Die Bauer MIDOS-Technologie

Die Bauer MIDOS-Technologie – eine wirtschaftliche Offshore-Gründungsmethode
Schrobenhausen – Der Bereich der Offshore-Energiegewinnung erlebt einen weltweiten
Boom. Offshore-Plattformen sowie Windkraftparks werden üblicherweise auf
Stahlrohrpfählen gegründet, die mit hydraulischen Schlaghämmern in den Meeresboden
getrieben werden. Doch vor allem in ölreichen, tropischen Küstenregionen besteht der
Meeresboden häufig aus brüchigem, kalkhaltigem Muschelsand. In diesen Böden erreichen
gerammte Pfähle nicht die erforderliche Festigkeit für dauerhafte Gründungen, da der Sand
durch die dynamische Belastung beim Rammen zerstört wird. Darüber hinaus kann diese
Technologie nicht in geräuschsensiblen Küstenregionen eingesetzt werden, da empfindliche
Meeressäuger durch den beim Rammen erzeugten Lärm gestört würden. Für dieses
Problem bietet die BAUER Maschinen GmbH nun eine wirtschaftliche Lösung: die MIDOSTechnologie.
Ausgangssituation: Beim Einbringen der Stahlrohrpfähle für Offshore-Plattformen mit
Schlaghämmern brechen die Körner von kalkhaltigen Sanden durch die Aufprallenergie des
Hammers. Da der Muschelkalk hierbei zerstört wird und der Sand ein geringeres
Schüttvolumen benötigt, kann der eingerammte Pfahl nicht mehr ausreichend gestützt
werden. Deshalb müssen in brüchigen Böden die Pfähle in vorgebohrte Löcher eingesetzt
und verpresst werden. Diese sogenannten Verpresspfähle werden als Alternative in
kalkhaltigen Sandböden verwendet, da der Boden bei diesem Gründungsverfahren einer
niedrigeren mechanischen Belastung ausgesetzt wird und somit die Festigkeit und Reibung
an der Pfahlwand nicht herabgesetzt wird. Herkömmliche Verpresspfähle können so viele
der technischen Probleme von gerammten Pfählen in kalkhaltigen Sanden umgehen, sind
jedoch kostspielig und zeitaufwendig in der Herstellung. Deshalb arbeitete BAUER an einer
nachhaltigen, ökologischen Lösung dieser Probleme und untersuchte diese zusammen mit
dem University College Dublin.
Mit der neuen, von Bauer entwickelten Technologie MIDOS (Mixed Drilled Offshore Steel)
(Abb. 1) kann nun der erforderliche Zeitaufwand erheblich minimiert werden. Im OffshoreBereich können MIDOS-Pfähle deutlich schneller und kostengünstiger hergestellt werden als
Verpresspfähle. Die MIDOS-Technologie basiert dabei auf dem Mixed-in-Place-Verfahren,
das herkömmlich im Spezialtiefbau eingesetzt wird und bisher nie für Offshore-Gründungen
verwendet wurde. Hierbei wird ein Stahlrohr in den Boden eingeführt, in dessen Innerem
zeitgleich ein Mischwerkzeug den anstehenden Boden mit Zement vermischt. Der BodenZement-Mischkörper füllt das Rohrinnere aus und wird durch Öffnungen im Rohr nach außen
in einen um das Rohr verlaufenden Ringspalt gedrückt. So wird der Pfahl in einen stabilen
Mischkörper aus Sand und Zement eingebettet.
Die mechanische Belastbarkeit solcher Pfähle wurde in einer ersten Studie nachgewiesen.
Der getestete Pfahl erreichte dabei eine Tragfähigkeit von 9.000 Kilonewton (Abb. 2). Da
MIDOS besonders attraktiv für den Einsatz in kalkhaltigen Sanden ist, wurden verschiedene
Zementmischungen mit Kalksanden untersucht. Zusammen mit dem University College
Dublin wurde eine umfangreiche Testreihe mit Kalksanden und mit Quarzsand als Referenz
durchgeführt. Verschiedene Tests zeigten, dass die MIDOS-Technologie ein ähnliches
geotechnisches und strukturelles Verhalten in beiden Bodenarten erreicht. So kann die
Eignung des neuartigen Offshore-Gründungsverfahrens für eine Reihe von Sandböden
beurteilt werden (Abb. 3). Aufgrund seiner hohen Tragfähigkeit und seiner schnellen
Herstellung bietet sich das Verfahren als eine wirtschaftliche Gründungsmethode für
Offshore-Plattformen auch bei schwierigen geologischen Voraussetzungen in kalkhaltigen
Sanden an. Da MIDOS ein bohrendes Verfahren ist, ist dessen Lärmentwicklung deutlich
geringer als beim Rammen und es kann auf aufwendige technische Maßnahmen zur
Lärmreduzierung verzichtet werden. Es bietet sich somit vor allem für den Einsatz in
lärmsensiblen Küstenregionen an. Mit MIDOS bietet Bauer somit die Zukunftslösung für
Offshore-Gründungen aller Art.
Figure 2: A – the installation of the MIDOS pile. B the tension tests performed on the MIDOS pile after 28 days. Abbildung 2: A – Bohren des MIDOS‐Pfahls. B – Ergebnisse des Zugversuchs nach 28 Tagen. Figure 1: A sketch of the MIDOS pile with a detail on the mixing head Abbildung 1: Darstellung eines MIDOS‐Pfahls und des Mischkopfs Figure 3: A – Pull‐out bar tests on grouted sample of silica and carbonate sand. B – the tension tests performed on a scale pile, showing almost no difference in pull‐out bar tests on different grouted samples. Abbildung 3: A – Auszugstest an einer verpressten Probe aus Quarz‐ und Kalksand. B – Zugversuche an skalierten Pfahlproben zeigen kaum Unterschiede zwischen verschiedenen verpressten Probekörpern

Download Report