Der äußere Rand der Kolkschutzmatte ist vorzugsweise mit Gewichten beschwert, so dass die Matte sich unabhängig von der üblicherweise stattfindenden Erosion des Bodens jeweils an die Bodengestalt anlegen kann.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung erfolgt das Fluidisieren und Absaugen innerhalb einer ringförmigen Schürze, die sich vom Rand der Sohle des Bodenteils nach unten erstreckt. Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass beim Absaugen innerhalb der Schürze unterhalb der Sohle ein Unterdruck erzeugt wird, der dazu führt, dass auf das Fundament ein hoher statischer Druck lastet, der abhängig ist von der Wassersäule oberhalb des Basisteils. Dadurch wird einerseits das Absenken beschleunigt und zum anderen führt der Unterdruck, der insbesondere nach Erreichen der Solltiefe erzeugt wird, zu einer Verdichtung des Bodens, was die Stabilität des eingespülten Fundaments signifikant erhöht. Das Fluidisieren bzw. die Erzeugung von Unterdruck kann auch von der Schürze aus erfolgen, indem die Druckleitungen in die Schürze hinein geführt sind mit Öffnungen nach innen zur Sohle hin. Nach Erreichen der Solltiefe kann, wie erwähnt, eine Verdichtung durch Unterdruckerzeugung erfolgen. Hierzu können auch die Druckleitungen verwendet werden, insbesondere dann, wenn eine Korrektur der Solllage relativ zur Vertikalen erforderlich ist. In diesem Zusammenhang ist es zweckmäßig, wenn die Sohle durch nach unten weisende Stege in einzelne Sektoren unterteilt ist, so dass in einem oder mehreren Sektoren ein Unterdruck erzeugt werden kann, der zu einer Verlagerung des Fundaments führt.
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Der Unterdruck kann permanent aufrecht erhalten werden. Dadurch lässt sich das Gewicht des Fundaments reduzieren, weil der statische Wasserdruck die Stabilität erhöht. Um einerseits einen festen Untergrund unter dem Fundament zu erzielen und andererseits einen wirksamen Unterdruck aufzubauen, ist es von Vorteil, wenn eine grobkörnige, luftdurchlässige Schicht unter das Fundament eingebaut wird, nachdem es seine Solltiefe erreicht hat. Ein permanenter Unterdruck kompensiert auch den Austritt von Gasen aus dem Untergrund, die möglicherweise eine Destabilisierung bewirken.
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Die Erfindung betrifft auch ein Fundament für eine Schwergewichtsgründung offshore. Das Fundament weist ein Basisteil und einen Schaft auf, wobei der Schaft mittig mit der Oberseite des Basisteils verbunden ist und sich im eingebauten Zustand über den Meeresspiegel erhebt. Der Schaft, das nach oben im Durchmesser abnimmt, weist einen deutlich kleineren Außendurchmesser auf als das Basisteil. Bei einem derartigen Fundament sieht die Erfindung vor, dass im Schaft Haltemittel vorgesehen sind, an denen die Druck- und Saugpumpen lösbar anbringbar sind. Wie schon erwähnt, können die Pumpen und zusätzliche Ausrüstung sowie auch die Druck- und Saugleitungen bereits vor dem Transport des Fundaments zum Gründungsort implementiert werden. Wesentlich ist aber, dass diese Aggregate nach Benutzung wieder entfernt werden können. Zu diesem Zweck sind Haltemittel im Schaft erforderlich, die eine lösbare Anbringung der Pumpen einschließlich ihrer Aggregate und der Steuermittel ermöglichen.
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Nach einer Ausgestaltung der Erfindung weist der Schaft ein Schott auf, der den Schaft in einen oberen und einen unteren Abschnitt unterteilt. Die Haltemittel sind oberhalb des Schotts angeordnet, wobei in diesem Abschnitt kein Wasser eindringt, um die elektrische Ausrüstung für die Pumpen nicht zu gefährden.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist mindestens eine Überlaufleitung im Schaft angeordnet, deren oberes Ende unterhalb des Schafts und deren unteres Ende oberhalb der Oberseite des Basisteils über die Wandung des Schaftes nach außen geführt ist. Innerhalb des Schaftes sind Spülleitungen mit den Saugpumpen verbunden, die mit dem Inneren des Schafts und den Kammern des Basisteils verbunden sind, damit unterhalb der Sohle des Basisteils abgesaugter Sand in diese Abschnitte des Fundaments eingespült werden kann.
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Saugköpfe der Saugleitungen sind nach einer Ausgestaltung der Erfindung im Bereich der Sohle des Basisteils innerhalb des Umfangs des Schaftes angeordnet. Mit anderen Worten, der fluidisierte Sand unterhalb des Basisteils wird nur unterhalb des Schaftes angesaugt. Diese Maßnahme reicht aus, um aus dem äußeren Bereich der Sohle den flüssigen Sand zu entfernen, damit das Basisteil gleichmäßig eingesenkt werden kann.
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Damit eine gleichmäßige Fluidisierung unterhalb des Basisteils des Fundaments erfolgen kann, sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, dass radiale Druckleitungen mit Öffnungen in der Sohle des Basisteils versenkt angeordnet sind. Sie werden ebenfalls vor dem Transport des Fundaments zum Gründungsort eingebaut. Zu diesem Zweck weist die Sohle des Basisteils an der Unterseite entsprechende Aussparungen auf, um die Druckleitungen aufzunehmen. Von den radialen Druckleitungen können Abzweigdruckleitungen abgehen, so dass über die gesamte Fläche der Sohle eine gleichmäßige wirksame Fluidisierung stattfinden kann.
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Für das erfindungsgemäße Verfahren ist die geometrische Form des Basisteils mehr oder weniger beliebig. Es ist jedoch von Vorteil, wenn das Basisteil annähernd flachzylindrisch ist, wobei seine Oberseite nach außen ein Gefälle aufweist. Im Inneren des Basisteils sind sektorartig Kammern vorgesehen. Es können zum Beispiel acht Kammern über den Umfang des Basisteils verteilt vorgesehen werden.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass in der Decke der Kammern nahe dem Schaft Öffnungen vorgesehen sind zum Fluten und Entlüften beim Absenken des Fundaments auf den Meeresboden und zum Ableiten von Spülwasser beim Füllen der Kammern mit Sand. Diese Öffnungen können wahlweise mit geeigneten betätigbaren Verschließeinrichtungen vorgesehen werden, um ein gezieltes Fluten oder Lenzen bzw. Entweichen von Wasser zu ermöglichen.
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Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert werden.
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1 zeigt schematisch die Seitenansicht eines Schwergewichtsfundaments nach der Erfindung.
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2 zeigt eine ähnliche Darstellung wie 1, wobei ein Teil von 1 fortgelassen wurde.
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3 zeigt eine ähnliche Darstellung wie 1 oder 2, wobei gegenüber 1 ein anderer Teil fortgelassen wurde.
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4 zeigt eine Draufsicht auf das Schwergewichtsfundament nach 1.
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5 zeigt eine Druntersicht unter das Schwergewichtsfundament nach 1.
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6 zeigt einen Schnitt durch das Basisteil des Fundaments nach 1 entlang der Linie 6-6.
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7 zeigt schematisch das Aufsetzen des Schwergewichtsfundaments nach der Erfindung auf dem Meeresboden.
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8 zeigt den Einbau des Schwergewichtsfundaments nach 7 in den Meeresboden in schematischer Darstellung.
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9 zeigt in schematischer Darstellung die Einbringung von Beton unterhalb des Schwergewichtsfundaments.
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10 zeigt schematisch in Seitenansicht die Annäherung einer Windenergieanlage an das Schwergewichtsfundament nach der Erfindung.
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11 zeigt eine Frontansicht von 10.
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12 zeigt schematisch das Aufsetzen einer Windenergieanlage auf den Schaft des Schwergewichtsfundaments nach der Erfindung.
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13 zeigt die Frontansicht von 12.
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14 zeigt eine ähnliche Darstellung wie 1, wobei jedoch Einzelheiten aus 1 nicht dargestellt sind.
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15 zeigt eine Einzelheit der Darstellung von 14.
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15a bis d zeigen die einzelnen Phasen beim Absenken des Fundaments nach 14.
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17 zeigt einen Schnitt durch ein alternatives Fundament.
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18 zeigt die Druntersicht unter das Fundament nach 17.
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In 1 ist ein Schwergewichtsfundament 10 dargestellt, das ein Basisteil 12 und einen hohlen Schaft 14 aufweist. Beide Teile sind als Betonkonstruktion an Land hergestellt. Das Basisteil ist annähernd flachzylindrisch geformt mit einer flachen Sohle 16 und einer Decke 18, die zur Außenseite hin ein Gefälle aufweist. Das Basisteil weist eine Reihe von Kammern 20 auf, die sektorartig angeordnet sind. Wie in 6 gezeigt, können zum Beispiel acht Kammern vorgesehen werden, die durch eine hier nicht gezeigte Wand 21 voneinander getrennt sind. Der Schaft 14 ist mittig mit dem Basisteil 12 verbunden und weist einen deutlich kleineren Durchmesser auf als das Basisteil 12. Die Wandung des Schaftes 14 erstreckt sich bis zur Sohle 16. Der Schaft weist außerdem in einem gewissen Abstand oberhalb des Basisteils ein Schott 22 auf, das das Innere des Schaftes 14 in einen unteren und einen oberen Abschnitt unterteilt. Im Einbauzustand liegt das Schott 22 unterhalb der Wasserlinie 24. Das obere Ende des Schafts 14 erstreckt sich im Einbauzustand deutlich oberhalb der Wasserlinie.
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Oberhalb des Schotts 22 sind innerhalb des Schaftes mittels geeigneter nicht gezeigter Haltemittel Saugpumpen 26 angeordnet. Wie sich aus 4 ergibt, sind insgesamt vier Saugpumpen 26 vorgesehen. Die Saugpumpen 26 weisen innerhalb des Schafts nach unten führende Saugleitungen 28 auf, die durch die Sohle 16 hindurchgeführt sind und Saugköpfe 30 aufweisen, wie in 5 zu erkennen. Die Saugköpfe 30 liegen innerhalb des Umfangs des Schaftes 14. Spülleitungen, die am Ausgang der Pumpen 26 angeordnet sind, sind innerhalb des Schaftes nach unten geführt. Sie sind gestrichelt bei 32 angedeutet. Wie bei 34 zu erkennen, sind sie innerhalb des Basisteils 12 durch die Wandung des Schaftes 14 in die Kammern 20 geführt. Ein nicht weiter gezeigter Ausgang der Spülleitungen 32 ist auch zum unteren Abschnitt des Schaftes 14 unterhalb des Schotts 22 geführt.
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Oberhalb des Schotts 22 sind mittels geeigneter Haltemittel Druckwasserpumpen 38 im Schaft 12 angeordnet, deren Druckwasserrohre 40 nach unten geführt sind zu einer Verteilvorrichtung 40, wie in 5 zu erkennen. Die Verteilvorrichtung besteht aus einem Leitungskreuz, dessen Arme an den Enden mit jeweils zwei radialen Druckleitungen 42 verbunden sind. Es sind mithin acht radiale Druckleitungen 42 vorgesehen, die außerdem jeweils zwei zur Seite hin weisende stichartige Abzweigleitungen 44 aufweisen. Die Saugleitungen 46 für die Druckwasserpumpen 38 sind nach oben zum offenen Ende des Schaftes 12 geführt, wo sie mit einer geeigneten Wasserquelle verbunden werden. Sie werden insbesondere mit Meerwasser gespeist. Wie aus 4 zu erkennen, sind insgesamt fünf Druckwasserpumpen 38 vorgesehen. Die Leitungen 40, 42 und 44 sind versenkt in entsprechenden Ausnehmungen der Sohle 16 angeordnet, und die Leitungen 42 und 44 haben in Abständen Öffnungen, die nach unten weisen.
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Innerhalb des unteren Abschnitts des Schafts 14 ist eine Überlaufleitung 50 vorgesehen, deren oberes Ende nahe der Unterseite des Schotts 22 liegt, während das untere Ende über eine Öffnung in der Wandung des Schafts 14 kurz oberhalb der Decke 18 des Basisteils 12 nach außen geführt ist.
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An der äußeren Kante der Decke 18 ist eine Kolkschutzmatte 52 bei 54 angebracht. Sie wird zusammen mit der Ausrüstung des Fundaments vorher montiert. Sie bildet im ausklappten Zustand einen Ring, der das Basisteil 12 umgibt, wie später noch erläutert werden soll. Die Kolkschutzmatte ist mit Gewichten 56 an ihrem Ende versehen. In diesem Bereich greifen auch Zugseile 58 an, die an der Außenseite des Schafts 14 nach oben geführt sind.
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In der Decke 18 des Basisteils 12 ist pro Kammer 20 eine Öffnung 60 nahe der Wandung des Schaftes 14 vorgesehen. Dies lässt sich auch anhand von 4 erkennen. Der Einbau des in den 1 bis 6 beschriebenen Schwergewichtsfundaments in den Meeresboden wird anhand der 7 bis 9 erläutert. Das Schwergewichtsfundament nach den 1 bis 6 weist eine Anzahl von Hohlräumen auf und ist daher so weit es die gesamte Auslegung zulässt, von einem minimalen Gewicht. Es kann daher mit Hilfe eines Schwimmkörpers zum Gründungsort transportiert werden. Wahlweise kann es auch geschleppt werden, wobei es für den eigenen Auftrieb sorgt. Hierzu ist erforderlich, dass die Öffnungen des Fundamentkörpers bzw. des Schaftes geschlossen sind.
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Am Gründungsort bzw. am Aufstellort des Schwergewichtsfundaments wird es an einen Halbtaucher 70 übergeben, der aus einem Katamaranschwimmkörper 72 und einer darüber abgestützten Plattform 74 besteht. Der Katamaranschwimmkörper ist mit mehreren Kammern versehen, die wahlweise lenz- oder flutbar sind. Der Halbtaucher 70 weist auch sogenannte Stützpfähle 80 auf, die auf den Meeresboden heruntergelassen werden können, um die Lage des Halbtauchers 70 zu stabilisieren. Die Stützpfähle 80, was hier nicht gezeigt ist, können durch geeignete Verstellvorrichtungen, beispielsweise Zahnstangenantriebe abgesenkt bzw. angehoben werden. Die Relativlage der Stützpfähle 80 zur Plattform 74 lässt sich durch eine geeignete Verriegelung einstellen. Mit Hilfe der beschriebenen Vorkehrungen ist es möglich, den Schwimmkörper 72 unterhalb des Meeresspiegels 24 zu tauchen, um durch Beeinflussung der Ballastierung des Katamarans 72 den Auftrieb einzustellen und damit die Aufstandslast der Pfähle auf dem Meeresboden. Auf der Plattform 74 ist bei 76 ein Bockkran angeordnet, der auf der Plattform 74 verfahrbar ist. Die nicht gezeigte Traverse des Bockkrans weist Hebemittel auf, um das Schwergewichtsfundament 10 am Schaft 14 zu erfassen, um dieses von dem Transportschwimmkörper zu übernehmen und auf den Meeresboden abzusenken, wie es in 7 dargestellt ist. Beim Absenken des Schwergewichtsfundaments 10 werden die Kammern des Basisteils 12 und der hohle Schaft 14 unterhalb des Schotts 22 geflutet. Bei 80 ist ein Stützpfahl angedeutet, der in einer Führung 82 bewegt werden kann. Der Halbtaucher 70 weist zum Beispiel vier derartige Stützpfähle auf. Der Stützpfahl 80 ist auf dem Meeresboden aufgesetzt und in der Führung 82 verriegelt.
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Statt das Fundament an einen Halbtaucher zu übergeben, ist auch möglich, das Fundament mit Hilfe des Schwimmkörpers, mit dem es zum Gründungsort transportiert worden ist, auf den Meeresboden abzusenken. Zu diesem Zweck weist der Schwimmkörper entsprechende Hebemittel auf, um dieses Verfahren zu bewerkstelligen.
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In 8 ist das Absenken des Schwergewichtsfundaments 10 in den Meeresboden angedeutet. Dies geschieht durch Verflüssigung und Abpumpen des Bodens unterhalb des Basisteils 12. Zu diesem Zweck wird mit Hilfe der Druckwasserpumpen 38 über die Druckleitungen 40, 42 und 44 und ihren Öffnungen unter hohem Druck Wasser in den Boden unterhalb der Sohle 16 eingepresst, wie dies bei 84 in 1 angedeutet ist. Der verflüssigte Boden wird mit Hilfe der Saugpumpen 26 abgesaugt. Hierbei wird das Schwergewichtsfundament 10 über den Halbtaucher mit dem Bockkran in Position gehalten. In Koordination mit dieser Vorkehrung wird das Schwergewichtsfundament kontrolliert abgesenkt. In einer ersten Phase wird der abgesaugte Sand in die Kammern 20 gepumpt. Der Sand ist bei 86 angedeutet. Auch in den unteren Abschnitt des Schaftes 22 wird der Sand gepumpt, wie bei 88 angedeutet ist. Das Einspülen des Sandes 88 in den Schaft 14 erfolgt vorzugsweise nachdem die Kammern 20 mit Sand gefüllt sind. Beim Einspülen von Sand in die Kammern 20 entweicht das Spülwasser über die Öffnungen 60 im Basisteil 12. Das Spülwasser aus dem Schaft 14 entweicht über die Überlaufleitung 50 in die Umgebung. Nach dem Auffüllen der Kammern 20 und des Schaftes 14 wird der Sand über nicht gezeigte Spülleitungen entweder seitlich des Fundaments 10 abgegeben oder in einen Laderaum eines Schiffes oder in eine Schute gespült. Mit Hilfe dieses Sandes kann dann bei einer weiteren Schwergewichtsgründung ein Auffüllen bzw. Ballastieren des Fundaments in der beschriebenen Art und Weise erfolgen.
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In 8 ist die Solllage des Fundaments 10 dargestellt, bei der die äußere Kante der Decke 18 des Basisteils 12 in Höhe des Meeresbodens liegt. Danach werden die Pumpen 26 und 38 sowie die Saugrohre ausgebaut. Die Ansaugrohre für die Druckwasserpumpen 38 bzw. deren Druckrohre 40 bleiben jedoch installiert. Über diese wird, wie in 3 gezeigt, mit Hilfe von Hochdruckschläuchen und Betonpumpen in den Boden unterhalb der Sohle des Basisteils Beton oder Zementmörtel eingepresst. Die Mischanlage und die Betonpumpen (nicht gezeigt) sind auf einem weiteren Schwimmkörper, bei 90 angedeutet, angeordnet. Er kann ebenfalls mit Stützpfählen versehen werden, von denen einer bei 92 angedeutet ist. Nach dem Verpressen werden die Druckleitungen 40, 42 und 44 mit Beton bzw. Mörtel aufgefüllt, um Korrosion zu vermeiden. Die Druckschläuche, die mit den Druckleitungen 40 verbunden waren, werden demontiert.
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Es erfolgt außerdem das Ausrollen bzw. Ausklappen der Kolkschutzmatte, wie in 9 zu erkennen. Sie legt sich auf den Boden auf und kann diesem folgen, wenn er zum Beispiel durch Erosion abgesenkt wird. Wie in 9 ferner zu erkennen, wird der Beton, der mit 96 bezeichnet ist, nicht nur unterhalb der Sohle 16 des Basisteils 12 gepresst, sondern auch um diesen herum, um eine ausreichende Stabilität für das Schwergewichtsfundament 10 zu erzielen.
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In 10 und 11 ist dargestellt, wie eine übliche Windenergieanlage 100 mit Hilfe eines Schwimmkörpers 102 zum Gründungsort des Schwergewichtsfundaments transportiert worden ist. Der Turm der Windenergieanlage 100 steht bereits aufrecht. Es ist außerdem angedeutet, wie die Windenergieanlage 100 vom Halbtaucher 70 mit seinem Bockkran 76 übernommen wird. Der Halbtaucher 70 befindet sich nach wie vor an dem Gründungsort, wobei er durch die Stützpfähle 80 an diesem Ort stabilisiert wird. Wie zu erkennen, weist der weitere Schwimmkörper 102 ebenfalls Stützpfähle 106 auf, um die Übergabe auf den Halbtaucher 70 zu gewährleisten. Es versteht sich, dass der Schwimmkörper 102 Mittel aufweist, um die Windenergieanlage 100 so weit in aufrechter Position zu bewegen, dass der Bockkran 76 diese übernehmen und halten kann. Wie aus 10 zu erkennen ist, ist die Windenergieanlage 100 über Seile 108 auf dem Deck des Schwimmkörpers 102 gesichert.
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In 12 ist gezeigt, wie die Windenergieanlage 100 vom Bockkran 76 übernommen ist und mit dem Schaft 14 des Schwergewichtsfundaments 10 ausgerichtet ist. Nach dem Ausrichten kann der Turm der Windenergienanlage 100 auf den Schaft 14 abgesenkt und an diesem in geeigneter Art und Weise befestigt werden. Diese Arbeiten können auch bei raueren Bedingungen auf See durchgeführt werden, weil die Position des Halbtauchers 70 stabilisiert ist und der Bockkran 76 für eine sichere Führung der Windenergieanlage 100 sorgt.
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Wie in 12 und 13 dargestellt, kann auf dem Schwimmkörper 100 auch eine weitere Windenergieanlage 110 angeordnet sein, die zu einem weiteren Schwergewichtsfundament transportiert werden kann.
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Statt das Fundament vom Schwimmkörper 100 zunächst auf den Halbtaucher 70 zu übergeben, kann der Schwimmkörper 100 so ausgestattet sein, dass das Fundament von diesem auf den Meeresboden abgestellt wird. Anschließend übernimmt der Halbtaucher 70 mit seinem Bockkran die Halterung des Fundaments, um das Absenken gezielt zu führen. Wichtig ist hierbei, dass beim Absenken des Fundaments 10 stets die Vertikalität eingehalten wird.
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Das Fundament 10a nach den 14 bis 18 unterscheidet sich von dem nach den voranstehenden Figuren dadurch, dass am Basisteil am äußeren Rand der Sohle eine Schürze 120 aus Beton geformt ist, die sich schneidenartig nach unten verjüngt, um das Eindringen in den Boden zu erleichtern. Beim Absaugen bildet die Schürze 120 einen begrenzten Bereich, der durch den Saugdruck in einen Unterdruck gerät, durch den das Basisteil dem statischen Druck der Wassersäule ausgesetzt ist, wie durch die Pfeile 122 angedeutet. Dadurch ergibt sich eine Erhöhung der Lagestabilität des Fundaments 10a. Durch Erzeugen eines Unterdrucks wird außerdem der zuvor fluidisierte Sand verdichtet, so dass keine Gefahr besteht, dass nach Erreichen der Solltiefe eine Lageveränderung zu befürchten ist. Bei Solltiefe befindet sich die oberste Kante des Fundaments unter dem Meeresboden, z. B. 1 Meter.
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Insbesondere in 15 ist zu erkennen, dass in der Sohle 16 Ausnehmungen 124 geformt sind zur Aufnahme der Druckleitungen (nicht gezeigt), die in 5 dargestellt sind. Sie können sich bis in den Bereich der Schürze 120 erstrecken und in diese hinein mit nach innen weisenden Öffnungen, um auch von der Schürze aus eine Fluidisierung vornehmen zu können.
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In den 16a bis 16d sind die einzelnen Phasen beim Absenken des Fundaments 10a durch Fluidisieren und Absaugen des Sandes schematisch dargestellt. Der hierbei verflüssigte Sand ist durch das Bezugszeichen 126 angedeutet. Bevor der Boden unter dem Fundament fluidisiert wird, wird zunächst Wasser aus dem Zwischenraum unter die Sohle abgesaugt. Dann wird der Boden fluidisiert, wie zuvor beschrieben, und abgesaugt. Das Fundament sinkt kontinuierlich ein. Nach Erreichen der Solllage gemäß 16d wird ein Unterdruck erzeugt, der zu einer Verdichtung des Sandes unterhalb der Sohle innerhalb der Schürze erfolgt, dies bei 128 angedeutet. Die Erzeugung des Unterdrucks kann mit Hilfe der Saugpumpen oder auch mit Hilfe der Druckleitungen erfolgen, an welche Saugpumpen angeschlossen werden nachdem die Druckpumpen demontiert worden sind. Es versteht sich, dass für den Fall der Unterdruckerzeugung und Verfestigung des Sandes kein Beton oder Mörtel mehr eingepresst werden muss. Stattdessen kann grobkörniges, luftdurchlässiges Material unter der Sohle eingebaut werden, das einen festen Untergrund bewirkt.
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Entsprechend der Aufteilung des Basisteils 12a gemäß 6 in einzelne Kammern 20 lässt sich unterhalb der Sohle durch nach unten weisende radiale Stege 141 (18) eine Anzahl von Sektoren 142 bilden, die separat mit Unterdruck beaufschlagt werden können, um eine Lagekorrektur des Fundaments herbeizuführen. Die Unterdrucksetzung führt zu einer erhöhten Belastung des Fundaments in diesem Bereich aufgrund des Wasserdrucks, wodurch sich die Lagekorrektur ermöglichen lässt. Die Druckleitungen können auch in den Stegen 141 verlaufen. Der Austritt in die Sektoren 142 zwischen den Stegen ist durch Pfeile 140 angedeutet.
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Ein Unterdruck kann auch permanent aufrecht erhalten werden, um die Stabilität des Fundaments zu erhöhen und aus dem Untergrund austretendes Gas abzusaugen.
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Beim Fundament 10b nach 17 ist die Oberseite des Basisteils 12b eben und geht in einen kurzen konischen Abschnitt 146 in den Schaft 14b über. In 17 ist auch die ausgefahrene Kolkschutzmatte 52 sichtbar, die sich unterhalb des Niveaus des Meeresbodens befindet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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