Statische und dynamische Probebelastungen an Stahlrohrpfählen in 40 m Wassertiefe in der Ostsee

Iberdrola baut derzeit den 350-MW-Offshore-Windpark Wikinger in der deutschen Ostsee. Der Baugrund wird im Wesentlichen durch Geschiebemergel und Kreide dominiert. Ramboll IMS (vormals IMS Ingenieurgesellschaft mbH) war zusammen mit COWI als Joint-Venture-Partner verantwortlich für die Planung der tiefgegründeten Jacket-Strukturen. Ramboll IMS hat auch die Rolle des geotechnischen Sachverständigen im Sinne der BSH-Richtlinien für dieses Projekt übernommen und zudem zusammen mit COWI die Planung, Überwachung und Auswertung der hier vorgestellten Offshore-Pfahlversuche durchgeführt. Die bislang veröffentlichten Pfahlbemessungsmethoden offenbaren signifikante Unsicherheiten für offene Stahlrohrpfähle in Kreide, die bei Anwendung zu bis zu 70 m langen Gründungspfählen führen würden. Um diesen Unsicherheiten zu begegnen, wurden im Auftrag des Projektentwicklers dynamische und vollständig autonome statische Offshore-Pfahlprobebelastungen (Zugversuche) vor Beginn der Ausführungsplanung zur Gründung geplant, beauftragt und realisiert, um speziell die Mantelreibung in der Kreide nach verschiedenen Zeitpunkten nach Herstellung der Pfähle zu verifizieren und in die Ausführungsplanung einfließen zu lassen, um die Pfähle deutlich zu verkürzen. Die statischen Zugversuche und begleitenden dynamischen Pfahlprobebelastungen wurden zehn Wochen nach der jeweiligen Pfahlrammung an drei unterschiedlichen Standorten im Projektgebiet an Testpfählen mit 50 % reduziertem Außendurchmesser (D = 1,37 m) in etwa 40 m Wassertiefe durchgeführt. Dieser Beitrag gibt einen technischen Überblick über die durchgeführten Versuche und zeigt Risiken und Vorteile auf, die die Feldversuche rechtfertigen. Die auf Grundlage der Pfahlversuche gebaute mittlere Pfahllänge betrug 30 m. Einige gewonnene Erkenntnisse werden geteilt und Schlussfolgerungen hinsichtlich der Machbarkeit, der Gestaltung und der Planung von Offshore-Pfahlprobebelastungen gezogen, die bislang einzigartig in der Umsetzung sind. Weitergehende Details zu den Versuchsergebnissen werden in einem Folgeaufsatz zusammengeführt und sollen 2018 veröffentlicht werden, da der Projektentwickler sich derzeit noch im direkten Wettbewerb um weitere Windparks in der Ostsee befindet.

Large scale offshore static pile tests - practicality and benefits
Iberdrola is developing the 350 MW Wikinger offshore wind farm in the German Baltic Sea where ground conditions are dominated by glacial tills and chalk. A review of current pile design methods highlighted significant design uncertainties that could lead to unnecessarily conservative pile dimensions for the jacket wind-turbine support structures. To address these concerns, the project commissioned, in advance of final design, offshore dynamic and fully autonomous static pile load tests, that were completed ten weeks after driving, on 50 % downscaled 1.37 m diameter in water depths of around 40 m. This paper provides an overview of the testing and its practicalities as well as outlining the project risks and opportunities that justified the field testing programme. Lessons learned are shared and conclusions are drawn regarding pile test feasibility, design and planning. Cost-benefit analysis demonstrates the potential value of offshore static testing in future offshore developments that face comparable difficult ground conditions.