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Einbringen von Stahlrohrpfählen

Technologie für Innovationspreis nominiert

Bauer Drehbohrgeräte, bauma München, Spezialtiefbau

Die Midos-Technologie basiert auf dem Mixed-in-Place-Verfahren, das herkömmlich im Spezialtiefbau eingesetzt wird. Testpfähle erreichten eine Zugfestigkeit von 9000 kN.

Schrobenhausen/München (ABZ). – Der Bereich der Offshore-Energiegewinnung erlebt einen weltweiten Boom. Offshore Öl- und Gas-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. Für dieses Problem bietet die Bauer Maschinen GmbH (FN.520) nun eine wirtschaftliche Lösung: die Midos-Technologie, die für den bauma Innovationspreis 2016 nominiert wurde.

Ausgangssituation: Beim Einbringen der Stahlrohrpfähle für Offshore-Plattformen mit Schlaghämmern brechen die Körner von kalkhaltigen Sanden durch die Aufprallenergie des Hammers. Da die Körner hierbei zerstört werden, kontrahiert sich das Material und der eingerammte Pfahl kann 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 Böden verwendet, da der Boden bei diesem Gründungsverfahren einer niedrigeren mechanischen Belastung ausgesetzt 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) kann nun der erforderliche Zeitaufwand erheblich minimiert werden. Im Offshore-Bereich 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. Hierbei wird ein Stahlrohr in den Boden eingeführt, in dessen Innerem zeitgleich ein Mischwerkzeug den anstehenden Boden mit Zement vermischt. Der Boden-Zement-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 in Quarzsand eine Zugfestigkeit von 9000 kN. 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.

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.

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