EP2666912A1 - Method for anchoring offshore facilities to the sea bed, foundation structure for offshore facilities and device - Google Patents
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- EP2666912A1 EP2666912A1 EP12004075.3A EP12004075A EP2666912A1 EP 2666912 A1 EP2666912 A1 EP 2666912A1 EP 12004075 A EP12004075 A EP 12004075A EP 2666912 A1 EP2666912 A1 EP 2666912A1
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- E02D27/52—Submerged foundations, i.e. submerged in open water
Definitions
- the invention relates to a method for anchoring offshore installations on the seabed according to the preamble of claim 1 and a foundation structure for an offshore installation according to the preamble of claim 7. Furthermore, the invention relates to a device for preventing relative movements between foundation piles and pile sleeves or pile pins according to the preamble of claim 12.
- the pile sleeves are larger than the foundation piles or the pile pins (Pins) smaller than the foundation piles. This leaves between the foundation piles and the pile sleeves or the foundation piles and the pile pins gaps in the form of circumferential annular gaps. These annular gaps are filled with a flowable material, a so-called grout material.
- the Grout material cures the gap to prevent movement between the foundation piles and the pile sleeves or pile pins thereafter. To ensure this, the gaps must not change during curing of the filling compound.
- the present invention seeks to provide a method, a device and a foundation structure, which ensure a simple and reliable, in particular permanent, connection of the foundation piles with their associated pile sleeves or pile pins.
- a method for solving the problem comprises the measures of claim 1. According to this method, it is provided to fix the foundation piles and their associated pile sleeves or pile pins, which may also be referred to as pile pegs, at least for the duration of the curing of the filler against relative movements to each other. As a result of the fixation it is avoided that during the hardening of the filling material, the foundation piles move with respect to the pile pins or the pile sleeves and thereby change the interstices in their design, which would lead to incomplete filling of the interspaces by the filler material (Grout material). After curing, the filler prevents displacements of the pile sleeves or pile pins against the foundation piles. The other fixations that have taken place up to then can then be canceled, but they also remain in place to support the fixations by the filling material.
- the fixation of the pile sleeves or peg-like Pfahfxe relative to the foundation piles takes place at least in the radial direction, whereby the annular space can not change in shape.
- the fixation is carried out in the radial and axial direction, whereby the pile sleeves or pile pins can not move in the longitudinal direction of the foundation piles during the curing of the filler.
- Such perfect fixation ensures that, after curing of the filling material, the pile pegs are still in the intended relative position to the foundation piles and thereby the position or orientation of the foundation structure or the entire offshore installation during the curing of the filling material can not change.
- the method it is provided to arrange in each case at least one spacer in the spaces between the foundation piles and their associated pile sleeves or Pfählrichen.
- the preferably annular spacers bridge the gaps over a small part of their length and thus ensure an immovable fixation of the relative position between the respective foundation pile and the associated pile sleeve or the pile pin.
- Much of the length of the gap (relative to the longitudinal direction of the respective pile sleeve) is not filled by the respective spacer, so that this major part of the gap can be filled by the filling material (grout material).
- the filling compound can harden in the intermediate space without the sheaves of the pile sleeves or pile pins reaching the foundation piles due to the at least one spacer during this time.
- the cross-sectional change of the spacers is preferably carried out hydraulically, whereby the cross section of the spacers is indeed variable in its shape. Due to the variability of the cross section, the spacers can adapt to any interspaces, namely arbitrarily large intermediate spaces and interspaces, with respect to the circumference of the respective pile sleeve or the respective pile pin of different width. Above all, the variability of the cross-section of the spacers allows the pile pins with spacers attached to them to be inserted into the foundation piles.
- the pile sleeves can be slipped over the foundation piles with spacers attached thereto. It is also conceivable to pre-assemble the spacers on the foundation piles. Only later, when the pile sleeves or Pfahiuxe are in the intended relative positions to the foundation piles, the spacers are adapted by cross-sectional changes to the given spaces, preferably by elastic expansion of the spacers.
- the spacers are pressed against the outer surface of the respective foundation pile and the inner surface of the foundation pile associated pile sleeve or against the inner surface of the foundation pile around the outer surface of the associated pile pin or pintle.
- the widening of the respective spacer is preferably carried out hydraulically. Because of the spacers in Contact with the mutually facing lateral surfaces of the foundation piles and the pile sleeves or pile pins are brought takes place in the cross-section seen complete filling and bridging of the gap.
- the spacers press against the mutually facing lateral surfaces of the foundation piles on the one hand and the pile sleeves or Pfahiuxe on the other. This has the consequence that relative movements between the foundation piles and the pile sleeves or pile pins can not take place during hardening of the grout material and the grout material after curing the gaps completely, especially backlash-free, and permanently fills.
- the method is provided to support the spacers axially on and / or between welding rings on the lateral surfaces of the foundation piles and the pile sleeves or pile pins. It can be used in a simple way the already existing on the foundation piles, the pile sleeves and the pile pins welding rings to prevent axial relative movements between the foundation piles on the one hand and the pile sleeves or pile pins on the other hand, at least during the curing of the filling material (Grout material). Either the spacers are based on the welding rings or the elastically formed spacers nestle against welding rings. In any case, there is a positive and / or non-positive fixation to prevent axial relative movements between the foundation piles and the associated pile sleeves or pile pins.
- a foundation structure for offshore installations, in particular offshore wind turbines, to solve the problem has the features of claim 7.
- the foundation piles are fixable relative to their associated pile sleeves or pile pins or pile pins by arranged in the interstices spacers.
- the spacers fill the space between each foundation pile and its associated pile sleeve or pile pin only a portion of the length of the gap. In this way, the respective intermediate space is bridged over a portion of its length by the spacer, so that the remaining larger part of the intermediate spaces can accommodate filling material.
- the distance between the pile sleeve and the foundation pile or the foundation pile and the pile pin is kept constant, so that the filler material (grout material) can harden, without causing the relative position between the respective foundation pile and its associated pile sleeve or the pile pin can change.
- the spacers annularly surround the foundation piles or the pile pins. Accordingly, the spacers correspond to the usual-wise in the cross-sectional direction of the foundation piles seen annular spaces.
- the invention further preferably provides for the spacers to be variable in their shape, preferably in cross-section.
- the spacers can be adapted to intermediate spaces of different shape, in particular of different sizes.
- the size of the spacers during insertion of the pile pin into the foundation pile or when slipping the pile sleeve over the foundation pile can be reduced, so that the spacers do not interfere with this.
- the spacers are adapted by changing their shape to the self-adjusting gap, in particular the base thereof.
- a preferred embodiment of the invention provides that the spacers fill by elastic expansion, preferably hydraulic expansion, the respective gap between a foundation pile and its associated pile sleeve or the pile pin in a portion of its length. Preferably, this is done such that is pressed or pressed by the elastic expansion of the respective spacers against an outer surface of the foundation pile and the inner surface of the same associated pile sleeve or against the inner surface of the foundation pile and the associated therewith outer surface of the pile pin.
- the spacer bridges the mutually facing lateral surfaces of the respective foundation pile and the pile sleeve or the respective foundation pile and the pile pin. This results in a radial fixation of each pile sleeve or each pile pin against the foundation piles, whereby displacements between them are no longer possible, at least during the curing of the filler in the region of the respective gap left free by the spacer.
- the spacers fix the foundation piles with respect to the pile sleeves or pile pins in the axial direction by supporting on welding rings on the outer surfaces of the foundation piles, pile sleeves and / or pile pins.
- the spacers By supporting the ends of the spacers on the welding rings and / or embedding the welding rings of the spacers comes a positive and / or frictional axial immovability of the pile sleeves or Pfahtriche compared to the foundation piles state.
- a device for fixing foundation piles and pile sleeves or pile pins of foundation structures for offshore installations has the features of claim 12.
- This device is characterized by at least one spacer for arrangement in intermediate spaces between a foundation pile and the pile sleeve or pile pin or pile pin associated therewith.
- the respective spacer is annular and deformable, in particular elastically deformable.
- the spacer can be arranged around the pile pin or in the pile sleeve. Due to the particular elastic deformability of the spacer is adaptable to the respectively adjusting gap, in particular in the shape and / or in the size of the same.
- the particular annular spacer is formed as a hollow body with an elastically expandable wall.
- the spacer can thereby be inflated in the manner of a pneumatic tire to bring about a clamping or fixation of the respective pile sleeve relative to its associated foundation pile or the pile pin in the foundation pile in the space.
- the force whereby the fixation or the clamping between the respective foundation pile and the associated pile sleeve or the pile pin by preferably an elastic widening of the formed as a hollow body annular spacer, influence.
- the expansion takes place in the elastic region of the wall of the spacer, in particular hydraulically.
- As the pressure medium in particular in the cavity of the spacer with a corresponding pressure pumped water, and possibly even seawater, used.
- the invention will be described below in connection with an offshore wind turbine.
- the invention is also suitable for other offshore installations, such as offshore substations.
- the Fig. 1 shows a truss-like design foundation structure 10 of the wind turbine.
- the mostly underwater foundation structure 10 carries at the top of a tower with the rotor of the wind turbine.
- the tower and rotor with rotor head, gearbox and generator are in the Fig. 1 Not shown.
- At the lower end of the foundation structure 10 four parallel, vertical pile pins 11 are arranged.
- all pile stakes 11 are the same length. But they can also have different lengths.
- the pile pins 11 form, so to speak, the feet of the foundation structure 10.
- Each pile pin 11 or pile pin is with a in the Fig. 2 anchored foundation post 12 anchored in the seabed.
- Each foundation pile 12 is at least mostly rammed into the seabed.
- Each of the pile pins 11 has, in the upper end region, an annular stop plate 13 extending transversely to the longitudinal axis of the foundation pile 12.
- the stop plate 13 surrounds annularly the outside of the pile pin 11.
- the stop plate 13 is welded to the outer surface of the pile pin 11.
- a plurality of evenly distributed on the circumference of the knee plate 14 is provided, which are also welded to the stop plate 13 and the pile pin 11.
- the foundation pile 12 is completely open at its upper end face 15.
- the upper end face 15 extends at a right angle transversely to the longitudinal center axis of the foundation pile 12.
- the underside of the stop plate 13 of the pile pin 11 is located at the top of the foundation pile 12 post pin 11.
- the pile pin 11 and the foundation pile 12 have welding rings 16, 17 formed by continuous circumferential weld beads.
- the welding rings 16 are arranged on the inner circumferential surface 18 of the foundation pile 12 and project with respect to this.
- the welding rings 17 are arranged on the outer circumferential surface 19 of the pile pin 11 protruding. All welding rings 16 and 17 extend approximately perpendicular to the longitudinal central axis of the pile pin 11 and the foundation pile 12. The welding rings 16 and 17 are equally spaced from each other, with each one welding ring 17 on the pile pin 11 between two adjacent welding rings 16 in the foundation pile 12 ( Fig. 2 ).
- the outer diameter of the pile pin 11 is smaller than the inner diameter of the foundation pile 12. In this way arises in the overlap region between the upper end of the foundation pile 12 and the inserted in this lower part of the pile pin 11, a circumferential annular space 20.
- the pile pin 11 is inserted centrally into the foundation pile 12, so that their vertical longitudinal axes coincide. In practice, however, this will not always be achievable. In the majority of cases, therefore, the lower end of the pile pin 11 will be located slightly off-center in the upper end region of the foundation pile 12.
- the intermediate space 20 is annular, the distances between the inner circumferential surface 18 of the foundation pile 12 and the outer surface 19 of the pile pin 11 change over the circumference of the annular space 20.
- At least the intermediate space 20, preferably also the underlying, from the lower end of the pile pin 11 unfilled part of the foundation pile 12 are filled after insertion of the pile pin 11 in the foundation pile 12 with an initially flowable filler, so-called Grout material.
- Grout material an initially flowable filler, so-called Grout material.
- the intermediate space 20 So that no relative movements between the respective pile pin 11 and the associated foundation pile 12 can take place during curing of the filling material, which would result in an insufficient connection between the foundation pile 12 and the pile pin 11 through the filler, is in the intermediate space 20 according to the invention a device designed in a special way arranged. In the Fig. 2 and 3 only one such device between the pile pin 11 and the foundation pile 12 is shown. However, it is conceivable to provide several identical devices in the intermediate space 20 between each foundation pile 12 and each pile pin 11 if required.
- the in the Fig. 2 and 3 The device shown has a spacer 21 surrounding the pile pin 11.
- the spacer 21 is associated with the lower end portion of the pile pin 11.
- the spacer 21 is slightly above an insertion tip 22 at the lower end of the pile pin 11.
- the annular spacer 21 is connected to the outer circumferential surface 19 of the pile pin 11.
- the spacer 21 is located at such a point in the lower end of the pile pin 11 that it runs around a welding ring 17 on the outer circumferential surface 19 of the pile pin 11 and is axially fixed and between two adjacent welding rings 16 on the inner surface 18 of the foundation pile 12th extends and supports.
- the annular spacer 21 is formed to be variable in shape.
- the spacer 21 after the insertion of the spacer 21 bearing pile pin 11 in the foundation pile 12 is expandable.
- the spacer 21 can be widened so far that it completely but longitudinally along the longitudinal center axis of the pile pin 11 and the foundation pile 12, the space 20 in the cross section of the foundation pile 12 and the pile pin 11, but only partially, namely only between two welding rings 16, fills ( Fig. 2 ).
- the spacer 21 exerts a pressure on the inner circumferential surface 18 of the foundation pile 12 and the outer surface area 19 of the pile pin 11.
- the spacer 21 is thus clamped between the Pfahi. 11 and the foundation pile 12 for fixing the relative position of the pile pin 11 to the foundation pile 12th
- the shape change of the spacer 21 is brought about in the embodiment shown by the fact that the spacer 21 is formed like a tube.
- the annular spacer 21 has characterized in the interior via a circumferential, annular cavity 23.
- a line 24 is connected.
- the Line 24 extends through the pole pin 11 and is guided in the region of the spacer 21 through a hole in the wall of the pile pin 11 to the cavity 23 of the spacer 21, so that the lower end of the conduit 24 is in communication with the cavity 23 of the spacer 21 , Via the line 24, the cavity 23 of the spacer 21 with a pressurized medium, preferably a liquid, such as seawater, can be supplied.
- a pressurized medium preferably a liquid, such as seawater
- the cavity 23 is thus completely filled with the pressurized medium, in particular a liquid, and thereby hydraulically expanded.
- the cavity 23 delimiting tubular wall of the spacer 21 is formed of an elastically expandable material.
- the wall of the spacer 21 is formed of a plastic-elastic material, for example vulcanized rubber.
- the wall of the spacer 21 may have at least one reinforcing insert to increase the strength and the resistance of the spacer 21 against damage.
- its elastically deformable wall nestles against the welding collar 17 on the outer jacket surface 19 of the pile pin 11 and also supports itself between two adjacent welding rings 16 on the inner jacket surface 19 of the foundation pile 12. In this way, in addition to the radial fixation of the pile pin 11 relative to the foundation pile 12, an axial fixation of the pile pin 11 relative to the foundation pile 12 in the longitudinal direction.
- Each spacer 21 is mounted on the outer circumferential surface 19 of each pile pin 11.
- the spacer 21 is inserted with the respective pile pin 11 from above into the associated foundation pile 12.
- the longitudinal center axes of the pile pins 11 lie together with the longitudinal center axes of the foundation piles 12 and the stop plates 13 rests on the upper end faces 15 of the foundation piles 12, the filler is filled at least in the gap 20 between each foundation pile 12 and its associated pile pin 11 in the still flowable state , This can be done in different ways.
- filling of the filler takes place in the foundation pile 12 in empty or pressureless cavity 23 of the spacer 21. It can then from the upper end face 15 of the foundation pile 12 ago Fill material pass through the gap 20 in the underlying area of the foundation pile 12 and then fill the gap 20. After the filling material has been completely filled, the cavity 23 of the spacer 21 is completely filled with liquid under pressure and thereby widened. The pressure is maintained at least during the curing of the filling material.
- any liquid may be used, including seawater.
- the spacer 21 exerts a pressure on the inner circumferential surface 18 of the foundation pile 12 and the outer surface 19 of the pile pin 11, so is clamped between the pile pin 11 and the foundation pile 12 and thereby closes the cross section of the gap 20 completely.
- no relative movements between the pile pin 11 and the foundation pile 12 can take place more, so that a play-free, gapless filling of at least the intermediate space 20 with filling material is ensured.
- the spacer 21 has no function.
- the pressure in the cavity 23 of the spacer 21 can then be reduced by removing the supply of the cavity 23 via the line 24 with pressurized liquid.
- the spacer 21 is inflated with pressurized liquid before filling the filling material into the intermediate space 20. Then, the spacer 21 serves not only for fixing and for preventing relative movements between the pile pin 11 and the foundation pile 12; he also seals the gap 20 down from, so that only above the spacer 21 filler in the foundation pile 12 is located.
- the filled with pressurized liquid and elastically expanded spacer 21 also serves for the axial fixation of the pile pin 11 relative to the respective foundation pile 12 by the elastic spacer 21 on the one hand to the welding ring 17 on the outer surface 19 of the pile pin 11 hugs and on the other hand between adjacent Welding rings 16 on the inner circumferential surface 18 of the foundation pile 12 is supported.
- the Fig. 4 shows a second embodiment of the invention, in which the foundation structure 10 has four formed as pile sleeves 25 feet. To connect the foundation structure 10 with the seabed, the pile sleeves 25 are pushed over into the seabed rammed foundation piles 12, from above.
- This embodiment thus differs from the embodiment of Fig. 1 and 3 only in that each foundation pile 12 is assigned a pile sleeve 25 instead of the pile pin 11.
- this embodiment corresponds to those of Fig. 1 to 3 , therefore, the same reference numerals are used for the same parts.
- pile sleeve 25 rests with an inner stop ring 26 on the upper end face 15 of the foundation pile 12.
- annular space 27 between an outer circumferential surface 28 of the foundation pile 12 and an inner surface 29 of the pile sleeve 25.
- welding rings 30 are arranged on the outer surface 28 of the foundation pile 12 at the same distance from each other arranged welding rings 30 .
- Corresponding welding rings 31 are located on the inner circumferential surface 29 of the pile sleeve 25.
- the welding rings 30 and 31 are the same as the welding rings 16 and 17 are formed.
- the welding rings 30 and 31 each have equal distances from each other, wherein the welding rings 31 are offset by half a distance between the welding rings 31 relative to the welding rings 30.
- annular spacer 32 is also provided in this embodiment. Apart from another sizing corresponds Spacer 32 is attached to inner liner surface 29 of pile sleeve 25 at the lower portion of pile sleeve 25. As a result, spacer 32 annularly surrounds outer surface 28 of foundation pile 12 ,
- a line 33 is provided, which is guided for example on the outside of the pile sleeve 25 by a transverse bore in the same in the cavity 23 of the spacer 32.
- the cavity 23 of the spacer 32 is filled with pressurized liquid and thereby the elastically expandable, tubular spacer 32 expands.
- the jacket of the spacer 32 presses against the outer circumferential surface 28 of the foundation pile 12 and the inner surface 29 of the pile sleeve 25. It is so in this embodiment, the gap 27 over a small part of its length, namely at the lower end of the pile sleeve 25, over its entire Cross-section filled and bridged the gap 27 from the spacer 32.
- the expanded spacer 32 additionally serves as a closure of the lower end of the pile sleeve 25 against outflow of the filling material.
- the spacer 32 also serves to hold the pile sleeve 25 of each foundation pile 12 axially and radially immovable relative to each other during hardening of the filling material.
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verankem von Offshore-Anlagen auf dem Meeresboden gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Gründungsstruktur für eine Offshore-Anlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Verhindern von Relativbewegungen zwischen Gründungspfählen und Pfahlhülsen oder Pfahlstiften gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 12.The invention relates to a method for anchoring offshore installations on the seabed according to the preamble of claim 1 and a foundation structure for an offshore installation according to the preamble of claim 7. Furthermore, the invention relates to a device for preventing relative movements between foundation piles and pile sleeves or pile pins according to the preamble of
Gründungsstrukturen von Offshore-Anlagen, insbesondere Offshore-Windenergieanlagen, müssen auf dem Meeresboden verankert werden. Das geschieht auf verschiedene Weise. Am sogenannten Pre-Piling werden zunächst Gründungspfähle (Piles) in der vorgesehenen Position in den Meeresboden gerammt und in die Gründungspfähle Pfahlstifte, sogenannte Pins, eingeführt oder Pfahlhülsen, sogenannte Pile Guides, über die Gründungspfähle gestülpt. Darüber hinaus ist ein sogenanntes Post-Piling bekannt, bei dem zunächst die Gründungsstruktur mit Pfahlhülsen auf dem Meeresboden abgesetzt und dann in die Pfahlhülsen gesteckte Gründungspfähle in den Meeresboden gerammt werden.Foundation structures of offshore installations, in particular offshore wind turbines, must be anchored on the seabed. This happens in different ways. At the so-called pre-piling first foundation piles (piles) are rammed in the intended position in the seabed and inserted into the foundation piles pole pins, so-called pins or pile sleeves, so-called Pile Guides, placed over the foundation piles. In addition, a so-called post-piling is known, in which first deposited the foundation structure with pile sleeves on the seabed and then rammed into the pile piles pinned foundation piles in the seabed.
Um Toleranzen, insbesondere Positionierungenauigkeiten der Gründungspfähle, ausgleichen zu können, sind die Pfahlhülsen größer als die Gründungspfähle bzw. die Pfahlstifte (Pins) kleiner als die Gründungspfähle. Dadurch verbleiben zwischen den Gründungspfählen und den Pfahlhülsen bzw. den Gründungspfählen und den Pfahlstiften Zwischenräume in Gestalt umlaufender Ringspalte. Diese Ringspalte werden mit einem fließfähigen Material, ein sogenanntes Grout-Material, ausgefüllt. Das Grout-Material härtet den Zwischenraum aus, um danach Bewegungen zwischen den Gründungspfählen und den Pfahlhülsen bzw. Pfahlstiften zu verhindern. Um das zu gewährleisten, dürfen sich während des Aushärtens der Füllmasse die Zwischenräume nicht verändern.In order to be able to compensate for tolerances, in particular positioning inaccuracies of the foundation piles, the pile sleeves are larger than the foundation piles or the pile pins (Pins) smaller than the foundation piles. This leaves between the foundation piles and the pile sleeves or the foundation piles and the pile pins gaps in the form of circumferential annular gaps. These annular gaps are filled with a flowable material, a so-called grout material. The Grout material cures the gap to prevent movement between the foundation piles and the pile sleeves or pile pins thereafter. To ensure this, the gaps must not change during curing of the filling compound.
Ausgehend vom Vorstehenden liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren, eine Vorrichtung und eine Gründungsstruktur zu schaffen, die eine einfache und zuverlässige, insbesondere dauerhafte, Verbindung der Gründungspfähle mit den ihnen zugeordneten Pfahlhülsen bzw. Pfahlstiften gewährleisten.Based on the above, the present invention seeks to provide a method, a device and a foundation structure, which ensure a simple and reliable, in particular permanent, connection of the foundation piles with their associated pile sleeves or pile pins.
Ein Verfahren zur Lösung der Aufgabe weist die Maßnahmen des Anspruchs 1 auf. Nach diesem Verfahren ist es vorgesehen, die Gründungspfähle und die diesen zugeordneten Pfahlhülsen oder Pfahlstifte, die auch als Pfahlzapfen bezeichnet werden können, mindestens während der Dauer des Aushärtens des Füllmaterials gegen Relativbewegungen zueinander zu fixieren. Infolge der Fixierung wird vermieden, dass während des Aushärtens des Füllmaterials sich die Gründungspfähle gegenüber den Pfahlstiften oder den Pfahlhülsen bewegen und sich dadurch die Zwischenräume in ihrer Gestaltung verändern, was zu einem unvollständigen Ausfüllen der Zwischenräume durch das Füllmaterial (Grout-Material) führen würde. Nach dem Aushärten verhindert das Füllmaterial Verschiebungen der Pfahlhülsen oder Pfahlstifte gegenüber den Gründungspfählen. Die bis dahin erfolgenden anderweitigen Fixierungen können dann aufgehoben werden, aber auch bestehen bleiben zur Unterstützung der Fixierungen durch das Füllmaterial.A method for solving the problem comprises the measures of claim 1. According to this method, it is provided to fix the foundation piles and their associated pile sleeves or pile pins, which may also be referred to as pile pegs, at least for the duration of the curing of the filler against relative movements to each other. As a result of the fixation it is avoided that during the hardening of the filling material, the foundation piles move with respect to the pile pins or the pile sleeves and thereby change the interstices in their design, which would lead to incomplete filling of the interspaces by the filler material (Grout material). After curing, the filler prevents displacements of the pile sleeves or pile pins against the foundation piles. The other fixations that have taken place up to then can then be canceled, but they also remain in place to support the fixations by the filling material.
Die Fixierung der Pfahlhülsen bzw. zapfenartigen Pfahfstifte relativ zu den Gründungspfählen erfolgt mindestens in radialer Richtung, wodurch sich der kreisringförmige Zwischenraum in seiner Gestalt nicht verändern kann. Bevorzugt erfolgt die Fixierung in radialer und axialer Richtung, wodurch sich die Pfahlhülsen bzw. Pfahlstifte während des Aushärtens des Füllmaterials auch nicht in Längsrichtung der Gründungspfähle verschieben können. Eine solche vollkommene Fixierung stellt sicher, dass nach dem Aushärten des Füllmaterials die Pfahlhülsen bzw. Pfahlstifte sich immer noch in der vorgesehenen Relativposition zu den Gründungspfählen befinden und sich dadurch die Position oder die Ausrichtung der Gründungsstruktur oder der gesamten Offshore-Anlage während des Aushärtens des Füllmaterials nicht verändern kann.The fixation of the pile sleeves or peg-like Pfahfstifte relative to the foundation piles takes place at least in the radial direction, whereby the annular space can not change in shape. Preferably, the fixation is carried out in the radial and axial direction, whereby the pile sleeves or pile pins can not move in the longitudinal direction of the foundation piles during the curing of the filler. Such perfect fixation ensures that, after curing of the filling material, the pile pegs are still in the intended relative position to the foundation piles and thereby the position or orientation of the foundation structure or the entire offshore installation during the curing of the filling material can not change.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens ist es vorgesehen, in den Zwischenräumen zwischen den Gründungspfählen und den diesen zugeordneten Pfahlhülsen oder Pfählstiften jeweils mindestens einen Abstandshalter anzuordnen. Die vorzugsweise ringförmigen Abstandshalter überbrücken die Zwischenräume über einen geringen Teil ihrer Länge und sorgen so für eine unverschiebbare Fixierung der Relativposition zwischen dem jeweiligen Gründungspfahl und der ihm zugeordneten Pfahlhülse oder dem Pfahlstift. Ein Großteil der Länge des Zwischenraums (bezogen auf die Längsrichtung der jeweiligen Pfahlhülse) wird vom jeweiligen Abstandshalter nicht ausgefüllt, so dass dieser Großteil des Zwischenraums von der Füllmasse (Grout-Material) ausgefüllt werden kann. Die Füllmasse kann im Zwischenraum aushärten, ohne dass es aufgrund des mindestens einen Abstandshalters während dieser Zeit zu Verschiebungen der Pfahlhülsen oder Pfahlstifte zu den Gründungspfählen kommt.According to a preferred embodiment of the method, it is provided to arrange in each case at least one spacer in the spaces between the foundation piles and their associated pile sleeves or Pfählstiften. The preferably annular spacers bridge the gaps over a small part of their length and thus ensure an immovable fixation of the relative position between the respective foundation pile and the associated pile sleeve or the pile pin. Much of the length of the gap (relative to the longitudinal direction of the respective pile sleeve) is not filled by the respective spacer, so that this major part of the gap can be filled by the filling material (grout material). The filling compound can harden in the intermediate space without the sheaves of the pile sleeves or pile pins reaching the foundation piles due to the at least one spacer during this time.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, die Abstandshalter im Querschnitt veränderlich auszubilden zur Anpassung an die jeweilige Gestalt des Zwischenraums zwischen einem Gründungspfahl und der ihm zugeordneten Pfahlhülse oder dem Pfahlstift. Die Querschnittsveränderung der Abstandshalter erfolgt vorzugsweise hydraulisch, wodurch der Querschnitt der Abstandshalter zwar in seiner Gestalt veränderlich ist. Die Abstandshalter können sich aufgrund der Veränderbarkeit des Querschnitts an beliebige Zwischenräume, und zwar beliebig große Zwischenräume und Zwischenräume mit bezogen auf den Umfang der jeweiligen Pfahlhülse oder es jeweiligen Pfahlstifts unterschiedlicher Breite, anpassen. Vor allem lässt die Veränderbarkeit des Querschnitts der Abstandshalter es zu, die Pfahlstifte mit daran befestigten Abstandshaltern in die Gründungspfähle einzusetzen. Ebenso können die Pfahlhülsen mit daran befestigten Abstandshaltern über die Gründungspfähle gestülpt werden. Denkbar ist es auch, die Abstandshalter an den Gründungspfählen vorzumontieren. Erst später, wenn die Pfahlhülsen bzw. Pfahistifte in den vorgesehenen Relativpositionen zu den Gründungspfählen sich befinden, werden die Abstandshalter durch Querschnittsveränderungen an die gegebenen Zwischenräume angepasst, und zwar vorzugsweise durch elastisches Aufweiten der Abstandshalter.An advantageous development of the method provides to form the spacers variable in cross-section for adaptation to the respective shape of the gap between a foundation pile and its associated pile sleeve or the pile pin. The cross-sectional change of the spacers is preferably carried out hydraulically, whereby the cross section of the spacers is indeed variable in its shape. Due to the variability of the cross section, the spacers can adapt to any interspaces, namely arbitrarily large intermediate spaces and interspaces, with respect to the circumference of the respective pile sleeve or the respective pile pin of different width. Above all, the variability of the cross-section of the spacers allows the pile pins with spacers attached to them to be inserted into the foundation piles. Likewise, the pile sleeves can be slipped over the foundation piles with spacers attached thereto. It is also conceivable to pre-assemble the spacers on the foundation piles. Only later, when the pile sleeves or Pfahistifte are in the intended relative positions to the foundation piles, the spacers are adapted by cross-sectional changes to the given spaces, preferably by elastic expansion of the spacers.
Bevorzugt ist es verfahrensmäßig vorgesehen, dass durch Aufweiten der Abstandshalter diese gegen die äußere Mantelfläche des jeweiligen Gründungspfahls und die innere Mantelfläche der dem Gründungspfahl zugeordneten Pfahlhülse oder gegen die innere Mantelfläche des Gründungspfahls um die äußere Mantelfläche des ihm zugeordneten Pfahlstifts bzw. Pfahlzapfens gedrückt werden. Das Aufweiten des jeweiligen Abstandshalters erfolgt dabei vorzugsweise hydraulisch. Dadurch, dass die Abstandshalter in Kontakt mit den zueinander gerichteten Mantelflächen der Gründungspfähle und der Pfahlhülsen oder Pfahlstifte gebracht werden, findet ein im Querschnitt gesehen vollständiges Ausfüllen und Überbrücken des Zwischenraums statt. Dabei pressen sich die Abstandshalter gegen die zueinander gerichteten Mantelflächen der Gründungspfähle einerseits und der Pfahlhülsen oder Pfahistifte andererseits. Das hat zur Folge, dass Relativbewegungen zwischen den Gründungspfählen und den Pfahlhülsen oder Pfahlstiften während des Aushärtens des Grout-Materials nicht mehr stattfinden können und das Grout-Material nach dem Aushärten die Zwischenräume vollständig, insbesondere spielfrei, und dauerhaft ausfüllt.Preferably, it is procedurally provided that by widening the spacers they are pressed against the outer surface of the respective foundation pile and the inner surface of the foundation pile associated pile sleeve or against the inner surface of the foundation pile around the outer surface of the associated pile pin or pintle. The widening of the respective spacer is preferably carried out hydraulically. Because of the spacers in Contact with the mutually facing lateral surfaces of the foundation piles and the pile sleeves or pile pins are brought takes place in the cross-section seen complete filling and bridging of the gap. The spacers press against the mutually facing lateral surfaces of the foundation piles on the one hand and the pile sleeves or Pfahistifte on the other. This has the consequence that relative movements between the foundation piles and the pile sleeves or pile pins can not take place during hardening of the grout material and the grout material after curing the gaps completely, especially backlash-free, and permanently fills.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, die Abstandshalter axial an und/oder zwischen Schweißkränzen an den Mantelflächen der Gründungspfähle und der Pfahlhülsen bzw. Pfahlstifte abzustützen. Es können so auf einfache Weise die ohnehin an den Gründungspfählen, den Pfahlhülsen und den Pfahlstiften vorhandenen Schweißkränze benutzt werden, um axiale Relativbewegungen zwischen den Gründungspfählen einerseits und den Pfahlhülsen bzw. Pfahlstiften andererseits zumindest während des Aushärtens der Füllmasse (Grout-Material) zu verhindern. Dabei stützen sich entweder die Abstandshalter an den Schweißkränzen ab oder die elastisch ausgebildeten Abstandshalter schmiegen sich an Schweißkränze an. In jedem Falle kommt es zu einer form- und/oder kraftschlüssigen Fixierung zur Verhinderung von axialen Relativbewegungen zwischen den Gründungspfählen und den diesen zugeordneten Pfahlhülsen oder Pfahlstiften.According to an advantageous embodiment of the method is provided to support the spacers axially on and / or between welding rings on the lateral surfaces of the foundation piles and the pile sleeves or pile pins. It can be used in a simple way the already existing on the foundation piles, the pile sleeves and the pile pins welding rings to prevent axial relative movements between the foundation piles on the one hand and the pile sleeves or pile pins on the other hand, at least during the curing of the filling material (Grout material). Either the spacers are based on the welding rings or the elastically formed spacers nestle against welding rings. In any case, there is a positive and / or non-positive fixation to prevent axial relative movements between the foundation piles and the associated pile sleeves or pile pins.
Eine Gründungsstruktur für Offshore-Anlagen, insbesondere Offshore-Windenergieanlagen, zur Lösung der Aufgabe weist die Merkmale des Anspruchs 7 auf. Bei dieser Gründungsstruktur sind die Gründungspfähle relativ zu den ihnen zugeordneten Pfahlhülsen oder Pfahlstiften bzw. Pfahlzapfen fixierbar durch in den Zwischenräumen angeordnete Abstandshalter. Die Abstandshalter füllen den Zwischenraum zwischen jedem Gründungspfahl und der ihm zugeordneten Pfahlhülse oder Pfahlstift nur zu einem Teil der Länge des Zwischenraums aus. Auf diese Weise wird der jeweilige Zwischenraum über einen Abschnitt seiner Länge vom Abstandshalter überbrückt, so dass der übrige größere Teil der Zwischenräume Füllmaterial aufnehmen kann. Dadurch wird der Abstand zwischen der Pfahlhülse und dem Gründungspfahl bzw. dem Gründungspfahl und dem Pfahlstift konstant gehalten, so dass das Füllmaterial (Grout-Material) aushärten kann, ohne dass sich dabei die Relativposition zwischen dem jeweiligen Gründungspfahl und der ihm zugeordneten Pfahlhülse oder dem Pfahlstift ändern kann.A foundation structure for offshore installations, in particular offshore wind turbines, to solve the problem has the features of claim 7. In this foundation structure, the foundation piles are fixable relative to their associated pile sleeves or pile pins or pile pins by arranged in the interstices spacers. The spacers fill the space between each foundation pile and its associated pile sleeve or pile pin only a portion of the length of the gap. In this way, the respective intermediate space is bridged over a portion of its length by the spacer, so that the remaining larger part of the intermediate spaces can accommodate filling material. Thereby, the distance between the pile sleeve and the foundation pile or the foundation pile and the pile pin is kept constant, so that the filler material (grout material) can harden, without causing the relative position between the respective foundation pile and its associated pile sleeve or the pile pin can change.
Bevorzugt ist es vorgesehen, dass die Abstandshalter die Gründungspfähle oder die Pfahlstifte ringfömig umgeben. Demzufolge entsprechen die Abstandshalter den üblicher-weise in Querschnittsrichtung der Gründungspfähle gesehen kreisringförmigen Zwischenräumen.Preferably, it is provided that the spacers annularly surround the foundation piles or the pile pins. Accordingly, the spacers correspond to the usual-wise in the cross-sectional direction of the foundation piles seen annular spaces.
Die Erfindung sieht es weiterhin bevorzugt vor, die Abstandshalter in ihrer Gestalt, vorzugsweise im Querschnitt, veränderlich auszubilden. Dadurch können die Abstandshalter an Zwischenräume verschiedener Gestalt, insbesondere verschiedener Größen, angepasst werden. Insbesondere kann die Größe der Abstandshalter beim Einführen des Pfahlstifts in den Gründungspfahl bzw. beim Überstülpen der Pfahlhülse über den Gründungspfahl verkleinert werden, so dass die Abstandshalter hierbei nicht stören. Erst wenn die Pfahlhülsen bzw. Pfahlstifte in die vorgesehene Relativposition zu den Gründungspfählen gebracht worden sind, werden die Abstandshalter durch Veränderung ihrer Gestalt an den sich einstellenden Zwischenraum, insbesondere die Grundfläche desselben, angepasst.The invention further preferably provides for the spacers to be variable in their shape, preferably in cross-section. As a result, the spacers can be adapted to intermediate spaces of different shape, in particular of different sizes. In particular, the size of the spacers during insertion of the pile pin into the foundation pile or when slipping the pile sleeve over the foundation pile can be reduced, so that the spacers do not interfere with this. Only when the pile sleeves or pile pins have been brought into the intended relative position to the foundation piles, the spacers are adapted by changing their shape to the self-adjusting gap, in particular the base thereof.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht es vor, dass die Abstandshalter durch elastisches Aufweiten, vorzugsweise hydraulisches Aufweiten, den jeweiligen Zwischenraum zwischen einem Gründungspfahl und der ihm zugeordneten Pfahlhülse oder dem Pfahlstift in einem Teilbereich seiner Länge ausfüllen. Vorzugsweise geschieht dieses derart, dass durch das elastische Aufweiten der jeweilige Abstandshalter gegen eine äußere Mantelfläche des Gründungspfahls und die innere Mantelfläche der demselben zugeordneten Pfahlhülse oder gegen die innere Mantelfläche des Gründungspfahls und die dieser zugeordneten äußeren Mantelfläche des Pfahlstifts gedrückt oder gepresst wird. Dadurch überbrückt der Abstandshalter die zueinander gerichteten Mantelflächen des jeweiligen Gründungspfahls und der Pfahlhülse bzw. des jeweiligen Gründungspfahls und des Pfahlstifts. Hierdurch kommt es zu einer radialen Fixierung jeder Pfahlhülse oder jedes Pfahlstifts gegenüber den Gründungspfählen, wodurch Verschiebungen zwischen denselben zumindest während des Aushärtens des Füllmaterials in dem von dem Abstandshalter freigelassenen Bereich des jeweiligen Zwischenraums nicht mehr möglich sind.A preferred embodiment of the invention provides that the spacers fill by elastic expansion, preferably hydraulic expansion, the respective gap between a foundation pile and its associated pile sleeve or the pile pin in a portion of its length. Preferably, this is done such that is pressed or pressed by the elastic expansion of the respective spacers against an outer surface of the foundation pile and the inner surface of the same associated pile sleeve or against the inner surface of the foundation pile and the associated therewith outer surface of the pile pin. As a result, the spacer bridges the mutually facing lateral surfaces of the respective foundation pile and the pile sleeve or the respective foundation pile and the pile pin. This results in a radial fixation of each pile sleeve or each pile pin against the foundation piles, whereby displacements between them are no longer possible, at least during the curing of the filler in the region of the respective gap left free by the spacer.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung fixieren die Abstandshalter die Gründungspfähle gegenüber den Pfahlhülsen oder Pfahlstiften in axialer Richtung durch Abstützung an Schweißkränzen auf den Mantelflächen der Gründungspfähle, Pfahlhülsen und/oder Pfahlstifte. Durch Abstützung der Enden der Abstandshalter an den Schweißkränzen und/oder Einbettung der Schweißkränze von den Abstandshaltern kommt eine form- und/oder reibschlüssige axiale Unverschieblichkeit der Pfahlhülsen oder Pfahtstifte gegenüber den Gründungspfählen zustande.According to a preferred embodiment of the invention, the spacers fix the foundation piles with respect to the pile sleeves or pile pins in the axial direction by supporting on welding rings on the outer surfaces of the foundation piles, pile sleeves and / or pile pins. By supporting the ends of the spacers on the welding rings and / or embedding the welding rings of the spacers comes a positive and / or frictional axial immovability of the pile sleeves or Pfahtstifte compared to the foundation piles state.
Eine Vorrichtung zum Fixieren von Gründungspfählen und Pfahlhülsen oder Pfahlstiften von Gründungsstrukturen für Offshore-Anlagen weist die Merkmale des Anspruchs 12 auf. Diese Vorrichtung zeichnet sich durch mindestens einen Abstandshalter zur Anordnung in Zwischenräumen zwischen einem Gründungspfahl und der diesem zugeordneten Pfahlhülse oder Pfahlstift bzw. Pfahlzapfen aus. Durch den Abstandshalter werden Relativbewegungen zwischen dem Gründungspfahl und der Pfahlhülse bzw. dem Pfahlstift während des Aushärtens des in den Zwischenraum eingebrachten Füllmaterials vermieden. Der Abstandshalter stellt so sicher, dass das in den Zwischenraum eingefüllte, fließfähige Füllmaterial vollständig aushärten kann, ohne dass sich dabei der jeweilige Gründungspfahl in der Pfahlhülse oder der Pfahlstift im Gründungspfahl bewegen können.A device for fixing foundation piles and pile sleeves or pile pins of foundation structures for offshore installations has the features of
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Vorrichtung ist der jeweilige Abstandshalter ringförmig ausgebildet und verformbar, insbesondere elastisch verformbar. Dadurch kann der Abstandshalter um den Pfahlstift herum oder in der Pfahlhülse angeordnet werden. Durch die insbesondere elastische Verformbarkeit ist der Abstandshalter an den sich jeweils einstellenden Zwischenraum anpassbar, und zwar insbesondere in der Gestalt und/oder in der Größe desselben.In a preferred embodiment of the device, the respective spacer is annular and deformable, in particular elastically deformable. Thereby, the spacer can be arranged around the pile pin or in the pile sleeve. Due to the particular elastic deformability of the spacer is adaptable to the respectively adjusting gap, in particular in the shape and / or in the size of the same.
Bevorzugt ist der insbesondere ringförmige Abstandshalter als ein Hohlkörper mit einer elastisch aufweitbaren Wandung ausgebildet. Der Abstandshalter kann dadurch nach Art eines Luftreifens aufgeblasen werden, um im Zwischenraum eine Klemmung bzw. Fixierung der jeweiligen Pfahlhülse gegenüber dem ihr zugeordneten Gründungspfahl oder dem Pfahlstift im Gründungspfahl herbeizuführen. Durch einen entsprechenden innendruck im ringförmigen Abstandshalter lässt sich die Kraft, womit die Fixierung oder die Klemmung zwischen dem betreffenden Gründungspfahl und der dazugehörenden Pfahlhülse oder dem Pfahlstift durch vorzugsweise ein elastisches Aufweiten des als Hohlkörper ausgebildeten ringförmigen Abstandshalters, beeinflussen. Das Aufweiten erfolgt im elastischen Bereich der Wandung des Abstandshalters, und zwar insbesondere hydraulisch. Als Druckmedium wird insbesondere in den Hohlraum des Abstandshalters mit entsprechendem Druck gepumptes Wasser, und zwar gegebenenfalls sogar Seewasser, verwendet.Preferably, the particular annular spacer is formed as a hollow body with an elastically expandable wall. The spacer can thereby be inflated in the manner of a pneumatic tire to bring about a clamping or fixation of the respective pile sleeve relative to its associated foundation pile or the pile pin in the foundation pile in the space. By a corresponding internal pressure in the annular spacer, the force, whereby the fixation or the clamping between the respective foundation pile and the associated pile sleeve or the pile pin by preferably an elastic widening of the formed as a hollow body annular spacer, influence. The expansion takes place in the elastic region of the wall of the spacer, in particular hydraulically. As the pressure medium in particular in the cavity of the spacer with a corresponding pressure pumped water, and possibly even seawater, used.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
- Fig. 1
- eine Seitenansicht einer Gründungsstruktur für eine Offshore-Windenergieanlage,
- Fig. 2
- eine vergrößerte Ansicht eines oberen Teils eines Gründungspfahls zur Verankerung der Gründungsstruktur im Meeresboden mit einem eingesetzten Pfahlstift der Gründungsstruktur,
- Fig. 3
- eine Einzelheit III aus der Darstellung der
Fig. 2 , und - Fig. 4
- ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem oberen Teil eines Gründungspfahls zur Verankerung von Pfahlhülsen aufweisenden Gründungsstrukturen auf dem Meeresgrund.
- Fig. 1
- a side view of a foundation structure for an offshore wind turbine,
- Fig. 2
- an enlarged view of an upper part of a foundation pile for anchoring the foundation structure in the seabed with an inserted pile pin of the foundation structure,
- Fig. 3
- a detail III from the representation of
Fig. 2 , and - Fig. 4
- A second embodiment of the invention with an upper part of a foundation pile for anchoring pile sleeves having foundation structures on the seabed.
Die Erfindung wird nachfolgend im Zusammenhang mit einer Offshore-Windkraftanlage beschreiben. Die Erfindung eignet sich aber auch für andere Offshore-Anlagen, beispielsweise Offshore-Umspannwerke.The invention will be described below in connection with an offshore wind turbine. The invention is also suitable for other offshore installations, such as offshore substations.
Die
Jeder der Pfahlstifte 11 weist im oberen Endbereich eine sich quer zur Längsachse des Gründungspfahls 12 erstreckende, ringförmige Anschlagplatte 13 auf. Die Anschlagplatte 13 umgibt ringförmig die Außenseite des Pfahlstifts 11. Die Anschlagplatte 13 ist mit der äußeren Mantelfläche des Pfahlstifts 11 verschweißt. Zusätzlich sind im Eckbereich zwischen der äußeren Mantelfläche des Pfahlstifts 11 und der Oberseite der Anschlagplatte 13 mehrere auf den Umfang gleichmäßig verteilte Kniebleche 14 vorgesehen, die auch mit der Anschlagplatte 13 und dem Pfahlstift 11 verschweißt sind.Each of the pile pins 11 has, in the upper end region, an
Der Gründungspfahl 12 ist an seiner oberen Stirnfläche 15 vollständig offen. Die obere Stirnfläche 15 verläuft unter einem rechten Winkel quer zur Längsmittelachse des Gründungspfahls 12. Auf der oberen Stirnfläche 15 liegt die Unterseite der Anschlagplatte 13 des Pfahlstifts 11 bei von oben in den Gründungspfahl 12 gestecktem Pfahlstift 11 auf.The foundation pile 12 is completely open at its
Zumindest in dem Bereich, in dem sich der untere Teil des in den Gründungspfahl 12 gesteckten Pfahlstifts 11 mit dem oberen Teil des Gründungspfahls 12 überlappt, weisen der Pfahlstift 11 und der Gründungspfahl 12 durch ununterbrochen umlaufende Schweißraupen gebildete Schweißkränze 16, 17 auf. Die Schweißkränze 16 sind an der Innenmantelfläche 18 des Gründungspfahls 12 angeordnet und stehen gegenüber dieser vor. Demgegenüber sind die Schweißkränze 17 an der Außenmantelfläche 19 des Pfahlstifts 11 vorstehend angeordnet. Alle Schweißkränze 16 und 17 verlaufen etwa senkrecht zur Längsmittelachse des Pfahlstifts 11 und des Gründungspfahls 12. Die Schweißkränze 16 und 17 sind gleichermaßen voneinander beabstandet, wobei jeweils ein Schweißkranz 17 am Pfahlstift 11 zwischen zwei benachbarten Schweißkränzen 16 im Gründungspfahl 12 liegt (
Der Außendurchmesser des Pfahlstifts 11 ist kleiner als der Innendurchmesser des Gründungspfahls 12. Auf diese Weise entsteht im Überlappungsbereich zwischen dem oberen Endbereich des Gründungspfahls 12 und dem in diesen eingesteckten unteren Teil des Pfahlstifts 11 ein umlaufender kreisringartiger Zwischenraum 20. In der Darstellung der
Zumindest der Zwischenraum 20, vorzugsweise auch der darunterliegende, vom unteren Ende des Pfahlstifts 11 unausgefüllte Teil des Gründungspfahls 12 werden nach dem Einstecken des Pfahlstifts 11 in den Gründungspfahl 12 mit einem zunächst fließfähigen Füllmaterial, sogenanntem Grout-Material, ausgefüllt. Nachdem das in den Figuren nicht dargestellte Füllmaterial ausgehärtet ist, führt es zu einer festen, unbeweglichen Verbindung des Pfahlstifts 11 im Gründungspfahls 12, wodurch das Füllmaterial zu einer dauerhaft spielfreien Fixierung des Pfahlstifts 11 im Gründungspfahl 12 führt und Relativbewegungen zwischen dem Pfahlstift 11 und dem Gründungspfahl 12 verhindert.At least the
Damit beim Aushärten des Füllmaterials keine Relativbewegungen zwischen dem jeweiligen Pfahlstift 11 und dem dazugehörenden Gründungspfahl 12 stattfinden können, was eine ungenügende Verbindung zwischen dem Gründungspfahl 12 und dem Pfahlstift 11 durch das Füllmaterial zur Folge hätte, ist im Zwischenraum 20 erfindungsgemäß eine in besonderen Weise ausgebildete Vorrichtung angeordnet. In den
Die in den
Der ringförmige Abstandshalter 21 ist so ausgebildet, dass er in seiner Gestalt veränderlich ist. Insbesondere ist der Abstandshalter 21 nach dem Einführen des den Abstandshalter 21 tragenden Pfahlstifts 11 in den Gründungspfahl 12 aufweitbar. Der Abstandshalter 21 ist so weit aufweitbar, dass er den Zwischenraum 20 im Querschnitt des Gründungspfahls 12 und des Pfahlstifts 11 gesehen vollständig, in Längsrichtung entlang der Längsmittelachse des Pfahlstifts 11 und des Gründungspfahls 12 aber nur teilweise, nämlich lediglich zwischen zwei Schweißkränzen 16, ausfüllt (
Die Gestaltsveränderung des Abstandshalters 21 wird im gezeigten Ausführungsbeispiel dadurch herbeigeführt, dass der Abstandshalter 21 schlauchartig ausgebildet ist. Der ringförmige Abstandshalter 21 verfügt dadurch im Inneren über einen umlaufenden, ringförmigen Hohlraum 23. An diesen Hohlraum 23 ist eine Leitung 24 angeschlossen. Die Leitung 24 erstreckt sich durch den Pfahlstift 11 und ist im Bereich des Abstandshalters 21 durch eine Bohrung in der Wandung des Pfahlstifts 11 zum Hohlraum 23 des Abstandshalters 21 geführt, so dass das untere Ende der Leitung 24 mit dem Hohlraum 23 des Abstandshalters 21 in Verbindung steht. Über die Leitung 24 ist der Hohlraum 23 des Abstandshalters 21 mit einem unter Druck stehenden Medium, vorzugsweise einer Flüssigkeit, beispielsweise Seewasser, versorgbar. Durch einen entsprechenden Druck des Mediums ist der Abstandshalter 21 hydraulisch aufweitbar. Der Hohlraum 23 wird also vollständig mit dem unter Druck stehenden Medium, insbesondere einer Flüssigkeit, gefüllt und dadurch hydraulisch aufgeweitet. Zu diesem Zweck ist die den Hohlraum 23 begrenzende schlauchartige Wandung des Abstandshalters 21 aus einem elastisch aufweitbaren Material gebildet. Bevorzugt ist die Wandung des Abstandshalters 21 aus einem plastisch-elastischen Material, beispielsweise vulkanisierten Kautschuk, gebildet. Die Wandung des Abstandshalters 21 kann mindestens eine Verstärkungseinlage aufweisen, um die Festigkeit und die Widerstandsfähigkeit des Abstandshalters 21 gegen Beschädigungen zu erhöhen. Wenn der Abstandshalter 21 hydraulisch aufgeweitet ist, schmiegt sich seine elastisch verformbare Wandung an den Schweißkranz 17 an der Außenmantelfläche 19 des Pfahlstifts 11 an und stützt sich außerdem zwischen zwei benachbarten Schweißkränzen 16 an der Innenmantelfläche 19 des Gründungspfahls 12 ab. Hierdurch kommt zusätzlich zur radialen Fixierung des Pfahlstifts 11 gegenüber dem Gründungspfahl 12 eine axiale Fixierung des Pfahlstifts 11 gegenüber dem Gründungspfahl 12 in Längsrichtung zustande.The shape change of the
Bei diesem Verfahren ist es vorgesehen, den Pfahlstift 11 in jedem Gründungspfahl 12 mindestens während der Dauer des Aushärtens des Füllmaterials gegen Relativbewegungen zum Gründungspfahl 12 (und umgekehrt) zu fixieren. Dadurch ist sichergestellt, dass sich die Gestalt des ringförmigen Zwischenraums 20 während des Aushärtens des Füllmaterials nicht verändert. Dadurch kann das Füllmaterial lückenlos aushärten und danach eine spielfreie und dauerhafte Verbindung des unteren Endes des Pfahlstifts 11 mit dem oberen Bereich des Gründungspfahls 12 herbeiführen.In this method, it is provided to fix the
Jeder Abstandshalter 21 ist an der Außenmantelfläche 19 eines jeden Pfahlstifts 11 montiert. Bei zunächst noch drucklosem bzw. ungefüllten Hohlraum 23 wird der Abstandshalter 21 mit dem jeweiligen Pfahlstift 11 von oben in den dazugehörenden Gründungspfahl 12 gesteckt. Nachdem die Gründungsstruktur 10 mit allen Pfahlstiften 11 in die vorgesehene Position zu den Gründungspfählen 12 gebracht worden ist, wobei idealerweise die Längsmittelachsen der Pfahlstifte 11 mit den Längsmittelachsen der Gründungspfähle 12 zusammenliegen und die Anschlagplatten 13 auf den oberen Stirnflächen 15 der Gründungspfähle 12 aufliegt, wird das Füllmaterial zumindest in den Zwischenraum 20 zwischen jedem Gründungspfahl 12 und dem ihm zugeordneten Pfahlstift 11 im noch fließfähigen Zustand eingefüllt. Dieses kann auf verschieden Weise geschehen.Each
Wenn der gesamte Gründungspfahl 12, also nicht nur der Zwischenraum 20, mit Füllmaterial ausgefüllt werden soll, erfolgt das Einfüllen des Füllmaterials in den Gründungspfahl 12 bei leerem oder drucklosem Hohlraum 23 des Abstandshalters 21. Es kann dann von der oberen Stirnfläche 15 des Gründungspfahls 12 her Füllmaterial durch den Zwischenraum 20 in den darunterliegenden Bereich des Gründungspfahls 12 gelangen und anschließend den Zwischenraum 20 ausfüllen. Nach dem vollständigen Einfüllen des Füllmaterials wird der Hohlraum 23 des Abstandshalters 21 vollständig mit unter Druck stehender Flüssigkeit gefüllt und dadurch aufgeweitet. Der Druck bleibt mindestens während des Aushärtens des Füllmaterials aufrechterhalten. Als Flüssigkeit zum Auffüllen des Hohlraums 23 des Abstandshalters 21 kann jede beliebige Flüssigkeit verwendet werden, auch Seewasser. Der Abstandshalter 21 übt einen Druck auf die Innenmantelfläche 18 des Gründungspfahls 12 und die Außenmantelfläche 19 des Pfahlstifts 11 aus, wird also zwischen dem Pfahlstift 11 und dem Gründungspfahl 12 eingeklemmt und verschließt dabei den Querschnitt des Zwischenraums 20 vollständig. Das führt zu einer radialen Fixierung des Pfahlstifts 11 im Gründungspfahl 12 während des Aushärtens des in dem Gründungspfahl und/oder Zwischenraum 20 eingefüllten Füllmaterials. Während des Aushärtens des Füllmaterials können deshalb keine Relativbewegungen zwischen dem Pfahlstift 11 und dem Gründungspfahl 12 mehr stattfinden, so dass ein spielfreies, lückenloses Ausfüllen mindestens des Zwischenraums 20 mit Füllmaterials gewährleistet ist. Nach dem Aushärten des Füllmaterials hat der Abstandshalter 21 keine Funktion mehr. Der Druck im Hohlraum 23 des Abstandshalters 21 kann dann abgebaut werden, indem die Versorgung des Hohlraums 23 über die Leitung 24 mit unter Druck stehender Flüssigkeit aufgehoben wird.If the
Wenn es vorgesehen ist oder ausreicht, nur den Zwischenraum 20 mit Füllmaterial auszufüllen, wird vor dem Einfüllen des Füllmaterials in den Zwischenraum 20 der Abstandshalter 21 mit unter Druck stehender Flüssigkeit aufgeblasen. Dann dient der Abstandshalter 21 nicht nur zur Fixierung und zur Verhinderung von Relativbewegungen zwischen dem Pfahlstift 11 und dem Gründungspfahl 12; er dichtet auch den Zwischenraum 20 nach unten ab, so dass sich nur oberhalb des Abstandshalters 21 Füllmaterial im Gründungspfahl 12 befindet.If it is intended or sufficient to fill only the
Der mit unter Druck stehender Flüssigkeit gefüllte und elastisch aufgeweitete Abstandshalter 21 dient auch zur axialen Fixierung des Pfahlstifts 11 gegenüber dem jeweiligen Gründungspfahl 12, indem sich der elastische Abstandshalter 21 einerseits an den Schweißkranz 17 an der Außenmantelfläche 19 des Pfahlstifts 11 anschmiegt und sich andererseits zwischen benachbarten Schweißkränzen 16 an der Innenmantelfläche 18 des Gründungspfahls 12 abstützt.The filled with pressurized liquid and elastically expanded
Die
Die von oben über die obere Stirnfläche 15 des Gründungspfahls 12 gestülpte Pfahlhülse 25 liegt mit einem inneren Anschlagring 26 auf der oberen Stirnfläche 15 des Gründungspfahls 12 auf.The topped over the upper end face 15 of the
Beim hier gezeigten Ausführungsbeispiel befindet sich ein ringförmiger Zwischenraum 27 zwischen einer Außenmantelfläche 28 des Gründungspfahls 12 und einer Innenmantelfläche 29 der Pfahlhülse 25. Auf der Außenmantelfläche 28 des Gründungspfahls 12 sind im gleichen Abstand zueinander angeordnete Schweißkränze 30 angeordnet. Korrespondierende Schweißkränze 31 befinden sich auf der Innenmantelfläche 29 der Pfahlhülse 25. Die Schweißkränze 30 und 31 sind genauso wie die Schweißkränze 16 und 17 ausgebildet. Die Schweißkränze 30 und 31 weisen jeweils gleiche Abstände zueinander auf, wobei die Schweißkränze 31 um einen halben Abstand zwischen den Schweißkränzen 31 gegenüber den Schweißkränzen 30 versetzt sind.In the embodiment shown here, there is an
Zur Fixierung der Relativposition zwischen dem Gründungspfahl 12 und der Pfahlhülse 25 während des Aushärtens des in den Zwischenraum 27 eingefüllten Füllmaterials ist auch bei diesem Ausführungsbeispiel ein in dem Zwischenraum 27 angeordneter ringförmiger Abstandshalter 32 vorgesehen. Abgesehen von einer anderen Dimensionierung entspricht der Abstandshalter 32 in der Ausbildung und der Funktion dem Abstandshalter 21. Der Abstandshalter 32 ist an der Innenmantelfläche 29 der Pfahlhülse 25 befestigt, und zwar im unteren Bereich der Pfahlhülse 25. Dadurch umgibt der Abstandshalter 32 ringförmig bzw. schlauchartig die Außenmantelfläche 28 des Gründungspfahls 12.To fix the relative position between the
Zur Versorgung des Hohlraums 23 des Abstandshalters 32 mit einem Druckmedium, insbesondere unter Druck stehender Flüssigkeit, ist eine Leitung 33 vorgesehen, die zum Beispiel an der Außenseite der Pfahlhülse 25 durch eine quergerichtete Bohrung in derselben in den Hohlraum 23 des Abstandshalters 32 geführt ist.To supply the
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird nach Aufsetzen der Pfahlhütse 25 auf den Gründungspfahl 12 der Hohlraum 23 des Abstandshalters 32 auch mit unter Druck stehender Flüssigkeit gefüllt und dadurch der elastisch aufweitbare, schlauchartige Abstandshalter 32 expandiert. Dabei drückt der Mantel des Abstandshalters 32 gegen die Außenmantelfläche 28 des Gründungspfahls 12 und die Innenmantelfläche 29 der Pfahlhülse 25. Es wird so auch bei diesem Ausführungsbeispiel der Zwischenraum 27 über einen kleinen Teil seiner Länge, nämlich am unteren Endbereich der Pfahlhülse 25, über seinen gesamten Querschnitt ausgefüllt und der Zwischenraum 27 vom Abstandshalter 32 überbrückt. Es kann dann fließfähiges Füllmaterial von oben in den Zwischenraum 27 eingefüllt werden, wobei der expandierte Abstandshalter 32 zusätzlich als Verschluss des unteren Endes der Pfahlhülse 25 gegen ein Herausfließen des Füllmaterials dient. Im Übrigen dient auch der Abstandshalter 32 dazu, während des Aushärtens des Füllmaterials die Pfahlhülse 25 jedes Gründungspfahls 12 axial und radial relativ zueinander unbeweglich zu halten.In this embodiment, after placing the
- 1010
- Gründungsstrukturfoundation structure
- 1111
- Pfahlstiftpile pin
- 1212
- Gründungspfahlfoundation pile
- 1313
- Anschlagplattestop plate
- 1414
- Knieblechknee sheet
- 1515
- obere Stirnflächeupper face
- 1616
- Schweißkranzwelding ring
- 1717
- Schweißkranzwelding ring
- 1818
- InnenmantelflächeInner surface area
- 1919
- AußenmantelflächeOuter casing surface
- 2020
- Zwischenraumgap
- 2121
- Abstandshalterspacer
- 2222
- Einführspitzeinsertion
- 2323
- Hohlraumcavity
- 2424
- Leitungmanagement
- 2525
- Pfahlhülsepile sleeve
- 2626
- Anschlagringstop ring
- 2727
- zwischenraumgap
- 2828
- AußenmantelflächeOuter casing surface
- 2929
- InnenmantelflächeInner surface area
- 3030
- Schweißkranzwelding ring
- 3131
- Schweißkranzwelding ring
- 3232
- Abstandshalterspacer
- 3333
- Leitungmanagement
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EP12004075.3A EP2666912A1 (en) | 2012-05-25 | 2012-05-25 | Method for anchoring offshore facilities to the sea bed, foundation structure for offshore facilities and device |
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EP2666912A1 true EP2666912A1 (en) | 2013-11-27 |
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ID=46245778
Family Applications (1)
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EP12004075.3A Withdrawn EP2666912A1 (en) | 2012-05-25 | 2012-05-25 | Method for anchoring offshore facilities to the sea bed, foundation structure for offshore facilities and device |
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