EP2930275A1 - System und Verfahren zum Herstellen einer Gründung für ein Bauwerk im Wasser - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a method for producing a foundation for a building in the water in which a tubular hollow body is arranged at the bottom of the water, a drilling device is arranged in the hollow body, in the bottom of the water a cavity below the hollow body is generated, in which the soil is removed by means of the drilling device , and the hollow body is lowered into the cavity until a predetermined depth in the soil is reached, the drilling device is then removed from the hollow body, a foundation element is introduced and lowered into the cavity in the interior of the hollow body, and the space between the cavity wall and the outside of the foundation element is filled.
- the invention relates to a system for producing a foundation for a structure in the water with a tubular hollow body, with a drivable in the hollow body boring device, which is adapted to produce in the bottom of the water a cavity below the hollow body, in which the soil is removed by means of the drilling device , And in which the hollow body is lowered, with a foundation element, which is embeddable and lowerable into the cavity in the interior of the hollow body, and with a filling material that is suitable, a gap, which after removal of the hollow body between the cavity wall and the outside of the Foundation element is present, to fill.
- a platform is arranged at a foundation site, which has a guide element for a monopile to be introduced.
- the monopile is placed in the soil and then the annulus is filled between the monopile in the soil.
- a wind turbine is installed via a connecting section.
- the foundation structure is divided into two parts, in which a monopile is first introduced, in which then subsequently a second tubular element is set, on which then the connection adapter and on the turn the wind turbine are applied.
- a lost formwork is placed in the ground in which then the monopile is placed on the then the connection adapter and the wind turbine are placed.
- a jack-up platform or a comparable carrier vehicle is provided at the foundation site, with which in particular the guidance of the monopile during the introduction is accomplished. The use of such jack-up platforms is expensive.
- the invention provides that a guide device is placed on the water base surface at the place of foundation, in which the tubular hollow body is arranged in the guide device in the insertion direction, that the hollow body is removed from the cavity after the introduction of the foundation element , And that the guide element is removed.
- the guide device is deposited as a separate unit on the water base surface.
- the tubular hollow body is used, which acts as a kind of casing.
- the drilling device is introduced, which then subsequently removes the soil in the foundation area.
- the casing is optionally introduced controlled by the guide device. Once the casing has been inserted into the ground to its final depth, drilling is stopped and the drilling device removed from the casing.
- a further teaching of the invention provides that the guide element is removed before or after the introduction of the foundation element in the hollow body. Furthermore, it is advantageous that the hollow body is closed after removal of the drilling device with a closure element, wherein preferably before the introduction of the foundation element, the closure element is removed and / or it is preferably in the closure element is a lid. By closing the hollow body, it is possible, especially in waters with strong currents or high sediment content to close the hollow body to prevent material entry in a simple manner.
- Another teaching of the invention provides that a cementitious material is used to fill the cavity between the cavity wall and the foundation element. This makes it possible in a particularly simple manner to achieve a corresponding fixation of the foundation element in the ground. Furthermore, it is advantageous that the foundation element is a pile. Furthermore, it is advantageous that the building is a wind turbine.
- the solution according to the invention provides that a guide device is provided, which is deductible at the foundation on the water base surface and in which the hollow body can be arranged in the direction of insertion, and that the hollow body is designed so that it is after the introduction of the foundation member of the Cavity is removable.
- An advantageous embodiment of the invention provides that a closure element is provided, with which the hollow body is closable. This is preferably a lid.
- the foundation element is a pile, and / or that the backfill material is a cementitious material.
- a guide device 13 is arranged in the water 11 on the ground 12 (see Fig. 1 ).
- the guide device 13 has a pipe section 14 which is connected to a flat support body 15 on the body of water 12.
- To support diagonal struts 16 are arranged between the pipe section and the support body.
- a hollow body arranged in the form of a casing 18.
- a drilling device 20 is arranged in the interior 19 of the casing 18. With a drill head 21 of the drilling device 20 located in the removal area to be solved bottom 22 is removed. This creates a cavity 23, in the progress of Bohrfort suits (see Fig. 4 ) the casing tube 18 is lowered into the cavity 23.
- the drilling device 20 is removed from the interior 19 of the casing 18.
- Fig. 6 can then be applied to the closing of the interior 19 of the casing 18, a cover member 25 on the projecting into the water 11 end 26 of the casing, so that then the interior 19 is closed to material input by inflowing water.
- the thus-prepared foundation site 10 can now be found in the in Fig. 6 state shown remain until the subsequent construction steps of the structure 100 are performed.
- Fig. 7 is shown, the lid 25 removed and then, as in Fig. 8 is shown, introduced into the interior 19 of the casing 18, a foundation pile 27 and on the Cavity deepest turned off. Subsequently, the casing tube 18 is removed from the cavity 23, as in Fig.
- annular space 30 Between the outer wall 28 of the cavity 23 and the outer wall 29 of the foundation pile 27 thus there is an annular space 30 (see Fig. 10 ).
- a filling material 31 is introduced and the previously located in the annular space 30 water displaced thereby. This is continued until the filling material 31 in the annular space 30 has reached the height of the body of water 12.
- the guide device 13 After hardening of the filling material 31, the guide device 13 is then removed and the foundation pile 27 is located free-standing in the body of water 11 starting from the water bottom 12.
- a connecting element 32 is then arranged on the foundation pile 27 (see FIG Fig. 14 ), on which then the wind turbine 100 (see Fig. 15 ) is built.
Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Gründung für ein Bauwerk im Wasser bei dem ein rohrförmiger Hohlkörper am Gewässergrund angeordnet wird, im Hohlkörper eine Bohrvorrichtung angeordnet wird, im Gewässerboden ein Hohlraum unterhalb des Hohlkörpers erzeugt wird, in dem der Boden mittels der Bohrvorrichtung entfernt wird, und der Hohlkörper in den Hohlraum abgesenkt wird, bis eine vorgesehene Tiefe im Boden erreicht wird, die Bohrvorrichtung anschließend aus dem Hohlkörper entfernt wird, ein Gründungselement in den Hohlraum im Inneren des Hohlkörpers eingebracht und abgesenkt wird, und der Zwischenraum zwischen Hohlraumwand und der Außenseite des Gründungselements verfüllt wird. Weiterhin betrifft die Erfindung ein System zum Herstellen einer Gründung für ein Bauwerk im Wasser mit einem rohrförmigen Hohlkörper, mit einer im Hohlkörper anordbaren Bohrvorrichtung, die geeignet ist, im Gewässerboden einen Hohlraum unterhalb des Hohlkörpers zu erzeugen, in dem der Boden mittels der Bohrvorrichtung entfernt wird, und in den der Hohlkörper abgesenkt wird, mit einem Gründungselement, das in den Hohlraum im Inneren des Hohlkörpers eingebringbar und absenkbar ist, und mit einem Verfüllmaterial, dass geeignet ist, einen Zwischenraum, der nach einem Entfernen des Hohlköpers zwischen Hohlraumwand und der Außenseite des Gründungselements vorliegt, zu verfüllen.
- Ein solches Verfahren und ein solches System sind aus der
EP 2500473 B1 bekannt. Hier wird an einem Gründungsort eine Plattform angeordnet, die ein Führungselement für einen einzubringenden Monopile aufweist. Der Monopile wird in den Boden eingebracht und anschließend wird der Ringraum zwischen dem Monopile im Boden verfüllt. Als erste Variante wird der Monopile direkt eingebracht, auf dem dann über einen Verbindungsabschnitt eine Windkraftanlage installiert wird. Alternativ wird als zweite Variante das Gründungsbauwerk in zwei Teile aufgeteilt, in dem zuerst ein Monopile eingebracht wird, in dem dann anschließend ein zweites rohrförmiges Element eingestellt wird, auf dem dann der Verbindungsadapter und auf dem wiederum die Windkraftanlage aufgebracht werden. Als dritte Variante wird zunächst eine verlorene Schalung in den Boden eingebracht in die dann der Monopile gestellt wird, auf den dann der Verbindungsadapter und die Windkraftanlage aufgestellt werden. Um die zuvor beschriebenen Verfahren durchführen zu können, ist an der Gründungsstelle eine Jack-Up-Plattform oder ein vergleichbares Trägerfahrzeug vorgesehen, mit der insbesondere die Führung des Monopiles beim Einbringen bewerkstelligt wird. Der Einsatz solcher Jack-Up-Plattformen ist teuer. - Es ist daher Aufgabe der Erfindung, das vorgenannte Verfahren dahingehend zu verbessern, dass es kostengünstiger durchgeführt werden kann.
- Zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens sieht die Erfindung vor, dass am Gründungsort eine Führungsvorrichtung auf der Gewässergrundoberfläche abgesetzt wird, in der der rohrförmige Hohlkörper in der Führungsvorrichtung in Einbringrichtung angeordnet wird, dass der Hohlkörper nach dem Einbringen des Gründungselements aus dem Hohlraum entfernt wird, und dass das Führungselement entfernt wird.
- Eine Trennung der Führungsvorrichtung von der Plattform hat sich als vorteilhaft erwiesen, da es hierdurch möglich wird, das Verfahren in mehreren Abschnitten durchzuführen. In einem ersten Abschnitt wird daher die Führungsvorrichtung als separate Einheit auf der Gewässergrundoberfläche abgesetzt. In diese Führungsvorrichtung wird dann der rohrförmige Hohlkörper eingesetzt, der als eine Art Casing fungiert. In das Casing wird die Bohrvorrichtung eingebracht, die dann anschließend den Boden im Gründungsbereich entnimmt. In den dadurch entstehenden Hohlkörper wird gegebenenfalls kontrolliert durch die Führungsvorrichtung das Casing eingebracht. Ist das Casing bis an seine Endtiefe in den Boden eingebracht worden, wird das Bohren beendet, und die Bohrvorrichtung aus dem Casing entfernt. Durch das Vorsehen dieses Casings hat es sich als möglich erwiesen, in einem zweiten Verfahrensschritt dann den Monopile in das Casing einzubringen, das Casing zu entfernen und hinterher den Hohlraum zwischen Hohlraumwand und äußerer Wand des Gründungselements zu verfüllen. Nach dem Aushärten des Füllmaterials und der damit einhergehenden Fixierung des Gründungselements im Boden kann das Führungselement entfernt werden.
- Hierdurch ist es auf einfache Weise möglich, das im Stand der Technik beschriebene Verfahren in mehrere Abschnitte aufzuteilen, die kostengünstig von mehreren Einheiten durchgeführt werden können. So ist es möglich in einem Bereich, in dem mehrere Bauwerke errichtet werden sollen, mit einer ersten Einheit erst sämtliche Bohrungen vorzunehmen, um dann anschließend mit einer zweiten Einheit sehr viel schneller die einzelnen Bauwerke errichten zu können.
- Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass das Führungselement vor oder nach dem Einbringen des Gründungselements in den Hohlkörper entfernt wird. Weiterhin ist es vorteilhaft, dass der Hohlkörper nach dem Ausbau der Bohrvorrichtung mit einem Verschlusselement verschlossen wird, wobei bevorzugt vor dem Einbringen des Gründungselements das Verschlusselement entfernt wird und/oder es sich bevorzugt bei dem Verschlusselement um einen Deckel handelt. Durch das Verschließen des Hohlkörpers wird es möglich, insbesondere in Gewässern mit starken Strömungen bzw. hohem Sedimentanteil den Hohlkörper zu verschließen, um einen Materialeintrag auf einfache Weise zu verhindern.
- Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass zur Verfüllung des Hohlraums zwischen Hohlraumwand und Gründungselement ein zementhaltiges Material verwendet wird. Hierdurch ist es auf besonders einfache Weise möglich, eine entsprechende Fixierung des Gründungselements im Boden zu erreichen. Weiterhin ist vorteilhaft, dass es sich bei dem Gründungselement um einen Pfahl handelt. Weiterhin ist es vorteilhaft, dass es sich bei dem Bauwerk um eine Windkraftanlage handelt.
- Hinsichtlich des Systems sieht die erfindungsgemäße Lösung vor, dass eine Führungsvorrichtung vorgesehen wird, die am Gründungsort auf der Gewässergrundoberfläche absetzbar ist und in der der Hohlkörper in Einbringrichtung anordbar ist, und dass der Hohlkörper so ausgeführt ist, dass er nach dem Einbringen des Gründungselements aus dem Hohlraum entfernbar ist.
- Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass ein Verschlusselement vorgesehen ist, mit dem der Hohlkörper verschließbar ist. Hierbei handelt es sich bevorzugt um einen Deckel.
- Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass es sich bei dem Gründungselement um einen Pfahl handelt, und/oder dass es sich bei dem Verfüllmaterial um ein zementhaltiges Material handelt.
- Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen die
Fig. 1 bis 15 die einzelnen erfindungsgemäßen Verfahrensschritte und das erfindungsgemäße System. - An einem Gründungsort 10 für ein Offshore-Bauwerk in Form einer Windkraftanlage 100 wird im Wasser 11 auf dem Grund 12 eine Führungsvorrichtung 13 angeordnet (siehe
Fig. 1 ). Die Führungsvorrichtung 13 weist einen Rohrabschnitt 14 auf, der mit einem flächigen Auflagekörper 15 auf den Gewässergrund 12 verbunden ist. Zur Abstützung sind zwischen dem Rohrabschnitt und dem Auflagekörper Diagonalstreben 16 angeordnet. In den Innenraum 17 im Rohrabschnitt 14 wird, wie inFig. 2 dargestellt ist, ein Hohlkörper in Form eines Casing 18 angeordnet. Im Innenraum 19 des Casing 18 wird, wie inFig. 3 dargestellt ist, eine Bohrvorrichtung 20 angeordnet. Mit einem Bohrkopf 21 der Bohrvorrichtung 20 wird der im Entnahmebereich befindliche zu lösende Boden 22 entfernt. Hierdurch entsteht ein Hohlraum 23, in den mit fortschreitendem Bohrfortschritt (sieheFig. 4 ) das Casing-Rohr 18 in den Hohlraum 23 abgesenkt wird. - Ist der Hohlraum 23 auf die entsprechende Tiefe durch die Bohrvorrichtung 20 abgebohrt worden (siehe
Fig. 5 ) und das Casing-Rohr entsprechend auf das Hohlraumtiefste 24 abgesenkt worden, wird die Bohrvorrichtung 20 aus dem Innenraum 19 des Casings 18 entfernt. - Wie in
Fig. 6 dargestellt ist, kann anschließend zum Verschluss des Innenraums 19 des Casings 18 ein Deckelelement 25 auf dem in das Gewässer 11 ragende Ende 26 des Casings aufgebracht werden, so dass dann der Innenraum 19 gegenüber Materialeintrag durch einströmendes Wasser verschlossen ist. Der so vorbereitete Gründungsort 10 kann nun in dem inFig. 6 dargestellten Zustand verbleiben, bis die anschließenden Errichtungsschritte des Bauwerks 100 durchgeführt werden. Hierfür wird, wie inFig. 7 dargestellt ist, der Deckel 25 entnommen und anschließend, wie inFig. 8 dargestellt ist, in den Innenraum 19 des Casings 18 ein Gründungspfahl 27 eingebracht und auf dem Hohlraumtiefsten abgestellt. Anschließend wird das Casing-Rohr 18 aus dem Hohlraum 23, wie inFig. 9 dargestellt, herausgezogen, so dass der Pfahl im Hohlraum 23 und im Innenraum 17 der Führungsvorrichtung 13 verbleibt. Zwischen der Außenwand 28 des Hohlraums 23 und der Außenwand 29 des Gründungspfahls 27 besteht somit ein Ringraum 30 (sieheFig. 10 ). In den Ringraum 30 wird ein Verfüllmaterial 31 eingebracht und das vorher im Ringraum 30 befindliche Wasser hierdurch verdrängt. Dieses wird so lange fortgesetzt, bis das Verfüllmaterial 31 im Ringraum 30 die Höhe des Gewässergrundes 12 erreicht hat. Nach Aushärten des Verfüllmaterials 31 wird dann die Führungsvorrichtung 13 entfernt und der Gründungspfahl 27 befindet sich ausgehend vom Gewässergrund 12 freistehend im Gewässer 11. Auf dem Gründungspfahl 27 wird dann ein Verbindungselement 32 angeordnet (sieheFig. 14 ), auf dem dann die Windkraftanlage 100 (sieheFig. 15 ) errichtet wird. -
- 10
- Gründungsort
- 11
- Gewässer
- 12
- Gewässergrund
- 13
- Führungsvorrichtung
- 14
- Rohrabschnitt
- 15
- Auflagekörper
- 16
- Diagonalstrebe
- 17
- Innenraum
- 18
- Hohlkörper/Casing
- 19
- Innenraum
- 20
- Bohrvorrichtung
- 21
- Bohrkopf
- 22
- zu lösender Boden
- 23
- Hohlraum
- 24
- Hohlraumtiefste
- 25
- Deckelelement
- 26
- Casingende
- 27
- Gründungspfahl.
- 28
- Außenwand
- 29
- Hohlraumwand
- 30
- Ringraum/Hohlraum
- 31
- Verfüllmaterial
- 32
- Verbindungselement
- 100
- Windkraftanlage
Claims (9)
- Verfahren zum Herstellen einer Gründung für ein Bauwerk im Wasser bei dem ein rohrförmiger Hohlkörper am Gewässergrund angeordnet wird, im Hohlkörper eine Bohrvorrichtung angeordnet wird, im Gewässerboden ein Hohlraum unterhalb des Hohlkörpers erzeugt wird, in dem der Boden mittels der Bohrvorrichtung entfernt wird, und der Hohlkörper in den Hohlraum abgesenkt wird, bis eine vorgesehene Tiefe im Boden erreicht wird, die Bohrvorrichtung anschließend aus dem Hohlkörper entfernt wird, ein Gründungselement in den Hohlraum im Inneren des Hohlkörpers eingebracht und abgesenkt wird, und der Zwischenraum zwischen Hohlraumwand und der Außenseite des Gründungselements verfüllt wird, dadurch gekennzeichnet, dass am Gründungsort (10) eine Führungsvorrichtung (13) auf der Gewässergrundoberfläche (12) abgesetzt wird, dass der rohrförmige Hohlkörper (18) in der Führungsvorrichtung (13) in Einbringrichtung angeordnet wird, dass der Hohlkörper (18) nach dem Einbringen des Gründungselements (27) aus dem Hohlraum (23) entfernt wird, und dass das Führungselement (13) entfernt wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (13) vor oder nach dem Einbringen des Gründungselements (27) in den Hohlkörper (18) entfernt wird.
- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper nach dem Ausbau der Bohrvorrichtung (20) mit einem Verschlusselement (25) verschlossen wird, wobei bevorzugt vor dem Einbringen des Gründungselements (27) das Verschlusselement (25) entfernt wird und/oder es sich bevorzugt bei dem Verschlusselement (25) um einen Deckel handelt.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verfüllung des Hohlraums (30) zwischen Hohlraumwand (23) und Gründungselement (27) ein zementhaltiges Material (31) verwendet wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Gründungselement (27) um einen Pfahl handelt.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Bauwerk (100) um eine Windkraftanlage handelt.
- System zum Herstellen einer Gründung für ein Bauwerk im Wasser, bevorzugt nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit einem rohrförmigen Hohlkörper (18), mit einer im Hohlkörper (18) anordbaren Bohrvorrichtung (20), die geeignet ist, im Gewässerboden (12) einen Hohlraum (23) unterhalb des Hohlkörpers (18) zu erzeugen, in dem der Boden (22) mittels der Bohrvorrichtung (20) entfernt wird, und in den der Hohlkörper (18) abgesenkt wird, mit einem Gründungselement (27), das in einen Innenraum (19) im Inneren des Hohlkörpers (18) einbringbar und absenkbar ist, und mit einem Verfüllmaterial (31), das geeignet ist, einen Hohlraum (30), der nach einem Entfernen des Hohlköpers (18) zwischen Hohlraumwand (29) und der Außenseite des Gründungselements (27) vorliegt, zu verfüllen, gekennzeichnet durch eine Führungsvorrichtung (13), die am Gründungsort (10) auf der Gewässergrundoberfläche (12) absetzbar ist und in der der Hohlkörper (18) in Einbringrichtung anordbar ist, und den Hohlkörper (18), der so ausgeführt ist, dass er nach dem Einbringen des Gründungselements (27) aus dem Hohlraum (23) entfernbar ist.
- System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verschlusselement (25) vorgesehen ist, mit dem der Hohlkörper verschießbar ist.
- System nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Gründungselement (27) um einen Pfahl handelt, und/oder dass es sich bei dem Verfüllmaterial (31) um ein zementhaltiges Material handelt.
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