CN103562463B - 用于桩的测量系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于在桩（11）的打入过程中控制该桩的垂直度的测量系统（1），其中该测量系统包括；用于使测量系统与打桩系统（10）接合的安装框架（2），设置有用于测量桩的垂直度的至少一个测量装置（4a、4b）的测量框架（3）。

Description

用于桩的测量系统

背景

本发明涉及用于在打桩过程中控制桩的垂直度特别是离岸桩的垂直度的测量系统，该桩具有大约为5m的典型直径以及大约为60m的长度。

JP57201422（A）披露了这样一种方法，其中基于引导件侧部上的测得角度而将该引导件定位在设定位置处，并且然后基于桩侧部上的测得角度而使桩以设定角度定位，以便提高打桩的准确率。该方法的缺点是在打桩过程中检测器经受相当大大的加速度，该加速度可超过2000[g]。这种严峻的情况限制了检测器的适用性和选择。

FR2407457A1披露了一种自身与桩一起使用以用于检测垂直度的装置。

发明内容

本发明致力于至少部分地解决用于在打桩过程中控制桩的垂直度的已知测量系统的缺陷。

本发明的另一目的特别地是改进用于检测器的条件，该检测器用于在打桩过程中控制桩的垂直度的测量系统。

本发明的又一目的是提供一种用于在打桩过程中控制桩的垂直度的可替换测量系统。

根据本发明的第一方面，上述目的通过用于在打桩过程中控制桩的垂直度的测量系统来实现，其中该测量系统包括；

-用于使测量系统与打桩系统接合的安装框架，

-设置有用于测量垂直度的至少一个测量装置的测量框架，该测量框架能移动地与安装框架接合，并且能在第一位置与第二位置之间移动，第一位置用于接合桩以用于测量桩的垂直度，第二位置用于接合打桩系统以用于测量打桩系统的垂直度。

这使得能在无需使测量装置与该桩接合的情况下测量桩的垂直度。这样的接合使得测量装置收到由桩的打入且特别是锤击而产生的极大的加速度。此外，这使得能够独立地测量桩和打桩系统两者的垂直度。此外，可免去在甲板高度上对桩的垂直度进行普通的手工测量。就桩的用于例如风车的支撑功能而言，其自身的垂直度是重要的。就打桩过程的效率而言，打桩系统的垂直度是重要的。

桩的垂直度具体为桩且特别为桩的纵向轴线与真实垂线之间的偏离度。设置有测量框架的测量装置为例如用于测量物体的斜面（slope）以及斜坡（tilt）相对于重力的角度的倾度计。实际上，桩与垂直线的偏离度最多可为5mm/m。

测量系统在用于测量垂直度的参考平面上接合桩，该参考平面为例如桩的外周或桩的顶表面。测量系统可直接地或者通过例如碰撞板（strikingplate）而间接地接合桩。

打桩系统的垂直度是指打桩系统的作用线，该作用线在很多情况下与真实垂线理想地对应。

在本发明实施例中，测量系统包括预拉伸系统，该预拉伸系统与安装框架和测量框架接合，用于朝向第一位置和第二位置的其中之一对测量框架进行打入和/或预拉伸，以用于以能再现的方式测量垂直度。

该预拉伸系统实现桩和打桩系统两者的垂直度的能重复且能再现的测量。

在本发明实施例中，预拉伸系统包括被动弹性件，该被动弹性件用于朝向第一位置和第二位置的其中之一对测量框架进行预拉伸。

在本发明实施例中，预拉伸系统包括测量框架打入系统，该测量框架打入系统用于朝向第一位置和第二位置的其中之一对测量框架进行预拉伸。

在本发明实施例中，被动弹性件布置成用于朝向第二位置对测量框架进行预拉伸，并且结构打入系统布置成用于朝向第一位置对测量框架进行预拉伸。

因此，在未启动的情况下，测量装置默认与桩脱离接合，就测量装置的冲击负载而言这是有益的。

在本发明实施例中，预拉伸系统在使用时具有作用线，测量框架可沿着该作用线在第一位置与第二位置之间移动，其中该作用线为大致水平的。

在本发明实施例中，测量框架包括至少两个测量框架止动面，用于静态确定地接合桩，以用于测量桩的垂直度。

在本发明实施例中，测量框架包括至少两个其他测量框架止动面，用于静态确定地接合打桩系统，以用于测量打桩系统的垂直度。

在本发明实施例中，所述至少两个其他测量框架止动面布置成静态确定地接合安装框架，以用于测量打桩系统的垂直度。

在本发明实施例中，用于静态确定地接合桩的所述至少两个测量框架止动面与测量框架的第一侧面设置在一起，并且用于静态确定地接合打桩系统的所述至少两个其他测量框架止动面与测量框架的第二侧面设置在一起，所述第二侧面与所述第一侧面相对。

这有利于测量框架由预拉伸系统以确定的方式无间隙地保持，特别地有利于测量框架保持在被动弹性件与预拉伸系统的测量框架打入系统之间。

在本发明实施例中，安装框架包括至少两个安装框架止动面，用于使打桩系统通过安装框架静态确定地接合测量框架，以用于测量打桩系统的垂直度。

这实现以能重复且能再现的方式测量打桩系统的垂直度。

在本发明实施例，测量系统包括用于使测量框架与桩接合以用于测量桩的垂直度的细长件，其中该细长件从测量框架延伸，以面向并接合桩，以用于测量桩的垂直度。

这有利于使测量系统（具体是其测量框架）通过衬套元件与桩接合，该衬套元件使桩与打桩系统接合。此外，这使得测量系统能够以远离桩的方式安装在衬套元件的外部，衬套元件的外部为用于测量系统的不太苛刻的环境。

本发明还涉及打桩系统，包括：

-桩引导系统，用于使桩与船接合，该桩引导系统优选地具有细长引导件和基座（saddle），

-打桩装置，

-根据本发明的测量系统，该测量系统与打桩装置接合或者与桩引导系统接合。

在打桩系统的实施例中，测量系统与桩的参考平面（具体是桩的外周或顶表面）接合。

在打桩系统的实施例中，测量系统与所述外周接合，以用于测量桩的垂直度。

在打桩系统的实施例中，测量系统与桩的顶表面接合，以用于测量顶表面与真实水平面之间的偏离度。当需要将连续的桩区段布置于彼此之上并且结合在一起（通常为焊接在一起）时这是有用的。

本发明还涉及一种是用根据本发明的测量系统进行打桩的方法，包括执行至少一次以下步骤，

-使测量框架在第一位置与第二位置之间移动（具体为倾斜），用于使用该同一个测量框架来测量桩和打桩系统的其中之一的垂直度。

本发明还涉及一种包括在说明书中描述和/或附图中示出的一个或多个特有特征的装置。

本发明还涉及一种包括在说明书中描述和/或附图中示出的一个或多个特有特征的方法。

在本专利中讨论的各个方面可组合，以提供额外的有利优点。

附图说明

将参照附图中示出的优选实施例进一步阐释本发明，附图中示出了：

图1为具有根据本发明的测量系统的打桩系统的立体图；以及

图2为图1的细节图，示出了根据本发明的两个测量系统，

图3为根据本发明的测量系统的侧剖视图，

图4为图3的细节图，以及

图5为具有图1-图4的测量系统的打桩系统。

具体实施方式

图1示出了打桩系统10，其具有根据本发明的两个测量系统。两个测量系统1交互地布置成在桩11的两个正交平面上测量桩11的垂直度。两个测量系统1与打桩系统10的衬套元件9设置在一起。衬套元件9具有周缘壁区段17，该周缘壁区段围绕桩11的顶端用于使打桩系统10与桩11对准。两个测量系统1与壁区段17的外表面设置在一起。因此，壁区段17使测量系统11与桩11隔开，这是有益的。壁区段17与用于保护测量系统1的测量系统侧盖22设置在一起。此处，打桩系统10的锤击装置在衬套元件9的顶侧处与衬套元件连接在一起。此处，锤击装置与封闭件21结合，该封闭件封闭衬套元件9，并且与桩11抵接，用于传输驱动力以将桩11打入。壁区段17与封闭件21结合。壁区段17在其下侧处与领前轴衬23设置在一起，该领前轴衬提供了渐缩部，以利于将衬套元件9布置在桩11的顶部上。现在将参照图1-图4描述测量系统1。

测量系统1适于在将桩11打入的过程中出于控制桩11的垂直度的目的来测量垂直度。在这种情况下，桩11以已知的方式通过桩引导系统13而与示意性示出的船12接合。此处，桩引导系统13设置成处于船12的甲板高度上。

打桩系统10与桩11接合，用于将桩11向下锤击或打入。打桩系统10通过衬套元件9与桩11接合。衬套元件9与桩11的上侧接合。衬套元件9围绕桩11的顶侧，并且在桩11的纵向上沿着桩11延伸，用于相对桩11定位打桩系统10。衬套元件9与两个测量系统设置在一起，这两个测量系统布置成用于在两个正交平面上测量桩11的垂直度。

测量系统1包括用于使测量系统1与桩11的打入系统接合的安装框架2。此处，安装框架2以已知的方式与衬套元件9固定地接合，具体地，与衬套元件9的壁区段17接合。安装框架2设置在衬套元件9的周缘壁区段17的外部。

测量系统1包括用于接合桩11的测量框架3。测量框架1在使用时以与桩11的纵向轴线25大致平行的方式沿着壁区段17延伸。测量框架3设置有用于测量桩11的垂直度的至少一个（在这种情况下为两个）测量装置4a、4b。测量装置4a、4b可为自身已知的倾度计（inclino）或适于测量垂直度的任何其他装置。测量框架3可移动地与安装框架2接合。在这种情况下，测量框架3通过测量框架打入系统5a、5b以及被动弹性件16与安装框架2接合。打入系统5a、5b示意性示出，并且包括自身已知的任何合适的致动器，像例如气动缸。

测量框架保持在测量框架打入系统5a、5b与被动弹性件16之间，用于使测量框架3无缝隙地与安装框架2或桩11接合。测量框架3可在第一位置与第二位置之间移动，第一位置用于接合桩11以用于测量桩11的垂直度，并且第二位置用于接合打桩系统10（具体为衬套元件9，更具体地为与衬套元件9接合的安装框架），以用于测量打桩系统10的垂直度。在测量框架3在第一位置与第二位置之间移动时，测量框架3由安装框架2引导。

测量系统1包括预拉伸系统14，该预拉伸系统用于朝向第一位置和第二位置的其中之一对测量框架进行预拉伸，用于以可再现的方式测量垂直度。预拉伸系统14与安装框架2和测量框架3接合，用于朝向第一位置和第二位置的其中之一对测量框架进行预拉伸。

预拉伸系统包括被动弹性件16，该被动弹性件用于朝向第二位置对测量框架3进行预拉伸，以接合安装框架2接合，以用于测量打桩系统10的垂直度。

预拉伸系统14包括测量框架打入系统5a、5b，用于朝向第一位置使测量框架进行预拉伸，以接合桩11，以用于测量桩11的垂直度。

预拉伸系统14具有作用线18，测量框架3可沿着该作用线在第一位置与第二位置之间移动。在使用时，作用线18大致为水平的。

测量框架3包括两个测量框架止动面6a、6b，用于静态确定地接合桩11，以用于测量桩11的垂直度。在使用时，所述至少两个测量框架止动面6a、6b面向桩11。这两个测量桩止动面6a、6b相互间隔开，在测量框架3的每个端部上具有一个止动面。此处，测量框架3的长度大约为2m，使得止动面6a、6b也大约同样间隔开2m。使测量框架止动面6a、6b间隔开相当大的间距有利于准确测量桩11的垂直度。

在这种情况下，测量框架3包括两个其他测量框架止动面7a、7b，用于静态确定地接合打桩系统10（具体为与打桩系统10接合的安装框架2），用于测量打桩系统10的垂直度。在使用时，这两个其他测量框架止动面7a、7b面向且远离桩11。

用于静态确定地接合桩11的所述两个测量框架止动面6a、6b与测量框架3的第一侧19设置在一起，并且用于静态确定地接合打桩系统10的所述至少两个其他测量桩止动面7a、7b与测量框架3的第二侧面20设置在一起。测量框架3的第二侧20与所述第一侧19相对。

在这种情况下，安装框架2包括用于打桩系统10的两个安装框架止动面8a、8a，打桩系统由安装框架2与测量框架3静态确定地接合，以用于测量打桩系统10（具体地衬套元件9，更具体地衬套元件9的壁区段17）的垂直度。

此处，测量系统1包括两个细长件15a、15b，这两个细长件接合测量框架3，以用于使测量框架3通过这两个细长件15a、15b而接合桩11。细长件15a、15b在从测量框架3之间朝向桩11延伸，以面向桩11。在使用时，细长件15a、15b延伸穿过衬套元件9，并且与桩11连接，以用于测量桩11的垂直度。每个细长件15a、15b都容纳在圆柱壳体部分27中。细长件15a、15b可移动地保持在其相应的壳体部分27中。细长件15a、15b与测量框架3接合，使得细长件15a、15b与测量框架3一起移动。

细长件15a、15b分别通过细长件15a、15b的一端而面向两个测量框架止动面6a、6b。在使用时，细长件15a、15b的相应另一端面向桩11，具体地面向桩11的外表面24。因此，相应细长件15a、15b设置有相应的细长件止动面26a、26b，用于静态确定地接合桩11，以测量桩11的垂直度。

在这种情况下，安装框架2具有对应的安装框架上部和安装框架下部。测量框架3由安装框架2保持（具体地在安装框架上部与安装框架下部之间）在测量框架竖直平面中，该测量框架竖直平面与桩11且优选与桩11的中心纵向轴线25相交。在使用时，测量框架在测量框架竖直平面中可在第一位置与第二位置之间移动。测量框架3在测量框架竖直平面中由安装框架2且具体地由安装框架2和测量框架3的滑动装置引导。在使用时，测量系统1测量桩11相对于竖直平面的垂直度，该竖直平面相对于测量框架竖直平面是正交的，其中测量框架3可移动。

测量框架3通过安装框架2的安装框架上部和安装框架下部而保持可在其测量框架竖直平面上移动，使得测量框架3能够在测量框架竖直平面上平移和旋转。

测量框架3通过预拉伸系统14与安装框架2接合，以用于保持测量框架3在测量框架竖直平面上无间隙地移动。在这种情况下，安装框架2的安装框架上部和安装框架下部均与预拉伸系统14设置在一起。预拉伸系统14在测量框架3的两侧上延伸。预拉伸系统14包括被动弹性件，该被动弹性件在这种情况下为卷簧16。弹簧16使测量框架3朝向其第二位置受力，使得由锤击引起的桩11的加速度不会对与测量框架3设置在一起的测量装置4a、4b造成损害。弹簧16通过细长件15a与测量框架3接合，以用于使测量框架3朝向其第二位置受力。预拉伸系统14包括示意性示出的测量框架打入系统5a、5b。测量框架打入系统5a、5b具有在测量框架竖直平面上的作用线18。测量框架打入系统5a、5b布置成用于将测量框架从第二位置朝向第一位置打入。打入系统5a、5b抵抗弹簧16对测量框架2进行打入。

安装框架2和测量框架3布置成使得两个测量框架止动面6a、6b，两个其他测量框架止动面7a、7b，以及两个安装框架止动面8a、8b对准，就测量准确度而言这是有益的。在这种情况下，预拉伸系统14也与上述止动面对准，就测量准确度而言这是更加有益的。

在用于利用根据本发明的测量系统1打桩的方法的使用过程中，该方法包括使测量框架3在第一位置与第二位置之间至少进行一次移动（具体地为倾斜）的步骤，以通过使用该测量框架3来测量桩11和打桩系统10中一者的垂直度。

图5示意性示出了打桩系统10（此处未示出）的衬套元件9，该衬套元件与本发明的测量系统1设置在一起。打桩系统设置有两个测量系统1。详细示出的上测量系统1接合桩11的顶表面28。上测量系统1通过碰撞板31与桩接合。碰撞板31具有与桩11的顶表面28接合的第一碰撞板平面29。碰撞板31具有第二碰撞板平面30，该第二碰撞板平面在使用时与上测量系统1接合，以用于为其提供参考平面，以测量桩11的顶表面28与真水平面的偏离度。

示意性示出的下测量系统1与桩11的外周24接合，以用于测量桩11的垂直度。

显然的是，以上说明和附图被包括以阐述本发明的一些实施例，而并不限制保护范围。从本公开出发，落在本发明的保护范围和实质内的并且为现有技术与本专利公开的显而易见的组合的更多实施例对于本领域技术人员是显而易见的。

Claims (17)

1.测量系统(1)，用于在将桩(11)打入的过程中控制所述桩的垂直度，其中，所述测量系统包括：

-安装框架(2)，用于使所述测量系统与打桩系统(10)接合，

-测量框架(3)，设置有用于测量垂直度的至少一个测量装置(4a、4b)，所述测量框架能移动地与所述安装框架接合并且能在第一位置与第二位置之间移动，所述第一位置用于接合所述桩以用于测量所述桩的垂直度，所述第二位置用于接合所述打桩系统以用于测量所述打桩系统的垂直度。

2.根据权利要求1所述的测量系统，包括与所述安装框架和所述测量框架接合的预拉伸系统(14)，所述预拉伸系统用于朝向所述第一位置和所述第二位置的其中之一对所述测量框架进行预拉伸，以用于以能再现的方式测量垂直度。

3.根据权利要求2所述的测量系统，其中，所述预拉伸系统包括被动弹性件(16)，所述被动弹性件用于朝向所述第一位置和所述第二位置的其中之一对所述测量框架进行预拉伸。

4.根据权利要求3所述的测量系统，其中，所述预拉伸系统包括测量框架打入系统(5a、5b)，所述测量框架打入系统用于朝向所述第一位置和所述第二位置的其中之一对所述测量框架进行打入和/或预拉伸。

5.根据权利要求4所述的测量系统，其中，所述被动弹性件布置成用于朝向所述第二位置对所述测量框架进行预拉伸，并且所述测量框架打入系统布置成用于朝向所述第一位置对所述测量框架进行预拉伸。

6.根据前述权利要求2所述的测量系统，其中，所述预拉伸系统在使用时具有作用线(18)，所述测量框架能沿着所述作用线在所述第一位置与所述第二位置之间移动，其中所述作用线为大致水平的。

7.根据权利要求1所述的测量系统，其中，所述测量框架包括至少两个测量框架止动面(6a、6b)，所述至少两个测量框架止动面用于静态确定地接合所述桩，以用于测量所述桩的垂直度。

8.根据权利要求7所述的测量系统，其中，所述测量框架包括至少两个其他测量框架止动面(7a、7b)，所述至少两个其他测量框架止动面用于静态确定地接合所述打桩系统，以用于测量所述打桩系统的垂直度。

9.根据权利要求8所述的测量系统，其中，所述至少两个其他测量框架止动面(7a、7b)布置成用于静态确定地接合所述安装框架，以用于测量所述打桩系统的垂直度。

10.根据权利要求8或9所述的测量系统，其中，用于静态确定地接合所述桩的所述至少两个测量框架止动面与所述测量框架的第一侧(19)设置在一起，并且用于静态确定地接合所述打桩系统的所述至少两个其他测量框架止动面与所述测量框架的第二侧(20)设置在一起，所述第二侧与所述第一侧相对。

11.根据权利要求1所述的测量系统，其中，所述安装框架包括至少两个安装框架止动面(8a、8b)，所述至少两个安装框架止动面用于使所述打桩系统由所述测量框架通过所述安装框架而静态确定地接合，以用于测量所述打桩系统的垂直度。

12.根据权利要求1所述的测量系统，包括细长件(15a、15b)，所述细长件用于使所述测量框架与所述桩接合以用于测量所述桩的垂直度，其中所述细长件从所述测量框架延伸以面向并接合所述桩以用于测量所述桩的垂直度。

13.打桩系统，包括

-桩引导系统(13)，用于使桩与船接合，所述桩引导系统具有细长引导件和基座，

-打桩装置，

-根据权利要求1至12中任一项所述的测量系统(1)，所述测量系统与所述打桩装置或所述桩引导系统接合。

14.根据权利要求13所述的打桩系统，其中，所述测量系统与所述桩的参考平面接合，具体地所述测量系统与所述桩的外周或顶表面接合。

15.根据权利要求14所述的打桩系统，其中，所述测量系统与所述外周接合，以用于测量所述桩的垂直度。

16.根据权利要求14所述的打桩系统，其中，所述测量系统与所述桩的顶表面接合，以用于测量所述顶表面相对于真实水平面的偏离度。

17.用于使用根据权利要求1至12中任一项所述的测量系统进行打桩的方法，包括至少执行一次以下步骤，

-使所述测量框架在所述第一位置与所述第二位置之间移动且具体为在所述第一位置与所述第二位置之间倾斜，以用于使用该同一个测量框架来测量所述桩和打桩系统的其中之一的垂直度。