EP2677086B1 - Verfahren zum Verankern einer Struktur in einem Gewässergrund und Unterwassergründung - Google Patents

Verfahren zum Verankern einer Struktur in einem Gewässergrund und Unterwassergründung Download PDF

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EP2677086B1
EP2677086B1 EP12004579.4A EP12004579A EP2677086B1 EP 2677086 B1 EP2677086 B1 EP 2677086B1 EP 12004579 A EP12004579 A EP 12004579A EP 2677086 B1 EP2677086 B1 EP 2677086B1
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EP
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water
bed
base element
screw anchor
anchored
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Stefan Michael Finkenzeller
Jürgen Klippenstein
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Bauer Maschinen GmbH
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Publication date
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    • E02D5/22—Piles
    • E02D5/62—Compacting the soil at the footing or in or along a casing by forcing cement or like material through tubes

Definitions

  • the invention relates to a method for anchoring a structure in a river bottom. Furthermore, the invention relates to an underwater foundation for a structure, in particular a wind turbine.
  • Underwater foundations are increasingly needed, especially in the off-shore area.
  • Such underwater foundations are used for anchoring a variety of structures, such as over-water wind turbines or turbines arranged under water for tidal power plants.
  • For such underwater foundations it is known to create bored piles.
  • a cased or uncased hole is created in the waterbed.
  • the borehole is then filled by means of a concrete suspension which cures to the bored piles.
  • Such a method is approximately from the EP 2 354 321 A1 known.
  • the invention has the object of providing an underwater foundation efficiently and at the same time very gently introduce into a body of water.
  • a first basic idea of the invention is to provide one or more screw anchors as anchoring elements in the bottom of the water.
  • These rod-shaped or rod-shaped screw anchors have on their outer circumference on one or more helices, so that they can be screwed in an efficient manner by a rotary motion in a body of water. There is no or little excavation on the ground.
  • the relatively narrow screw anchors which generally have diameters between 5 cm to 30 cm, are relatively easy to handle even under water.
  • Another aspect of the invention is not to fix the anchoring structure directly to the screw anchors. Rather, a basic element is attached to the attachment section of the screw anchor protruding from the body of the water arranged for the foundation.
  • the base element has a holder, which is adapted to the structure to be anchored.
  • the base member is thus formed as an adapter member between the attachment portion of the screw anchor and the bearing feet of a structure to be anchored.
  • the base element can be fastened above the body of water exclusively to the attachment sections or preferably placed on the body of the ground and be biased by means of a tensioning device relative to the body of the water.
  • a threaded portion may be provided on the attachment portion of the screw anchor, wherein by means of corresponding threaded nuts or screws, the base member is releasably secured to the screw anchor.
  • the attachment may also include clamping by means of clamping wedges or other locking means.
  • a preferred embodiment of the invention is that for a base element, a plurality of screw anchors is introduced in a predetermined arrangement pattern in the riverbed and that the base member is attached to the plurality of screw anchors.
  • a plurality of screw anchors is introduced in a predetermined arrangement pattern in the riverbed and that the base member is attached to the plurality of screw anchors.
  • an almost arbitrary number and arrangement of screw anchors can be selected.
  • the screw anchors may preferably have a length between 3 m to 25 m.
  • Another flexibility for the underwater foundation is achieved according to the invention in that several basic elements are mounted on the bottom of the water. Depending on the structure to be anchored, one or more base elements can therefore be provided. Preferably, between 2 to 10 base elements are arranged so that the foundation load of a structure is distributed among these plurality of base elements.
  • a particularly stable underwater foundation results according to the invention in that the base elements are mounted in a predetermined arrangement, wherein the structure to be anchored a framework-like jacket structure with a Central central receptacle and disposed thereon bearing feet, which are attached to the brackets of the base elements.
  • a jacket structure is a foot or base region of the overall structure, through which a load distribution on the individual base elements takes place.
  • the jacket structure may have 3 or 4 struts, which extend from a central receptacle, in particular a central tube to the lower bearing feet.
  • the bearing feet are preferably formed in a shank-shaped and can be inserted into suitably arranged tubular brackets on the base elements and fastened by suitable locking devices, in particular screw connections.
  • ballast body is arranged on the base element before or after anchoring.
  • the ballast body may be a concrete or steel element.
  • a particularly gentle anchoring is inventively achieved in that the screw anchors are screwed with a drilling device in the body of water.
  • the drilling device can be arranged above or below water.
  • an axial driving force can additionally be exerted on the screw anchor.
  • the driving force of the screw anchor is applied alone or to a substantial extent by the helical screw on the outside of the screw anchor during rotation.
  • the necessary anchoring force can be applied simply by screwing in the screw anchors.
  • the screw anchor is anchored in the waterbed additionally with a binder, which is injected into an outer peripheral region of the screw anchor.
  • the binder can be injected in particular by a central channel in the screw anchor by high-pressure injection via radial outlet nozzles on the anchoring portion of the screw anchor in the outer peripheral region. This results in an additional connection and increase the frictional forces between the screw anchor and the surrounding soil material.
  • a mast is provided, which is introduced into the central receptacle of the jacket structure and attached thereto.
  • the mast may extend upward from the submerged jacket structure beyond the water surface.
  • an underwater foundation is furthermore provided for a structure, wherein the underwater foundation is anchored in a body of water, wherein a lower anchoring portion is anchored in the body of water and an upper fastening portion of the screw anchor protrudes from the body of water and has at least one base element , which is arranged under water and attached to the at least one screw anchor, wherein the base member has a holder for the structure.
  • This underwater foundation is produced in particular by the method described above. This results in the above-described advantages.
  • the base element can be a solid body. It is preferred, according to the invention, that the base element is formed like a scaffold. As a result, the base element provides less attack surface, especially in underwater currents.
  • an upper and a lower carrier level may be provided, which are interconnected via vertical supports.
  • a further advantageous embodiment consists in that a base element has one or more holders for receiving the structure.
  • the holders may in particular be sleeve-shaped receptacles or supports, in which corresponding shaft-shaped bearing feet of the structure to be anchored are inserted and fastened therein.
  • one or more support areas for ballast body are formed on the base member.
  • the bearing areas are provided in particular on the upper side of the base element. With a correspondingly high weight of the ballast body, these require no additional attachment.
  • fastening bolts or additional locking or fastening devices for fixing the ballast body may be provided on the base member.
  • the invention further relates to a wind turbine with a mast, which is anchored in a body of water by means of the above underwater foundation.
  • the wind turbine comprises a mast up to more than 100 m high, at the upper mast area of which a windmill with a generator is arranged, which converts a rotary motion of the windmill into electrical energy.
  • Fig. 1 is introduced on a body of water 5 a planum, so a largely flat surface produced.
  • a plurality of screw anchors 20 are screwed for a total of four base elements to be provided in the illustrated embodiment.
  • the rod-shaped screw anchor 20 have a lower anchoring portion 22 which is provided with a single helical coil 26 which is approximately disc-shaped.
  • the screw anchor 20 are drilled helically into the water bottom.
  • scaffold-like base elements 30 are lowered onto the body of water 5 by a ship or pontoon (not shown) by means of a crane and positioned on the respective fastening sections 24 of the screw anchors 20, as seen in FIG Fig. 2 can be seen.
  • a base member 30 has a box-shaped scaffolding frame 32, which is constructed of double-T-beams. According to the arrangement pattern of the screw anchor 20 sleeve-shaped fastening means 37 are arranged. The base element 30 is positioned on the bottom of the water 5 so that the pin-shaped fastening portions 24 of the screw anchor 20 fit into the sleeve-shaped fastening means 37.
  • locking means in particular screw, the sleeve-shaped fastening means can be firmly connected to the mounting portions 24 of the screw anchor 20.
  • a tubular central receptacle 34 is arranged for a structure to be anchored. Furthermore, 30 bearing areas 38 are provided on the top of the base member, on which a total of eight identically constructed, prismatic ballast body 40 are discontinued.
  • the structure 10 is formed in the illustrated embodiment as a so-called jacket structure 12, which can serve as a foot area for receiving a mast, such as for a wind turbine.
  • This jacket structure 12 comprises four shaft-shaped, vertically extending bearing feet 16 corresponding to the number of provided base members 30, which are positioned and secured in the sleeve-shaped brackets 34 of the base members 30.
  • the bolt-like bearing feet 16 are connected to each other via side struts 17, which enclose a square.
  • a sleeve-shaped central receptacle 14 is centrally located, which is connected via four center struts 18 and four diagonal struts 19 with the side struts 17 and thus the bearing feet 16.
  • the central receptacle 14 is provided for receiving and holding a mast. After Attachment of the jacket structure 12, which is usually under water, a mast lowered from the water surface and a mast base in the central receptacle 14 are attached.
  • the base member 30 has a scaffolding frame 32, which consists essentially of two horizontal planes, which are welded together from horizontal beams 42 lattice-like. The upper and the lower horizontal plane are welded together by vertical supports 44, so that a cuboid scaffolding frame 32 is formed.
  • the outer sleeve-shaped fasteners 37 open into a total of eight diagonal supports 46, which extend from the upper horizontal plane to the central, vertically extending bracket 34. Between the diagonal supports 46 32 support areas 38 are arranged on the top of the upper horizontal plane of the scaffolding frame, on which a total of eight prismatic Balast stresses 40 are arranged.
  • the Balast stresses 40 are formed in particular of concrete and serve the Auflastêt.
  • an underwater foundation 1 is created by the inventive method, which again schematically in Fig. 5 is shown.
  • a total of four basic elements 30 are arranged on the bottom of the river and anchored in the body 5 via nine screw anchors 20 in each case.
  • On the base elements 30 is in each case a central, tubular holder 34 is arranged, which is connected via diagonal supports 46 laterally connected to the tubular fastening means 37.
  • the central attachment means 37 on the base member 30 is directly connected to the central support 34.
  • a structure 10 is placed, wherein a total of four bearing feet 16 suitably protrude into the brackets 34 and are secured therein.
  • the underwater foundation 1 is particularly suitable for off-shore applications, - but can also be used in lakes, rivers or other waters.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verankern einer Struktur in einem Gewässergrund. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Unterwassergründung für eine Struktur, insbesondere eine Windkraftanlage.
  • Unterwassergründungen werden insbesondere im Off-Shore-Bereich in immer stärkerem Maße benötigt. Derartige Unterwassergründungen dienen zum Verankern verschiedenster Strukturen, etwa nach über Wasser ragende Windkraftanlagen oder unter Wasser angeordnete Turbinen für Gezeitenkraftwerke. Für derartige Unterwassergründungen ist es bekannt, Bohrpfähle zu erstellen. Hierbei wird eine verrohrte oder unverrohrte Bohrung in den Gewässergrund erstellt. Das Bohrloch wird anschließend mittels einer Betonsuspension ausgefüllt, welche zu den Bohrpfählen aushärtet. Ein derartiges Verfahren ist etwa aus der EP 2 354 321 A1 bekannt.
  • Das Erstellen derartiger betonierter Bohrpfähle ist jedoch zeit- und arbeitsaufwendig. Bei der Verwendung von Stützrohren besteht zudem das Problem, dass diese insbesondere bei stärkeren Unterwasser-Strömungen aufgrund ihrer relativ großen Angriffsfläche schwer zu handhaben sind. Zudem fällt beim Bohren Bohrklein an, welches aufwendig abzufördern ist und eine unerwünschte Verunreinigung des Gewässers bewirken kann.
  • Weiterhin ist es bekannt, Rammpfähle in einen Gewässergrund mittels einer Ramme für eine Unterwassergründung einzubringen. Allerdings kommt es durch die Schlagimpulse bei Unterwasserarbeiten zu einer erheblichen Schallabstrahlung, welche in ganz erheblichem Maße die Unterwasserfauna beeinträchtigen kann. Derartige Rammverfahren sind daher in einigen Anwendungsbereichen aus Umweltschutz- gründen unerwünscht oder nicht erlaubt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Unterwassergründung effizient und zugleich besonders schonend in einen Gewässergrund einzubringen.
  • Die Erfindung wird zum einen durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und zum anderen durch eine Unterwassergründung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Verankern einer Struktur in einem Gewässergrund umfasst die Verfahrensschritte:
    • Einbringen mindestens eines Schraubankers in den Gewässergrund, wobei ein unterer Verankerungsabschnitt in den Gewässergrund verankert ist und ein oberer Befestigungsabschnitt des Schraubankers aus dem Gewässergrund vorsteht,
    • Anordnen und Befestigen eines Basiselementes an dem Befestigungsabschnitt des Schraubankers, wobei das Basiselement eine Halterung für die Struktur aufweist, und
    • Anordnen und Befestigen der Struktur an der Halterung des Basiselementes.
  • Ein erster Grundgedanke der Erfindung liegt darin, als Verankerungselemente im Gewässergrund einen oder mehrere Schraubanker vorzusehen. Diese stab- oder stangenförmigen Schraubanker weisen an ihrem Außenumfang einen oder mehrere Schraubwendeln auf, so dass diese in effizienter Weise durch eine Drehbewegung in einen Gewässergrund eingeschraubt werden können. Dabei fällt kein oder kaum Bodenaushub an. Zudem sind die relativ schmalen Schraubanker, welche in der Regel Durchmesser zwischen 5 cm bis 30 cm aufweisen, auch unter Wasser relativ leicht zu handhaben.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung liegt darin, die zur verankernde Struktur nicht unmittelbar an den Schraubankern zu befestigen. Vielmehr wird an den aus dem Gewässergrund vorstehenden Befestigungsabschnitt des Schraubankers ein Basiselement für die Gründung angeordnet. Das Basiselement weist eine Halterung auf, welche an die zu verankernde Struktur angepasst ist. Das Basiselement ist somit als ein Adapterglied zwischen dem Befestigungsabschnitt des Schraubankers und den Lagerfüßen einer zu verankernden Struktur ausgebildet.
  • Das Basiselement kann oberhalb des Gewässergrundes ausschließlich an den Befestigungsabschnitten befestigt sein oder vorzugsweise auf den Gewässergrund aufgesetzt und mittels einer Spanneinrichtung gegenüber dem Gewässergrund vorgespannt sein. Zur Befestigung und/oder Verspannung kann an dem Befestigungsabschnitt des Schraubankers ein Gewindebereich vorgesehen sein, wobei mittels entsprechender Gewindemuttern oder Schrauben das Basiselement lösbar an dem Schraubanker befestigt wird. Die Befestigung kann auch eine Klemmung mittels Klemmkeilen oder eine andere Verriegelungsweise umfassen.
  • Auf diese Weise ist es auch ohne Weiteres möglich, die Basiselemente und gegebenenfalls auch die Schraubanker durch einfache Demontage wieder zu entfernen.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass für ein Basiselement eine Vielzahl von Schraubankern in einem vorgegebenen Anordnungsmuster in den Gewässergrund eingebracht wird und dass das Basiselement an der Vielzahl von Schraubankern befestigt wird. Entsprechend der zu verankernden Struktur und den notwendigen Lagerkräften kann eine nahezu beliebige Anzahl und Anordnung von Schraubankern gewählt werden. Vorzugsweise sind je Basiselement zwischen 4 und 20 Schraubanker vorgesehen. Die Schraubanker können dabei vorzugsweise eine Länge zwischen 3 m bis 25 m aufweisen.
  • Eine weitere Flexibilität für die Unterwassergründung wird nach der Erfindung dadurch erreicht, dass mehrere Basiselemente auf dem Gewässergrund angebracht werden. Abhängig von der zu verankernden Struktur können also ein oder mehrere Basiselemente vorgesehen sein. Vorzugsweise sind zwischen 2 bis 10 Basiselemente angeordnet, so dass die Gründungslast einer Struktur auf diese Vielzahl von Basiselementen verteilt wird.
  • Eine besonders stabile Unterwassergründung ergibt sich nach der Erfindung dadurch, dass die Basiselemente in einer vorgegebenen Anordnung angebracht werden, wobei die zu verankernde Struktur eine gerüstartige Jacket-Struktur mit einer mittigen Zentralaufnahme und daran angeordneten Lagerfüßen aufweist, welche an den Halterungen der Basiselemente befestigt werden. Eine Jacket-Struktur ist dabei ein Fuß- oder Basisbereich der Gesamtstruktur, durch welche eine Lastverteilung auf die einzelnen Basiselemente erfolgt. Insbesondere kann die Jacket-Struktur 3 oder 4 Streben aufweisen, welche sich von einer zentralen Aufnahme, insbesondere einen Zentralrohr zu den unteren Lagerfüßen erstrecken. Die Lagerfüße sind vorzugsweise schaftförmig ausgebildet und können in dazu passend angeordnete rohrförmige Halterungen an den Basiselementen eingesetzt und durch geeignete Verriegelungseinrichtungen, insbesondere Schraubverbindungen, befestigt werden.
  • Eine weitere Festigkeitserhöhung der Unterwassergründung wird nach der Erfindung dadurch erreicht, dass auf dem Basiselement vor oder nach dem Verankern mindestens ein Ballastkörper angeordnet wird. Der Ballastkörper kann ein Beton- oder Stahlelement sein. Durch die Erhöhung der Auflast auf dem Basiselement wird bestehenden Auftriebskräften des Basiselementes oder der zu verankernden Struktur entgegengewirkt. Dies führt zu einer Entlastung der Schraubanker.
  • Ein besonders schonendes Verankern wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Schraubanker mit einer Bohrvorrichtung in den Gewässergrund eingeschraubt werden. Die Bohrvorrichtung kann dabei über oder unter Wasser angeordnet sein. Mittels der Bohrvorrichtung kann zusätzlich eine axiale Vortriebskraft auf den Schraubanker ausgeübt werden. Vorzugsweise wird die Vortriebskraft des Schraubankers alleine oder zu einem wesentlichen Teil durch die Schraubwendel an der Außenseite des Schraubankers bei Drehung aufgebracht.
  • Abhängig von Gewässergrund kann allein durch das Einschrauben der Schraubanker die notwendige Verankerungskraft aufgebracht werden. Für bestimmte Anwendungsfälle ist es nach der Erfindung vorgesehen, dass der Schraubanker im Gewässergrund zusätzlich mit einem Bindemittel verankert wird, welches in einen Außenumfangsbereich des Schraubankers eingespritzt wird. Das Bindemittel kann insbesondere durch einen mittigen Kanal im Schraubanker durch Hochdruckinjektion über radiale Austrittsdüsen am Verankerungsabschnitt des Schraubankers in den Außenumfangsbereich eingespritzt werden. Hierdurch erfolgt eine zusätzliche Verbindung und Erhöhung der Reibkräfte zwischen dem Schraubanker und dem umgebenden Bodenmaterial.
  • Weiterhin ist es nach der Erfindung bevorzugt, dass ein Mast vorgesehen wird, wel- cher in die Zentralaufnahme der Jacket-Struktur eingeführt und daran befestigt wird. Der Mast kann sich insbesondere von der unter Wasser liegenden Jacket-Struktur nach oben über die Wasseroberfläche hinaus erstrecken.
  • Nach der Erfindung ist weiterhin eine Unterwassergründung für eine Struktur vorgesehen, wobei die Unterwassergründung mindestens einen Schraubanker, welcher in einen Gewässergrund eingebracht ist, wobei ein unterer Verankerungsabschnitt in den Gewässergrund verankert ist und ein oberer Befestigungsabschnitt des Schraubankers aus dem Gewässergrund vorsteht und mindestens ein Basiselement aufweist, welches unter Wasser angeordnet und an dem mindestens einen Schraubanker befestigt ist, wobei das Basiselement eine Halterung für die Struktur aufweist. Diese Unterwassergründung wird insbesondere durch das vorbeschriebene Verfahren hergestellt. Es ergeben sich dabei die vorbeschriebenen Vorteile.
  • Grundsätzlich kann das Basiselement ein massiver Körper sein. Bevorzugt ist es, nach der Erfindung, dass das Basiselement gerüstartig ausgebildet ist. Hierdurch bietet das Basiselement insbesondere bei Unterwasser-Strömungen weniger Angriffsfläche. Für eine gute Lastverteilung kann eine obere und eine untere Trägerebene vorgesehen sein, welche über Vertikalstützen miteinander verbunden sind.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, dass ein Basiselement ein oder mehrere Halterungen zum Aufnehmen der Struktur aufweist. Die Halterungen können insbesondere hülsenförmige Aufnahmen oder Auflager sein, in welchen entsprechende schaftförmige Lagerfüße der zu verankernden Struktur eingesteckt und darin befestigt werden.
  • Zur Erhöhung der Auflast ist es nach der Erfindung vorgesehen, dass an dem Basiselement ein oder mehrere Auflagebereiche für Ballastkörper ausgebildet sind. Die Auflagebereiche sind insbesondere an der Oberseite des Basiselementes vorgesehen. Bei einem entsprechend hohen Gewicht der Ballastkörper benötigen diese keine zusätzliche Befestigung. Zusätzlich können jedoch auch Befestigungsbolzen oder zusätzliche Verriegelungs- oder Befestigungseinrichtungen zum Fixieren der Ballastkörper an dem Basiselement vorgesehen sein.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin eine Windkraftanlage mit einem Mast, welcher in einen Gewässergrund mittels der vorbeschriebenen Unterwassergründung verankert ist. Die Windkraftanlage umfasst einen bis zu über 100 m hohen Mast, an dessen oberen Mastbereich ein Windrad mit einem Generator angeordnet ist, welcher eine Drehbewegung des Windrades in elektrische Energie umwandelt.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen weiter beschrieben, welche schematisch in den Zeichnungen dargestellt sind. In den Zeichnungen zeigen:
    • Fig. 1:
    Eine schematische Ansicht zu eingebrachten Schraubankern in einem Gewässergrund gemäß einem ersten Schritt der Erfindung;
    Fig. 2:
    eine perspektivische Ansicht zur Anordnung von Basiselementen am Gewässergrund gemäß einem zweiten Schritt nach der Erfindung;
    Fig. 3:
    das Anordnen einer zu verankernden Struktur auf den Basiselementen gemäß einem dritten Schritt nach der Erfindung;
    Fig. 4:
    eine perspektivische Ansicht eines Basiselementes nach der Erfindung; und
    Fig. 5:
    eine schematische Ansicht einer Unterwassergründung nach der Erfindung.
  • Gemäß Fig. 1 wird einleitend an einem Gewässergrund 5 ein Planum, also eine weitgehend ebene Fläche hergestellt. In diesem Bereich des Gewässergrundes 5 werden bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine Vielzahl von Schraubankern 20 für insgesamt vier vorzusehende Basiselemente eingeschraubt. Die stangenförmigen Schraubanker 20 weisen einen unteren Verankerungsabschnitt 22 auf, welcher mit einer einzelnen Schraubwendel 26 versehen ist, welche etwa scheibenförmig gebildet ist. Mittels eines nicht dargestellten Bohrgerätes werden die Schraubanker 20 in den Gewässergrund schraubenartig eingebohrt. Für jedes der vier anzuordnenden Basiselemente sind bei der dargestellten Ausführungsform insgesamt neun Schraubanker 20 in einem quadratischen Anordnungsmuster mit gleichem Abstand zueinander eingebracht. Ein oberer Befestigungsabschnitt 24, welcher etwa 10 bis 20 % der Gesamtlänge des Schraubankers 20 ausmacht, ragt aus dem Gewässergrund 5 hervor.
  • Nach diesem ersten Verfahrensschritt werden von einem nicht dargestellten Schiff - oder Ponton mittels eines Kranes gerüstartige Basiselemente 30 auf den Gewässergrund 5 abgesenkt und auf den jeweiligen Befestigungsabschnitten 24 der Schraubanker 20 positioniert, wie aus Fig. 2 zu ersehen ist.
  • Ein Basiselement 30 weist einen kastenförmigen Gerüstrahmen 32 auf, welcher aus Doppel-T-Trägern aufgebaut ist. Entsprechend dem Anordnungsmuster der Schraubanker 20 sind hülsenförmige Befestigungseinrichtungen 37 angeordnet. Das Basiselement 30 wird so am Gewässergrund 5 positioniert, dass die stiftförmigen Befestigungsabschnitte 24 der Schraubanker 20 passend in die hülsenförmigen Befestigungseinrichtungen 37 hineinragen. Durch nicht dargestellte Verriegelungsmittel, insbesondere Schraubverbindungen, können die hülsenförmigen Befestigungseinrichtungen fest mit den Befestigungsabschnitten 24 der Schraubanker 20 verbunden werden.
  • In einem Mittelbereich des Basiselementes 30 ist eine rohrförmige Zentralaufnahme 34 für eine zu verankernde Struktur angeordnet. Weiterhin sind an der Oberseite des Basiselementes 30 Auflagebereiche 38 vorgesehen, auf welchen insgesamt acht gleich aufgebaute, prismenförmige Ballastkörper 40 abgesetzt sind.
  • Nach dem Anordnen und Befestigen der Basiselemente 30 unter Wasser am Gewässergrund 5 wird von der Wasseroberfläche die eigentliche zu verankernde Struktur 10 abgesenkt und in den Halterungen 34 der Basiselemente 30 positioniert, wie sich auf Fig. 3 ergibt.
  • Die Struktur 10 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als eine sogenannte Jacket-Struktur 12 ausgebildet, welche als ein Fußbereich zur Aufnahme eines Mastes, etwa für eine Windkraftanlage, dienen kann. Diese Jacket-Struktur 12 umfasst entsprechend der Anzahl der vorgesehenen Basiselemente 30 vier schaftförmige, sich vertikal erstreckende Lagerfüße 16, welche in den hülsenförmigen Halterungen 34 der Basiselemente 30 positioniert und darin befestigt werden. Die bolzenartigen Lagerfüße 16 sind über Seitenstreben 17 miteinander verbunden, welche ein Quadrat umschließen. Innerhalb dieser Anordnung ist mittig eine hülsenförmige Zentralaufnahme 14 angeordnet, welche über vier Mittenstreben 18 und vier Diagonalstreben 19 mit den Seitenstreben 17 und damit den Lagerfüßen 16 verbunden ist. Die Zentralaufnahme 14 ist zum Aufnehmen und Haltern eines Mastes vorgesehen. Nach der Befestigung der Jacket-Struktur 12, welche üblicherweise unter Wasser liegt, kann ein Mast von der Wasseroberfläche abgesenkt und ein Mastfuß in der Zentralaufnahme 14 befestigt werden.
  • Gemäß Fig. 4 ist ein Ausführungsbeispiel für ein Basiselement 30 nach der Erfindung näher dargestellt. Das Basiselement 30 weist einen Gerüstrahmen 32 auf, welcher im Wesentlichen aus zwei horizontalen Ebenen besteht, welche aus Horizontalträgern 42 gitterartig zusammengeschweißt sind. Die obere und die untere Horizontalebene sind über Vertikalstützen 44 miteinander verschweißt, so dass ein quaderartiger Gerüstrahmen 32 gebildet ist.
  • Entsprechend den Positionen der Schraubanker 20 erstrecken sich vertikal durch den Gerüstrahmen 32 hülsenförmige Befestigungseinrichtungen 37. An ihrem oberen Ende münden die äußeren hülsenförmigen Befestigungseinrichtungen 37 in insgesamt acht Diagonalstützen 46, welche sich von der oberen Horizontalebene zu der mittigen, sich vertikal erstreckenden Halterung 34 erstrecken. Zwischen den Diagonalstützen 46 sind an der Oberseite der oberen Horizontalebene des Gerüstrahmens 32 Auflagebereiche 38 angeordnet, auf welchen insgesamt acht prismenförmige Balastkörper 40 angeordnet sind. Die Balastkörper 40 sind insbesondere aus Beton gebildet und dienen der Auflastsicherung.
  • Insgesamt wird durch das erfindungsgemäße Verfahren eine Unterwassergründung 1 geschaffen, welche nochmals schematisch in Fig. 5 dargestellt ist. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind insgesamt vier Basiselemente 30 am Gewässergrund angeordnet und über jeweils neun Schraubanker 20 in dem Gewässergrund 5 verankert. Die Befestigung der Basiselemente 30 erfolgt über hülsenförmige Befestigungseinrichtungen 37, in welche sich die stabförmigen Befestigungsabschnitte 24 der Schraubanker 20 hineinerstrecken. An den Basiselementen 30 ist jeweils eine mittige, röhrenförmige Halterung 34 angeordnet, welche über Diagonalstützen 46 seitlich mit den röhrenförmigen Befestigungseinrichtungen 37 verbunden ist. Die mittige Befestigungseinrichtung 37 an dem Basiselement 30 ist unmittelbar mit der mittigen Halterung 34 verbunden. In die insgesamt vier Halterungen 34 ist eine Struktur 10 aufgesetzt, wobei insgesamt vier Lagerfüße 16 passend in die Halterungen 34 hineinragen und darin befestigt sind.
  • Die Unterwassergründung 1 ist insbesondere für Off-Shore-Anwendungen geeignet, - kann aber auch in Seen, Flüssen oder anderen Gewässern zur Anwendung kommen.

Claims (14)

  1. Verfahren zum Verankern einer Struktur (10) in einem Gewässergrund (5), mit den Verfahrensschritten:
    - Einbringen mindestens eines Schraubankers (20) in den Gewässergrund (5), wobei ein unterer Verankerungsabschnitt (22) in dem Gewässergrund (5) verankert ist und ein oberer Befestigungsabschnitt (24) des Schraubankers (20) aus dem Gewässergrund (5) vorsteht,
    - Anordnen und Befestigen eines Basiselementes (30) an dem Befestigungsabschnitt (24) des Schraubankers (20), wobei das Basiselement (30) eine Halterung (34) für die Struktur (10) aufweist, und
    - Anordnen und Befestigen der Struktur (10) an der Halterung (34) des Basiselementes (30).
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass für ein Basiselement (30) eine Vielzahl von Schraubankern (20) in einem vorgegebenen Anordnungsmuster in den Gewässergrund (5) eingebracht wird und
    dass das Basiselement (30) an der Vielzahl von Schraubankern (20) in dem Anordnungsmuster befestigt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass mehrere Basiselemente (30) auf dem Gewässergrund (5) angebracht werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 3,
    - dadurch gekennzeichnet,
    dass die Basiselemente (30) in einer vorgegebenen Anordnung angebracht werden, wobei die zu verankernde Struktur (10) eine gerüstartige Jacket-Struktur (12) mit einer mittigen Zentralaufnahme (14) und daran angeordneten Lagerfüßen (16) aufweist, welche an den Halterungen (34) der Basiselemente (30) befestigt werden.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass auf dem Basiselement (30) vor oder nach dem Verankern mindestens ein Ballastkörper (40) angeordnet wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Schraubanker (20) mit einer Bohrvorrichtung in den Gewässergrund (5) eingeschraubt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Schraubanker (20) in dem Gewässergrund (5) zusätzlich mit einem Bindemittel verankert wird, welches in einen Außenumfangsbereich des Schraubankers (20) eingespritzt wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Halterungen (34) der Basiselemente (30) als Aufnahmerohre ausgebildet sind, in welche schaftförmige Lagerfüße (16) der Struktur (10) eingeführt werden.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass ein Mast vorgesehen wird, welcher in die Zentralaufnahme (14) der Jacket-Struktur (12) eingeführt und daran befestigt wird.
  10. Unterwassergründung für eine Struktur (10), mit
    - mindestens einem Schraubanker (20), welcher in einen Gewässergrund (5) eingebracht ist, wobei ein unterer Verankerungsabschnitt (22) in dem Gewässergrund (5) verankert ist und ein oberer Befestigungsabschnitt (24) des Schraubankers (20) aus dem Gewässergrund (5) vorsteht, und
    - mindestens einem Basiselement (30), welches unter Wasser angeordnet und an dem mindestens einen Schraubanker (20) befestigt ist, wobei das Basiselement (30) eine Halterung (34) für die Struktur (10) aufweist.
  11. Unterwassergründung nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Basiselement (30) gerüstartig ausgebildet ist.
  12. Unterwassergründung nach Anspruch 10 oder 11,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass ein Basiselement (30) eine oder mehrere Halterungen (34) zum Aufnehmen der Struktur (10) aufweist.
  13. Unterwassergründung nach einem der Ansprüche 10 bis 12,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass an dem Basiselement (30) ein oder mehrere Auflagebereiche (38) für Ballastkörper (40) ausgebildet sind.
  14. Windkraftanlage mit einem Mast, welcher in einen Gewässergrund (5) mittels einer Unterwassergründung (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 13 verankert ist.
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