(19)
(11)EP 2 423 390 B1

(12)EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT

(45)Hinweis auf die Patenterteilung:
14.10.2015  Patentblatt  2015/42

(21)Anmeldenummer: 11008987.7

(22)Anmeldetag:  07.04.2010
(51)Internationale Patentklassifikation (IPC): 
E02D 7/16(2006.01)
E02D 7/26(2006.01)
E02D 7/28(2006.01)
E02D 7/20(2006.01)
E02D 13/04(2006.01)
E02D 27/52(2006.01)

(54)

Schwenkmodul zum Einsatz beim Erstellen eines Unterwasserfundaments eines Bauwerks

Swivelling module for use when producing an underwater foundation of a structure

Module pivotant pour utilisation lors de l'établissement d'une fondation sous-marine d'une construction


(84)Benannte Vertragsstaaten:
AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO SE SI SK SM TR

(30)Priorität: 02.06.2009 DE 102009023466

(43)Veröffentlichungstag der Anmeldung:
29.02.2012  Patentblatt  2012/09

(62)Anmeldenummer der früheren Anmeldung nach Art. 76 EPÜ:
10713137.7 / 2417303

(73)Patentinhaber: Herrenknecht AG
77963 Schwanau (DE)

(72)Erfinder:
  • Peters, Marc, Dr.
    79108 Freiburg (DE)

(74)Vertreter: Wetzel, Philipp et al
Meissner, Bolte & Partner GbR Beselerstraße 6
22607 Hamburg
22607 Hamburg (DE)


(56)Entgegenhaltungen: : 
DE-A1- 1 634 475
JP-A- 58 176 315
JP-A- 60 144 418
US-A- 3 860 122
GB-A- 2 169 334
JP-A- 60 144 417
US-A- 3 227 230
  
      
    Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen).


    Beschreibung


    [0001] Die Erfindung betrifft ein Schwenkmodul zum Verschwenken eines Pfahls bei der Erstellung eines Unterwasserfundaments eines Bauwerks mit einem Trägerelement, das auf einem Basiselement einer Errichtungsvorrichtung anordbar ist, mit einem Schwenkkörper, der über ein Drehlager und wenigstens ein erstes Vorschubelement mit dem Trägerelement verbunden ist, wobei am Schwenkkörper ein Führungselement für den Pfahl und ein Haltering mit wenigstens einem am Haltering angeordneten ersten Halteelement zum Arretieren des Pfahls vorgesehen sind, und mit einem zweiten Haltering, der mit wenigstens einem zweiten Halteelement zum Arretieren des Pfahls versehen ist.

    [0002] Bei der Errichtung von Bauwerken, die ihre Fundamente auf Boden stützen, der sich unter Wasser befindet, werden diese Fundamente auf unterschiedliche Weise hergestellt, wobei sich bei einteiligen Fundamenten die Verwendung sogenannter Monopiles, also Einzelpfähle, durchgesetzt haben. Eine Alternative dazu ist das sogenannte Jacket, bei dem es sich um einen pyramidalen Baukörper handelt, der mehrere Gründungspunkte aufweist. Bei solchen Bauwerken handelt es sich beispielsweise um Windkraftanlagen oder um Brückenbauwerke.

    [0003] Gemäß dem Stand der Technik werden bei Monopiles am Errichtungsort beispielsweise sogenannte Jackup Rig vorgesehen, deren Arbeitsebene mit einem Schwenkwerk versehen ist. In dieses Schwenkwerk wird der Pfahl eingespannt, aus der Horizontalen in die Vertikale umgelenkt und durch Öffnen der Klemmen auf den Meeresgrund abgelassen. Anschließend wird der Pfahl mittels Rammwerk in den Boden getrieben.

    [0004] Ein Nachteil dieses Gründungsverfahrens ist die Abhängigkeit von der lokalen Geologie. Ist der Boden mit Bestandteilen versehen, die sich als nicht rammbar erweisen, beispielsweise durch Festgestein oder durch das Vorhandensein von Lehmschichten in denen die Reibung zu stark zunimmt oder das Vorhandensein von Felsbrocken oder dergleichen, so lässt sich dieses Verfahren nicht einsetzen. Weiterhin nachteilig bei diesem Verfahren ist insbesondere in ökologisch sensitiven Bereichen, dass hohe Schallemissionen von diesem Verfahren ausgehen.

    [0005] JP 60-144417 offenbart eine Schwenkvorrichtung für Monopiles. die Schwenkvorrichtung weist zwei Halteklemmen auf, in die der Monopile eingesetzt wird. Das Verschwenken erfolgt hydraulisch. Das Absenken erfolgt aber nur durch Schwerkraft.

    [0006] JP 58-176315 offenbart ein Schiff zum Einbringen von Pfählen. Hierbei ist auf Deck eine Haltevorrichtung für die Pfähle angeordnet, mit der es möglich wird Pfähle an mehreren Positionen in den Boden einzubringen, ohne das Schiff zu versetzen.

    [0007] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde ein Schwenkmodul bereitzustellen, dass bei einem Verfahren und einer Vorrichtung zum Erstellen eines Unterwasserfundaments eines Bauwerks zum Einsatz kommt, mit denen sich in geologisch schwierigen Bedingungen Fundamente aus Einzelpfählen errichten lassen. Diese sollen gleichzeitig auch in ökologisch sensitiven Bereichen einsetzbar sein.

    [0008] Die erfinderische Aufgabe wird dadurch gelöst, der zweite Haltering mit dem Schwenkkörper über wenigstens ein zweites Vorschubelement zur Erzeugung einer Vorschubkraft beweglich in Form einer Relativbewegung zwischen erstem Haltering und zweitem Haltering im Bezug auf den Schwenkkörper verbunden ist, wobei das zweite Vorschubelement ein Schubzylinder ist.

    [0009] Durch die Schwenkvorrichtung, die mit einem Vorschubelement versehen ist, und durch die Haltelemente an zwei verschiedenen Abschnitten der Schwenkvorrichtung wird es möglich, das Absenken des Pfahls im Bezug auf die Schwenkvorrichtung zu kontrollieren und gleichzeitig in Abhängigkeit der vorhandenen Geologie einen Vorschub des Pfahls in den Boden zu bewirken, wobei Lärmemissionen durch Rammen und dergleichen entfallen. Vorteilhaft bei der Schwenkvorrichtung ist, wenn es sich bei den Vorschubelemente um Hydraulikzylinder handelt. Auch das Verspannen der Halteringe kann durch Hydraulikzylinder vorgesehen werden, wobei dadurch eine Anpassung an verschiedene Durchmesser erreichbar ist.

    [0010] Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass das zweite Vorschubelement ein Hydraulikzylinder ist. Bei dem Basiselement handelt es sich bevorzugt um eine Hubinsel, ein Ponton und/oder ein Schiff. Die Halteelemente, die bevorzugt innerhalb der Halteringe vorgesehen sind, sind bevorzugt hydraulisch angetrieben. Weiterhin ist vorteilhaft, dass der erste und zweite Haltering direkt übereinander parallel zueinander angeordnet sind und direkt über das Vorschubelement miteinander verbunden sind. Weiterhin ist vorteilhaft, dass am oberen Ende der Schwenkvorrichtung ein Führungsring vorgesehen ist, und/oder dass Führungs- und Halteringe die gleichen Querschnitte wie der Pfahl aufweisen. Besonders bevorzugt wird die Schwenkvorrichtung beim erfindungsgemäßen Verfahren und bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung eingesetzt.

    [0011] Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
    Fig. 1
    eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Vorrichtung mit einem erfindungsgemäßen Schwenkmodul bei der Durchführung des Verfahrens,
    Fig. 2
    eine räumliche Seitenansicht einer Abteufvorrichtung, und
    Fig. 3
    eine dreidimensionale teilweise geschnittene Seitenansicht einer Vorrichtung bei der Durchführung des Verfahrens.


    [0012] Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung mit einem erfindungsgemäßen Schwenkmodul. Auf einer Arbeitsplattform 11, die über Tragstützen 12 mit dem Meeresgrund 8 verbunden ist, ist ein Schwenkmodul 13 angeordnet. Das Schwenkmodul 13 besteht aus einem Trägerelement 14 das ein Drehlager 52 aufweist. Über das Drehlager 52 ist das Trägerelement 14 mit einem Schwenkelement 15 verbunden. Des Weiteren ist das Trägerelement 14 mit dem Schwenkelement 15 über einen Schwenkzylinder 16 verbunden, der ein Verschwenken des Schwenkelements 15 mit einem im Schwenkmodul 13 angeordneten Pfahl 6 aus der Horizontalen in die Vertikale ermöglicht. In Fig. 1 ist die Ausrichtung des Pfahls 6 vertikal. Ein Einfallen des Pfahls 6 gegenüber der Horizontalen ist ebenfalls möglich. Ist der gewünschten Aufstellwinkel gegenüber der Horizontalen erreicht, wird das Schwenkelement 15 mit dem Trägerelement 14 über eine Arretierung 22 fixiert.

    [0013] Am Schwenkelement 15 ist ein Führungsring 17 am oberen Ende angeordnet. Durch den Führungsring 17 hindurch wird der Pfahl 6 in das Schwenkmodul 13 eingeführt. Des Weiteren ist am Schwenkelement 15 ein erster Haltering 18 vorgesehen, der zu Stabilisierungszwecken ebenfalls über eine Diagonaltraverse 21 mit dem Schwenkelement 15 verbunden ist. Im Haltering 18 sind Halteelemente (nicht dargestellt) angeordnet, die eine Fixierung des Pfahl 6 gegenüber dem Haltering 18 ermöglichen. Unterhalb des ersten Halterings 18 ist ein zweiter Haltering 19 vorgesehen, der über Schubzylinder 23 mit dem ersten Haltering 18 verbunden ist. Innerhalb des zweiten Halterings 19 sind ebenfalls Halteelemente 20 vorgesehen, die hydraulisch angetrieben werden und bei hydraulischer Beaufschlagung eine haltende Verbindung mit dem Pfahl 6 herstellen. Zum Absenken des Pfahls 6 durch das Schwenkmodul 13 hindurch werden die Halteelemente im ersten Haltering 18 gelöst während die Haltelemente 20 im zweiten Haltering 19 fixiert bleiben. Anschließend werden die Schubzylinder 23 hydraulisch beaufschlagt und es wird eine entsprechende Vorschubkraft in Montagerichtung vom Schwenkmodul 13 weg auf den Pfahl 6 erzeugt und dieser wird vorgeschoben bzw. in den Boden eingepresst.

    [0014] Sind die Schubzylinder 23 vollständig ausgefahren, so werden die Halteelemente im ersten Haltering 18 arretiert und die Halteelemente 20 im zweiten Haltering 19 gelöst und die Schubzylinder 23 wieder eingefahren, wodurch der zweite Haltering 19 wieder auf den ersten Haltering 18 zubewegt wird. Beim Ausfahren der Schubzylinder 23 und damit beim Verpressen der Pfahls 6 wird die dabei entstehende Schubkraft überwacht, damit der Pfahl 6 nicht übermäßig in den Boden 9 eingeschoben wird um Beschädigungen des Pfahls zu vermeiden. Es ist möglich, gleichzeitig den Pfahl 6 über das Schwenkmodul 13 durch die Schubzylinder 23 abzusenken, während eine im Pfahl 6 angeordnete Abteufvorrichtung 24 den Boden 9 einer Sohle 43, die unterhalb des Pfahl 6 sich befindet, abbohrt. Die Halteringe 18, 19 weisen Arretierzylinder 47 (siehe Fig. 3) auf, über die eine gewisse Durchmesseranpassung im Bezug auf den Pfahl 6 und alternativ auch ein gewisses Anpressen des Halterings auf den Pfahl 6 als alternatives Halteelement möglich wird.

    [0015] Fig. 2 zeigt eine Abteufvorrichtung 24. Die Abteufvorrichtung 24 ist über Winden 25, die sich auf Plattformen 26 befinden, die am oberen Ende des Pfahls 6 angeordnet sind, mit der übrigen Vorrichtung beweglich verbunden. Die Winden 25 weisen einen Windenhaken 39 auf, der in entsprechende Windenanschläge 38 an der Oberseite der Abteufvorrichtung 24 eingreift. Über die Winden 25 kann die Abteufvorrichtung 24 in vertikaler Richtung innerhalb des Pfahls 6 angehoben oder abgesenkt werden. Die Abteufvorrichtung 24 weist an ihrem oberen Ende einen Energieanschluss 40 auf, über den eine Versorgungsleitung 41 mit der Abteufvorrichtung 24 verbunden ist. Die Versorgungsleitung 41 ist mit einer Versorgungswinde 42 verbunden. Über die Versorgungsleitung wird die Energieversorgung der Abteufvorrichtung 24 bereitgestellt. Weiterhin ist auch über diese Leitung eine Abförderung des gelösten Gesteins möglich.

    [0016] Die Abteufvorrichtung 24 weist eine Abteufeinheit 27 und eine Arretiereinheit 34 auf, die jeweils an einem Grundkörper angeordnet sind. Die Abteufeinheit 27 weist einen Teleskoparm 28 auf, an dessen Ende sich eine Walze 29 mit den darauf angeordneten Abbauwerkzeugen 30 befindet. Bei den Abbauwerkzeugen 30 kann es sich um Meißel oder Schälmesser handeln, wobei diese Anordnung der jeweiligen Werkzeuge 30 in Abhängigkeit der zu lösenden Gesteinsarten ausgewählt werden. Der Teleskoparm 28 weist einen Teleskopzylinder 33 auf, durch den die Walze 29 in Teleskoprichtung 51 bewegt werden kann. Weiterhin weist die Abbaueinheit 27 ein Drehwerk 31 auf. Zwischen Drehwerk 31 und Abbauarm 28 ist wenigstens ein Schwenkzylinder 32 vorgesehen, der in Verschwenkrichtung 50 ausfahrbar ist und damit ebenfalls eine Bewegung der Walze 29 ermöglicht. Das Drehwerk 31 ermöglicht ein Verschwenken der Walze 29 in Rotationsrichtung 48.

    [0017] Des Weiteren weist die Abbauvorrichtung 24 eine Arretiereinheit 34 auf, die vorliegend aus vier Armen 35 besteht an dessen jeweiligen Ende ein Wandanschluss 36 mit Halteelementen 37 vorgesehen ist. Die Halteelemente greifen in die Innenwand des Pfahls 6 ein. Zwischen Halteelement 37 und Wandanschluss 36 ist ein Absenken der Abbauvorrichtung 24 in Absenkrichtung 49 möglich, wodurch die Walze 29 ebenfalls gegen das Gestein bewegt werden kann.

    [0018] Zur Vermeidung eines Grundbruchs der Sohle 43 ist der Innenraum des Pfahls 6 mit Wasser gefüllt. Die Füllhöhe entspricht dabei entweder dem Wasserspiegel 7 oder dem Wasserspiegel im Pfahl 44. Ein eventuell beim Freischneiden des Sohlenbereichs zur Absenkung des Pfahls 6 entstehende Überschnitt 45 muss nach Abschluss der Absenkung des Pfahls 6 auf seine Endtiefe wieder verfüllt werden sofern nicht das anstehende Gestein den Überschnitt 45 selbsttätig verschließt.

    [0019] Auf der Arbeitsplattform 11 sind weiterhin die Energieversorgungseinheiten 46 und Unterkünfte für die Mannschaften etc., Hilfsantriebe, Hauptantriebe eine eventuelle Aufbereitung einer beispielsweise aufgrund von Sollbruchgefahr zu verwendenden Bohrspülung vorgesehen.

    [0020] Das Verfahren erfolgt wie folgt: Eine Hubinsel mit einer Arbeitsplattform 11 und versenkbarer Tragstützen 12 wird mit einer Schwenkvorrichtung 13 und den entsprechenden Versorgungseinheiten 46 bestückt. Des Weiteren wird ein Pfahl 6 in der Horizontalen bereits in der Schwenkvorrichtung 13 angeordnet. Des Weiteren wird eine Abteufvorrichtung 24, bei der es sich um eine vertikale Schachtbohrmaschine handelt, und die dazugehörigen Winden und Antriebseinheiten auf der Hubinsel angeordnet. Sollten weitere Transportkapazitäten im Sinne von weiteren Pfählen 6 notwendig sein, können diese über eine Barge oder dergleichen zur am Aufstellort montierten Hubinsel gebracht werden. Nach dem Aufrichten und Verankern der Hubinsel wird der Pfahl 6 in das Schwenkmodul 13 eingelegt und mit diesem verbunden. Anschließend wird das Schwenkmodul 13 mit dem Pfahl 6 um den Drehpunkt 52 durch den Schwenkzylinder 16 in die vertikale Position aufgerichtet, die Arretierung 22 montiert, der Pfahl 6 mit dem Schubzylinder 23 und den Haltelementen 20 im ersten Haltering 18 und zweiten Haltering 19 auf den Meeresgrund 8 abgesenkt und an den Richtungsort des Pfahls 8 positioniert. Anschließend wird solange es die Geologie zulässt bzw. das Gestein des Meeresbodens es zulässt über die Vorschubzylinder 23 der Pfahl 6 in den Boden 9 eingepresst. Parallel wird der im Pfahlinneren befindliche Gesteinsanteil aus dem Pfahl 6 beispielsweise durch einen Bagger entfernt und entweder vor Ort zwischengelagert oder an Land gebracht zur Deponierung. Ein Zwischenlagern erfolgt dann, wenn mit diesem Material nach Absenken des Pfahls 6 auf seiner Endposition das Innere des Pfahls 6 wieder verfüllt werden soll. Während des Pressens des Pfahls 6 in den Boden 9 durch die Vorschubzylinder 23 wird die Vorschubkraft überwacht. Übersteigt die dabei auftretende Kraft einen Grenzwert wird der Pressvorgang abgeschlossen und der maschinelle Vortrieb durch die Abteufvorrichtung 24 wird eingeleitet. Dafür werden die Winden 25 auf den Plattformen 26 am oberen Ende des Pfahls 6 montiert und die Abteufvorrichtung 24 im Form einer Vertikalschachtbohrmaschine wird an die Winden 25 über die Windenhaken 39 angeschlossen. Des Weiteren wird die Versorgungsleitung 41 über den Energieanschluss 40 mit der Abteufvorrichtung 24 verbunden. Anschießend wird die vertikale Schachtbohrmaschine auf die Sohle 43 abgelassen und über die Rotation der Walze 29 mit den Meißeln 30 das Gestein 9 im Sohlenbereich 43 gelöst. Das gelöste Gestein wird aus dem Bohrbereich abgefördert und nach einer Separation ebenfalls gelagert oder an Land deponiert. Durch Verschwenken der Walze 29 in Rotationsrichtung 48, Teleskoprichtung 51 und Verschwenkrichtung 50 erfolgt der Abbau des Gesteins 9. Gleichzeitig wird die Abteufvorrichtung 24 in Absenkrichtung 49 abgesenkt. Ist die maximale Absenkung erreicht, so wird die Abteufvorrichtung 24 über den Wandanschluss 36 arretiert und das Halteelement 37 wieder in den Wandanschluss 36 eingefahren, sodass die Absenkung wieder von vorne beginnen kann. Nach Erreichen der Endtiefe des Pfahls 6 werden die Abteufvorrichtung 24 und die Winden 25 entfernt. Gleichzeitig wird sofern notwendig der Überschnitt 45 verpresst und sofern ebenfalls notwendig das Innere des Pfahls 6 mit dem gelösten Gestein oder anderen Materialien wie Beton verfüllt. Weiterhin wird das Schwenkmodul 13 vom Pfahl 6 gelöst und wiederum in die Horizontale zurück geführt. Anschließend können die Vorbereitungsmaßnahmen zur Errichtung des Bauwerks auf dem so erzeugten Fundament vorgenommen werden.

    [0021] Im folgenden werden verschiedene Anwendungsfälle des erfindungsgemäßen Schwenkmoduls beschrieben, die alle das erfindungsgemäße Modul beinhalten, und somit "Ausführungsbeispiele" gennant werden.

    [0022] Ausführungsbeispiel 1 ist ein Verfahren zum Erstellen eines Unterwasserfundaments eines Bauwerks, bei dem ein Basiselement als Modulträger am Errichtungsort vorgesehen wird und Pfahl bereitgestellt wird, der das zu erstellende Fundament bildet oder Bestandteil des Fundaments ist, wobei der Pfahl als Hohlkörper ausgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Pfahl in ein Schwenkmodul eingespannt wird, dass der Pfahl durch Verschwenken des Schwenkmoduls aufgerichtet wird, bis die gewünschte Vortriebsrichtung in den Boden im Bezug auf die Horizontale erreicht wird, dass der Pfahl auf den Grund des Gewässers abgesenkt wird und bis zum Erreichen eines Grenzwertes einer Vorschubkraft in den Grund hineingedrückt wird, dass eine Abteufvorrichtung im Pfahl installiert wird und auf den Grund abgesenkt wird, dass das Gestein unterhalb des Pfahl gelöst wird und der Pfahl abgesenkt wird bis eine Endtiefe erreicht ist.

    [0023] Durch das Vorsehen einer Abteufvorrichtung, die auf die jeweiligen Bodenbedingungen anpassbar ist, wird es möglich, Hohlpfähle als Fundamente in nicht rammbaren Böden einzusetzen. Gleichzeitig entfällt durch das aktive Absenken des Pfahls und das Lösen des Gesteins durch die Abteufvorrichtung die durch das Rammen entstehende Lärmbelästigung für die Umwelt.

    [0024] Ausführungsbeispiel 2 ist ein Verfahren nach Ausführungsbeispiel 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Basiselement eine Hubinsel, ein Ponton und/oder ein Schiff ist. Hierdurch ist es möglich in Abhängigkeit des Gewässers eine geeignete Basis für die Durchführung des Verfahrens bereitzustellen. Vorteilhaft ist weiterhin, dass das Schwenkmodul nach Erreichen der gewünschten Neigung arretiert wird. Hierdurch wird eine höhere Genauigkeit erreicht.

    [0025] Ausführungsbeispiel 3 ist ein Verfahren nach Ausführungsbeispiel 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Pfahl als Zylinder oder Quader ausgeführt ist.

    [0026] Ausführungsbeispiel 4 ist ein Verfahren nach einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Pfahl einen Innendurchmesser ab 4 m aufweist.

    [0027] Ausführungsbeispiel 5 ist ein Verfahren nach einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorschubkraft über wenigstens ein am Schwenkmodul angeordnetes Vorschubelement, nämlich ein Hydraulikzylinder, erzeugt wird. Hierdurch kann auf einfache und direkte Weise die notwendige Vorschubskraft direkt am Pfahl in Verbindung mit dem Schwenkmodul vorgesehen werden und eine zusätzliche Vorschubsvorrichtung, wie sie beispielsweise das Rammgerät darstellt, kann entfallen.

    [0028] Ausführungsbeispiel 6 ist ein Verfahren nach einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Winde zum Heben und Senken der Abteufvorrichtung vorgesehen wird, sodass ein direktes Ansteuern der Winde hinsichtlich der Position innerhalb des Pfahls möglich ist. Besonders bevorzugt wird die Winde direkt oberhalb des Pfahls, besonders bevorzugt auf einer Plattform am oberen Ende des Pfahls, vorgesehen, sodass keine zusätzlichen Installationen auf dem Basisträger notwendig sind.

    [0029] Ausführungsbeispiel 7 ist ein Verfahren nach einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Innere des Pfahls zur Vermeidung von Grundbruch mit Wasser gefüllt ist und dass der Wasserspiegel im Pfahl die Höhe des Wasserspiegels des Gewässers aufweist oder höher als dieses ist. Durch diese Maßnahme kann insbesondere bei wechselhaften Böden das Hereinquellen oder Hereinbrechen der Sohle unterhalb des Pfahls und damit die Beeinträchtigung des Abbaufortschritts verhindert werden.

    [0030] Ausführungsbeispiel 8 ist ein Verfahren nach einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein beim Herausschneiden des Gesteins entstehende Überschnitt nach dem Abteufen verfüllt wird. Hierdurch wird eine optimale Verankerung (sofern der Überschnitt nach Absenken des Pfahls auf der Außenseite des Pfahls weiterhin Bestand hat) erreicht.

    [0031] Ausführungsbeispiel 9 ist ein Verfahren nach einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Abteufen mit der Abteufvorrichtung vollautomatisch bzw. mannlos durchgeführt wird.

    [0032] Ausführungsbeispiel 10 ist ein Verfahren nach einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Abteufvorrichtung um eine Teilschnittvorrichtung oder eine Vollschnittvorrichtung handelt.

    [0033] Ausführungsbeispiel 11 ist ein Verfahren nach einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zum Lösen des Gesteins Meißel oder Schälmesser verwendet werden.

    [0034] Ausführungsbeispiel 12 ist eine Vorrichtung zum Erstellen eines Unterwasserfundaments eines Bauwerks mit einem Basiselement als Modulträger, ein am Basiselement angeordneten Schwenkmodul für das Verschwenken eines Pfahls, wobei an dem Schwenkmodul ein Vorschubsmodul zum Absenken des Pfahls vorgesehen ist, mit einer Arretierung zum Arretieren des Schwenkmoduls und einer Abteufvorrichtung, die innerhalb des Pfahls angeordnet ist und wenigstens einem Hubmodul zum Anheben/Absenken der Abteufvorrichtung im Pfahl vorgesehen ist. Durch eine solche Vorrichtung lässt sich auf einfache Weise eine Anpassung auf gegebene Geologien durchführen und die Umwelteinwirkungen die Schallemission und dergleichen reduzieren.

    [0035] Ausführungsbeispiel 13 ist eine Vorrichtung nach Ausführungsbeispiel 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Basiselement eine Hubinsel, ein Ponton und/oder ein Schiff ist.

    [0036] Ausführungsbeispiel 14 ist eine Vorrichtung nach Ausführungsbeispiel 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Pfahl als ein Zylinder oder Quader ausgeführt ist.

    [0037] Ausführungsbeispiel 15 ist eine Vorrichtung nach einem der Ausführungsbeispiele 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Pfahl einen Innendurchmesser ab 4 m aufweist.

    [0038] Ausführungsbeispiel 16 ist eine Vorrichtung nach einem der Ausführungsbeispiele 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass am Schwenkmodul ein Vorschubelement angeordnet ist, bevorzugt ein Hydraulikzylinder, durch den die Vorschubkraft für den Pfahl erzeugt wird, wodurch es möglich wird, kontrolliert den Pfahl im Schwenkmodul abzulassen und ihn in den Boden einzudrücken, sofern die dabei erzeugte Vorschubkraft bestimmte Parameter nicht übersteigt. Vorteilhafterweise wird das dabei anfallende im Inneren des Pfahls befindliche Lockergestein mittels Bagger und Spülpumpen ausgetragen.

    [0039] Ausführungsbeispiel 17 ist eine Vorrichtung nach einem der Ausführungsbeispiele 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Winde zum Heben und Senken der Abteufvorrichtung vorgesehen wird, bevorzugt auf einer Plattform, besonders bevorzugt direkt im oberen Endbereich des Pfahls.

    [0040] Ausführungsbeispiel 18 ist eine Vorrichtung nach einem der Ausführungsbeispiele 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Abteufvorrichtung so ausgeführt ist, dass der Abteufvorgang vollautomatisch bzw. mannlos durchführbar ist.

    [0041] Ausführungsbeispiel 19 ist eine Vorrichtung nach einem der Ausführungsbeispiele 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Abteufvorrichtung um eine Teilschnittmaschine oder eine Vollschnittmaschine handelt.

    [0042] Ausführungsbeispiel 20 ist eine Vorrichtung nach einem der Ausführungsbeispiele 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass als Werkzeug zum Lösen des Gesteins Meißel und/oder Schälmesser vorgesehen sind.

    [0043] Ausführungsbeispiel 21 ist eine Vorrichtung nach einem der Ausführungsbeispiele 12 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Abteufvorrichtung wenigstens eine Arretierung gegenüber der Innenwand des Pfahls aufweist und dass sich die Abteufvorrichtung gegenüber der Arretierung mit dem Abteufwerkzeug und/oder insgesamt zur Sohle hin bewegbar ist. Hierdurch werden die Rüstzeiten der Abteufvorrichtung während des Abteufvorgangs reduziert.

    [0044] Ausführungsbeispiel 22 ist ein Verfahren nach einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Bauwerk um eine Windkraftanlage und/oder eine Brücke handelt.

    [0045] Ausführungsbeispiel 23 ist ein Verfahren nach einem der vorherigen Ausführungsbeispiele, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwenkmodul nach Erreichen der gewünschten Neigung arretiert wird.

    [0046] Ausführungsbeispiel 24 ist ein Verfahren nach einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Schwenkmodul um eine nachfolgende Schwenkvorrichtung handelt.

    [0047] Ausführungsbeispiel 25 ist eine Vorrichtung nach einem der Ausführungsbeispiele 12 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Schwenkmodul um eine nachfolgende Schwenkvorrichtung handelt.

    [0048] Ausführungsbeispiel 26 ist eine Schwenkvorrichtung zum Verschwenken eines Pfahls bei der Erstellung eines Unterwasserfundaments eines Bauwerks mit einem Trägerelement, dass auf einem Basiselement der Errichtungsvorrichtung angeordnet ist, mit einem Schwenkkörper, der über ein Drehlager und wenigstens ein Vorschubelement mit dem Trägerelement verbunden ist, wobei am Schwenkkörper ein Führungselement für den Pfahl und ein Haltering mit wenigstens einem am Haltering angeordneten Halteelement zum Arretieren des Pfahls vorgesehen sind und mit einem zweiten Haltering, der mit wenigstens einem Halteelement zum Arretieren des Pfahls versehen ist, der mit der Schwenkvorrichtung über wenigstens ein Vorschubelement zur Erzeugung einer Vorschubkraft beweglich im Bezug auf die Schwenkvorrichtung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorschubelement ein Hydraulikzylinder ist.

    [0049] Ausführungsbeispiel 27 ist eine Schwenkvorrichtung nach Ausführungsbeispiel 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Basiselement eine Hubinsel, ein Ponton und/oder ein Schiff ist.

    [0050] Ausführungsbeispiel 28 ist eine Schwenkvorrichtung nach einem der Ausführungsbeispiele 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement hydraulisch angetrieben ist.

    [0051] Ausführungsbeispiel 29 ist eine Schwenkvorrichtung nach einem der Ausführungsbeispiele 25 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Haltering und der zweite Haltering direkt übereinander angeordnet sind und mit wenigstens einem Vorschubelement verbunden sind.

    [0052] Ausführungsbeispiel 30 ist eine Schwenkvorrichtung nach einem der Ausführungsbeispiele 25 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsund Halteringe die gleiche Querschnittsform wie der Pfahl aufweisen.


    Ansprüche

    1. Schwenkmodul (13) zum Verschwenken eines Pfahls (6) bei der Erstellung eines Unterwasserfundaments eines Bauwerks mit einem Trägerelement (14), das auf einem Basiselement (11) einer Errichtungsvorrichtung (10) anordbar ist, mit einem Schwenkkörper (15), der über ein Drehlager (52) und wenigstens ein erstes Vorschubelement (16) mit dem Trägerelement (14) verbunden ist, wobei am Schwenkkörper (15) ein Führungselement (17) für den Pfahl (6) und ein Haltering (18) mit wenigstens einem am Haltering (18) angeordneten ersten Halteelement zum Arretieren des Pfahls (6) vorgesehen sind, und mit einem zweiten Haltering (19), der mit wenigstens einem zweiten Halteelement (20) zum Arretieren des Pfahls (6) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Haltering (19) mit dem Schwenkkörper (15) über wenigstens ein zweites Vorschubelement (23) zur Erzeugung einer Vorschubkraft beweglich in Form einer Relativbewegung zwischen erstem Haltering (18) und zweitem Haltering (19) im Bezug auf den Schwenkkörper (15) verbunden ist, wobei das zweite Vorschubelement (23) ein Schubzylinder ist.
     
    2. Schwenkmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Vorschubelement (23) ein Hydraulikzylinder ist.
     
    3. Schwenkmodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Basiselement (11) eine Hubinsel, ein Ponton und/oder ein Schiff ist.
     
    4. Schwenkmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (20) hydraulisch angetrieben ist.
     
    5. Schwenkmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Haltering (18) und der zweite Haltering (19) direkt übereinander angeordnet sind und mit wenigstens einem Vorschubelement (23) verbunden sind.
     
    6. Schwenkmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungs- und Halteringe (18, 19) die gleiche Querschnittsform wie der Pfahl (6) aufweisen.
     


    Claims

    1. Pivot module (13) for pivoting a pile (6) in the creation of an underwater foundation of a construction, comprising a carrier element (14) that can be disposed on a base element (11) of an erection device (10), comprising a pivot body (15), which is connected to the carrier element (14) by a pivot bearing (52) and at least one first feed element (16), wherein a guide element (17) for the pile (6) and a holding ring (18) having at least one holding element, disposed on the holding ring (18), for locking in place the pile (6) are provided on the pivot body (15), and comprising a second holding ring (19), which is provided with at least one second holding element (20) for locking in place the pile (6), characterized in that the second holding ring (19) is connected to the pivot body (15) via at least one second feed element (23) for generating a feed force, the connection being realized movably in the form of a relative movement between the first holding ring (18) and second holding ring (19) with respect to the pivot body (15), wherein the second feed element (23) is a pushing cylinder.
     
    2. Pivot module according to Claim 1, characterized in that the second feed element (23) is a hydraulic cylinder.
     
    3. Pivot module according to Claim 1 or 2, characterized in that the base element (11) is a jackup platform, a pontoon and/or a ship.
     
    4. Pivot module according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the holding element (20) is hydraulically driven.
     
    5. Pivot module according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the first holding ring (18) and the second holding ring (19) are arranged directly one above the other and are connected to at least one feed element (23).
     
    6. Pivot module according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the guide and holding rings (18, 19) have the same cross sectional form as the pile (6).
     


    Revendications

    1. Module pivotant (13) pour le pivotement d'un pieu (6) lors de l'établissement d'une fondation sous-marine d'une construction avec un élément de support (14), qui peut être disposé sur un élément de base (11) d'un dispositif de construction (10), avec un corps pivotant (15) qui est relié à l'élément de support (14) au moyen d'un palier de pivotement (52) et d'au moins un premier élément de poussée (16), dans lequel il est prévu sur le corps pivotant (15) un élément de guidage (17) pour le pieu (6) et une bague de retenue (18) avec au moins un premier élément de retenue disposé sur la bague de retenue (18) pour le blocage du pieu (6), et avec une deuxième bague de retenue (19), qui est munie d'au moins un deuxième élément de retenue (20) pour le blocage du pieu (6), caractérisé en ce que la deuxième bague de retenue (19) est reliée au corps pivotant (15) au moyen d'au moins un deuxième élément de poussée (23) pour la production d'une force de poussée de façon mobile sous la forme d'un mouvement relatif entre la première bague de retenue (18) et la deuxième bague de retenue (19) par rapport au corps pivotant (15), dans lequel le deuxième élément de poussée (23) est un vérin de poussée.
     
    2. Module pivotant selon la revendication 1, caractérisé en ce que le deuxième élément de poussée (23) est un vérin hydraulique.
     
    3. Module pivotant selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'élément de base (11) est une barge autoélévatrice, un ponton et/ou un bateau.
     
    4. Module pivotant selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'élément de retenue (20) est entraîné par voie hydraulique.
     
    5. Module pivotant selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la première bague de retenue (18) et la deuxième bague de retenue (19) sont disposées directement l'une au-dessus de l'autre et sont reliées à au moins un élément de poussée (23).
     
    6. Module pivotant selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les bagues de guidage et de retenue (18, 19) présentent la même forme de section transversale que le pieu (6).
     




    Zeichnung














    Angeführte Verweise

    IN DER BESCHREIBUNG AUFGEFÜHRTE DOKUMENTE



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    In der Beschreibung aufgeführte Patentdokumente