DE102018104329A1 - Verfahren zur Gründung einer Umspannplattform und Umspannplattform mit wenigstens drei Pfählen - Google Patents
Verfahren zur Gründung einer Umspannplattform und Umspannplattform mit wenigstens drei Pfählen Download PDFInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gründung einer Umspannplattform mit wenigstens vier Pfählen (12), indem genau ein Rammgerät (1) auf Lokation verbracht wird, das Rammgerät (1) auf dem Meeresboden (9) mittels ausfahrbarer Stützbeine (7) abgestützt wird, auf oder an dem Rammgerät (1) Rammschablonen (11) angebracht werden, die Pfähle (12) durch die ihnen zugeordneten Rammschablonen (11) gesteckt werden, die Pfähle (12) nacheinander unter Beibehaltung der Position des Rammgerätes (1) in den Meeresboden (9) gerammt werden, obere Enden der in den Meeresboden (9) gerammten Pfähle (12) auf Höhe oder oberhalb der zugeordneten Rammschablone (11) angeordnet werden, die Stützbeine (7) des Rammgerätes (1) eingezogen werden und das Rammgerät (1) von der Lokation weg verbracht wird.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gründung einer Umspannplattform mit wenigstens drei Pfählen. Die Erfindung betrifft auch die Umspannplattform, die vorzugsweise mit einem derartigen Verfahren installiert wird und wenigstens drei Pfähle aufweist, sowie ein Gründungsset zur Durchführung des Verfahrens.
- Durch den Ausbau der Windenergie im Offshore-Bereich werden Umspannplattformen erforderlich. Auf den Umspannplattformen wird der von den einzelnen Windenergieanlagen erzeugte Strom transformiert und von dort durch ein Kabel an Land gebracht. Umspannplattformen oder Konverterplattformen werden insbesondere an der deutschen Westküste in der Nordsee installiert. Das Revier zeichnet sich durch extrem hohe und energiegeladene Wellen bei vergleichsweise geringer Wassertiefe aus. Bekannte Gründungsstrukturen wie Jacketts weisen einen hohen Versperrungsgrad auf und ziehen daher konstruktionsbedingt hohe Lasten an, wodurch sie schwer ausgelegt und dadurch teuer werden. Bekannt ist es, Pfahlgründungen für Umspannplattformen vorzusehen, bei deren Gründung eine Schablone am Meeresboden angeordnet wird und die Pfähle durch die Schablone in den Meeresboden gerammt werden. Dazu werden mehrere verschiedene Rammgeräte verwendet.
- Nachteilig an den bekannten Rammverfahren ist, dass sie nicht hinreichend präzise funktionieren oder relativ aufwendig sind.
- Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es in einem ersten Aspekt, ein eingangs genanntes Verfahren zur Gründung einer Umspannplattform zu verbessern und im zweiten Aspekt, eine verbesserte Umspannplattform sowie in einem dritten Aspekt, ein verbessertes Gründungsset, mit dem die erfindungsgemäße Umspannplattform gegründet werden kann, zur Verfügung zu stellen.
- Das erfindungsgemäße Verfahren macht von der Idee Gebrauch, genau ein Rammgerät zu verwenden, das auf Lokation verbracht wird und das mittels ausfahrbarer Stützbeine auf dem Meeresboden abgestützt wird. Bei dem Rammgerät kann es sich um eine Hubinsel oder Ähnliches handeln, die vorzugsweise einen Kran und einen Hammer aufweist.
- Der Begriff des Rammens ist hier sehr allgemein zu verstehen unter Rammen ist beispielsweise auch ein Bohren zu verstehen. Unter einem Rammgerät kann hier auch ein Bohrer oder ein Bohrgerät zu verstehen sein.
- An dem Rammgerät werden Schablonen angebracht. Die Schablonen können außenseitig oder innenseitig an einer Plattform des Rammgerätes angeordnet werden, der relative Abstand der Schablonen zueinander entspricht genau der Position der Pfähle der Umspannplattform am Meeresboden, die Pfähle werden jeder einzeln, nacheinander lotrecht in den Meeresboden gerammt.
- Die Pfähle werden jeweils durch eine ihnen zugeordnete Rammschablone der Umspannplattform gesteckt. Sie werden günstigerweise lotrecht ausgependelt.
- Die Pfähle werden nacheinander vorzugsweise unter Beibehaltung der Position des Rammgerätes in den Meeresboden gerammt. Die Stützbeine des Rammgerätes werden vorzugsweise während des gesamten Rammvorganges aller Pfähle nicht verändert. Die in den Meeresboden gerammten Pfähle bleiben auf Höhe oder oberhalb der ihnen zugeordneten Rammschablone angeordnet. „Oben“ und „unten“ beziehen sich auf Orientierungen vom Meeresboden weg bzw. zum Meeresboden hin.
- Es ist auch denkbar, dass eine Gruppe von Pfähle unter Beibehaltung der Position des Rammgerätes in den Meeresboden gerammt wird und das Rammgerät dann umgesetzt wird und wieder eine Gruppe von Pfählen in den Meeresboden gerammt wird. Auf alle Pfähle wird dann die Plattform aufgesetzt.
- Anschließend werden die Stützbeine des Rammgerätes eingezogen und das Rammgerät mit eingezogenen Stützbeinen von der Lokation weg verbracht. Nach dem Einrammen stehen die oberen Enden der Pfähle über die Meeresoberfläche heraus ab, vorzugsweise alle in identischer Höhe. Die relativen Abstände der oberen Enden der Pfähle zueinander entspricht exakt den relativen Abständen von Auflagen eines Plattformoberteils, das oben auf die Enden der Pfähle aufgesetzt wird. Günstigerweise werden die Pfähle soweit in den Boden gerammt, bis obere Enden höchstens auf Höhe der Rammschablone angeordnet sind, vorzugsweise + 3 m, vorzugsweise + 2 m, vorzugsweise bis + 1 m, vorzugsweise + 0,5 m, oberhalb der Rammschablone angeordnet sind. Die oberen Enden werden nicht durch die Rammschablone hindurchgerammt. Die Anordnung der Rammschablonen entspricht exakt der relativen Anordnung der Auflagen des Plattformoberteils wie auch den Kontaktpunkten der Pfähle mit dem Meeresboden in einer horizontalen Ebene.
- Günstigerweise ist das Plattformoberteil, das auf Lokation verbracht wird und auf Lokation auf die oberen Pfahlenden aufgesetzt wird, auf einer Grillage und die auf einem Ponton angeordnet. Eine Unterseite des Plattformoberteils weist beim Verbringen auf Lokation eine Höhe über der Meeresoberfläche auf, die höher ist als alle Enden der Pfähle über der Meeresoberfläche. Der Ponton wird abgesenkt, nachdem das Plattformoberteil über die Pfähle verfahren ist und auf die Pfahlenden aufgesetzt. Dabei wird der Ponton so relativ zu den Pfählen angeordnet, dass bei Absenken das Plattformoberteils Auflagen einer Unterseite des Plattformoberteils exakt auf den Pfahlenden aufliegen.
- Die Aufgabe wird in ihrem zweiten Aspekt durch die eingangs genannte Umspannplattform mit den Merkmalen des Anspruchs 5 erfüllt.
- Sie wird vorzugsweise in einem der oben genannten Verfahren installiert, umgekehrt eignet sich eines der oben genannten Verfahren zur Installation der Umspannplattform.
- Die Umspannplattform weist wenigstens vier Pfähle auf, die parallel zueinander in einen Meeresboden gerammt sind. Die einzige konstruktive Verbindung zwischen den Pfählen ist das Plattformoberteil. Natürlich sind die Pfähle in gewisser Weise über dem Meeresboden miteinander verbunden, dieses ist jedoch im Sinne der Erfindung keine konstruktive Verbindung zwischen den Pfählen.
- Erfindungsgemäß setzt das Plattformoberteil auf oberen Enden der Pfähle auf, die Pfähle werden also insbesondere nicht seitlich in Führungen abgesenkt oder seitlich in Führungen des Plattformoberteils gehalten, sondern die Plattform weist eine Unterseite auf mit vorzugsweise nach oben geschlossenen Aufnahmen, die auf den oberen Enden der Pfähle aufliegen.
- In dem dritten Aspekt wird die Aufgabe durch ein Gründungsset für eine Umspannplattform mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst, das zunächst aus einem Rammgerät, beispielsweise in Form einer Hubplattform, und einem Ponton mit einer Grillage besteht.
- Das Rammgerät weist an ihm angeordnete, zueinander fixierte Rammschablonen auf. Die relative Anordnung der Rammschablonen entspricht exakt der Anordnung von Pfählen der Umspannplattform im montierten Zustand in einem horizontalen Querschnitt, also der relativen Anordnung der Kontaktpunkte der Pfähle mit dem Meeresboden bei Betrachtung nur der horizontalen Ausdehnung. Die Rammschablonen sind vorzugsweise alle auf gleicher Höhe über dem Meeresboden an dem aufgesetzten Rammgerät angeordnet.
- Das Rammgerät weist günstigerweise einen Hammer auf, mit dem jeder der Pfähle durch die ihm zugeordnete Rammschablone in den Meeresboden eingerammt werden kann. Der Hammer ist zum Rammen aller Pfähle bestimmt. Das Rammgerät weist Stützbeine auf, die es ermöglichen, das Rammgerät auf Lokation auf dem Meeresboden abzustützen und so ein Verschieben des Rammgerätes während des Rammens der wenigstens vier, vorzugweise fünf oder jeder höheren Anzahl an Pfählen zu verhindern.
- Die Stützbeine des Rammgeräts sind alle günstigerweise einziehbar und ausfahrbar. Die ausgefahrenen Stützbeine stützen eine Plattform des Rammgerätes am Meeresboden ab, so dass die Plattform mittels eines Jacking Systems oder Ähnlichem aus dem Meer herausgehoben werden kann. Bei eingezogenen Stützbeinen ist das Rammgerät vorzugsweise schwimmfähig, so dass es nach dem Einrammen der Pfähle von der Lokation weg verfahren wird.
- Anschließend wird der Ponton mit dem Plattformoberteil zwischen die Pfähle verfahren und in eine Position verbracht, so dass oberhalb der Enden der Pfähle die Auflagen an einer Unterseite des Plattformoberteils für die Pfähle exakt lotrecht über den Pfahlenden angeordnet sind. Durch ein Absenken des Pontons, beispielsweise durch Fluten von Wassertanks, wird die Plattform abgesenkt, und die Auflagen werden exakt auf den oberen Enden der Pfähle positioniert. Günstigerweise weist das Rammgerät genauso viele Rammschablonen wie Pfähle auf.
- Die Rammschablonen sind in ihrer Position für die jeweilige Umspannplattform anpassbar, d. h. sie können an dem Rammgerät in ihrer Position verändert werden. In ihrer veränderten Position sind sie dann während der Gründung wieder positionsfest am Rammgerät angeordnet.
- Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels in sieben Figuren beschrieben. Dabei zeigen die
-
1 einen ersten Schritt eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Gründung einer Umspannplattform mittels einer Hubinsel, die einen Pfahl der Umspannplattform in den Boden rammt, -
2 einen zweiten Schritt, bei dem der Pfahl bereits ein Stück weit in den Meeresboden eingerammt ist, -
3 einen Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem der Pfahl bereits vollständig in den Meeresboden eingerammt ist. -
4 einen vierten Schritt, bei dem der zweite Pfahl der Umspannplattform bereits vollständig in den Boden eingerammt ist, -
5 einen fünften Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem bereits alle Pfähle der Umspannplattform in den Meeresboden eingerammt sind und ein Plattformoberteil mittels eines Pontons auf Lokation verbracht wird, -
6 einen sechsten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem das Plattformoberteil mittels des Pontons über die Pfahlenden der eingerammten Pfähle verbracht wird und abgesenkt wird, -
7 die installierte Umspannplattform mit dem auf den Pfählen aufgesetzten Plattformoberteil. - Die erfindungsgemäßen Verfahren sind in den
1 bis7 beispielhaft beschrieben. - Zunächst wird das erfindungsgemäße Verfahren beschrieben. Es macht von einem Gründungsset Gebrauch, das ein Rammgerät
1 , beispielsweise in Form einer Hubinsel, umfasst sowie einen Ponton2 , auf dem eine Grillage3 angeordnet ist, auf der wiederum ein Plattformoberteil4 einer zu installierenden Umspannplattform6 angeordnet werden kann. Zunächst wird das Rammgerät1 auf Lokation verbracht. Das Rammgerät1 kann selbst schwimmfähig sein, dazu weist es eingezogene Stützbeine7 und eine schwimmfähige Plattform8 auf. - Das Rammgerät
1 kann aber auch mittels einer Barge oder Ähnlichem auf Lokation verbracht werden. Das Rammgerät1 wird in einer vorgebestimmten Weise auf Lokation, d. h. in einer vorbestimmten Ausrichtung gegenüber dem Meeresboden9 angeordnet, und dann werden die Stützbeine7 des Rammgerätes1 abgesenkt, so dass sich das Rammgerät1 auf dem Meeresboden9 abstützt. Die Plattform8 kann mittels Jacking Systemen aus dem Wasser herausgehoben werden. - An dem Rammgerät
1 werden gemäß1 vorzugsweise seitlich Rammschablonen11 angeordnet. Die Rammschablonen11 sind derart auf oder an dem Rammgerät1 angeordnet, dass bei einem senkrechten Durchstecken von Pfählen12 obere Enden der Pfähle12 genau den Abstand zueinander haben, der einem Abstand von Auflagen an einer Unterseite des Plattformoberteils4 entspricht, so dass das Plattformoberteil4 auf den oberen Enden der Pfähle12 mit seinen Aufnahmen16 aufgesetzt werden kann.. - Insbesondere ist zur Gründung der Pfähle
12 keine Schablone auf dem Meeresboden9 erforderlich. - Das Rammgerät
1 weist einen Kran13 mit einem Hammer14 gemäß1 -4 auf. Dabei kann es sich um ein schweres Gewicht handeln. Zunächst wird mittels des Kranes13 der erste Pfahl12 durch die erste Rammschablone11 gesteckt, bis er über dem Meeresboden9 lotrecht ausgerichtet ist, und dann wird er auf den Meeresboden9 abgesenkt. Er wird lotrecht auf dem Meeresboden9 aufgesetzt. Die Schablonen12 können klappbar sein und/oder auch demontierbar sein. Dann wird mittels des Hammers14 der Pfahl12 in den Meeresboden9 eingerammt. Das Rammgerät1 verbleibt nach dem Einrammen eines ersten Pfahls12 an der vorgegebenen Position am Meeresboden9 , und es wird ein zweiter Pfahl12 durch eine zweite Rammschablone11 gesteckt, und mittels des Hammers14 wird der zweite Pfahl12 in den Meeresboden9 gerammt. Nacheinander werden soviele Pfähle12 in den Meeresboden9 gerammt, wie zum Abstützen des Plattformoberteils4 erforderlich sind. Es können vier oder jede höhere Anzahl an Pfählen12 eingerammt werden, vorzugsweise werden genau vier Pfähle12 eingerammt. Die Pfähle12 werden soweit in den Meeresboden9 eingerammt, dass das obere Ende mindestens auf Höhe der Rammschablone11, vorzugsweise höher als die Rammschablone11 angeordnet ist. Besonders bevorzugt ist das obere Ende des Pfahles12 in einer Ebene mit der Oberseite der Rammschablone11 , nachdem er in den Meeresboden9 eingerammt ist. - Die Pfähle
12 stehen, nachdem sie eingerammt sind, gemäß5 alle parallel zueinander und lotrecht. Anschließend wird das Plattformoberteil4 auf Lokation verbracht. Dazu wird vorab die Grillage3 oder Ähnliches auf dem Ponton2 angeordnet. Bei der Grillage3 handelt es sich um ein Gerüst. Auf der Grillage3 wird waagerecht das Plattformoberteil4 aufgesetzt. Der Ponton2 ist auch mit dem Plattformoberteil4 zusammen schwimmfähig und wird zusammen mit dem Plattformoberteil4 auf Lokation gezogen. Dieser Vorgang ist in5 und6 dargestellt. - Der Ponton
2 ist derart dimensioniert, dass er gemäß6 zwischen den Pfählen12 hindurchpasst, und das Plattformoberteil4 ist so auf der Grillage3 und auf dem Ponton2 angeordnet, dass es beim Durchfahren des Pontons2 eine Position relativ zu den Pfählen12 aufweist, so dass durch das einfache Absenken des Plattformoberteils4 die Aufnahmen16 an der Unterseite des Plattformoberteils4 direkt auf den oberen Enden der Pfähle12 aufsetzen. - Das Absenken des Pontons
2 kann durch Fluten von Wassertanks erfolgen. Das Fluten ist durch die zwei Pfeile in6 dargestellt. -
7 zeigt die fertig installierte Umspannplattform6 . Die Umspannplattform6 weist relativ dünne Pfähle12 auf, die keine Gitterstruktur aufweisen, so dass der gesamte Gründungskörper nur einen sehr geringen Versperrungsgrad für den Wellenschlag aufweist. Aufgrund des geringen Versperrungsgrades können die Pfähle12 mit einem geringen Durchmesser ausgelegt werden. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Rammgerät
- 2
- Ponton
- 3
- Grillage
- 4
- Plattformoberteil
- 6
- Umspannplattform
- 7
- Stützbeine
- 8
- Plattform
- 9
- Meeresboden
- 11
- Rammschablonen
- 12
- Pfahl
- 13
- Kran
- 14
- Hammer
- 16
- Aufnahmen
Claims (7)
- Verfahren zur Gründung einer Umspannplattform mit wenigstens vier Pfählen (12), indem genau ein Rammgerät (1) auf Lokation verbracht wird, das Rammgerät (1) auf dem Meeresboden (9) mittels ausfahrbarer Stützbeine (7) abgestützt wird, auf oder an dem Rammgerät (1) Rammschablonen (11) angebracht werden, die Pfähle (12) durch die ihnen zugeordneten Rammschablonen (11) gesteckt werden, die Pfähle (12) nacheinander in den Meeresboden (9) gerammt werden, obere Enden der in den Meeresboden (9) gerammten Pfähle (12) auf Höhe oder oberhalb der zugeordneten Rammschablone (11) angeordnet werden, die Stützbeine (7) des Rammgerätes (1) eingezogen werden und das Rammgerät (1) von der Lokation weg verbracht wird.
- Verfahren nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Pfähle (12) soweit in den Meeresboden (9) gerammt werden, bis die oberen Enden der Pfähle (12) bis auf Höhe der Rammschablone (11) zuzüglich + 3 m, vorzugsweise zuzüglich 1 m, vorzugsweise zuzüglich + 0,5 m in den Meeresboden (9) gerammt werden, vorzugsweise exakt auf Höhe der Rammschablone (11) in den Meeresboden (9) gerammt werden. - Verfahren nach
Anspruch 1 oder2 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Plattformoberteil (4) auf einem Ponton (2) angeordnet wird und auf Lokation verbracht wird und auf Lokation auf die oberen Enden der Pfähle (12) aufgesetzt wird. - Verfahren nach
Anspruch 1 ,2 oder3 , dadurch gekennzeichnet, dass das Plattformoberteil (4) auf einer Grilllage (3) auf dem Ponton (2) angeordnet ist und eine Unterseite des Plattformoberteils (4) beim Verbringen auf Lokation eine Höhe über der Meeresoberfläche aufweist, die höher als alle oberen Enden der Pfähle (12) über die Meeresoberfläche herausragt, und der Ponton (2), nachdem das Plattformoberteil (4) über die Pfähle (12) verfahren ist, abgesenkt wird, bis er auf den oberen Enden der Pfähle (12) aufsetzt. - Umspannplattform, insbesondere durch eines der vorgenannten Verfahren installiert, mit wenigstens vier Pfählen (12), die parallel zueinander in einen Meeresboden (9) gerammt sind, wobei die einzige konstruktive Verbindung zwischen den Pfählen (12) ein Plattformoberteil (4) ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Plattformoberteil (4) auf oberen Enden der Pfähle (12) aufgesetzt ist.
- Gründungsset für eine Umspannplattform mit einem Rammgerät (1), das mittels ausfahrbarer Stützbeine (7) auf Lokation auf einem Meeresboden (9) abstützbar ist, und das Rammgerät (1) weist Rammschablonen (11) auf, durch die Pfähle (12) der Umspannplattform (6) steckbar sind, und das Rammgerät (1) weist einen Hammer (14) zum Rammen aller Pfähle (12) auf, mit einem anhebbaren und absenkbaren Ponton (2), der mit einer Grillage (3) versehen ist, auf der ein Plattformoberteil (4) angeordnet ist, wobei eine Höhe der Grillage (3) bei angehobenem Ponton (2) höher ist als alle oberen Enden der in den Meeresboden (9) gerammten Pfähle (12) .
- Gründungsset nach
Anspruch 6 , dadurch gekennzeichnet, dass am Rammgerät (1) genauso viele der Rammschablonen (11) vorgesehen sind wie Pfähle (12) für die Gründung der Umspannplattform (6) notwendig sind.
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