專利名稱：輔助將樁安裝在海床中的設備、海上基礎結構和建立海上基礎的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及輔助將樁安裝在海床中的設備。此外，本發(fā)明涉及海上基礎結構以及建立海上基礎的方法。
背景技術：
在海床上建立單樁、套管構造或三腳架構造作為基礎特別是用于海上風力渦輪機安裝的基礎是已知的。例如WO 2009/026933 Al中描述的單樁構造。例如US 5，988，949和EP 2 067 914 A2描述了套管構造，以及例如DE 10 2004 042 066 Al描述了三腳架構造。建立基礎(特別是基于套管構造或三腳架構造的基礎)的典型方法是在建立基礎之前準備海床，包括校平海床的不同高度以便獲得水平構造。此外，該方法包括在海床中建立非常準確地定位的樁，例如通過在海床上預制或預定位的樁定位模板結構。所述樁用作海上基礎的錨。通過使用例如液壓掘進裝置建立樁，該掘進裝置將樁向下敲入海床中。當建立樁時，將套管或三腳架構造置于樁(或者，在三腳架構造或套管構造情形中是多個樁)的一部分之上并且對支腿和樁之間的空間進行灌漿以建立牢固的連接。

發(fā)明內容
就上述現(xiàn)有技術水平而言，本發(fā)明的一個目的是要提供一種有利的輔助將樁安裝在海床中的設備。進一步的目的是要提供一種有利的海上基礎結構以及建立海上基礎的方法。第一個目的通過一種輔助將樁安裝在海床中的設備來實現(xiàn)，其中該樁將被用來錨定海上基礎。進一步的目的通過權利要求7所述的海上基礎結構以及通過權利要求11所述的建立海上基礎的方法實現(xiàn)。從屬權利要求包含了本發(fā)明進一步的改進。本發(fā)明的輔助將用于錨定海上基礎的樁安裝在海床中的設備包括噴嘴和用于產生從所述噴嘴噴出的水射流的裝置。所述水射流使得海床材料起漩渦，并且由此對待定位的樁產生低的阻力。所述設備集成到用于錨定海上基礎的所述樁中。在此情形中，所述樁可以包括尖端，所述設備的噴嘴位于所述尖端中?；蛘撸鲈O備可以是使得海床材料產生漩渦的獨立設備。然后樁緊緊跟在所述設備之后從而穿入被沖掘(flush)的材料。輔助將樁安裝在海床中的設備可以包括通過例如一個或多個撓性管連接到噴嘴的沖掘控制裝置。特別地，如果所述設備集成到用于將海上基礎錨定在海床中的樁中，則沖掘控制裝置可以集成到樁中?；蛘?，沖掘控制裝置可以在樁之外。本發(fā)明的設備有助于將樁打(drifting)入海床中。特別地，通過使用本發(fā)明的設備，樁的安裝不需要專用船舶或重型器械。此外，可以并行地操作兩個或多個本發(fā)明的設備，從而可以同時將兩個或多個樁打入海床中，這節(jié)省了時間，因而也節(jié)省成本。
此外，本發(fā)明的設備提供了一次安裝整個構造(如三腳架或套管構造)的機會，由此最小化了占據(jù)昂貴專用船舶進行安裝的時間。本發(fā)明的將被安裝在海床上的海上基礎結構(特別是用于風力渦輪機的海上基礎)包括用于將所述海上基礎結構錨定在所述海床中的至少一個腳部和樁。所述海上基礎結構，例如該海上基礎結構的樁，包括本發(fā)明的輔助將樁安裝在海床中的設備。利用如此設計的基礎結構，參照所述輔助將樁安裝在海床中的設備提及的優(yōu)點均可實現(xiàn)在所述海上基礎結構中。在海上基礎結構的第一具體實施方式
中，該結構包括具有內部中空空間的至少一個中空支腿。樁位于該中空空間內。這種基礎結構可被定位成使得腳部在所述海床上，然后通過將樁打入海中而被錨定。因此本發(fā)明的海上基礎結構克服了將樁預安裝在設置有所述結構的海床中的需要。預安裝的樁需要被定位得非常精確，從而可以將三腳架或套管結構的典型的三個或更多個支腿安置在從海床突起的樁的端部上。因此，預安裝這些樁很復雜。利用根據(jù)所描述的實施方式的本發(fā)明的海上基礎結構，可將錨定過程簡化為不需要精
確地預安裝用于錨定所述結構的樁。在另一實施方式中，海上基礎結構包括具有腳部的至少一個支腿和從所述腳部延伸的樁。換言之，樁被固定到腳部，從而從所述腳部向海床突起。然后通過所述輔助將樁安裝在海床中的設備將樁和與樁連接的基礎結構一起打入海床中。這意味著，可以通過單個工藝步驟將整個海上基礎結構放置在海床上并錨定到海床中，這節(jié)省了時間，因而也節(jié)省了成本。由于被沖掘的海床材料阻力低，因此甚至可以通過該結構的重量的推動將基礎置于海床上。在本發(fā)明的在海床上建立海上基礎(特別是在海床上建立用于風力渦輪機的海上基礎)的方法中，包括至少一個支腿的海上基礎結構被設置在海床上，并且通過從支腿延伸到海床中的樁被錨定在海床中。根據(jù)本發(fā)明的方法，是通過將樁沖掘入海床中來將至少一個支腿錨定在海床中。為了將樁沖掘入海床中，使用了本發(fā)明的輔助將樁安裝在海床中的設備。所述設備可以集成到樁中，或者可以是一個外部設備，該外部設備使海床的材料起漩渦，從而使得所述樁可以通過緊緊跟在所述設備之后穿入被沖掘的材料中而被打入海床中。在本發(fā)明方法的第一實施方式中，在已將海上基礎結構設置在海底(ground)上之后使粧從海上基礎結構支腿的內部中空空間中沖出，沖掘入海床中。具有從所述至少一個腳部延伸的樁的海上基礎結構被設置在所述海底上。在此實施方式中，將具有樁的海上基礎結構設置在海底上并且將所述樁沖掘入所述海床內，由此海上基礎結構與至少一個腳部一起安置在所述海床上。在所述方法的此實施方式中，在單個工藝步驟中執(zhí)行錨定基礎結構和將所述結構安置在海床上，由于可以減少占據(jù)昂貴的專用船舶進行安裝的時間，因此節(jié)省了時間，并且節(jié)省了成本。由于被沖掘的海床材料阻力低，因此甚至可以通過該結構的重量來進行安置過程。在本發(fā)明方法的任何實施方式中，本發(fā)明的輔助將樁安裝在海床中的設備都可以用于將樁沖掘入海底中。所述設備可以集成到樁內或者可以是沖掘海床材料的獨立設備。在后一情形中，樁緊緊跟在該獨立設備之后穿入被沖掘的材料。


根據(jù)下文結合附圖對實施例所作的描述，本發(fā)明的其它特征、特性和優(yōu)點將變得清楚。圖I示出了海上風力渦輪機基礎的套管或三腳架結構的高度示意性的視圖。圖2示出了海上風力渦輪機基礎的單樁結構的高度示意性的視圖。圖3示出了本發(fā)明的海上基礎結構的第一實施例的一部分。圖4示出了本發(fā)明的海上基礎結構的第二實施例的一部分。
具體實施方式
圖I和圖2以高度示意性的視圖示出了可實現(xiàn)本發(fā)明的用于風力渦輪機的典型海上基礎。圖I示出Ie使用套管結構或三腳架結構作為基礎結構的基礎，圖2示出了使用單樁作為基礎結構的基礎。圖I所示的套管或三腳架結構I包括三個中空支腿7，每個支腿7形成管狀中空基礎件。每個支腿7配備有位于腳部4 (腳部4處于海床3上)中的開口縱向端5，從而使得該開口縱向端5表現(xiàn)為朝向海床3。支腿7相對于豎直方向稍微傾斜。樁10通過支腿7的開口縱向端5突出到海床3中，以形成基礎結構I的錨?？梢詫χ?的內部，尤其是樁10和支腿7的內壁之間的空間，進行灌漿，以便增加結構的穩(wěn)定性。圖2示出了用作基礎結構的單樁結構。此基礎結構包括作為主要元件之一的管狀中空基礎件14，該基礎件14具有置于海床3上的腳部4和位于腳部4中的開口縱向端5。樁10從該管狀中空基礎件14中通過腳部4中的開口縱向端5延伸到海床3中，從而形成管狀中空基礎件14的錨?？梢詫軤钪锌栈A件14的內部空間，尤其是樁10的位于管狀中空基礎件14內的部分與管狀中空基礎件14的內壁之間的空間，進行灌漿，以增加基礎的穩(wěn)定性?，F(xiàn)在將通過示例性實施例的方式來描述本發(fā)明。這些實施例在圖3和圖4中被示出，并且主要涉及一種有利的風力渦輪機塔海上基礎結構和有利的建立海上風力渦輪機塔基礎(舉例而言，例如海床上的三腳架或套管結構)的方法。圖3示意性地示出了本發(fā)明的第一實施例，在此實施例中，作為說明性的例子，在海床3上建立套管結構I。結構I通過一個或多個樁10保持在海床3上的固定位置，所述樁10通過該結構的支腿7被安裝在海床3中。對于本發(fā)明的這一實施例，樁10被沖掘以將其穿入并定位在海床3中。此實施例的樁10包括處于樁10的尖端6中的多個噴嘴8，多個噴嘴8可以形成使海床3的材料起漩渦的水射流9，并由此對待定位的樁產生低的阻力。對于本發(fā)明的另一實施例，由樁之外的沖掘裝置負責沖掘以使海床3的材料起漩渦，即，用獨立的沖掘裝置使海床的材料起漩渦，并且所述樁緊隨其后以穿入被沖掘的材料。對于本發(fā)明的各個實施例，通過經由例如一個或多個撓性管12與噴嘴8連接的沖掘控制裝置11來控制所述沖掘。沖掘控制裝置11可以集成在樁10中或者可以在外部。因此，本發(fā)明的此實施例的特征在于，基礎結構(例如套管或三腳架)是通過已由沖掘被安裝在海床中的一個或多個樁而被固定到海床。
此實施例的優(yōu)點是容易建立。此外，該安裝不需要專用船舶或重型器材來進行安裝。甚至進一步地，對于一次安裝過程而言，可以同時操作多于一個樁，因此該過程節(jié)省時間。圖4示意性地示出了本發(fā)明的第二實施例。在此實施例中，作為說明性的例子，將套管結構I建立在海床3上。結構I包括連接到結構I (特別是連接到位于支腿7下端的腳部4)的一個或多個樁13。樁13還包括一個或多個噴嘴8，所述噴嘴8具有已參照第一實施例進行描述的功能。根據(jù)本發(fā)明的第二實施例，樁13在被定位在海床3上之前連接到結構I。在安裝期間，樁13在承載著結構I的同時通過沖掘而被驅使進入海床3中。這表示必須調整對每個樁13的沖掘，以便將整個結構推到正確的豎立位置。因此，本發(fā)明的此實施例的特征在于，將基礎結構(例如套管或三腳架)建立在海床上是通過利用沖掘來將一個或多個已連接的樁驅使進入海床中實現(xiàn)的。此實施例的優(yōu)點在于，可以同時安裝整個結構，由此最小化了占據(jù)昂貴專用船舶進行安裝的時間。盡管已在套管或三腳架結構的背景下描述了通過沖掘將一個或多個樁驅使進入海床中，但是也可以在如圖2所示的單樁結構的背景下(例如通過使用已參照圖3描述的樁)完成通過沖掘將樁驅使進入海床，以便錨定所述單樁結構。或者，如對于套管或三腳架 結構，當將樁驅使進入海床時，可使用使海床材料起漩渦的獨立的沖掘裝置。
權利要求
1.一種輔助將樁(10、13)安裝在海床(3)中的設備，該樁(10、13)將被用來錨定海上基礎(1)， 其特征在于， 所述設備包括噴嘴(8)和用于產生從所述噴嘴(8)噴出的水射流(9)的裝置。
2.根據(jù)權利要求I所述的設備，其特征在于， 所述設備包括與所述噴嘴(8)連接的沖掘控制裝置(11)。
3.根據(jù)權利要求2所述的設備，其特征在于， 所述沖掘控制裝置(11)通過一個或多個撓性管(12)與所述噴嘴連接。
4.根據(jù)權利要求I至3之一所述的設備，其特征在于， 所述設備集成到將被用來錨定海上基礎(I)的所述樁(10)中。
5.根據(jù)權利要求4所述的設備，其特征在于， 所述樁(10)包括尖端(6)，所述設備的所述噴嘴(8)位于所述尖端(6)中。
6.根據(jù)權利要求2或3所述以及根據(jù)權利要求4或5所述的設備，其特征在于， 所述沖掘控制裝置(11)集成到所述樁(10)中。
7.一種海上基礎結構(I )，特別是用于風力渦輪機的海上基礎，該海上基礎結構(I)被安裝在海床(3 )上并且包括用于將所述海上基礎結構(I)錨定在所述海床中的至少一個腳部(4)和樁(10、13)， 其特征在于， 所述基礎結構包括根據(jù)權利要求I至6之一所述的設備。
8.根據(jù)權利要求7所述的海上基礎結構，其特征在于， 所述樁(10)是根據(jù)權利要求4至6之一所述的樁。
9.根據(jù)權利要求7或8所述的海上基礎結構(I)，其特征在于， 所述海上基礎結構(I)包括至少一個具有內部中空空間的中空支腿(7)，并且所述樁(10)位于所述中空空間內。
10.根據(jù)權利要求7或8所述的海上基礎結構，其特征在于， 所述海上基礎結構(I)包括至少一個具有腳部(4)的支腿(7)，而且所述樁(13)從所述腳部(4)延伸出。
11.一種在海床上建立海上基礎(I)的方法，特別是在海床上建立用于風力渦輪機安裝的海上基礎，其中，包括至少一個支腿(7)的海上基礎結構(I)被設置在海床上并且通過從所述支腿延伸到所述海床(3 )內的樁(10、13 )而被錨定在所述海床(3 )中， 其特征在于， 通過將所述樁(10、13)沖掘入所述海床(3)中來將所述至少一個支腿(7)錨定在所述海床(3)中。
12.根據(jù)權利要求11所述的方法，其特征在于， 使用根據(jù)權利要求9所述的海上基礎結構(1)，并且在所述海上基礎結構(I)已被設置在海底上之后將所述樁(10)從所述內部中空空間沖掘入所述海床(3)中。
13.根據(jù)權利要求11所述的方法，其特征在于， 將根據(jù)權利要求10所述的海上基礎結構(I)利用從所述至少一個腳部延伸出的樁(13)設置在所述海底上，并且將所述樁(13)沖掘入所述海床(3)內，由此所述海上基礎結構(I)利用處于所述海床(3)上的所述至少一個腳部(4)而安置好。
14.根據(jù)權利要求11至13之一所述的方法，其特征在于， 使用根據(jù)權利要求I至6之一所述的輔助安裝樁(10、13)的設備來將所述樁沖掘入所述海底中。
15.根據(jù)權利要求14所述的方法，其特征在于， 所述輔助安裝樁(10、13)的設備是沖掘所述海床的材料的獨立設備，并且所述樁(10、13)緊跟在所述獨立設備之后穿入被沖掘的材料。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種在海床上建立海上基礎(1)特別是在海床上建立用于風力渦輪機安裝的海上基礎的方法。在這一方法中，包括至少一個支腿(7)的海上基礎結構(1)被設置在海床上并且通過從所述支腿延伸到所述海床(3)內的樁(10、13)而被錨定在所述海床(3)中。所述錨定是通過將所述樁(10)沖掘入所述海床(3)中實現(xiàn)的。
文檔編號E02D7/24GK102906339SQ201080067096
公開日2013年1月30日 申請日期2010年11月22日 優(yōu)先權日2010年5月28日
發(fā)明者H.F.利恩德魯普, T.奧斯特加爾德, J.B.佩德森 申請人:西門子公司