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StandardBaugrunderkundung für Offshore-Windenergieparks

Stand: 25. Februar 2008, 1. Fortschreibung

Herausgegeben vom Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) unter Mitwirkung von:

Dr. Roland AtzlerNautik Nord GmbH, Pohnsdorf

Dr. Rolf BalthesFugro Consult GmbH, Markkleeberg

Dr. Alexander BartholomäForschungsinstitut Senckenberg, Wilhelmshaven

Prof. Dipl.-Ing. Horst BellmerProf. Bellmer Ingenieurgruppe GmbH, Bremen

Dipl.-Ing. Tim BethkeDet Norske Veritas, Hamburg

Dipl.-Ing. Fritz EißfeldtBundesanstalt für Wasserbau, Hamburg

Dipl.-Ing. Magnus GeduhnIMS Ingenieurgesellschaft, Hamburg

Prof. Dr.-Ing. Harry HarderInstitut für Geotechnik, Hochschule Bremen

Dr.-Ing. Michael HauschildtGermanischer Lloyd WindEnergie GmbH, Hamburg

Dipl.-Ing. Marcus KloseGermanischer Lloyd Industrial Services GmbH, Hamburg

Dr.-Ing. Kerstin LesnyInstitut für Grundbau und Bodenmechanik, Universität Duisburg-Essen

Dipl.-Ing. Sascha LindemannG.E.O.S. Freiberg Ingenieurgesellschaft mbH, Freiberg

Dr. Klaus MichelsFugro OSAE GmbH, Bremen

Dr. Rolf MuckelmannGeCon Geophysik GmbH, Dänischenhagen

Dr. Gregor OverbeckIGB Ingenieurgesellschaft mbH, Hamburg

Dr. Lutz ReinhardtBundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe, Hannover

Prof. Dr.-Ing. Werner RichwienInstitut für Grundbau und Bodenmechanik, Universität Duisburg-Essen

Dr.-Ing. Werner RückerBundesanstalt für Materialforschung und –prüfung, Berlin

Dipl.-Geophys. Peter RüdingerAqua Tech – Geophysik, Falkensee

Dr. Klaus SchwarzerInstitut für Geowissenschaften, Universität Kiel

Prof. Dr. Volkhard SpiessFachgebiet Meerestechnik – Umweltfor-schung, Universität Bremen

Dr. Franz TauberInstitut für Ostseeforschung, Warnemünde

Dipl.-Ing. Jörn UeckerIMS Ingenieurgesellschaft, Hamburg

Dr.-Ing. Stefan WeihrauchGrundbauingenieure Steinfeld und Partner GmbH, Hamburg

© Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH)Hamburg und Rostock 2008www.bsh.de

BSH-Nr. 7004

Alle Rechte vorbehalten. Kein Teil dieses Werkes darf ohne ausdrückliche schriftliche Genehmigung des BSH reproduziert oder unter Verwendung elektronischer Systeme verarbeitet, vervielfältigt oder verbreitet werden.

Fotos: R. Balthes, BARD Engineering GmbH

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Inhalt

Teil A: Einführung

1 Vorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 Regelungsgegenstand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134 Der Sachverständige für Geotechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135 Prüfung der Unterlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146 Abweichungen vom Standard . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147 Fortschreibung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

Teil B: Mindestanforderungen an die geologische Erkundung

1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172 Qualitätssicherung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173 Zeitlicher Ablauf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184 Zielsetzung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194.1 Geologische Erkundung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194.2 Überwachung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195 Technische Anleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196 Kabeltrassen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217 Geologischer Bericht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237.1 Zweck. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237.2 Inhalt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237.3 Vorgaben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

Teil C: Mindestanforderungen an die geotechnischen Untersuchungen als Planungs- und Entwurfsgrundlage für Offshore-WEA

1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252 Anforderungen an die Felduntersuchungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252.1 Planung der Felduntersuchungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252.2 Aufschlussverfahren. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262.2.1 Bohrungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262.2.2 Sondierungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262.2.3 Bodenprobenentnahme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262.3 Erkundungsschritte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272.3.1 Geotechnische Vorerkundung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272.3.2 Geotechnische Haupterkundung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282.3.3 Ergänzende Untersuchungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283 Anforderungen an Laboruntersuchungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283.1 Untersuchungen auf See . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283.2 Laborversuche an Land . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

6

4 Baugrunduntersuchungsberichte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314.1 Inhalt der Baugrunduntersuchungsberichte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314.2 Wiedergabe der Ergebnisse von Feld- und Laborversuchen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314.2.1 Felduntersuchungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314.2.2 Laborversuche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324.3 Zusammenfassung aller Untersuchungsergebnisse (Baugrundbeschreibung) . . . . . . . . . . . . 324.4 Generelle Baugrundbeurteilung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

5 Baugrund- und Gründungsgutachten. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325.1 Inhalte von Baugrund- und Gründungsgutachten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325.2 Aussagen von Baugrund- und Gründungsgutachten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

6 Baubegleitende Untersuchungen (Ausführungsphase) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

7 Betriebsbegleitende Untersuchungen (Betriebsphase) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

Anhang 1: Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

Anhang 2: Normen, Richtlinien und Regelwerke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

Anhang 3: Abkürzungsverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

Te i l A : E i n f ü h r u n g 7

Teil A: Einführung

1 Vorbemerkung

Im Rahmen der Genehmigungsverfahren zur Errichtung von Offshore-WEA in der AWZ haben die An-tragsteller bzw. Bauherrn den Nachweis der baulichen Anlagensicherheit im Sinne der Anwendung und Einhaltung der allgemeinen Regeln der Technik zu führen (vgl. § 5 Absatz 2 SeeAnlV). Für die Durchführung von Baugrunderkundungen als bautechnische Vorbereitung der Gründungsarbeiten für Offshore-WEA ist unter Moderation und Federführung des BSH der vorliegende Standard in einer 1. Fortschreibung überarbeitet worden. Als technischer Standard im Sinne des § 4 Absatz 2 SeeAnlV wird er, im Standard „Konstruktive Ausführung von Offshore-Windenergieanlagen“ verankert, in den Genehmigungen nach SeeAnlV vorgeschrieben. Die Vereinheitlichung dient der Rechts- und Investiti-onssicherheit und stellt einen wichtigen Bestandteil einer der Gleichbehandlung verpflichteten Bauge-nehmigungsbehörde bei Entscheidung über den Antrag auf Errichtung von Offshore-WEA dar.

Mit dem vorliegenden Standard Baugrunderkundung für Offshore-Windenergieparks gibt die Genehmi-gungsbehörde die gegenwärtigen technischen Mindestanforderungen heraus, die konkrete Vorgaben für die geologische und geotechnische Baugrunderkundung für die Komponenten eines Offshore-Wind-energieparks im Sinne des „Standard. Konstruktive Ausführung von Offshore-Windenergieanlagen“, d.h. Offshore-WEA, Plattform für die Umspannstation, Seekabel usw., enthalten. Dieser Standard beruht in seiner 1. Fortschreibung auf der Grundlage einer fundierten Überarbeitung unter Mitwirkung einer Expertengruppe aus Ingenieuren und Geowissenschaftlern verschiedener Hochschulen, Behörden, Fir-men und Klassifizierungsgesellschaften. Er trägt neben den bisherigen Erfahrungen zur Errichtung von Offshore-WEA, die bislang im europäischen Ausland gesammelt wurden, und den Ergebnissen der Forschungsgruppe „Gigawind“, die aus Mitteln des Bundesministeriums für Umwelt (BMU) finanziert wurden, ebenso Rechnung wie den bisherigen Erfahrungen mit seiner 1. Fassung in der Praxis. Ferner wurde der Standard inhaltlich und formal an den Standard „Konstruktive Ausführung von Offshore-Wind-energieanlagen“ in seiner jeweils aktuellen Fassung angepasst.

Dieser Standard ist das Ergebnis einer überaus engagierten und in hohem Maße sachverständig ge-führten Diskussion. Soweit einige Auffassungen und Vorstellungen, die im Rahmen des Entscheidungs-findungsprozesses zur Diskussion gestellt wurden, keine Berücksichtigung gefunden haben, spricht dies nicht gegen die einzelne sachverständige Auffassung. Vielmehr hat sich die in dieser Weise bera-tene Genehmigungsbehörde für eine von mehreren möglichen Lösungen entschieden oder Alternativen zugelassen, die für das Verfahren als angemessen angesehen werden.

2 Allgemeines

Die Errichtung von Windenergieanlagen als Offshore-Bauwerke gehört zu den Baumaßnahmen mit einem hohen geotechnischen Schwierigkeitsgrad. Neben Aspekten der Konstruktion und Belastung spielen die Baugrundverhältnisse eine entscheidende Rolle. Entgegen landläufiger Meinung stellt der Meeresboden in der AWZ von Nord- und Ostsee keinen homogenen Sedimentkörper dar, sondern kann sowohl regional als auch lokal sehr heterogen aufgebaut sein. Im Gegensatz zur eigentlichen Konstruktion aus Stahl oder Beton können die Materialeigenschaften des Baugrundes nicht an das Bauwerk angepasst werden. Aus diesem Grund ist eine genaue Kenntnis der geologischen Verhältnisse und geotechnischen Eigenschaften des Untergrunds an den konkreten Standorten aller Komponenten eines Offshore-Windenergieparks zwingend erforderlich, um eine erfolgreiche Realisierung von Off-shore-Windenergieparks sicherzustellen.

http://www.bsh.de/de/Produkte/Buecher/Standard/index.jsp




8 Te i l A : E i n f ü h r u n g

Der geologische Aufbau des Meeresbodens als Modell ist Grundlage für die anschließende Stand-orterkundung, Planung und Bauausführung. Anhand der Ergebnisse einer geologischen Vorer-kundung können Bereiche abgegrenzt, der geotechnische Erkundungsaufwand geplant und u. U. Alternativstandorte für Offshore-WEA in Seegebieten mit örtlich ungünstigem Baugrund identifiziert werden.

Der Entwurf der Gründungskonstruktionen erfordert ausreichend detaillierte Kenntnisse des Baugrunds, seiner geotechnischen Eigenschaften und Parameter am Standort jeder Anlage. Dazu sind stets Bau-grunduntersuchungen in einem Umfang durchzuführen, mit dem alle planungsrelevanten Eigenschaften des jeweils anstehenden Baugrunds rechtzeitig vor der Errichtung der Anlagen bestimmt werden. Eine geotechnische Standorterkundung und -beurteilung durch qualifizierte Sachverständige ist deshalb zwingend geboten.

Der vorliegende Standard enthält ein nach Art und Umfang abgestuftes Baugrunderkundungsprogramm für die Planung und Errichtung von Offshore-WEA, das auf die Anforderungen der einzelnen Phasen im Sinne des „Standard. Konstruktive Ausführung von Offshore-Windenergieanlagen“ abgestimmt ist und einen Mindestumfang definiert.

Der Begriff Erkundung im Sinne dieses Standards umfasst dabei, soweit nicht anders definiert, die Feld-untersuchungen, die Laboruntersuchungen sowie ihre sachverständige Auswertung und Bewertung im Sinne der Bau- und Überwachungsaufgabe.

Aus geotechnischer Sicht können danach die in Tabelle 1 aufgeführten Arbeitschritte der Bearbeitung einschließlich ihrer fachlichen Ausarbeitung und Dokumentation nach ihrer zeitlichen Abfolge unter-schieden werden:

Phase Stufe Geologische Erkundung Geotechnische Erkundung

Bericht

Entwicklung

1 Desk Study

2Geophysikalische Untersu-chungen

Geologischer Vorbericht

3Geotechnische Vorerkundung

Baugrundvoruntersuchungs-bericht,Baugrund- und Gründungs-gutachten (Vorstufe)

4

Geophysikalische Nachin-terpretation unter Einbezie-hung der Ergebnisse der geotechnischen Vorerkun-dung

Geologischer Bericht

Konstruktion 5Geotechnische Haupterkundung

Baugrundhauptuntersu-chungsbericht,Baugrund- und Gründungs-gutachten

Tabelle 1: Erkundungsschritte der geologischen und geotechnischen Untersuchungen sowie des Berichtswesens. Die Stufen 1 bis 4 sind der Entwicklungsphase, die Stufe 5 der Konstruktionsphase im Sinne des „Standard. Konstruktive Ausfüh-rung von Offshore-Windenergieanlagen“ zuzuordnen (siehe dazu Tabelle 2)

Die geforderte Vorstufe des Baugrund- und Gründungsgutachtens beinhaltet im Wesentlichen eine an-hand der bis dahin erzielten Untersuchungsergebnisse erstellte Bewertung der Gründung, die sich auf die vorgesehene Methode bzw. entworfenen Varianten bezieht.



Baugrundvoruntersuchungsbericht, vorläufiges Baugrund- und Gründungsgutachten und Geologischer Bericht sind Grundlage für die Design Basis und den Vorentwurf. Sie sind entsprechend den Vorgaben im „Standard. Konstruktive Ausführung von Offshore-Windenergieanlagen“ in geprüfter Form dem BSH für die 1. Freigabe vorzulegen.

Die Ergebnisse des Geologischen Berichts sind in den Baugrundhauptuntersuchungsbericht zu integrie-ren. Dieser ist zusammen mit dem endgültigen Baugrund- und Gründungsgutachten (Stufe 5) Grundla-ge für den grundlegenden Entwurf (Basic Design). Die Unterlagen sind entsprechend den Vorgaben im Standard. Konstruktive Ausführung von Offshore-Windenergieanlagen in geprüfter Form dem BSH für die 2. Freigabe vorzulegen.

Die weiteren Arbeiten werden in folgenden Berichten und Unterlagen dokumentiert:

Bauausführung der Gründungsarbeiten ⇒ Protokolle und Auswertungen

Überwachung der Gründungsarbeiten ⇒ Ergebnisberichte und Bewertungen

Überwachung des Anlagenbetriebs ⇒ Ergebnisberichte und Bewertungen

Die Einbindung der zweckmäßigen Arbeitsschritte der Baugrunduntersuchung und -begutachtung in die Phasen entsprechend des zeitlichen Ablaufs gemäß Standard. Konstruktive Ausführung von Offshore-Windenergieanlagen wird in Tabelle 2 dargestellt.





Phase Maßnahme Zweck und Ziel der Erkundung Art der Erkundung Arbeitsschritte/Unterlagen

Entwicklung Detailklärung für den Standort;Planung mit Vorent-wurf der Anlagen-struktur

• Vorerkundung des Gebiets;• Standortwahl und Vorplanung der

Bauwerke;• Die Vorerkundung dient der Ent-

scheidung darüber, ob die geplanten Bauwerke eines Windparks im Hin-blick auf die Baugrundverhältnisse errichtet werden können und ggf. welche generellen Anforderungen für die Gründungskonzepte, die Konstruktion und die Bauausfüh-rung wesentlich und welche Maß-nahmen der Standorterkundung notwendig sind;

• Grundlage für Ausschreibung der Gründungsplanung und –herstel-lung.

• Sichtung, Aus- und Be-wertung vorhandener Unterlagen;

• Geologische Vorerkun-dung im gesamten Be-reich des Windparks;

• Geotechnische Vorerkun-dung, d. h. stichproben-artige Erkundung durch indirekte und direkte Auf-schlüsse (grobes Raster über das Windparkareal) und stichprobenartige Feststellung der maß-gebenden Baugrund-kennwerte und –eigen-schaften.

• Auswertung vorhandener Unterlagen;• Geologische Vorerkundung;• Geotechnische Vorerkundung (Boh-

rungen u/o Sondierungen, Labor- u/o Feldversuche).

Im Zusammenhang mit der Design Basis und dem Vorentwurf einzureichende Unterlagen:

Von einem Zeritifzierer/Prüfsachverständigen geprüfter

• Geologischer Bericht,• Baugrundvoruntersuchungs-bericht,• Baugrund- und Gründungsgutachten

(Vorstufe).

Konstruktion GrundlegendeEntwurfsplanung(Basic Design)

• Der Umfang der Baugrunderkun-dung und -untersuchung und die Auswahl der Untersuchungsme-thoden wird durch Art, Größe und Bedeutung der WEA-Konstruktion, die Gleichförmigkeit des Baugrund-aufbaus, der Morphologie des Mee-resbodens und der anstehenden Bodenarten bestimmt.

• Die untersuchte Fläche muss mög-lichen Planabweichungen der Bau-werkspositionen Rechnung tragen

• Baugrundaufbau und charakteri-stische Bodenkennwerte müssen für jeden Einzelstandort individuell angegeben werden.

• Sichtung und Bewertung vorhandener Unterlagen;

• Direkte Aufschlüsse durch Bohrungen an den Standorten der Anlagen;

• Indirekte Aufschlüsse durch Sondierungen an den Standorten der Anla-gen;

• Laboruntersuchungen an Bodenproben der Stand-orte.

Im Zusammenhang mit dem grundlegenden Entwurf (Basic Design) einzureichende Un-terlagen:

Von einem Zeritifzierer/Prüfsachverständigen geprüfte

• Baugrundhauptuntersuchungsbericht,• Baugrund- und Gründungsgutachten,• geotechnische Standsicherheits- und

Gebrauchstauglichkeitsnachweise.

Ausführungsplanung • Ausführungsentwurf des Bauwerks;• Die erforderlichen Untersuchungen

hängen von der Gründungsart ab. Sie müssen durch Art und Umfang geeignet sein, alle Abmessungen der Gründung festzulegen und alle Nachweise der Standsicherheit und der Gebrauchstauglichkeit zu füh-ren.

• Ergänzende direkte Auf-schlüsse an den Stand-orten der Gründungsele-mente;

• Ergänzende indirekte Aufschlüsse an den Standorten der Grün-dungselemente;

• Laboruntersuchungen an Bodenproben der Stand-orte;

• u. U. Feldversuche wie Proberammungen und Pfahlprobebelastungen.

Ergänzende Erkundung und Untersuchung

Im Zusammenhang mit den Ausführungsun-terlagen einzureichende Unterlagen:


• Ergänzungsgutachten.

Ausführung Errichtung • Herstellung der Gründungsele-mente;

• Überprüfung der Baugrundverhält-nisse hinsichtlich Übereinstimmung mit Entwurf; Überwachung der Her-stellung des Gründungskörpers; Überwachung der Entwicklung von Porenwasserüberdruck im lastab-tragenden Bereich der Gründung; Überwachung von Setzungen und Schiefstellungen des Gründungs-körpers.

• Rammprotokoll bzw. Rammbericht, Herstell-bericht bei Ortbetonpfäh-len;

• Verformungsmessungen;• Porenwasserüberdruck-

messungen.

Baubegleitende Untersuchungen

Im Zusammenhang mit den Inspektionsbe-richten einzureichende Unterlagen:


• Ergebnisberichte und Bewertungen.

Betrieb Betrieb, Unterhaltung und Überwachung

• Kontrolle des Bauwerksverhaltens unter Gebrauchslasten;

• Es soll die Möglichkeit geschaffen werden, bei vom Entwurf abwei-chendem Verhalten rechtzeitig Ge-genmaßnahmen treffen zu können.

• Überwachung der Sedimentdyna-mik im Bereich der windparkinter-nen und externen Kabeltrassen;

• Verformungsmessungen an ausgewählten Anla-gen innerhalb des Off-shore-Windenergieparks;

• Überwachung der Kolk-bildung in regelmäßigen Zeitabständen an jeder Gründung;

Betriebsbegleitende Untersuchungen (Geo-technische Überwachung)

Im Zusammenhang mit den Inspektionsbe-richten einzureichende Unterlagen:


• Ergebnisberichte und Bewertungen;

Tabelle 2: Art und Mindestumfang der Baugrunderkundung. Der zeitlichen Ablauf entspricht den Projektphasen für die Realisierung eines Offshore-Windenergiepark-Projekts gemäß „Standard Konstruktive Ausführung von Offshore-Windenergieanlagen“




3 Regelungsgegenstand

Dieser Standard beschreibt die Mindestanforderungen des BSH als Genehmigungsbehörde an die Bau-grunderkundung, also der Feld- und Laboruntersuchungen einschließlich ihrer geotechnischen Beur-teilung, als Teil der Entwurfsgrundlage (Design Basis) für die baulichen Komponenten eines Offshore-Windenergieparks sowie die bau- und betriebsbegleitende Überwachung. Insofern bezieht sich der vorliegende Standard auf den Standard „Konstruktive Ausführung von Offshore-Windenergieanlagen“, der sich im Rahmen des EC nach dem Regelwerk des DIN richtet. Bezogen auf den Baugrund ist sind EC 7 und die nationalen Anhänge (DIN 1054 mit ihren normativen Verweisen) maßgebend. In den Fäl-len, in denen auf technische Regelwerke, Normen, Richtlinien u. a. verweisen wird, sind diese in ihrer jeweils aktuellen Fassung gültig.

Die Baugrunderkundung basiert auf geologischen und geotechnischen Feld- und Laboruntersuchungen. Diese sind auf das geplante Gründungskonzept abzustimmen, wobei die Schwierigkeiten der Grün-dungskonstruktion einerseits und die der Baugrund- und sonstigen Randbedingungen andererseits an-gemessen zu berücksichtigen sind. Sie sind stets in einem solchen Umfang durchzuführen, dass alle planungsrelevanten Eigenschaften des jeweils anstehenden Baugrunds rechtzeitig vor der Errichtung der Anlagen bestimmt werden.

Es werden die folgenden Methoden unterschieden:• geophysikalische und• geotechnische Untersuchungsmethoden.

Geophysikalische Methoden sind indirekte Methoden (Sonare, Seismik, Echolote, etc.). Geotechnische Methoden umfassen Feld- und Laboruntersuchungen. Zu den Felduntersuchungen gehören direkte Auf-schlüsse, vornehmlich zur Gewinnung von Bodenproben (Bohrungen) und indirekte Aufschlüsse (Son-dierungen) sowie Feldversuche wie Flügelsondierungen, Seitendrucksondierungen im Bohrloch sowie Proberammungen oder Pfahlprobebelastungen.

Bodenkennwerte werden im Rahmen von Laborversuchen, in Ausnahmen aus Feldversuchen ermittelt oder aus Felduntersuchungen abgeleitet. Art und Umfang der Erkundungen für die einzelnen Projekt-phasen sind in Tabelle 2 zusammengestellt.

Das in diesem Standard dargestellte Konzept definiert den Mindestumfang der Baugrunderkundung für den Regelfall. Dieser ist in Teil B und Teil C spezifiziert.

4 Der Sachverständige für Geotechnik

Für die Planung und Durchführung der Baugrunderkundung sowie für die Gründungsplanung und -aus-führung ist frühzeitig

• ein hinreichend qualifizierter Sachverständiger für Geotechnik • mit belegbaren Erfahrungen mit entsprechend schwierigen Baumaßnahmen

einzuschalten.

Der Sachverständige für Geotechnik ist zuständig für sämtliche Arbeitsschritte der Baugrunderkundung bis hin zur Ausführungsplanung.

Der Sachverständige für Geotechnik• ist gesondert vom Auftraggeber von Baugrunderkundungen, d.h. vom Bauherrn bzw. Antragsteller,

zu beauftragen; dabei hat der Auftraggeber die fachliche Weisungsbefugnis des Sachverständigen für Geotechnik gegenüber den durchzuführenden Unternehmen (z. B. die Baugrunderkundungs-maßnahmen durchführende Firma) sicherzustellen;


14 Te i l A : E i n f ü h r u n g

• plant und überwacht die Baugrunderkundung, wertet ihre Ergebnisse aus, zieht daraus die Folge-rungen für die Konstruktion und ihre Gründung, erarbeitet geotechnische Schnitte mit Angaben der Bodenarten und Höhenlage der Schichtgrenzen (vereinfachte Baugrundmodelle) und gibt dazu die charakteristischen Werte der Bodenkennwerte und ihre typischen Bandbreiten an;

• berät den Bauherrn und in dieser Eigenschaft dessen Entwurfsverfasser bei der Formulierung von Berechnungsmodellen zur Berücksichtigung der Interaktion zwischen Bauwerk und Baugrund und bei der zweckmäßigen Berücksichtigung besonderer Baugrundeigenschaften;

• berät den Bauherrn oder den Entwurfsverfasser im Hinblick auf baubegleitende Untersuchungen und auf Wiederkehrende Prüfungen sowie bei Anwendung der Beobachtungsmethode nach DIN 1054 im Hinblick auf das geotechnisch erforderliche Beobachtungsprogramm, seine Auswertung und die erforderliche Vorbereitung von Maßnahmen;

• verfasst die Baugrunduntersuchungsberichte und Baugrund- und Gründungsgutachten gemäß dem vorliegenden Standard des BSH;

• führt für den Entwurfsverfasser erforderlichenfalls einzelne geotechnische und geohydraulische Berechnungen durch und stellt u. U. einzelne oder alle Teile der zahlenmäßigen geotechnischen Si-cherheitsnachweise in Zusammenarbeit mit dem Entwurfsverfasser auf. Die Gesamtverantwortung für den Entwurf liegt grundsätzlich beim Entwurfsverfasser, soweit dies nicht im Einzelfall anders festgelegt wird;

• stellt unter Einbeziehung des für die geologische Erkundung verantwortlichen Geowissenschaftlers sicher, dass die Ergebnisse aus den geologischen und geotechnischen Baugrunduntersuchungen im Sinne der Tabelle 1 sowie der Anforderungen im Hinblick auf die Qualitätssicherung der geolo-gischen Erkundung (Teil B, Kap. 2, 3 und 7.2) zusammengeführt und bewertet werden;

• ist gegenüber dem Zertifizierer/Prüfsachverständigen im Hinblick auf die Überprüfung der Baugrun-derkundung im Sinne des Standards „Konstruktive Ausführung von Windenergieanlagen“ verant-wortlich.

Die Überwachung der Baugrunderkundung durch den Sachverständigen für Geotechnik bzw. eines ge-eigneten Vertreters ist dem BSH nachzuweisen.

5 Prüfung der Unterlagen

Im Sinne des Standards „Konstruktive Ausführung von Windenergieanlagen“ sind die in diesem Standard unter Kapitel 2 aufgeführten Berichte und Gutachten Gegenstand einer projektbegleitenden Zertifizie-rung/Prüfung und im Anschluss dem BSH zu den in Tabelle 2 dargestellten Zeitpunkten vorzulegen. Das Baugrund- und Gründungsgutachten ist fester Bestandteil der Entwurfsgrundlagen (Design Basis).

6 Abweichungen vom Standard

Der Sachverständige für Geotechnik kann für den Antragsteller bzw. Bauherrn bei der Genehmigungs-behörde während der laufenden Projektphase einen begründeten Vorschlag auf Zustimmung zu Abwei-chungen von den Festlegungen dieses Standards einreichen, wenn es sich im Projektverlauf zeigt, dass standortbedingt oder aus anderen Gründen Teile des Erkundungsprogramms unzureichend, entbehrlich oder aus nachvollziehbaren Gründen nicht in der vorgeschlagenen Weise oder nur unter Einsatz un-verhältnismäßiger Mittel durchführbar sind. Ein entsprechender Entwurf kann im Rahmen der regelmä-ßig stattfindenden Baubesprechungen mit dem BSH unter Beteiligung des Sachverständigen für Geo-technik sowie des Zertifizierers/Prüfsachverständigen vorgestellt werden. Die Genehmigungsbehörde behält sich vor, das in diesem Antrag dargestellte Erkundungsprogramm allgemein oder im Einzelfall zuzulassen oder ggf. anzupassen.




7 Fortschreibung

Der vorliegende Standard stellt den gegenwärtigen Stand des Wissens und der Technik der Baugrun-derkundung für Offshore-Windenergieparks dar. Er versteht sich als dynamisches Werk. Neue Erfah-rungen und Erkenntnisse, die in naher Zukunft erwartet werden können, werden beobachtet und bei entsprechendem Bedarf in das Werk eingearbeitet.

Te i l B : M i n d e s t a n f o r d e r u n g e n - G e o l o g i s c h e E r k u n d u n g 17

Teil B: Mindestanforderungen an die geologische Erkundung

1 Allgemeines

Die geologische Erkundung ist eine der Voraussetzungen für die Identifizierung von Bodenarten (Se-dimenttypen), Beschreibung ihrer Eigenschaften und Bewertung ihrer Eignung für Baumaßnahmen. Sie bedient sich moderner, leistungsfähiger hydroakustischer Verfahren, deren Ergebnisse anhand von direkten Verfahren (Bohrungen) verifiziert werden müssen. Aufgrund der mangelnden Zugänglichkeit des Meeresbodens stellen hydroakustische Verfahren eine sehr effiziente Methode dar, um in kurzer Zeit einen Gesamtüberblick über die Untergrundverhältnisse ausgewählter Gebiete zu erlangen und damit die Sedimentverteilung und tektonischen Elemente in einer Weise zu erfassen, die es z.B. erlaubt, Bereiche mit problematischen Baugrundverhältnissen zu identifizieren.

Die geologische Erkundung kann bei fachgerechter Ausführung dazu beitragen, die geeigneten geotech-nischen Erkundungsmethoden und –verfahren festzulegen sowie Anzahl und Lokationen von Bodenauf-schlüssen zu optimieren. Bei homogenen Lagerungsverhältnissen ist für den Fall einer beabsichtigten Reduzierung des Untersuchungsumfangs in der geotechnischen Haupterkundung u. a. eine belastbare und aussagekräftige geologische Erkundung einschließlich des Geologischen Berichts Voraussetzung, um nachvollziehbar eine Abweichung von diesem Standard begründen zu können.

Aufgrund fehlender Normen und Vorschriften für die geologische Erkundung im marinen Bereich wer-den mit diesem Standard detaillierte Vorgaben festgeschrieben, die fachgerechte geowissenschaftliche Erkundungsarbeiten sicherstellen und durch kumulative Zusammenführung der gewonnenen Informati-onen zur erfolgreichen Realisierung von Offshore-Windenergieparks beitragen sollen.

Die geologischen Untersuchungen gliedern sich in zwei Schritte:

1. Die geologische Erkundung soll die generelle Eignung eines Gebietes nachweisen und anhand von einer hinreichenden Zahl von Übersichtsprofilen eine detaillierte geologische Interpretation innerhalb eines geplanten Windparkareals erlauben. Dabei sollen auch die lokalen Verhältnisse an allen Standorten für die Komponenten eines Offshore-Windenergieparks erfasst werden, die eine Identifizierung örtlich ungünstiger Baugrundverhältnisse sicherstellt und erforderlichenfalls eine Verlegung bzw. Optimierung einzelner Standorte unterstützt.

2. Bei der Überwachung sind nach Errichtung der Anlagen die einzelnen Standorte im Hinblick auf die mögliche Kolkbildung sowie auf die Einhaltung der Mindestbedeckung von Stromkabeln zu überwachen. Hier ist der Einsatz geophysikalischer Verfahren wie z.B. leistungsfähiger, dem Stand der Technik entsprechender Sonare vorzusehen, um den lokalen Einfluss der Bauwerke auf den Meeresboden in ausreichender Form zu erfassen. Die Ergebnisse sind in einem Überwachungsbe-richt der Genehmigungsbehörde in den vorgeschriebenen zeitlichen Intervallen (s. Tabelle 3, 4 und 7) vorzulegen.

2 Qualitätssicherung

• Die Bearbeiter haben eine ausreichend hohe Qualifikation und belegbare Erfahrungen nachzuwei-sen. Ihre Namen sind im Geologischen Bericht aufzuführen.

• Die Daten und deren Auswertung müssen richtig und überprüfbar sein.• Es sind Messprotokolle zu führen; darin sind u.a. die äußeren Bedingungen während der Aufnah-

men (z.B. Wind- und Seegangsverhältnisse, Schichtung des Wasserkörpers, Algenblüte), Schiff, Messgeräte, Messkonfiguration und Bearbeiter festzuhalten.

• Die Positions- und Tiefengenauigkeit hat sich nach den Vorgaben der IHO Standards for Hydrogra-

18 Te i l B : M i n d e s t a n f o r d e r u n g e n - G e o l o g i s c h e E r k u n d u n g

phic Surveys, Special Publication No. 44, Order 1a und 1b Surveys zu richten. Detailanforderungen sind den Tabellen 3, 4 und 7 zu entnehmen.

• Die Messbedingungen müssen den geforderten Qualitätsstandard uneingeschränkt sicherstellen. Nach bisherigen Erfahrungen ist bei einem Seegang ≥ 5 keine ausreichende Datenqualität mehr gewährleistet.

• Es wird für die geophysikalischen Untersuchungsmethoden oberflächennah eine Mindestauflösung von 1 m gefordert.

• Der Aufbau des Meeresbodens soll im Planungsgebiet ausreichend bis zur Gründungstiefe mit geeigneten geophysikalischen Messverfahren erfasst werden. In Bereichen mit Gas- oder Becken-effekt, wo seismische Verfahren (teilweise) versagen, sind anhand der geotechnischen Aufschluss-verfahren (Bohrungen und Drucksondierungen) die Baugrundverhältnisse ausreichend zu erfas-sen.

• Die Ergebnisse bzw. Interpretation der geophysikalischen Untersuchungen müssen anhand einer ausreichenden Anzahl von Bohrungen, die im Zuge der geotechnischen Vorerkundung gewonnen werden, überprüft werden. Die seismischen Einheiten sind mit den lithologischen Bodenprofilen zusammenzuführen.

• Eine erste Auswertung ist als Geologischer Vorbericht (Stufe 1, s. Tabelle 1) vorzulegen. Für den Geologischen Bericht (Stufe 4, s. Tabelle 1) ist die Interpretation der geophysikalischen Untersu-chungen anhand der Ergebnisse der geotechnischen Vorerkundung zu überarbeiten und zu bewer-ten (Stufe 3, s. Tabelle 1).

• Die Rohdaten sollen in digitaler Form gespeichert werden.• Das Kartenmaterial (Lage der Profile und Bohrungen, Profilschnitte, etc.) ist digital im GIS- oder

CAD-Format, vorzugsweise im Shape-Format abzugeben.• Die langfristige Datenarchivierung obliegt dem Antragsteller.

3 Zeitlicher Ablauf

1. Es ist eine detaillierte Literaturrecherche zu erstellen, die alle verfügbaren und relevanten Informati-onen über Wassertiefen, geologische und hydrographische Verhältnisse, bereits vorhandene Kabel und Pipelines, sonstige Bauwerke, Fischereiaktivitäten, Schifffahrt, Freizeitaktivitäten, Schutz- und Sperrgebiete im Gebiet der geplanten Offshore-WEA und in ihrer Umgebung enthält.

2. Bathymetrische und geophysikalische Untersuchungen (Echolotvermessung, Seitensichtsonar- und seismische Aufnahmen) sind im Planungsgebiet unter Berücksichtigung der geplanten Stand-orte durchzuführen.

3. Die erste Interpretation der geophysikalischen Untersuchungsergebnisse ist in einem Geologischen Vorbericht (Stufe 1, s. Tabelle 1) darzulegen.

4. Anhand von Bohrungen aus der geotechnischen Vorerkundung, deren Lage zweckmäßig mit der geologischen Erkundung abgestimmt ist, ist im Anschluss eine Kalibrierung der seismischen Er-gebnisse durchzuführen. Die Interpretation der seismischen Ergebnisse ist zwingend anhand der Bohrergebnisse aus der geotechnischen Vorerkundung zu überprüfen und erforderlichenfalls bei substanzieller Abweichung zu überarbeiten.

5. Der Geologische Bericht ist der Genehmigungsbehörde nach Abschluss aller Untersuchungen mit dem Bauantrag vorzulegen.

6. Die Ergebnisse aus evtl. ergänzenden geophysikalischen Untersuchungen, die sich als Folge der Kalibrierung der seismischen Untersuchungsergebnisse ergeben, sind in den Baugrundhauptun-tersuchungsbericht (Stufe 5, s. Tabelle 1) zu integrieren.

7. Die Ergebnisse der geologischen Untersuchungen der Überwachungsphase sind als Überwa-chungsbericht vorzulegen.


4 Zielsetzung

4.1 G e o l o g i s c h e E r k u n d u n g

Die geologische Erkundung dient der Aufnahme des Planungsgebietes hinsichtlich der lithologischen und tektonischen Strukturen und allgemeinen Lagerungsverhältnisse sowie der Bewertung des Bau-grunds aus geologischer Sicht. Die geophysikalischen Profile sollen die einzelnen Standorte für Off-shore-WEA sowie die weiteren Komponenten des Offshore-Windenergieparks überdecken. Es sollen neben geologischen Einheiten auch Hindernisse wie Wracks, Munitionsreste und Seekabel, die nicht in den Seekarten eingetragen sind, dokumentiert werden.

Sofern sich im Verlauf der Entwicklungs- und Konstruktionsphase Abweichungen von den Erkenntnis-sen aus der geologischen Erkundung und geotechnischen Vorerkundung ergeben, die ein Versetzen der Bauwerke nötig machen, sind bei Bedarf die neuen Standorte anhand zusätzlicher geophysikalischer Aufnahmen und geotechnischer Aufschlüsse hinsichtlich ihrer Eignung zu überprüfen.

4.2 Ü b e r w a c h u n g

Nach ihrer Errichtung ist der Meeresboden im Bereich der Bauwerke auf die Bildung von Kolken und die Kabeltrassen auf die Einhaltung der Mindestbedeckung bzw. ein mögliches Freilegen der Leitungen zu überwachen. Außerdem ist der Zustand von Sicherungsmaßnahmen wie z. B. Kolkschutz und Stein-schüttungen zu überwachen.

Die Überwachungsmaßnahmen sind in Einklang mit den Anforderungen an die Wiederkehrenden Prü-fungen gemäß Standard „Konstruktive Ausführung von Offshore-Windenergieanlagen“ durchzuführen.

In den ersten beiden Jahren nach Errichtung der Offshore-Installationen sind für den Regelfall Überwa-chungen einmal pro Jahr durchzuführen, nämlich im Frühjahr (unmittelbar nach der Sturmperiode). Die Ergebnisse sind im Rahmen der Wiederkehrenden Prüfungen in einem Überwachungsbericht vorzule-gen, der bis Ende des Kalenderjahres der Genehmigungsbehörde vorzulegen ist.

5 Technische Anleitung

In den nachfolgenden Tabellen 3 bis 7 (3, 4, 5, 6, 7) sind Ziele, Umfang, Zeitrahmen, Methoden und Ergebnisdarstellung mit allen geforderten technischen Details für die jeweiligen Verfahren dargestellt und geben einen zusammenfassenden Überblick über die Anforderungen an die geophysikalischen Untersuchungen für Vorerkundung und Überwachung.



Geologische Erkundung Überwachung

Ziele• Überblick über die bathymetrischen Ver-hältnisse

• Erfassung der lokalen Tiefenänderungen(möglicheKolkbildung)

Umfang

• Jeden WEA-Standort mindestens einmalüberdecken

• EntlangderinFragekommendenKomponen-tendesOffshore-Windenergieparks(beidsei-tigeLängsprofile)

• Mindestens200maufjederSeite

Zeitrahmen• Einmalig • DieerstenJahrenachFertigstellung1mal

proJahr,jeweilsimFrühjahr

Methode

• Vermessungslot (Single Beam) bei relativebenemMeeresbodenoderFächerecholot(Multi-Beam)beiunruhigemMeeresboden

• Positionierungbesserals 5m+5%derWassertiefesowie

• GenauigkeitfürreduzierteTiefennachIHOStandardsforHydrographicSurveys,S-44,Order1bSurveys

• Fächerecholot(Multi-Beam)• Positionierungbesserals5m+5%derWas-sertiefesowie

• Genauigkeit für reduzierte Tiefen nach IHOStandards for Hydrographic Surveys, S-44,Order1aSurveys

Ergebnis- darstellung

• Bathymetrische Karte der vermessenenBereiche

• Wassertiefen müssen Wasserschalllauf-zeitbereinigtundaufSKNbezogendarge-stelltwerden(Beschickung)

• DatensindzusätzlichindigitalerFormab-zuliefern

• BathymetrischeKarte der vermessenenBe-reiche

• Wassertiefen müssen Wasserschalllaufzeit-bereinigt und auf SKN bezogen dargestelltwerden(Beschickung)

• DatensindzusätzlichindigitalerFormabzu-liefern

Tabelle 3: Anforderung an die Echolotvermessung (Vermessungslot, Fächerecholot)

Geologische Erkundung Überwachung

Ziele • ÜberblicküberdievorkommendenSediment-typenund–strukturen.

• Verifizierungbzw.KalibrierungderInterpreta-tiondurchGreiferproben(„groundtruthing“)

• Erfassung vonErosionsflächen bzw.Kol-kenundHindernissen.

• Verifizierung bzw. Kalibrierung der Inter-pretation durch Greiferproben („groundtruthing“)

Umfang • Jededer inFrage kommendenKomponen-ten des Offshore-Windenergieparks minde-stenseinmalüberdecken

• InGebietenmitheterogenerSedimentbede-ckungflächendeckend

• Mindestens200maufjederSeite

Zeitrahmen • Einmalig • DieerstenJahrenachFertigstellung1malproJahr,jeweilsimFrühjahr

Methode • Frequenz100kHzoderhöher• Messbereichmaximal2x100m• ErkennungvonObjekten>1mKantenlänge*• DigitaleAufzeichnung• Fahrgeschwindigkeitmax.4kn• PositionierungdesGerätesbesser10m

• Frequenz100kHzoderhöher• Messbereichmaximal2x75m• ErkennungvonObjekten>1mKantenlänge*• DigitaleAufzeichnung• Fahrgeschwindigkeitmax.4kn• PositionierungdesGerätesbesser10m

Ergebnis-darstellung

• digitalesSSS-MosaikderProfile(horizontaleAuflösungvon0,5m)

• KartemitInterpretationderSeitensichtsonar-profile

• Datensindzusätzl.indigitalerFormabzuliefern

• digitalesSSS-MosaikderProfile(horizon-taleAuflösungvon0,5m)

• KartemitInterpretationderSeitensichtso-narprofile

* in Anlehnung an IHO Standards for Hydrographic Surveys, S-44, Order Special Surveys

Tabelle 4: Anforderungen an die Seitensichtsonar (SSS)-Untersuchungen


Geologische Erkundung

Ziele • ErfassungvonArtundLagegeologischerEinheiten

Umfang • JedederinFragekommendenKomponentendesOffshore-WindenergieparksmitjeeinemLängs-undeinemQuerprofilüberdecken

• FürQuerprofilemax.Abstand2000m•Empfohlen:LängsprofileimAbstandvon10müberdieGesamtbreitederGrün-dungund1Querprofil

Zeitrahmen • Einmalig

Methode • BoomeroderalternativeSystememitvergleichbareroderbessererLeistungundhinreichenderSignaleindringung,Auflösungoberflächennahmindestens1m

• Evtl.ergänzendSubbottom-ProfileroderChirpSonarfüroberflächennaheBereiche(z.B.entlangdergeplantenKabeltrassen),vertikaleAuflösungvonmindestens0,5m

• Fahrtgeschwindigkeit:max.4kn• EinsatzbisSeegangmax.4


• ProfilemitInterpretation(d.h.geologischeLängs-undQuerschnitte)• KartemiträumlicherLagederGrenzflächenzwischengeologischenEinheitenundStrukturelementen(z.B.Isolinienplan)

Tabelle 5: Anforderungen an die seismischen Untersuchungen

Vor dem Einsatz von Kerngeräten wird aus Sicherheitsgründen eine Untersuchung der Bohrlokalität mit einem Magnetometer oder aktiven Metall-Detektionssystem empfohlen.

Geologische Erkundung

Ziele • PrinzipiellerTestdesUntersuchungsgebietesaufWracks,aktiveundinaktiveKabel,MunitionundsonstigeMetallteile

Umfang • NachNotwendigkeitgemäßdenErgebnissenderSchreibtischstudie• InjedemFallinMunitionsgebieten

Zeitrahmen • NachNotwendigkeit

Methode • Magnetometer• AktivesMetall-Detektionssystem


• KartemitdenUntersuchungsergebnissen

Tabelle 6: Anforderungen an Magnetometer bzw. aktive Metall-Detektionssysteme (empfohlen)

6 Kabeltrassen

Für die Trassen der parkinternen und stromabführenden Seekabel gelten hinsichtlich der horizonta-len Abdeckung und Eindringtiefe des Erkundungsgebietes andere Anforderungen. Für das Erreichen der geforderten Verlegetiefe sind die Spülbarkeit bzw. Festigkeit des Untergrunds von besonderem Interesse. Nach derzeitigem Stand der Technik werden die Kabel im Sediment eingespült oder einge-graben; ist ein Einspülen oder Eingraben nicht möglich, müssen sie durch entsprechenden Maßnah-men wie z.B. Steinschüttungen bedeckt sein. Daher ist bei der Überwachung der Bedeckungsgrad und -zustand in geeigneter Weise zu kontrollieren. In Tabelle 7 sind die technischen Detailanforde-rungen aufgelistet.


Trassenerkundung Überwachung

Ziele • ErfassungdergeplantenKabeltrassehinsichtlichBathymetrieundMorpho-logie

• KartierungvonWracks,sonstigenHin-dernissenundMunitionsvorkommen

• UntersuchungderSedimentzusam-mensetzung,dergeologischenLage-rungsverhältnisseunddergeotech-nischenEigenschaftendesoberenMeeresbodens

• ExaktePositionierungbereitsvorhan-denerKabelundPipelines

• FestlegungdertatsächlichenVerlege-routeundKabellänge

• ErfassungeinesmöglichenFreilegensderLeitung

• KontrollevonSteinschüttungenoderver-gleichbarenVorgabenzurSicherungderKabel

• ErfassungdervorgeschriebenenMindest-bedeckung

Umfang • FlächendeckendeVermessungeines200mbreitenKorridorsumdiege-planteKabeltrassemitSeitensichtso-narundMultibeam.

• UntersuchungdergeplantenKabel-trassemitgeologischen,geophysika-lischenundgeotechnischenMetho-den.

• ÜberwachungdergesamtenKabeltrassenindenerstenJahren

• NachVorlageeinerausreichendenDaten-basiskönnenimRahmenderWiederkeh-rendenPrüfungenmodifizierteÜberwa-chungsintervallebeantragtwerden

Zeitrahmen • Einmalig • DieerstenJahrenachFertigstellung1malproJahr,jeweilsimFrühjahr.

Methoden • Multibeam;PositionierungbesseralsPositionierungbesserals5m+5%derWassertiefesowieGenauigkeitfürreduzierteTiefennachIHOStandardsforHydrographicSurveys,S-44,Order1aSurveys

• Seitensichtsonar;Frequenz100kHzoderhöher;Messbereichmax.2x100m;ErkennungvonObjekten>1mKantenlänge*;digitaleAufzeichnung;Fahrgeschwindigkeitmax.4kn;Positio-nierungdesGerätesbesserals10m;

• Subbottom-Profiler,ChirpSonaroderalternativeSystememitvergleichbareroderbessererLeistung

• Vibrocorerbzw.CPTbisindiegeplanteVerlegetiefedesKabels,AbständesindaufderBasisderseis-mischenErgebnissefestzulegen,

• MagnetometeroderaktivesMetall-De-tektionssystem

• CableTrackingSystemodergeeignetesanderesVerfahrenbeiKabelunterSedi-mentbedeckung

• Multibeam;PositionierungbesseralsPosi-tionierungbesserals5m+5%derWas-sertiefesowieGenauigkeitfürreduzierteTiefennachIHOStandardsforHydrogra-phicSurveys,S-44,Order1aSurveys

• Ggf.Seitensichtsonar;Frequenz100kHzoderhöher;Messbereichmax.2x100m;ErkennungvonObjekten>1mKantenlän-ge*;digitaleAufzeichnung;Fahrgeschwin-digkeitmax.4kn;PositionierungdesGerätesbesserals10m;


• KartographischeDarstellung(hori-zontalerMaßstab1:5000,vertikalerMaßstab1:200)sämtlicherErgeb-nissederVermessung

• KartographischeDarstellung(horizonta-lerMaßstab1:5000,vertikalerMaßstab1:200)sämtlicherErgebnissederVer-messung

* in Anlehnung an IHO Standards for Hydrographic Surveys, S-44, Order Special Surveys

Tabelle 7: Anforderungen an die geologischen Untersuchungen für Kabeltrassen


7 Geologischer Bericht

7.1 Z w e c k

Im Geologischen Bericht sind die Ergebnisse der geophysikalischen Aufnahme und Bohrergebnisse zusammenzuführen und zu bewerten. Der Bericht stellt die Grundlage für die weitere Planung dar und enthält eine Beschreibung des geologischen Untergrundmodells, auf dem die Bauwerke errichtet wer-den sollen. Er ist ingenieurgeologisch auszurichten und soll zusammen mit den geotechnischen Be-richten (siehe Teil A, Kap. 2) eine Informations- und Datengrundlage für die Verifizierung der geplanten Standorte und für die Auswahl der geeigneten Fundamenttypen darstellen.

7.2 I n h a l t

Der Geologische Bericht enthält mindestens folgende Angaben:

• kurze Projektbeschreibung,• Ziel der Untersuchungen,• durchführendes Büro und beteiligte Bearbeiter,• Zeitraum der Arbeiten auf See und im Labor,• Beschreibung aller verwendeten Messsysteme und –geräte,• relevante Angaben aus den Messprotokollen wie z.B. äußere Bedingungen, Schallprofile im

Wasser, etc.,• Datenprozessierung,• Ergebnisse der Literaturstudie,• Datenauswertung (z.B. Angabe der verwendeten Schallgeschwindigkeiten im Sediment),• Gegenüberstellung von akustischer Beschreibung der Sedimenteinheiten mit lithologischer Be-

schreibung aus den Schichtverzeichnissen (z.B. in Form einer Tabelle),• Lage der Profile und Bohrungen, Bohrprofile nach DIN 4023, erforderlichenfalls Korngrößenanaly-

sen und andere relevante geotechnische Parameter - soweit ermittelt - nach DIN (ggf. im Anhang),• Darstellung der Ergebnisse in geologischen Längs- und Querschnitten im geeigneten Maßstab,• Bewertung der Ergebnisse,• Zusammenfassung und• CD mit digitaler Kartendarstellung in CAD- oder GIS-Format, vorzugsweise im Shape-Format.

7.3 V o r g a b e n

Referenzsystem: ETRS89 (WGS 84)Projektion: Gauß-Krüger (3°-Streifen), UTM oder transversale ZylinderprojektionTiefenangaben: bezogen auf SKN (LAT)

Te i l C : M i n d e s t a n f o r d e r u n g e n G e o t e c h n i s c h e U n t e r s u c h u n g e n 25

Teil C: Mindestanforderungen an die geotechnischenUntersuchungen als Planungs- und Entwurfsgrundlagefür Offshore-WEA

1 Allgemeines

Offshore-WEA sind Bauwerke mit hohem Schwierigkeitsgrad, ihre Gründungen sind nach DIN 1054 und DIN 4020 in die geotechnische Kategorie 3 einzustufen (Erd- und Grundbauwerke sowie geotechnische Maßnahmen mit hohem geotechnischen Risiko; schwierige Konstruktion und/oder schwierige Bau-grundverhältnisse sowie ungewöhnliche Lastfälle). Sie erfordern eine ingenieurmäßige Bearbeitung des Gründungsentwurfs mit zahlenmäßigen Sicherheitsnachweisen zur Standsicherheit und Gebrauchs-tauglichkeit auf der Grundlage individueller Baugrunduntersuchung und -beurteilung unter Beteiligung eines Sachverständigen für Geotechnik mit vertieften Kenntnissen und Erfahrungen auf diesem Gebiet (s. Teil A, Kap. 4).

Ziel der geotechnischen Baugrunderkundung ist deshalb die Erstellung eines dafür hinreichend aussa-gekräftigen Baugrund- und Gründungsgutachtens.

Bezüglich der grundlegenden Anforderungen an die Baugrunderkundung wird in DIN 1054 auf DIN 4020 verwiesen. Daneben finden sich weitere Hinweise oder Anforderungen zur Baugrunderkun-dung in den einschlägigen Richtlinien für Offshore-Bauwerke. Für die Planung, Durchführung, Doku-mentation und Auswertung der Feld- und Laboruntersuchungen gelten damit grundsätzlich die ein-schlägigen DIN-Normen ergänzt durch die Festlegungen dieses Standards. Abweichungen hiervon sind wegen der besonderen Situation von Offshore-WEA zulässig, wenn die genannten Regelwerke für ei-nen Sachverhalt keine Regelung enthalten oder im Einzelfall nicht anwendbar sind. Die Abweichungen sind kenntlich zu machen und durch den Sachverständigen für Geotechnik zu begründen.

Die Mindestanforderungen an die geotechnischen Feld- und Laboruntersuchungen im Rahmen der Ent-wurfsplanung werden im Folgenden näher spezifiziert.

2 Anforderungen an die Felduntersuchungen

2.1 P l a n u n g d e r F e l d u n t e r s u c h u n g e n

Der Sachverständige für Geotechnik wählt in Zusammenarbeit mit dem Entwurfsverfasser auf der Grundlage des Geologischen Vorberichts die geeigneten Aufschlussverfahren und legt die Anzahl und Anordnung der Aufschlüsse sowie die jeweils erforderliche Aufschlusstiefe fest.

Der Sachverständige für Geotechnik muss während der Baugrunderkundung entscheiden, ob zusätz-liche oder andere Untersuchungen erforderlich sind, die dann nach seiner Anweisung durchgeführt werden. Dies ist insbesondere bei inhomogenem oder anderweitig ungünstigem Baugrundaufbau zu erwarten.

Für die Überwachung der Felduntersuchungen kann sich der Sachverständige entsprechend qualifi-zierter Mitarbeiter bedienen.

26 Te i l C : M i n d e s t a n f o r d e r u n g e n G e o t e c h n i s c h e U n t e r s u c h u n g e n

2.2 A u f s c h l u s s v e r f a h r e n

Bei den Aufschlussverfahren werden im Folgenden direkte und indirekte Aufschlussverfahren unter-schieden.

2.2.1 Bohrungen

In DIN EN ISO 22475-1 ist eine Übersicht über geeignete Bohrverfahren an Land gegeben, die bei Einsatz von Hubinseln als Arbeitsplattform auch im Offshore-Bereich angewendet werden können. Die Einsatzgrenzen der zur Zeit verfügbaren Hubinseln sind auf Wassertiefen bis maximal ca. 30 bis 35 m begrenzt. Neben der Wassertiefe muss dabei u. a. auch die Eindringtiefe der Hubinselbeine, der Ab-stand zur Küste sowie die Höhe der signifikanten Wellenhöhe berücksichtigt werden.

Für größere Wassertiefen stehen Bohrschiffe zur Verfügung. Die bei Einsatz von Bohrschiffen üblichen Bohrverfahren können z. B. Mcclelland and Reifel [1986] entnommen werden.

2.2.2 Sondierungen

Bei Drucksondierungen (CPT) werden der Sondierspitzendruck und die lokale Mantelreibung gemes-sen. Spezielle Sonden können zusätzlich den Porenwasserdruck messen (CPTu). Eine Übersicht über weitere anwendungsreife Drucksondierverfahren (Flügelsonde, Pressiometersonde, Seismiksonde, Temperatursonde u. a.) liefern Balthes et al. [2005].

Drucksondierungen werden entweder als kontinuierliche Sondierungen ab dem Gewässerboden (Bal-last-Block, Wheeldrive) oder als diskontinuierliche Sondierung ab Bohrlochsohle ausgeführt. Nach Art der Kraftübertragung unterscheidet man Top-Drive und Wheeldrive-Verfahren.

Regelungen zur Durchführung und Auswertung von Drucksondierungen sind in DIN 4094-1 enthalten.

Die Bohrlochrammsondierung (BDP), früher als Standard Penetration Test (SPT) bezeichnet, ist eine Rammsondierung im Bohrloch. Bei Durchführung nach ASTM D 1586-99 werden aus nichtbindigen und bindigen Böden Proben durch Einrammen eines Entnahmestutzens gewonnen und die dafür erforder-liche Schlagzahl gemessen. Nach DIN 4094-2 ist der Entnahmestutzen durch eine Kegelspitze ersetzt, d. h. es können keine Bodenproben entnommen werden.

2.2.3 Bodenprobenentnahme

Der Sachverständige für Geotechnik legt die Häufigkeit der Probenentnahme in Abhängigkeit der an-getroffenen Baugrundschichtung fest (gem. DIN 4020; ggf. in Anlehnung an z. B. Fugro-McClelland Ltd. [1993], Mcclelland and Reifel [1986], API RP 2A-WSD, Offshore Standard DNV-OS-J101, Classifica-tion Notes No. 30.4 von DNV).

Die Bohrverfahren sind so auszuwählen, dass bei bindigen Böden Bodenproben mindestens der GK 2 nach DIN EN ISO 22475-1 gewonnen werden können. Die entnommenen Bodenproben müssen also mindestens hinsichtlich ihrer Zusammensetzung, ihres Wassergehalts, ihrer Dichte sowie ihrer Durch-lässigkeit unverändert sein. Kann dies mit den zur Verfügung stehenden Bohrverfahren GK 2 nicht er-reicht werden, besteht die Möglichkeit, aus der Bohrlochsohle Sonderproben nach DIN EN ISO 22475-1 zu entnehmen. Bei nichtbindigen Böden müssen mindestens Bodenproben der GK 4 gewonnen wer-den, die mindestens hinsichtlich ihrer Zusammensetzung unverändert sind. Die Gewinnung von Bo-denproben der GK 3 oder 2 ist anzustreben, aber in der Regel nur bei besonderen Bodenverhältnissen möglich.


Die Probennahme ist im Hinblick auf die geplanten Laborversuche und die dafür erforderliche Versuchs-technik einerseits und auf die Zusammensetzung und den Homogenitätsgrad des anstehenden Bodens andererseits zu planen und vorzunehmen.

Für bodenmechanische Laborversuche an homogenen bindigen und feinkörnigen nichtbindigen Böden bis max. Sandkorngröße wird ein Probendurchmesser von 100 mm empfohlen.

Marktübliche Probendurchmesser sind:

a) bei Einsatz von Hubinseln mit an Land üblichen Bohrverfahren: • bei Bohrverfahren mit durchgehender Gewinnung gekernter Bodenproben nach DIN EN ISO

22475-1: D = 100 mm • bei Sonderproben aus Bohrungen nach DIN EN ISO 22475-1: D = 114 mm

b) bei Einsatz von Bohrschiffen mit Entnahme von Druck- und Rammkernproben aus der Bohrloch-sohle: D = 67 mm.

Weitere Anforderungen sind DIN EN ISO 22475-1 zu entnehmen.

Zur Gewinnung von Sonderproben werden im Offshore-Bereich beispielsweise Entnahmestutzen einge-setzt, die von der Bohrlochsohle aus in den Baugrund gerammt (Rammkern, engl. „Hammer-sample“) oder gleichmäßig eingedrückt (Druckkern, engl. „Push-sample“) werden. Grundsätzlich ist darauf zu achten, dass diese Entnahmestutzen in einwandfreiem Zustand sind, insbesondere dürfen ihre Schnei-den nicht stumpf und deformiert sein. Rammkernproben sind nach allgemeiner Erfahrung stärker ge-stört als Druckkernproben. Zur Entnahme von Proben ab dem Gewässerboden und der Bohrlochsohle stehen spezielle Geräte zur Verfügung (Seafloor-Jack, Seabed-Frame, Ringraum-Packer), welche die notwendige Stabilisierung und Reaktionskraft zur Gewinnung qualitativ hochwertiger Proben liefern (Balthes und WeihRauch [2004]).

Für die Entnahme von Bodenproben in normal konsolidierten bindigen und nichtbindigen Böden sind erfahrungsgemäß offene dünnwandige Entnahmegeräte (Wandstärke 2 mm) geeignet. Zum Einsatz kommen vorzugsweise konventionelle Shelby Tubes oder dünnwandige Entnahmestutzen (z. B. WIP-Sampler, Piston-Sampler). Die Probennahme erfolgt drückend.

Für die Probennahme in überkonsolidierten bindigen Böden oder dicht gelagerten und/oder zemen-tierten nichtbindigen Böden eignen sich spezielle dickwandige Entnahmestutzen (Wandstärke 4,5 mm) mit oder ohne Kernfänger, die drückend oder rammend eingebracht werden können.

Der Sachverständige für Geotechnik legt fest, ob die Proben für die weitere Untersuchung im Labor ver-sandfertig verpackt werden, oder ob bereits an Bord erste Materialuntersuchungen durchgeführt werden.

2.3 E r k u n d u n g s s c h r i t t e

2.3.1 Geotechnische Vorerkundung

Im Rahmen der geotechnischen Vorerkundung (Stufe 3, s. Tabelle 1, Teil A) muss in den Ecken des Windparkareals und in seiner Mitte, mindestens jedoch an 10 % der Anlagenstandorte jeweils eine Boh-rung und eine Drucksondierung ausgeführt werden, sofern die Untersuchungspunkte nicht aufgrund der Ergebnisse der geophysikalischen Erkundung oder aufgrund der besonderen Geometrie des Windpark-areals an anderer Stelle zweckmäßiger festzulegen sind.

Die Bohrungen und Drucksondierungen sind jeweils paarweise an dem selben Anlagenstandort durch-zuführen, um die Ergebnisse der Drucksondierungen anhand der Bohr- und Laborversuchsergebnisse in Bezug auf Bodenarten und –festigkeiten kalibrieren zu können. Die Drucksondierung sollte möglichst vorlaufend durchgeführt werden.


Die Aufschlusstiefe der Bohrungen und der Drucksondierungen muss ausreichend sein, um die im Rahmen der Vorentwurfsplanung in Frage kommenden Gründungsarten bearbeiten zu können. Die Auf-schlusstiefe ist daher vom Sachverständigen für Geotechnik in Abstimmung mit dem Entwurfsverfasser festzulegen. Sofern die angestrebte Drucksondiertiefe verfahrensbedingt nicht erreicht werden kann, muss der Sachverständige für Geotechnik im Einzelfall entscheiden, ob andere Erkundungs- bzw. Be-wertungsmethoden anzuwenden sind, oder ob eine Vorbohrung zur Fortsetzung der Sondierung durch-zuführen ist.

2.3.2 Geotechnische Haupterkundung

Im Rahmen der Haupterkundung (Stufe 5, s. Tabelle 1, Teil A) muss an jedem Anlagenstandort minde-stens ein Baugrundaufschluss ausgeführt werden. Dies kann bei homogenen Baugrundverhältnissen ausreichend sein. Bei inhomogenen oder anderweitig ungünstigen Baugrundverhältnissen sowie bei aufgelösten oder großflächigen Gründungsstrukturen ist in der Regel eine größere Anzahl von Bau-grundaufschlüssen für die Ausführungsplanung erforderlich. Die Festlegung erfolgt durch den Sachver-ständigen für Geotechnik. Die Art des Aufschlussverfahrens (Bohrung, Drucksondierung oder Kombina-tion aus Bohrung und Drucksondierung) ist vom Sachverständigen für Geotechnik in Abhängigkeit der zu erwartenden Baugrundschichtung, den Ergebnissen der Vorerkundung sowie der geplanten Grün-dungsvariante festzulegen.

Die Aufschlusstiefe muss mindestens den Anforderungen der Entwurfsplanung genügen und ist daher vom Sachverständigen für Geotechnik in Abstimmung mit dem Entwurfsverfasser festzulegen (s. a. Ka-pitel 2.3.1).

2.3.3 Ergänzende Untersuchungen

Als Ergebnis der Entwurfsarbeiten, der geotechnischen Prüfung des Gründungsentwurfes oder der Ausschreibung, insbesondere bei Sondervorschlägen, können ergänzende Erkundungen oder Feldver-suche, wie z. B. Proberammungen oder Probebelastungen erforderlich werden. Hierfür gelten dieselben Grundsätze wie für die Standorterkundung.

Die Ergebnisse der geotechnischen Erkundung sollen mit den Ergebnissen der geophysikalischen Er-kundung abgeglichen und die geophysikalischen Messungen auf Basis der geotechnischen Erkundung nachinterpretiert werden.

3 Anforderungen an Laboruntersuchungen

3.1 U n t e r s u c h u n g e n a u f S e e

Es kann zweckmäßig sein, bereits an Bord des Untersuchungsschiffes bzw. der Hubinsel in be-schränktem Umfang Untersuchungen durchzuführen, um Hinweise für die Planung der weiteren Feld-untersuchungen zu erlangen, die dann ohne großen Zeitverlust durchgeführt werden können.

3.2 L a b o r v e r s u c h e a n L a n d

In den Tabellen 8 und 9 sind Laborversuche für bindige und nichtbindige Böden zusammengestellt, die zur Zustandsbeschreibung sowie zur Bestimmung der erforderlichen bodenmechanischen Rechenwerte geeignet sind. Die im Einzelfall durchzuführenden Versuche, die Art der Versuchsdurchführung, die dafür erforderliche Probenqualität sowie die zu bestimmenden bodenmechanischen Kenngrößen werden durch den verantwortlichen Sachverständigen für Geotechnik festgelegt. In Abhängigkeit des geplanten Grün-dungstyps können für die Bemessung der Gründungsstruktur weitere Laborversuche zweckmäßig sein.


Durch Wellen, Strömung und Wind werden Spannungsänderungen im Boden entweder direkt oder in-direkt über die Lastabtragung durch das Bauwerk induziert, die das Tragverhalten des Bodens und damit der Gründung maßgebend beeinflussen können. Diese Spannungsänderungen sind in der Regel zyklischer Natur, da im Gegensatz zu dynamischen Lasteinwirkungen auf die Struktur Trägheitskräfte infolge der Dämpfung und Phasenverschiebung im Boden vernachlässigt werden können.

Versuchsart NormGK der Probe (DIN EN ISO 22475-1)

BodenmechanischeKenngröße

Klassifikation und Zustandsbeschreibung

Korngrößenverteilung DIN 18123 mind. GK 4Ungleichförmigkeitsgrad, Krümmungszahl (DIN 18196, 1988)

Lagerungsdichte DIN 18126 mind. GK 2lockerste und dichteste La-gerung

Wichte DIN 18125-1mind. GK 4,zur Bestimmung des Po-renanteils mind. GK 2

Wichte, Wichte unter Auftrieb

Kalkgehalt DIN 18129 mind. GK 4 (5) Kalkgehalt

Formänderungsverhalten

Kompressionsver-such(Oedometertest)

DIN 18135GK 4, jedoch Einbau der Probe mit im Feld be-stimmter Anfangsdichte

Steifemodul, Konsolidie-rungsbeiwert, Kriechbeiwert, abgeleitet: Wasserdurchläs-sigkeitsbeiwert

dränierte und un-dränierte Triaxial-ver-suche

DIN 18137-2GK 1, aber auch aufberei-tete Probenkörper

Scherspannungs-Scher-deh-nungskurven, Volumendeh-nung und axiale Deformation

Scherfestigkeit

direkter Scherver-such


Reibungswinkel ϕ’ (c’ = 0)

dränierte und un-dränierte Triaxialver-suche


Reibungswinkel ϕ’(c’ = 0)

Tabelle 8: Geeignete Laborversuche zur Beurteilung nichtbindiger Böden

Zyklische Lasteinwirkungen müssen daher in der Gründungsbemessung in geeigneter Weise berücksich-tigt werden (vgl. z. B. DIN 1054). Die Durchführung zyklischer Versuche und ihre Auswertung im Rahmen der Gründungsbemessung ist noch nicht Stand der Technik und dementsprechend nicht standardisiert.

Zur Untersuchung des Einflusses zyklischer Spannungsänderungen sind je nach Systemrandbedin-gungen zyklische Triaxialversuche, zyklische direkte Scherversuche oder zyklische Kompressionsver-suche grundsätzlich geeignet. Dabei müssen in den Versuchen alle maßgebend an der Lastabtragung beteiligten Bodenschichten berücksichtigt werden. Die Versuchsanzahl und die Randbedingungen zur Versuchsdurchführung sind in Abhängigkeit der geplanten Gründung vom Sachverständigen für Geo-technik in enger Abstimmung mit dem Entwurfsverfasser festzulegen. Erforderlichenfalls ist ein weiterer Sachverständiger mit entsprechenden Erfahrungen auf diesem Gebiet und mit geeigneter Laboraus-stattung hinzuzuziehen.


Versuchsart Norm GK der Probe(DIN EN ISO 22475-1)

Bodenmechanische Kenngröße

Klassifikation und Zustandsbeschreibung

Korngrößenverteilung DIN 18123 mind. GK 4 Ungleichförmigkeitsgrad, Krümmungszahl

Wassergehalt DIN 18121-1DIN 18121-2

mind. GK 3 Wassergehalt desBodens

Wasserdurchlässigkeit DIN 18130-1 mind. GK 2, GK 4, wenn im Proctorgerät auf vorge-schriebene bzw. erforder-liche Dichte gebracht

Wasserdurchlässigkeits-beiwert

Wichte DIN 18125-1 mind. GK 4, zur Bestimmung des Po-renanteils mind. GK 2

Wichte, Wichte unter Auftrieb

Konsistenzgrenzen DIN 18122-1DIN 18122-22

mind. GK 4 Fließ- und Ausrollgrenze, Schrumpfgrenze, Plastizi-tätszahl, Konsistenzzahl

Formänderungsverhalten

Kompressionsversuch (Oedometertest)

DIN 18135 (Norm-Entwurf)

GK 1 Steifemodul, Vorbelastung des Bodens, Konsolidierungsbeiwert, Kriechbeiwert, Wasser-durchlässigkeitsbeiwert

undränierte Triaxial-versuche

DIN 18137-2 GK 1, aber auch aufbereitete Probenkörper

Scherspannungs-Scher-dehnungskurven;Volumendehnung und axiale Deformation

Scherfestigkeit

Laborflügelsondenver-such

für Laborver-suche z. Zt. nicht geregelt

möglichst GK 1, aber auch gestörte Proben geeignet

undränierte Scherfestigkeit cu

direkter Scherversuch DIN 18137-3 GK 1, aber auch aufbereitete Probenkörper

wirksamer Reibungswinkel ϕ’, wirksame Kohäsion c’

undränierte Triaxial-versuche

DIN 18137-2 GK 1, aber auch aufberei-tete Probenkörper

Scherparameter in Abhän-gigkeit von der VersuchsartUU-Versuch : cu ,ϕu

CU-Versuch: c’, ϕ’CCV-Versuch: c’, ϕ’

Tabelle 9: Geeignete Laborversuche zur Beurteilung bindiger Böden

Aus den Ergebnissen dieser Laborversuche wird eine Prognose abgeleitet, inwieweit sich das Form-änderungs- und das Festigkeitsverhalten des Bodens abhängig von der jeweiligen Gründungsstruktur infolge zyklischer Belastung ändert.


In diesem Zusammenhang ist – soweit aus Sicht des Sachverständigen für Geotechnik in Abstimmung mit dem Entwurfverfasser erforderlich – auch das Verflüssigungspotential („Liquefaction“) der anste-henden Böden in geeigneter Weise in Abhängigkeit von der Struktur und den Lasteinwirkungen einzu-schätzen. Ein zuverlässiges und standardisiertes Konzept zur Ermittlung des Verflüssigungspotentials ist bisher noch nicht verfügbar.

4 Baugrunduntersuchungsberichte

4.1 I n h a l t d e r B a u g r u n d u n t e r s u c h u n g s b e r i c h t e

Die Baugrunduntersuchungsberichte, d. h. Baugrundvor- bzw. Baugrundhauptuntersuchungsbericht, müssen außer einer präzisen Angabe des Untersuchungsziels sowie einer Dokumentation der zur Ver-fügung gestellten Unterlagen über das Bauwerk mindestens enthalten:

• generelle Angaben zur Bauaufgabe,• Angaben zu den geologischen Verhältnissen,• Angaben und Randbedingungen zu Feld- und Laborversuchen,• die Ergebnisse der Bohrungen und Sondierungen,• Bodenprofile mit Bodenarten und Höhenlage der Schichtgrenzen,• die Ergebnisse der Laborversuche und ggf. durchgeführter Modellversuche,• eine übersichtliche Zusammenstellung der Versuchsergebnisse,• eine Zusammenstellung von charakteristischen bodenmechanischen Kenngrößen der Hauptbo-

denarten sowie der zugehörigen Bandbreite der Kenngrößen,• eine zusammenfassende Beschreibung des Baugrunds und• eine Baugrundbeurteilung.

4.2 W i e d e r g a b e d e r E r g e b n i s s e v o n F e l d - u n d L a b o r v e r s u c h e n

4.2.1 Felduntersuchungen

Die genaue Lage der ausgeführten Bodenaufschlüsse und der Felduntersuchungen ist in einem maß-stäblichen Plan, der auch die geplanten Bauwerksumrisse enthält, einzutragen. Dabei sollen auch Be-zugsmaße auf unveränderliche Festpunkte oder Bezugslinien angegeben werden. Der Zeitpunkt der Ausführung der Arbeiten und besondere Feststellungen bei der Bohrüberwachung sind zu vermerken.

Die angewandten Aufschluss- und Sondierverfahren sind in den Baugrunduntersuchungsberichten zu erläutern, bei genormten Verfahren reicht der Bezug auf die jeweilige Norm. Muss von einem genormten Verfahren abgewichen werden, so ist dies zu begründen und die Vorgehensweise zu beschreiben.

Den Baugrunduntersuchungsberichten sind grundsätzlich die Feldberichte der Bohrungen nach DIN EN ISO 14688-1, DIN EN ISO 14689-1 und DIN EN ISO 22475-1 beizufügen. Ist dies im Einzelfall nicht möglich, ist darauf zu hinzuweisen, dass und wo diese eingesehen werden können. Letzteres gilt auch für die entnommenen Bodenproben. Bei Entnahme von gekernten Bodenproben sollten auch Farbfotos dieser Bohrkerne beigefügt werden. Die Farbfotos ersetzen nicht die Ansprache und Beurteilung der Bodenproben durch den Sachverstän-digen im Labor.

Die Ergebnisse von Sondierungen sind unter Beachtung von DIN 4094-1, DIN 4094-2 und DIN 4094-5 zu dokumentieren. Es empfiehlt sich, die Ergebnisse von Sondierungen neben lokal zugeordneten Bohrprofilen aufzutragen, und zwar unter Verwendung eines allgemein gültigen Bezugssystems für die Höhenangaben (d. h. SKN).


4.2.2 Laborversuche

Die Ergebnisse von Laborversuchen sollen nach Bodenkennwerten (z. B. Körnungslinien, Ergebnissen der Kompressionsversuche, Ergebnissen der Scherversuche) geordnet vollständig dokumentiert und beschrieben werden, um jedem Leser eine Interpretation der Ergebnisse zu ermöglichen. Die jeweils angewendeten Versuchsanordnungen sind zu beschreiben. Sofern die Versuche genormt sind, reicht der Bezug auf die jeweilige Norm.

Die Ergebnisse von Kompressionsversuchen sind stets als Drucksetzungslinien und als Zeitsetzungs-linien darzustellen, die Laststufen und die Konsolidierungsdauern sind anzugeben. Zur Dokumentation der Ergebnisse gehört auch die Angabe von Geräteabmessungen und Art des Einbaus des Bodens in die Geräte. Die Ergebnisse von Versuchen zum Festigkeitsverhalten des Bodens sind in Übereinstim-mung mit den einschlägigen Normen darzustellen.

Die Ergebnisse der Laborversuche werden schließlich in Tabellenform, geordnet nach Bohrungen, Ent-nahmetiefe und Probennummer, zusammengestellt.

4.3 Z u s a m m e n f a s s u n g a l l e r U n t e r s u c h u n g s e r g e b n i s s e ( B a u g r u n d b e s c h r e i b u n g )

Die Ergebnisse der Feld- und Laborversuche werden in den Baugrunduntersuchungsberichten zu einer Beschreibung des Baugrunds zusammengefasst.

Körnungslinien werden, soweit sinnvoll, zu Körnungsbändern der Hauptbodenarten zusammengefasst. Für jeden Aufschlusspunkt werden die Bandbreiten und mittlere charakteristische Werte der bodenmechanischen Kenngrößen der Hauptbodenarten angegeben. Diese Angaben sollen - falls sinnvoll - in bereichsweise ty-pische Baugrundprofile zusammengefasst werden. Wenn erforderlich, sind Hinweise zur Verwendung der cha-rakteristischen bodenmechanischen Kenngrößen im Hinblick auf die geplante Gründungsstruktur zu geben.

4.4 G e n e r e l l e B a u g r u n d b e u r t e i l u n g

Die generelle Baugrundbeurteilung enthält eine Bewertung der angetroffenen Baugrundsituation im Hinblick auf ihre qualitative Eignung zur Gründung von Offshore-WEA sowohl im Hinblick auf die Tragfä-higkeit als auch auf die Herstellbarkeit bei unterschiedlichen Gründungskonzepten.

5 Baugrund- und Gründungsgutachten

5.1 I n h a l t e v o n B a u g r u n d - u n d G r ü n d u n g s g u t a c h t e n

Baugrund- und Gründungsgutachten müssen mindestens enthalten:

• die geologisch-geotechnische Standortbeschreibung,• die wesentlichen Bauwerksdaten als Gründungskriterien,• die Baugrundbeurteilung in Bezug auf die Baumaßnahme,• Angabe von Bemessungsprofilen,• die Festlegung der charakteristischen Bodenkennwerte und erforderlichenfalls auch der Berech-

nungsverfahren bzw. des Berechnungsmodells,• sofern erforderlich, Angaben zu Rammhindernissen bzw. zu geeigneten Verfahren der Einbringung

von Pfählen und Schürzen,• die Darstellung der Gründungsmöglichkeiten mit ihrer geotechnischen Bewertung,• den Gründungsvorschlag mit den Ergebnissen zugehöriger erdstatischer Berechnungen bzw. Set-

zungsberechnungen,• ggf. Angaben zur Erdbebengefahr und• Hinweise zur Bauausführung.


5.2 A u s s a g e n v o n B a u g r u n d - u n d G r ü n d u n g s g u t a c h t e n

Die im Baugrunduntersuchungsbericht zusammengestellten Ergebnisse bilden die Grundlage für das vom Sachverständigen für Geotechnik aufzustellende Baugrund- und Gründungsgutachten.

Das Baugrund- und Gründungsgutachten beinhaltet eine zusammenfassende Beschreibung des geolo-gischen Aufbaus, der Eigenschaften der festgestellten Bodenschichten und deren bodenphysikalischen Kennzahlen sowie die Beurteilung des Baugrunds sowohl in statisch-konstruktiver als auch in erdbau- bzw. spezialtiefbautechnischer Hinsicht. Dazu gehören unbedingt Angaben über die Korngrößenvertei-lungen, die Lagerungsdichte der nichtbindigen Böden, die Zustandsform der bindigen Böden und die Beurteilung der im Baugrunduntersuchungsbericht angegebenen Scherparameter und Steifezahlen im Hinblick auf die Aufgabenstellung. Für jeden Standort ist ein Berechnungsprofil zu erstellen.

Im Baugrund- und Gründungsgutachten werden die für die erdstatischen Berechnungen maßgebenden charakteristischen Bodenparameter, mindestens die Wichten, die Steifemodule und die Scherparame-ter festgelegt. Soweit erforderlich, stimmt der Sachverständige für Geotechnik diese Werte vorher mit dem Bauherrn, mit dem Entwurfsverfasser, mit der zuständigen Bauaufsichtsbehörde bzw. mit der Prü-finstanz, u. U. auch mit der bauausführenden Firma unter Berücksichtigung der Aufgabe und der Erfor-dernisse ab.

In das Baugrund- und Gründungsgutachten sind Angaben zur Klassifikation der Bodenarten in Boden-gruppen nach DIN 18196 und in Bodenklassen nach DIN 18311 aufzunehmen.

In Erdbebengebieten gehört die Angabe der anzusetzenden Erschütterungszahlen zur Aufgabe des Sachverständigen für Geotechnik, erforderlichenfalls in Zusammenarbeit mit einem Sachkundigen für das betreffende Gebiet.

Vom Sachverständigen für Geotechnik ist eine Gründungsempfehlung zu erstellen. Gegenstand des Baugrund- und Gründungsgutachtens ist auch die Beurteilung des Baugrunds hinsichtlich des Ein-bringens von Pfählen und Schürzen. Sofern der Umfang der durchgeführten Untersuchungen diese Bewertung nicht zulässt, ist dies ausdrücklich zu vermerken, und es sind entsprechende ergänzende Untersuchungen vorzuschlagen, die zu einem späteren Zeitpunkt durchzuführen sind.

Schließlich gehört zum Baugrund- und Gründungsgutachten die Bewertung der Gefahr von Rammhin-dernissen. Dabei sind neben den Ergebnissen von Bohrungen und Sondierungen insbesondere auch die Erkenntnisse aus der geologisch-geophysikalischen Untersuchung heranzuziehen.

6 Baubegleitende Untersuchungen (Ausführungsphase)

Die geotechnischen Elemente der Bauausführung sind nach den üblichen Regeln zu überwachen und zu überprüfen, die Ergebnisse sind zu protokollieren und in Ergebnisberichten vom Sachverständigen für Geotechnik zu bewerten (Abnahme).

7 Betriebsbegleitende Untersuchungen (Betriebsphase)

Soweit Elemente der Standsicherheits- und Gebrauchstauglichkeitsnachweise nicht durch vorherige Untersuchung auf dem Wege der Berechnung oder der Bauteilprüfung oder durch nachprüfbar belegte besondere oder allgemeine Erfahrungen abgesichert sind, sind geeignete messtechnische Überwa-chungseinrichtungen vorzusehen und in Betrieb zu nehmen (Beobachtungsmethode nach DIN 1054).


Das messtechnische Überwachungskonzept ist dann Bestandteil des Standsicherheitsnachweises und ist notwendiges Element der betriebsbegleitenden Untersuchungen. Die Messergebnisse sind in regel-mäßigen Abständen auch vom Sachverständigen für Geotechnik daraufhin zu beurteilen, ob die Anlage sich dem Entwurf entsprechend verhält. Art und Umfang der Untersuchungen und zeitliche Abstände sowie Toleranzen werden vom Sachverständigen für Geotechnik in Abstimmung mit dem Bauherrn, dem Entwurfsbearbeiter, der zuständigen Bauaufsichtsbehörde bzw. der Prüfinstanz, u. U. auch mit der bauausführenden Firma unter Berücksichtigung der Aufgabe und der Erfordernisse festgelegt. Die Mes-sergebnisse und ihre Bewertungen auch durch den Sachverständigen sind der Genehmigungsbehörde turnusgemäß vorzulegen.

Weiterhin wird auf die Anforderungen im Standard Konstruktive Ausführung von Offshore-Windenergie-anlagen verwiesen.

A n h a n g 1 35

Anhang 1: Literatur

Balthes, R. und s. WeihRauch, 2004: Geotechnische Felduntersuchungen für Offshore-Windenergieanla-gen – ein Erfahrungsbericht. Vorträge der Baugrundtagung 2004, Leipzig. S. 157-164.

Balthes, R., thiele, R. und G. v. d. ZWaaG, 2005: Geotechnische Erkundungen im Nearshore- und Off-shore-Bereich zur Ermittlung von Bodenkennwerten für die Bemessung von Pfahlgründungen. Pfahl-Symposium 2005, 24.-25.02.2005, TU Braunschweig.

Fugro-McClelland Ltd., 1993: UK Offshore Site Investigation and Foundation Practices, FML Report No. 92/2549-1(03). In: Health and Safety Executive, Offshore Technology Report – OTO 93024, Sheffield.

Mcclelland, B. and M. d. Reifel, 1986: Planning and Design of Fixed Offshore Platforms. Van Nostrand Reinhold Company Inc., New York.

WieMann, J., lesny, K. und W. RichWien, 2002: Gründung von Offshore-Windenergieanlagen – Grün-dungskonzepte und geotechnische Grundlagen. Mitteilungen aus dem Fachgebiet Grundbau und Bodenmechanik, Heft 29, Herausgeber Prof. Dr.-Ing. W. Richwien. Essen: Glückauf.

A n h a n g 2 37

Anhang 2: Normen, Richtlinien und Regelwerke

API RP 2A-WSD. Recommended Practice for Planning, Designing and Constructing Fixed Offshore Platforms - Working Stress Design. 21st Edition, Ame-rican Petroleum Institute, 01-Dec-2000.

ASTM D1586-99. Standard Test Method for Penetration Test and Split-Barrel Sampling of Soils.

Classification Notes No. 30.4. Foundations. Det Norske Versitas, February 1992.DIN 1054:2005-01. Baugrund - Sicherheitsnachweise im Erd- und Grundbau.DIN 4020:2003-09. Geotechnische Untersuchungen für bautechnische Zwecke.DIN 4023:2006-02. Geotechnische Erkundung und Untersuchung - Zeichnerische Dar-

stellung der Ergebnisse von Bohrungen und sonstigen direkten Aufschlüssen.

DIN 4094-1:2002-06. Baugrund - Felduntersuchungen - Teil 1: Drucksondierungen.DIN 4094-2:2003-05. Baugrund - Felduntersuchungen - Teil 2: Bohrlochrammsondierung.DIN 4094-5:2001-06. Baugrund - Felduntersuchungen - Teil 5: Bohrlochaufweitungsver-

suche.DIN 18121-1:1998-04. Untersuchung von Bodenproben - Wassergehalt - Teil 1: Bestimmung

durch Ofentrocknung.DIN 18121-2:2001-08. Baugrund - Untersuchungen von Bodenproben; Wassergehalt - Teil 2:

Bestimmung durch Schnellverfahren.DIN 18122-1:1997-07. Baugrund, Untersuchung von Bodenproben - Zustandsgrenzen (Konsi-

stenzgrenzen) - Teil 1: Bestimmung der Fließ- und Ausrollgrenze.DIN 18122-2:2000-09. Baugrund - Untersuchung von Bodenproben; Zustandsgrenzen (Konsi-

stenzgrenzen) - Teil 2: Bestimmung der Schrumpfgrenze.DIN 18123:1996-11. Baugrund, Untersuchung von Bodenproben - Bestimmung der Korn-

größenverteilung.DIN 18125-1:1997-08. Baugrund, Untersuchung von Bodenproben - Bestimmung der Dichte

des Bodens - Teil 1: Laborversuche.DIN 18126:1996-11. Baugrund, Untersuchung von Bodenproben - Bestimmung der Dichte

nichtbindiger Böden bei lockerster und dichtester Lagerung.DIN 18129:1996-11. Baugrund, Untersuchung von Bodenproben – Kalkgehaltsbestimmung.DIN 18130-1:1998-05. Baugrund - Untersuchung von Bodenproben; Bestimmung des Wasser-

durchlässigkeitsbeiwerts - Teil 1: Laborversuche.DIN 18135:1999-06(Norm-Entwurf). Baugrund - Untersuchung von Bodenproben - Eindimensionaler Kom-

pressionsversuch.DIN 18137-2:1990-12. Baugrund, Versuche und Versuchsgeräte; Bestimmung der Scherfestig-

keit; Triaxialversuch.DIN 18137-3:2002-09. Baugrund, Untersuchung von Bodenproben - Bestimmung der Scherfe-

stigkeit - Teil 3: Direkter Scherversuch.DIN 18196:2006-06. Erd- und Grundbau - Bodenklassifikation für bautechnische Zwecke.DIN 18311:2006-10. VOB Vergabe- und Vertragsordnung für Bauleistungen - Teil C: Allge-

meine Technische Vertragsbedingungen für Bauleistungen (ATV) - Nassbaggerarbeiten.

DIN EN ISO 14688-1:2003-01. Geotechnische Erkundung und Untersuchung - Benennung, Beschrei-bung und Klassifizierung von Boden - Teil 1: Benennung und Beschrei-bung (ISO 14688-1:2002); Deutsche Fassung EN ISO 14688-1:2002.

DIN EN ISO 14689-1:2004-04. Geotechnische Erkundung und Untersuchung - Benennung, Beschrei-bung und Klassifizierung von Fels - Teil 1: Benennung und Beschrei-bung (ISO 14689-1:2003); Deutsche Fassung EN ISO 14689-1:2003.

38 A n h a n g 2

DIN EN ISO 22475-1:2007-01. Geotechnische Erkundung und Untersuchung - Probenentnahme-verfahren und Grundwassermessungen - Teil 1: Technische Grundla-gen der Ausführung (ISO 22475-1:2006); Deutsche Fassung EN ISO 22475-1:2006.

DIN EN ISO 22476-2:2005-04. Geotechnische Erkundung und Untersuchung - Felduntersuchungen - Teil 2: Rammsondierungen (ISO 22476-2:2005); Deutsche Fassung EN ISO 22476-2:2005.

Guideline for the Certification of Offshore Wind Turbines. Edition 2005, Germanischer Lloyd WindEner-gie GmbH, Edition 2005.

IHO Standards for Hydrographic Surveys, Order 1 Surveys, Special Publication No 44, 5th Edition, Fe-bruar 2008.

Offshore Standard DNV-OS-J101. Design of Offshore Wind Turbine Structures. Det Norske Veritas, June 2004.

Standard Konstruktive Ausführung von Offshore-Windenergieanlagen, Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie, Hamburg und Rostock, BSH-Nr. 7005, 12. Juni 2007.

A n h a n g 3 39

Anhang 3: Abkürzungsverzeichnis

ASTM American Society for Testing and MaterialsAPI American Petroleum InstituteAWZ ausschließliche Wirtschaftszone

BDP Bohrlochrammsondierung

CAD Computer Aided DesignCU consolidated undrained shear test (konsolidierter undrainierter Triaxialversuch)CCV consolidated constant volume test (konsolidierter drainierter Triaxialversuch mit kon-

stant gehaltenem Volumen)CPT Cone Penetration Test(s)CPTu Piezocone Penetrometer Test(s)

D DurchmesserDIN Deutsche Industrienorm

EC EurocodeETRS Europäisches Terrestrisches Referenzsystem 1989

GIS Geographisches Informationssystem(e)GK Güteklasse(n)

IHO International Hydrographic Organization

kHz Kilohertzkn Knoten

LAT Lowest Astronomical Tide

SeeAnlV SeeanlagenverordnungSKN SeekartennullSPT Standard Penetration TestSSS Seitensichtsonar

UTM Universal Transversal Mercator GridsystemUU unconsolidated undrained shear test (unkonsolidierter undrainierter Triaxialversuch)

WEA Windenergieanlage(n)WGS World Geodetic System

standard. baugrunderkundung für offshore · pdf filestandard baugrunderkundung für...

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