本發(fā)明涉及一種安裝到地層中的管狀基礎(chǔ)元件，所述管狀基礎(chǔ)元件特別是樁，例如護套樁，所述管狀基礎(chǔ)元件具有至少一個敞口端部，典型地兩個端部都敞口，從而允許打樁機和砧座插入到管狀基礎(chǔ)元件中。本發(fā)明還涉及一種用于將管狀基礎(chǔ)元件安裝到地層中的組件，所述管狀基礎(chǔ)元件特別是樁，例如護套樁，所述組件包括打樁機和砧座。此外，本發(fā)明還涉及一種借助于打樁機將管狀基礎(chǔ)元件安裝到地層中的方法，所述管狀基礎(chǔ)元件特別是樁或護套樁。

背景技術(shù)：

已知的是通過錘和護套筒進行打樁，其中，所述護套筒被戳刺在樁上。錘將一次或多次擊打傳遞給樁，從而將樁驅(qū)動到地層中。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個目的是提供一種管狀基礎(chǔ)元件，其不需要或不太需要移除土壤材料。

為此，當(dāng)前提供的管狀基礎(chǔ)元件在其內(nèi)部包括支撐件，所述支撐件適于在管狀基礎(chǔ)元件安裝期間將能量從砧座直接傳送到管狀基礎(chǔ)元件。

在安裝管狀基礎(chǔ)元件期間，將驅(qū)動器放置在設(shè)置于管狀基礎(chǔ)元件內(nèi)部的支撐件上，管狀基礎(chǔ)元件穿透地層(尤其是水下地層)的土壤材料，并且土壤材料進入管狀基礎(chǔ)元件中。在驅(qū)動所述管狀基礎(chǔ)元件的預(yù)定點處，砧座和支撐件撞擊土壤材料，從而迫使土壤材料向下移動。結(jié)果，管狀基礎(chǔ)元件的位于支撐件上方的部分不含有土壤材料或略微含有土壤材料。

而且，在管狀基礎(chǔ)元件安裝期間管狀基礎(chǔ)元件內(nèi)的土壤材料被壓縮并且因此變得更加致密。如果另一元件(例如護套的護套腿)被插入管狀基礎(chǔ)元件中，則可圍繞所述另一元件且在管狀基礎(chǔ)元件內(nèi)提供漿料，以提供所述另一元件相對于管狀基礎(chǔ)元件的固定。由于土壤材料更致密，可以防止或減少漿料與土壤材料的混合，而且改善灌漿。

應(yīng)注意的是，在本專利申請的情境中，術(shù)語直接是指不改變方向，并且也被稱為在兩者之間什么也沒有。因此，從砧座傳送到管狀基礎(chǔ)元件的能量在能量傳送過程中不改變方向。

在一個優(yōu)選實施例中，支撐件設(shè)置在管狀基礎(chǔ)元件的上半部分中，特別地設(shè)置在管狀基礎(chǔ)元件的上部四分之一處。在這一方面，“上部”涉及豎直取向的管狀基礎(chǔ)元件。在一個更具體的實施例中，管狀基礎(chǔ)元件的長度處于從20米至120米的范圍內(nèi)，優(yōu)選地處于從40米至70米的范圍內(nèi)，所述支撐件放置在距至少一個敞口端部一段距離處，所述距離處于從4米至10米的范圍內(nèi)，特別地處于從6米至8米的范圍內(nèi)，和/或處于管狀基礎(chǔ)元件總長度的從7％至30％的范圍內(nèi)，特別地處于管狀基礎(chǔ)元件總長度的從10％至25％的范圍內(nèi)。在該實施例中，管狀基礎(chǔ)元件的上部部分(即，位于支撐件上方的部分)在管狀基礎(chǔ)元件安裝期間保持清潔。在上部部分中，可插入護套腿并且通過漿料將護套腿相對于管狀基礎(chǔ)元件固定。由于管狀基礎(chǔ)部件的清潔的上部部分，在灌漿之前不必移除土壤材料。

支撐件可包括固定到管狀基礎(chǔ)元件的內(nèi)表面的凸緣。凸緣可以被固定(例如焊接或用螺栓連接)到所述內(nèi)表面，尤其是固定到管狀基礎(chǔ)元件的內(nèi)壁。

支撐件沿其縱向方向朝向管狀基礎(chǔ)元件的趾部可以是大致錐形的。在這一方面，“趾部”是指管狀基礎(chǔ)元件的最下端部。由于支撐件的朝向管狀基礎(chǔ)元件的趾部的錐形形狀，經(jīng)由砧座傳送到支撐件的能量被有效地傳送到管狀基礎(chǔ)元件的壁。

本發(fā)明還涉及借助于打樁機將管狀基礎(chǔ)元件安裝到地層中的方法。該方法包括下述步驟：提供管狀基礎(chǔ)元件，所述管狀基礎(chǔ)元件在內(nèi)部設(shè)有支撐件；將砧座放置在支撐件上；將打樁機放置在砧座上；以及將管狀基礎(chǔ)元件驅(qū)動到地層中，支撐件在安裝過程中將能量從砧座直接傳送到管狀基礎(chǔ)元件。

支撐件可設(shè)置在管狀基礎(chǔ)元件的上半部分中，特別地設(shè)置在管狀基礎(chǔ)元件的上部四分之一處。在這一方面，“上部”涉及豎直取向的管狀基礎(chǔ)元件。

在一個實施例中，驅(qū)動器和/或砧座在管狀基礎(chǔ)元件驅(qū)動期間由管狀基礎(chǔ)元件保持。

在一個優(yōu)選的實施例中，管狀基礎(chǔ)元件直接放置在地層上并且被驅(qū)動到地層中。在一個更具體的實施例中，砧座在管狀基礎(chǔ)元件的安裝過程的至少一部分期間壓縮位于所述管狀基礎(chǔ)元件內(nèi)的地層的土壤材料。通常，在可將管狀基礎(chǔ)元件安裝到地層中之前，不得不挖掘地層(特別是水下地層)的上層。

因而，如上所解釋的，管狀基礎(chǔ)元件的上部部分(即，在支撐件上方的部分)在安裝管狀基礎(chǔ)元件之后不包含土壤材料或稍微包含土壤材料。所以，管狀基礎(chǔ)元件的上部部分在安裝之后不需要清空。此外，管狀基礎(chǔ)元件內(nèi)的土壤材料在管狀基礎(chǔ)元件安裝期間被壓縮。由于地層的土壤材料的壓縮，地層(尤其是上層)的土壤材料在安裝之后更致密。

由于土壤材料在安裝期間的壓縮，管狀基礎(chǔ)元件可放置在地層上，特別是放置在具有柔軟上層的地層上，而不用挖掘地層的上層。

該方法還可包括下述步驟：特別是在將管狀基礎(chǔ)元件放置在地層上之前，將具有至少兩個用于引導(dǎo)管狀基礎(chǔ)元件的引導(dǎo)件的模板放置在地層中。

在一個實施例中，在將管狀基礎(chǔ)元件安裝到水下地層期間，在將管狀基礎(chǔ)元件安裝到水下地層時，可從管狀基礎(chǔ)元件釋放水，特別是至少從所述水下地層與所述支撐件之間的部分釋放水。

本發(fā)明還涉及一種用于將目前提供的管狀基礎(chǔ)元件安裝到地層中的組件，所述組件包括打樁機和砧座，其中，在管狀基礎(chǔ)元件內(nèi)部的支撐件適于在管狀基礎(chǔ)元件安裝期間將能量從砧座直接傳送到管狀基礎(chǔ)元件。優(yōu)選的是所述打樁機包括液壓打樁機。

所述組件可包括具有至少兩個用于引導(dǎo)管狀基礎(chǔ)元件的引導(dǎo)件的模板，所述模板至少在安裝管狀基礎(chǔ)元件期間要被放置在水下地層上。

為了完整起見，請注意下述現(xiàn)有技術(shù)。

EP 2 312 060涉及一種用于將管狀基礎(chǔ)元件安裝到水下地層中的系統(tǒng)和方法，該系統(tǒng)包括液壓驅(qū)動器、砧座和用于將能量從砧座傳送到基礎(chǔ)元件的趾部的適配器，所述適配器裝配在管狀基礎(chǔ)元件內(nèi)部。管狀基礎(chǔ)元件的內(nèi)壁在管狀基礎(chǔ)元件的趾部處或趾部附近設(shè)有用于適配器的支撐件。

CN 201068569涉及一種打樁機器，所述打樁機器包括沖頭、樁、內(nèi)套筒和舉升裝置。內(nèi)套筒位于外套筒的下部部分中。沖頭可在外套筒內(nèi)上下移動，從而直接撞擊內(nèi)套筒。凸耳從沖頭突出，該凸耳碰撞外套筒的頂部以使得外套筒向下移動。

US3,824,797涉及利用在真空管中產(chǎn)生的液體沖頭或矛狀件將長樁驅(qū)動到淹沒的土地中。在一個實施例中，樁本身用作用來產(chǎn)生水錘的工作腔至少一部分。

JPH0365737涉及一種用于將樁安裝到地層中的驅(qū)動組件。

附圖說明

參考附圖中所示的本發(fā)明的示例性實施例來更詳細(xì)地解釋本發(fā)明的各方面，附圖中：

圖1和圖2示出了將管狀基礎(chǔ)元件安裝到地層中的不同階段；以及

圖3示出了圖1和圖2的將護套腿安裝在管狀基礎(chǔ)元件中的安裝。

具體實施方式

在實踐中，安裝例如用于風(fēng)力渦輪機的護套開始于將多個護套樁安裝到地層(例如水下地層)中的安裝。在安裝護套樁之后，將護套的護套腿放置于護套樁內(nèi)。護套腿在護套樁的上部部分內(nèi)延伸?？蓪{料添加到護套樁(特別是護套樁的上部部分)中，以將護套腿相對于護套樁固定。

為此，圖1示出了管狀基礎(chǔ)元件1的一個實施例，在該實施例中，護套樁1可安裝到水下地層4中。管狀基礎(chǔ)元件1放置于水下地層4的表面上，并且由模板6的引導(dǎo)件3保持。在本實例中，護套樁1具有圓形橫截面并且直徑處于從1.5米至3.5米的范圍內(nèi)。

在本實施例中，護套樁1設(shè)有支撐件和凸緣2，所述凸緣設(shè)置在護套樁1的內(nèi)壁處。凸緣2附接到護套樁1的內(nèi)壁，通過例如焊接、用螺栓連接或任何合適的方式將凸緣2附接到護套樁1的內(nèi)壁。

在一個實施例中，凸緣2可設(shè)有開口(未示出)，以讓水在凸緣2的下方從護套樁1的下部部分流出來。由此，防止護套樁1的下部部分內(nèi)的水壓由于借助于驅(qū)動器(特別是液壓驅(qū)動器)7驅(qū)動護套樁1而超過預(yù)定值，所述驅(qū)動器將擊打傳遞到凸緣2。在本實施例中，擊打直接傳遞到凸緣2的上側(cè)(即，凸緣2的頂表面)。

在其他實施例中，開口(未示出)可設(shè)置在管狀基礎(chǔ)元件1中和/或砧座8中，以讓水在支撐件2下方從管狀基礎(chǔ)元件1的下部部分流出來。

如可在圖3中看到的，當(dāng)將護套樁1安裝到水下地層4中，凸緣2位于水下地層4的表面下方。

如可在圖2中看到的，驅(qū)動器7和砧座8放置在支撐件2的頂部上，以使得在管狀基礎(chǔ)元件1安裝期間能量從砧座8直接傳遞到管狀基礎(chǔ)元件1。驅(qū)動器7和砧座8將擊打傳遞到凸緣2并且隨之傳遞到管狀基礎(chǔ)元件1，以將管狀基礎(chǔ)元件1安裝到水下地層4中。在安裝管狀基礎(chǔ)元件1期間的預(yù)定點處，凸緣2和砧座8到達(dá)水下地層4的表面上。

管狀基礎(chǔ)元件1的安裝繼續(xù)進行，凸緣(特別是將擊打傳遞到管狀基礎(chǔ)元件1的凸緣2的砧座8)將擊打傳遞到位于管狀基礎(chǔ)元件內(nèi)的土壤材料。結(jié)果，管狀基礎(chǔ)元件1內(nèi)的土壤材料5被壓縮并且變得更致密，至少位于砧座8與凸緣2正下方的土壤材料被壓縮并且變得更致密。

應(yīng)注意的是，驅(qū)動器7和砧座8可以由一個舉升裝置(諸如起重機(未示出)舉升，該起重機例如放置在水面船只上，諸如自升式駁船(未示出)。驅(qū)動器可以是液壓驅(qū)動器，例如，來自連接到水面船只的甲班的電源組的IHC液壓錘S系列(未示出)的一個液壓驅(qū)動器。

在實踐中，圖3中的護套腿的長度B可以為5米。在已安裝的狀態(tài)中，所述管狀基礎(chǔ)元件1可以以距離D延伸到水下地層4的表面上方，在本實施例中，距離D為1.5米。在本實例中，長度C處于從4米至10米的范圍內(nèi)，特別是處于從6米至8米的范圍內(nèi)，和/或處于管狀基礎(chǔ)元件1總長度的從7％至30％的范圍內(nèi)，特別是處于管狀基礎(chǔ)元件1總長度的從10％至25％的范圍內(nèi)。

由于在驅(qū)動管狀基礎(chǔ)元件1期間砧座8和驅(qū)動器7迫使土壤材料向下移動，不需要在安裝之后之清空管狀基礎(chǔ)元件1的在凸緣2上方的部分。由于壓縮管狀基礎(chǔ)元件1內(nèi)的土壤材料，土壤材料更致密，并且與用于將護套腿9相對于護套樁1固定的漿料良好匹配，即，改善了灌漿。

在本實施例中，護套腿9包括焊珠10，其可以對將護套腿9固定到管狀基礎(chǔ)元件1的固定做出貢獻。護套腿9部分地插入到管狀基礎(chǔ)元件1中，如箭頭A所示。

作為進一步的結(jié)果，被壓縮的土壤材料更致密。由于土壤材料更致密，防止或減小漿料和土壤材料的混合，這使得護套腿到管狀基礎(chǔ)元件1的固定可靠。

目前所提供的管狀基礎(chǔ)元件的進一步的優(yōu)點如下所述。管狀基礎(chǔ)元件1通過驅(qū)動管狀基礎(chǔ)元件1而安裝到地層中。作為其結(jié)果，管狀基礎(chǔ)元件1用作降噪元件。作為進一步的結(jié)果，管狀基礎(chǔ)元件1的直徑在驅(qū)動期間沒有擴大。因而可以安裝管狀基礎(chǔ)元件1，不需要在管狀基礎(chǔ)元件的外部安裝額外的結(jié)構(gòu)元件和/或不需要調(diào)節(jié)模板6的引導(dǎo)件3。

進一步的優(yōu)點是由于打樁機7在管狀基礎(chǔ)元件驅(qū)動期間被插入到管狀基礎(chǔ)元件1而重心低。

而且，由于在砧座8在管狀基礎(chǔ)元件1驅(qū)動期間放置在支撐件2上，將例如通過砧座8傳送到支撐件的能量被傳遞到管狀基礎(chǔ)元件的壁上。所傳送的能量特別向下傳送，即，經(jīng)由管狀基礎(chǔ)元件1的壁特別地從支撐件2朝向管狀基礎(chǔ)元件的趾部向下傳送。結(jié)果，減小引起噪聲生成的管狀基礎(chǔ)元件1的部分。

然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，這些實施例不應(yīng)被解釋為限制本發(fā)明的保護范圍。

應(yīng)注意的是，附圖是示意性的，不必按比例繪制，并且對于理解本發(fā)明而言不需要的細(xì)節(jié)可以省略。除非另有說明，術(shù)語“向上”、“向下”、“下方”、“上方”等涉及在附圖中作為定向的實施例。此外，至少基本上相同或者執(zhí)行至少基本上相同功能的元件用相同的附圖標(biāo)記表示。

本發(fā)明并不限于上述實施例，其可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)以多種方式進行改變。例如，可能在安裝管狀基礎(chǔ)元件期間使用減噪系統(tǒng)。減噪系統(tǒng)包括管狀套筒，該管狀套筒可在驅(qū)動管狀基礎(chǔ)元件期間圍繞管狀基礎(chǔ)元件放置。管狀套降低在驅(qū)動管狀基礎(chǔ)元件期間產(chǎn)生的噪聲。減噪系統(tǒng)可以與如上所述的模板聯(lián)合使用。

在另一實施例，管狀基礎(chǔ)元件由彼此疊置的多個部件(尤其是圓筒形部件)構(gòu)成。多個部件中的一個部件包括支撐件，該支撐件可能具有在5-25厘米范圍內(nèi)的長度，特別是在10-15厘米范圍內(nèi)的長度。