CN101194072B - 将桩打入水下底层的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

一种将桩打入水下底层的设备(10)，包括桩导引装置(11)，具有基架(12)和安装在所述基架上的导引件(14)，所述导引件设置成，当所述基架放置在底层上时，导引打入所述底层的桩。基架(12)界定了一个基本为矩形的平台(16)，其在安放过程中用来承载所述将桩打入底层的装置，以及供给动力以驱动打桩装置的动力供给设备。一旦安放好，桩(50)位于导引件(14)内并且打桩装置(2)被提升到桩上(50)。当桩(50)被打入底层时，动力供给设备(30)驱动所述打桩装置(2)。

Description

将桩打入水下底层的方法和设备
技术领域
本发明涉及将桩打入水下底层，诸如海床，的方法和设备。 
背景技术
已知的水下打桩用的桩导引设备，参见例如，WO99/11872(快速架桩导引装置)、WO01/92645(翼状框/从动件桩导引装置)以及WO03/074795(定位控制桩导引装置)所说明的属于海洋钢铁有限公司(Sea Steel Ltd.)的桩导引装置。利用这些桩导引装置，可以使用液压锤，诸如荷兰IHC Hydrohammer BV.公司供应的IHC液压锤，将桩打入海床。但是，因为几个原因，到目前为止还不能在海面500米左右以下经济有效的操作液压锤。如果液压锤的动力供给设备位于水面，由于这种软管的重量和摩擦损失以及这种软管所需的绞车牵引力，需要达到海床的液压(脐带)软管的长度成了问题。如果液压锤的动力供给设备安装在或接近海床，则会有其它问题。例如，提供与液压锤配合的“环带”型动力供给设备产生一个组件，因为实际上太大而不能穿过现有的桩导引装置。从US 4817734中已知这种动力供给设备。并且，假设一种“容器”型动力供给设备独立位于海床上，在开始的安放过程中，在海床上移动时以及在后续的回收过程中都会涉及到额外的工作。 
本申请人试图解决在海平面以下超过500米的深度打桩的问题，并提出一种可以应用到在任何深度的水下打桩的新方案。 
发明内容
根据本发明的第一方面，提供将桩打入海床的设备，包括：桩导引装置，包括基架和安装在所述基架上的导引件，所述导引件设置成，当所述基架放置在一底层上时，导引打入所述底层的桩；将桩打入海床的装置；以及动力供给设备，供应驱动所述打桩装置的动力；其特征在于，所述桩导引装置的基架界定了一个平台，其设置成当所述桩导引装置移到打桩的位置时，用来承载所述打桩装置和动力供给设备。 
本发明使用桩导引装置不仅在打桩过程中来支持和/或对准桩，也作为单一平台组件来承载执行任务所需的必要设备。这样，本发明可以减少甚至消除现有的在安装之间将设备(和外围设备)重新回到水面的必要。也可以将桩导引装置，打桩装置和动力供给设备作为一个组件进行安放。 
所述打桩装置可以是通过重复冲击将桩打入底层的液压锤。或者，所述打桩装置可以是通过压差将负压桩或沉箱打入底层的抽吸泵。平台可以包括用来支撑联结在其上的打桩装置的装配件(例如柱)。所述装配件可以设置成以预定的方位支撑配合在其上的打桩装置。 
所述动力供给设备可以供应机械能或电能(例如来驱动液压泵站)或甚至可以直接给所述打桩装置(例如液压锤或抽水泵)供给液压力。在打桩过程中，可通过软管供应液压力。软管仅需要具有在打桩过程中满足在所述动力供给设备和所述打桩装置之间通讯的长度。所述打桩装置可以包括用于将所述软管导引至所述打桩装置一个侧边的凸臂。 
所述动力供给设备可以是，可拆卸地安装在所述桩导引装置的平台上的远程操作车辆(例如ROV)或工作远程操作车辆(WROV)的一部分。这样，远程操作车辆可用来进行打桩之间的检查。当安装在平台上时，远程操作车辆可设置成提供推力以控制安放过程中桩导引装置的定位。桩导引装置的平台包括对接部，用于在其上重复安装/拆卸远程操作车辆。对接部可以具有连接板，其设置成当安装到对接部时接收来自远程操作车辆的动力。远程操作车辆和连接板可以包括匹配接头(例如所谓的“热穿刺件和插座”)用于在动力供给设备和连接板之间通信。当远程操作的车辆安装到对接部时，所述接头自动匹配地相结合。 
根据本发明的第二方面，提供一种将桩打入水下底层(例如海床)的方法，包括：提供本发明的第一方面所述的设备；将所述设备定位在所述水下底层上；将桩定位在所述桩导引件内；将所述打桩装置从所述基架的平台移到与所述桩结合；以及利用所述动力供给设备给所述装置供应动力，将所述桩打入所述底层。 
本方法进一步包括在所述桩打入所述底层之后和新桩打入底层之前，将所述打桩装置存放在所述基架的平台上。可以通过水平面上方的起重机在暂放位置(基架的平台上)和操作位置(桩导引件内的桩上)之间移动所述打桩装置。所述起重机也可以用来升起和降下所述桩导引装置，并将所述桩定位到所述桩导引件内。所述打桩装置可以是液压锤或抽吸泵，各个桩可以是普通的桩或负压桩。 
所述动力供给设备可以是，可拆卸地安装在所述桩导引装置的平台上的远程操作车辆(例如ROV)或甚至是工作远程操作车辆(WROV)的一部分。所述方法进一步包括从所述基架的平台拆下所述远程操作车辆来执行与打桩有关的任务。所述任务可从以下组中选出：检查所述桩导引件内的桩；松开将所述打桩装置安装在基架上的紧固件；将所述打桩装置与提升设备接合(例如水面起重机)；检查所述打桩装置和桩之间的结合；一旦桩打入所述底层，检查 所述桩；以及将所述桩导引装置与所述提升设备(例如水面起重机)联接。基架的平台可以包括对接部，一旦所述任务或每个任务完成，用来将所述远程操作车辆重新安装在所述平台上。所述对接部可以具有连接板，其设置成当安装在所述连接部时，接收来自远程操作车辆的动力。所述远程操作车辆和连接板可以包括匹配接头，其用于从前者到后者的动力通信。通过经由外接部将所述远程操作车辆重新安装到所述平台上，建立接头的相匹配的结合。 
本方法进一步包括使用所述远程操作车辆以提供推力来控制安放过程中桩导引装置的方位和位置。 
本方法进一步包括当与所述桩结合时，控制所述打桩装置相对所述桩导引件内所述桩的方位。这种控制可以有助于避免液压软管(供应液压力给所述装置)在桩或桩导引件周围缠结。 
附图说明
现在将通过实施例结合附图说明本发明的具体实施方式。 
图1示出了本发明实施例的设备当设置成开始将桩打入底层时的侧视图； 
图2是当设置成开始将桩打入底层时图1设备的俯视图； 
图3是当桩已打入底层时图1设备的侧视图； 
图4是当桩已打入底层时图1设备的俯视图； 
图5示出了本发明另一个实施例的设备的侧视图(桩已打入底层)； 
图6示出了本发明又一个实施例的设备的侧视图(桩也已打入底层)； 
图7示出了正在安放的图1的设备主视图；以及 
图8示出了被正在安放的图1的设备侧视图； 
具体实施方式
图1-4示出了本发明实施例的设备(10)，该设备包括桩导引装置(11)、锤子形式的液压装置(20)以及工作远程操作车辆(WROV)形式的动力供给设备(30)。桩导引装置(11)具有基架(12)和导引件(14)，所述导引件安装在基架(12)上，在桩被打入底层时用来引导桩。所有图中的桩导引装置(11)与WO99/11872说明的一样，参考该专利可以解释桩导引装置的工作原理。基架(12)界定了一个基本为矩形的平台(16)，当桩导引装置(11)移到位时，例如在海床(40)上，该平台用于承载液压锤(20)和WROV(30)。图7和8示出了承载在平台(16)上的液压锤(20)和WROV(30)。 
液压锤(20)，诸如IHC Hydrohammer BV公司供应的IHC液压锤，最初安装在从桩导引装置(11)的平台(16)突起的贮液柱(42)上。液压锤(20)包括提升环(22)，当到了相对桩导引装置(11)升起液压锤的时候，其与起 重机吊钩配合。液压锤(20)具有往液压锤供应液压流体的软管(24)。软管(24)安装在从液压锤(20)突出的臂(26)上以避免打桩过程中的弄污/损坏。软管(24)与绕索装置(28)耦合，绕索装置将在打桩过程中松弛的软管(20)拉紧。锤(20)具有槽(44)，其与桩储液柱(42)上的定位销(46)相配合，以使臂(26)对准相对桩导引装置(11)的预定方向。 
WROV(30)最初结合并安装在桩导引装置(11)的平台(16)上的对接部(32)内。WROV(30)的安装方式使得能够为桩导引装置(11)安放时控制其方位提供一个推力。WROV(30)可从对接部卸下，使得在打桩工作之前和之后可以进行检查。对接部(32)包括连接板(34)，当WROV(30)对接到对接部(32)时，具有匹配接头的WROV(30)与连接板(34)自动结合。当安装到对接部时，WROV(30)通过软管(24)供应液压动力来驱动液压锤(20)。 
现在说明一般的海底桩的安装流程来阐述本发明实施例装置(10)的使用。 
(1)利用如上所述的将液压锤(20)和WROV(30)安装在桩导引装置(11)的平台(16)上，设备(10)被安放在海床(40)上。当安放设备(10)时，通过从水面放出的脐带控制WROV(30)。 
(2)在海床(40)上，桩导引装置(11)相对海床(40)的方位被确定并根据需要通过WROV(30)提供的推力调整。 
(3)一旦桩导引装置(11)被安置在海床上(40)，第一桩(50)安放到导引装置(11)的导引件(14)中。控制相对桩导引装置(11)的桩(50)的方位或“头部”(例如利用WO03/074795中说明的技术)，使得垫眼和系绳(56)以预定的方式对准。吊桩工具(52)被“湿”存放在桩导引装置(11)上，准备一旦桩导引装置(11)移到新的位置再次使用，并需要安放新的桩(50′)。 
(4)WROV(30)脱离对接部(32)并用来检查导引件(14)内的桩(50)位置。如果所有条件都满足，WROV(30)用来帮助从平台(16)的储液柱(42)上解开液压锤(20)，并将起重机吊钩(52)安在提升环(22)上。 
(5)液压锤(20)吊到桩(50)上，槽(44)与桩(50)上的定位销(图中未示)相结合以确保液压锤达成相对桩导引装置(11)的预定方位。以这种方式，臂(26)指向绕索装置(28)。WROV(30)用来将软管(24)-与任何控制线一起-经过匹配接头，例如热穿刺件(hotstabs)(图中未示)，连接到绕索装置(28)中。 
(6)WROV(30)回到对接部，使得可以通过软管(24)向液压锤(20)供应液压流体。 
(7)液压锤(20)用来将桩(50)打入海床(40)。 
(8)打桩完成(通过WROV(30)或后备的第二WROV进行检查判断)，液压锤(20)被提起并在不断开软管(24)的情况下存放到桩导引装置(11) 的平台(16)上。 
(9)将桩导引装置(11)提升离开海床一但不需要提升到水面，除非该区域的打桩已完成一并移到附近的下一个打桩操作地点。WROV(30)用来监控桩导引装置(11)的提升，并回到对接部使步骤(2)能够重复。 
(10)用来提升和重新定位桩导引装置(11)的起重机随后被用来重新取回暂时存放在桩导引装置(11)上的桩提升工具，使得第二桩(50′)可以安放到桩导引件(14)中。 
(11)然后可以重复步骤(4)到(9)。 
当完成了最后一根桩，液压锤(20)回到水面，与桩导引装置(11)以及安装在对接部的WROV(30)脱离。 
图5示出了与图1-4类似的装置，除了利用浮选装置(60)代替绕索装置(28)防止打桩过程中软管(24)受到损害。 
图6示出了与图1-4类似的装置，除了抽吸泵(70)代替了液压锤(20)，并且桩(50)由负压桩或沉箱(80)代替。抽吸泵(70)用来将负压桩(80)内部截留的水排出，利用外部静水压和桩内流体之间的压差生成的打桩力来进行打桩。 

Claims (29)

1.将桩打入水下底层的设备，包括：
桩导引装置，具有基架和安装在所述基架上的导引件，所述导引件设置成，当所述基架放置在一底层上时，导引打入所述底层的桩；
将桩打入底层的打桩装置；以及
动力供给设备，供应驱动所述打桩装置的动力；
其特征在于，所述桩导引装置的基架界定了一个平台，其设置成当所述桩导引装置移到打桩位置时，用来承载所述打桩装置和动力供给设备。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述打桩装置是通过重复冲击将桩打入所述底层的液压锤。
3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述打桩装置是利用压差将负压桩或沉箱打入所述底层的抽吸泵。
4.如上述任一权利要求所述的设备，其特征在于，所述平台包括用来支撑联结在平台上的所述打桩装置的装配件。
5.如权利要求4所述的设备，其特征在于，所述装配件设置成以预定的方位支撑配合在其上的所述打桩装置。
6.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述动力供给设备设置成供应机械能或电能。
7.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述动力供给设备设置成直接向所述打桩装置供给液压力。
8.如权利要求7所述的设备，其特征在于，进一步包括在打桩过程中，从所述动力供给设备向所述打桩装置提供液压力的软管。
9.如权利要求8所述的设备，其特征在于，所述打桩装置包括凸臂，用来将所述软管引导至所述打桩装置的一个侧边。
10.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述动力供给设备是，可拆卸地安装在所述桩导引装置平台上的远程操作车辆或工作远程操作车辆的一部分。
11.如权利要求10所述的设备，其特征在于，所述远程操作车辆，当安装在所述平台上时，设置成在安放过程中提供推力来控制桩导引装置的方位。
12.如权利要求10所述的设备，其特征在于，所述桩导引装置的平台包括对接部，用来重复安装/拆卸所述远程操作车辆。
13.如权利要求12所述的设备，其特征在于，所述对接部具有连接板，其设置成安装到所述对接部时接收远程操作车辆的动力。
14.如权利要求13所述的设备，其特征在于，所述远程操作车辆和连接板包括匹配接头，用于在所述动力供给设备和所述连接板之间的通信。 
15.如权利要求14所述的设备，其特征在于，当所述远程操作车辆安装到所述对接部时，所述接头自动匹配地相结合。
16.一种将桩打入水下底层的方法，包括：
提供设备，其包括：桩导引装置，包括基架和安装在所述基架上的导引件，所述导引件设置成，当所述基架放置在一底层上时，导引打入所述底层的桩；将桩打入底层的打桩装置；以及供应动力以驱动所述打桩装置的动力供给设备；所述桩导引装置的基架界定了一个平台，设置成当所述桩导引装置移到打桩的位置时，用来承载所述打桩装置和动力供给设备；
将所述设备定位在所述底层上；
将桩定位在所述桩导引件内；
将所述打桩装置从所述基架的平台移到与所述桩结合；以及
利用所述动力供给设备给所述打桩装置供应动力，将所述桩打入所述底层。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，进一步包括在所述桩打入所述底层之后和新桩打入底层之前，将所述打桩装置存放在所述基架的平台上。
18.如权利要求16或17所述的方法，其特征在于，所述打桩装置具有在所述基架上的暂放位置和在所述桩导引件内的桩上的操作位置，该方法进一步包括通过水平面上方的起重机在暂放位置和操作位置之间移动所述打桩装置。
19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，进一步包括利用所述起重机升起和降下所述桩导引装置，并将所述桩定位到所述桩导引件内。
20.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述打桩装置是液压锤或抽吸泵，所述桩是普通的桩或负压桩。
21.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述动力供给设备是，可拆卸地安装在所述桩导引装置平台上的远程操作车辆或工作远程操作车辆的一部分。
22.如权利要求21所述的方法，其特征在于，进一步包括从所述基架的平台拆下所述远程操作车辆来执行与打桩相关的任务。
23.如权利要求22所述的方法，其特征在于，所述任务从以下组中选出：检查所述桩导引件内的桩；松开将所述打桩装置安装在所述基架上的紧固件；将所述打桩装置与提升设备接合；检查所述打桩装置和所述桩之间的结合；一旦桩打入所述底层，检查所述桩；以及将所述桩导引装置与所述提升设备联接。
24.如权利要求22所述的方法，其特征在于，所述基架的平台包括对接部，一旦所述任务或每个任务完成，用来将所述远程操作车辆重新安装在所述平台上。
25.如权利要求24所述的方法，其特征在于，所述对接部具有连接板，其设 置成当安装在所述连接部时，接收来自远程操作车辆的动力。
26.如权利要求25所述的方法，其特征在于，所述远程操作车辆和连接板包括匹配接头，其用于从前者到后者的动力通信。
27.如权利要求24所述的方法，其特征在于，进一步包括通过经由对接部将所述远程操作车辆重新安装到所述平台上，建立接头的相匹配的结合。
28.如权利要求21所述的方法，其特征在于，进一步包括使用所述远程操作车辆以提供推力来控制安放过程中桩导引装置的方位和位置。
29.如权利要求16所述的方法，其特征在于，进一步包括当与所述桩结合时，控制所述打桩装置相对所述桩导引件内所述桩的方位。 
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