Spudcans als Gründungsform für Offshore-Hubplattformen

Für die Errichtung von Windparks ist der Einsatz von Offshore-Hubplattformen Stand der Technik. Die Hubplattform installiert sich vor dem eigentlichen Arbeiten auf dem Meeresgrund, um ausreichende Stabilität für die Arbeiten zu haben und den Einfluss des Seegangs zu minimieren. Eine mögliche Gründungsvariante für die Beine einer Offshore-Hubplattform ist die sogenannte Spudcan-Lösung. Hierbei wird ein Kreisfundament mit großem Durchmesser am Bein der Hubplattform befestigt, über das die Gründungslasten abgetragen werden. Der Einsatz derartiger Gründungen ist im internationalen Öl- und Gasbereich gängig und erprobt. Dennoch ist bereits die korrekte Bemessung der vertikalen Tragfähigkeit der Spudcans komplex. So ist zum Beispiel die Bestimmung der Last-Setzungskurve bei unterschiedlichen Baugrundverhältnissen schwierig und die Definition der “sicheren Seite” ebenfalls nicht eindeutig. Ein weiteres Problem, welches bei Absetzen auf geschichtetem Baugrund auftreten kann, ist der sogenannte “punch-through”, d. h. bei beispielsweise dicht gelagertem Sand über weichem Boden kann es zu einem plötzlichen Durchstanzen der Plattform in die Weichschicht kommen, was bis hin zum Verlust der Plattform führen kann. In diesem Beitrag werden verschiedene Bemessungsansätze aus der Literatur und internationale Richtlinien zur Bemessung von Spudcans vorgestellt. Zudem werden offene Fragestellungen und Ansätze aus der Forschung diskutiert. Diese sollen dem Leser einen Eindruck über die Möglichkeiten von Spudcan-Gründungen geben und ihn gleichzeitig für mögliche Problemstellungen sensibilisieren.

Spudcans as foundations for offshore jack-up rigs - Problems and calculation methods
For the installation of wind parks jack-up rigs can be used. Jack-up rigs are founded on the seabed before start of operation to receive sufficient stability and to reduce wave induced influences. One possible foundation for jack-up rigs on the seabed is the so-called spudcan. A spudcan is a circular foundation attached to the legs of the jack-up rig to transfer the vertical loads into the ground. The use of spudcan-foundations is state-of-the-art in the oil- and gas industry. Nevertheless, the design of this type of foundation is still challenging. For example, the correct determination of the load-settlement-response with respect to different soil conditions is complex and the definition of the “safe side” is not always clear. Another problem related to the spudcan depositioning onto layered soil is the so-called “punch-through”-failure. This means that during installation onto dense sand overlying weak clay the spudcan may suddenly punch through the sand layer into the weaker layer. This can even lead to a total loss of the jack-up rig. In this contribution, different methods for spudcan design recommended in literature and international guidelines are summarized. Furthermore, open questions and results of ongoing research are discussed to give the reader an impression of the capabilities and the difficulties regarding spudcan foundations.