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Jun 02, 2023

Innovationsschaufenster

Die Werft King Salman International Complex for Maritime Industries & Services in Ras Al-Khair in Saudi-Arabien befindet sich derzeit im Bau und umfasst 5,63 km Kaimauern. Diese Mega-Werft

Die Werft King Salman International Complex for Maritime Industries & Services in Ras Al-Khair in Saudi-Arabien befindet sich derzeit im Bau und umfasst 5,63 km Kaimauern.

Dieses Mega-Werftprojekt ist Teil der Vision 2030 Saudi-Arabiens, die Wirtschaft vom Energiesektor zu diversifizieren. Es wurde seit seiner Einführung im Jahr 2014 von Saudi Aramco mit technischer Designunterstützung von Royal HaskoningDHV (RHDHV) entwickelt.

Die Werft wird die gesamte Palette an Schiffsgrößen bauen und reparieren, von sehr großen Rohöltankern (VLCC) mit einer Länge von 330 m und einer Breite von 60 m bis hin zu Offshore-Serviceschiffen (OSVs) mit einer Länge von 60 m und 15 m sowie Hubinseln mit einer Länge von 90 m und einer Breite von 89 m breit. Es wird auch Einrichtungen für den Bau sämtlicher Offshore-Anlagen geben.

Dementsprechend umfasst die Infrastruktur der Werft zusätzlich zu den Kaimauern zwei Trockendocks für den Schiffbau, eines 550 x 75 m und das andere 400 x 75 m; ein 374 x 90 m großes Schiffs- und Hubreparatur-Trockendock; ein Schiffshebewerk, das Schiffe mit einer Länge von bis zu 250 m und einer maximalen Breite von 44 m heben kann; plus Schiffsausrüstungs- und Reparaturpfeiler mit einer Gesamtlänge von 1,04 km. Beim gesamten Entwurf wurde darauf geachtet, den CO2-Fußabdruck des Projekts zu minimieren.

Das Projekt verfügt über ein Fast-Track-Programm mit dem Ziel, die gesamte 1.125 Hektar große Werft bis 2024 zu bauen und voll betriebsbereit zu machen. Die erste Produktionszone soll noch vor Ende 2022 in Betrieb gehen. Um dies zu erreichen, wurde eine zweistufige Beschaffungsstrategie verabschiedet . Bei der bereits abgeschlossenen ersten Phase handelt es sich um die Arbeiten zur Hafenanlage und -sanierung, die nach einem detaillierten Entwurf von RHDHV durchgeführt wurden. Hierzu zählen auch die meisten Kaimauern der Werft.

Die zweite Phase wurde für einen von RHDHV erstellten Front-End-Konstruktionsentwurf ausgeschrieben und wird im Rahmen eines EPC-Vertrags (Engineering, Procurement and Construction) gebaut. Dieser EPC-Vertrag umfasst alle landseitigen Werftanlagen sowie die Trockendocks, Piers und das Schiffshebewerk. Bei der Planung des Werftlayouts wurde großer Wert darauf gelegt, dass ausreichend Bauraum zur Verfügung steht, um den wirtschaftlichen Bau der Trockendocks zu ermöglichen. Auch die Schnittstellen zwischen dem ersten und zweiten Bauabschnitt erforderten eine sehr sorgfältige Planung, insbesondere die Kaimauern an den Trockendockeingängen.

Die geplante betriebliche Nutzung der Kaimauern variiert stark. Um mehrfache Änderungen der Bauweise zu vermeiden, die zwangsläufig zu einer Erweiterung des Bauprogramms geführt hätten, wurden zwei grundlegende Wandtypen entworfen. Abhängig von den betrieblichen Anforderungen der Werft wurden bei Bedarf zusätzliche tragfähigkeitssteigernde Funktionen hinzugefügt, beispielsweise für sehr große Raupenkrane.

Die beiden Formen der Kaimauerkonstruktion wurden durch die vorhandene Topographie und Bathymetrie bestimmt. Wo der Bau an Land erfolgen konnte, wurden überschnittene Pfähle gewählt, wohingegen der Bau „im Nassen“ erfolgen musste, wurden Betonblöcke verwendet. Die vorherrschenden Bodenbedingungen auf dem gesamten Gelände sind oberflächliche Ablagerungen von kalkhaltigem Sand unterschiedlicher Dichte mit gelegentlichen Bändern aus Kalkarenit (Mützengestein), die etwa 20 m unter dem Kartendatum (CD) über schwachem kalkhaltigem Sandstein und Schluffstein liegen.

Die Blockkaimauerkonstruktion besteht aus vorgefertigten Betonblöcken, von denen 15.773 gegossen und im ersten Bauauftrag platziert wurden. Die Schnittstelle zwischen den Blockwänden und dem EPC-Vertrag für die landseitigen Arbeiten der zweiten Stufe lag 2,5 m über der CD, sodass der EPC-Auftragnehmer den Bau des Abschlussbalkens der Wände im Trockenen abschließen konnte. Die typische Baggerebene für die Blockwände liegt 11 m unter CD.

Das Gründungsmaterial auf dem Meeresboden ist Sand, der bei Bedarf einer Vibrationsverdichtung unterzogen wurde, um die erforderliche Entwurfsdichte entlang der Länge der Mauer zu erreichen. Die Kontrolle der Setzung der Mauer war ein entscheidender Entwurfsfaktor. Ein 13,5 m breiter Fundamentgraben wurde bis 14,5 m unter CD ausgebaggert. Es wurde eine 1 m dicke Steinfundamentfilterschicht aus Zuschlagstoffen mit einem Durchmesser von 2 bis 20 mm angebracht, die von einer 1,35 m dicken Steinfundamentbundschicht aus Zuschlagstoffen von 50 bis 150 mm überlagert und mit einer 150 mm dicken Bettungsschicht aus Zuschlagstoffen von 30 bis 50 mm vervollständigt wurde Die angegebene Toleranz für die Oberfläche der Bettungsschicht betrug plus oder minus 25 mm. Typischerweise lag die tatsächlich erzielte Abweichung deutlich innerhalb der Toleranzgrenze. Anschließend wurden sieben Schichten vorgefertigter Blöcke mit einem Gewicht von jeweils bis zu 75 Tonnen mit versetzten vertikalen Fugen verlegt, um eine strukturelle Kontinuität in Längsrichtung zu gewährleisten. Während des 19-monatigen Blockplatzierungsprogramms konnten die Auftragnehmer auf dem Höhepunkt der Bauarbeiten maximal 97 Blöcke pro Tag platzieren.

Die Gestaltung des Wandquerschnitts wurde durch eine Neigung zum Land optimiert, was bedeutete, dass die Schotterverfüllung aus 40 mm bis 100 mm großen Zuschlagstoffen in Aufzügen eingebracht wurde, während die Blöcke platziert wurden, um die Stabilität aufrechtzuerhalten.

Um zu verhindern, dass nachträglich verfüllter Sand in die Schotterverfüllung wandert, wurde an der Schnittstelle eine Geotextilbarriere angebracht. Im ausgebaggerten Graben am Fuß der Mauer wurde eine 1 m dicke Kolkschutzschicht aus Gestein mit einem Gewicht von 60 kg bis 300 kg bis zur geplanten Baggerebene angebracht.

Die Deckbalkenstruktur wird nun vom EPC-Auftragnehmer entsprechend den betrieblichen Anforderungen für den jeweiligen Standort an jeder Länge der Kaimauer angebracht.

Eine große Herausforderung am Standort Ras Al-Khair sind die hohen Umgebungstemperaturen und die Möglichkeit einer frühzeitigen thermischen Rissbildung in den Massenbetonblöcken. Dieses Problem wurde durch die Entwicklung eines Temperaturkontrollplans und einer detaillierten Spezifikation für den Transport, die Platzierung und die Aushärtung des Betons gelöst.

Die maximale Hydratationstemperatur wurde in allen Blöcken aufgezeichnet und dort, wo die Messwerte 70 °C überstiegen, wurden zusätzliche Kerntests und Ultraschall-Puls-Echo-Scans durchgeführt, um die Anzahl der aussortierten Blöcke zu reduzieren. Ausrangierte Blöcke wurden innerhalb des Hofes für andere Bauarbeiten recycelt, die weniger strenge Qualitätsanforderungen erfordern.

An den Trockendockeingängen enden die Blockwände in ausreichendem Abstand von den Trockendocks, um dem EPC-Auftragnehmer genügend Arbeitsraum für den Bau der Stahlbetoneingangsanlagen einschließlich der Dock-Entwässerungspumpenhäuser „im Trockenen“ zu bieten. Ein weiterer Faktor, der den Endpunkt bestimmt, ist das Vorhandensein der provisorischen Kofferdämme am Eingang, die notwendig sind, um die Trockendock-Ausgrabungen während der Bauarbeiten trocken zu halten.

Nach der Entfernung der provisorischen Kofferdämme wird der EPC-Auftragnehmer die Fertigstellung der Kaimauern bis zu den Seiten der Eingangsarbeiten zum Trockendock sorgfältig sequenzieren.

Die 1,14 km lange lineare Länge der überschnittenen Pfahlwand befindet sich am Ufer der Offshore-Fertigungs- und Hubbauzonen für die Verladung auf Lastkähne und Schwerlastschiffe. Diese Kaimauer ist so konzipiert, dass sie maximale betriebliche Flexibilität bietet und Verladungen überall entlang der gesamten Länge der Mauer ermöglicht.

Dadurch entfällt für die meisten Offshore-Produktionswerften die Zwänge, ihre landseitigen Produktionsarbeiten so organisieren und programmieren zu müssen, dass die Verladung an einem einzigen Standort am Wasser möglich ist. Die Konstruktion kann Lasten von 40t/m2 bis 70t/m2 aufnehmen.

Damit die Kaimauer der belastenden Kombination aus hoher Belastung und der geplanten Baggertiefe von 12 m unter CD standhalten kann, wurde die Mauer mit Zugankern mit einem Durchmesser von 140 mm in Abständen von 2,1 m verankert, die mit einer Reihe gebohrter Ankerpfähle verbunden waren. Für die am stärksten belastete Länge der Kaimauer wird eine erdverlegte Entlastungsplattform mit vertikalen Tragpfählen in das Bauwerk integriert.

Die Gesamtzahl der Bohrpfähle beträgt 2.412. Die Bewehrung der Pfähle und Deckbalkenkonstruktionen ist mit Epoxidharz beschichtet, um die Lebensdauer der Struktur zu maximieren und sie vor der Meeresumwelt zu schützen.

Veröffentlicht in Zusammenarbeit mit Saudi Aramco und Royal HaskoningDHV

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