CN103764917A - 桩引导装置 - Google Patents

Abstract

一种桩引导装置，用于把桩打入到基底中时支撑桩，包括：基架；以及安装在基架上的桩引导构件（100），其界定了具有内周表面（102）的通路，多个细长构件（104）附装在该内周表面上。多个细长构件（104）配置成在把桩打入到基底中时接合桩并沿预定方向引导桩通过通路。至少一个细长构件（104）与通路的内周表面（102）具有可释放的互连型材从而把至少一个细长构件（104）可释放地附装至内周表面（102）。该至少一个细长构件（104）可以容易地移除并被更窄/更宽的细长构件所替换以容纳不同直径的桩。

Description

桩引导装置

技术领域

本发明涉及打桩装置，更具体但非排他性地是，例如，把桩直接刺入海底的水下打桩装置。

背景技术

众所周知，已提供了把桩与该桩要打入的基底表面相对准的引导装置，并为打桩锤提供了稳定性，例如，参见Sea Steel Limited的专利WO99/11872（FastFrame Pile Guide），WO01/02645（Finned Frame/Follower pile guide）以及WO03/074795（Orientation Control Pile Guide）。

在WO99/11872中描述的快速框架桩引导装置（Fast Frame Pile Guide）包括基架以及把桩打入基底时（当基架安置在该基底上时）引导桩的桩引导构件。桩引导构件包括两个部分，每个部分通过支撑构件枢转地安装在基架上。以这种方式，两个部分中的每一个通过绕各自的枢转轴线旋转可相对于基架在工作位置和不工作位置之间移动。两个部分通过闩锁机构保持在工作位置，并设置平衡力从而在闩锁机构解锁时迫使部件进入到它们的不工作位置。使用这种桩引导装置，能够把桩完全打入到基底中而不必中断打桩，从而在把桩导入到基底后，简单地通过解锁闩锁机构并允许桩引导装置的部件旋转到它的不工作位置以防止桩引导装置妨碍打桩机，即可把桩引导装置从桩上移开。

处于工作位置时，快速框架桩引导装置的桩引导构件的两个部分界定了引导桩通过的中空、大致圆柱形部分。大致圆柱形部分具有许多焊接到它的内周表面上的肋状间隔件。各肋状间隔件是细长的并平行于大致圆柱形部分的中心、纵向轴线排列。调整各肋状间隔件沿径向的厚度（例如，通过研磨）以提供与桩（通过桩引导构件打入）的紧密滑动配合。以这种方式，间隔件用来占据桩的外径与中空圆柱形部分的内径之间的任何尺寸公差或空余部分，虽然有额外的成本。不仅需要花费时间来调整各间隔件，而且反复焊接及移除间隔件存在损坏桩引导构件的风险（例如，热疲劳）。相同的问题适用于其它界定了大致中空圆柱形部分以引导桩穿过的桩引导装置的桩引导构件的间隔件，例如，参见WO03/074795和WO2007/066078中描述的桩引导装置，其全部内容通过引用合并在此。

快速框架桩引导装置是极其成功的，但是尽管如此本申请人还是试图改进原始设计。特别地，本申请人已提出本发明，着眼于使运输/存储桩引导装置变得更加容易，例如，通过降低重量，并提供更适于集装箱化的结构。

发明内容

根据本发明第一方面，提供了一种桩引导装置，用于把桩打入基底时支撑桩，包括：基架；以及当基架安置在基底上、把桩打入基底时用于引导桩的桩引导构件，桩引导构件包括两个部分，各部分可在工作位置和不工作位置之间移动，各部分通过支撑构件枢转地安装在基架上从而绕着各自的第一枢转轴线旋转；其特征在于：桩引导构件的各部件枢转地连接到它的支撑构件从而绕着各自的第二枢转轴线旋转，该第二枢转轴线与各自的第一枢转轴线隔开。

以这种方式，桩引导构件的各部分相对于基架可绕两个相应的枢转轴线移动，使得比快速框架桩引导装置中桩引导构件的各部分的单个枢转轴线提供了更大的移动范围。这种额外的运动可帮助降低桩引导装置不使用时的总高度，使它更易于运输或存储甚至维护。以一种方式，至少一个部分可以相对于基架从大致竖直方向（当桩引导构件处于工作位置时）在组合旋转之后移动到大致水平方向，组合的旋转经过了绕第一枢转轴线的第一角度和绕第二枢转轴线的第二角度。第一和第二角度中的一个可以大于另一个。例如，第一角度可以是大约60°，第二角度可以是大约30°。

一个部分各自的第一和第二枢转轴线可以是平行的，并且其间的间隔可以是不可调节的。各部分各自的第一和第二枢转轴线可以是平行的。一个部分各自的第一和第二枢转轴线可以平行于另一个部分各自的第一和第二枢转轴线。所述两个部分的第一枢转轴线可以比两个部分的第二枢转轴线分隔得更开。

当桩引导构件从它的工作位置解锁时，至少一个部分可以配置成在重力作用下相对于它的支撑构件绕各自的第二枢转轴线旋转到介于中间的位置。例如，所述至少一个部分的质心可以位于各自的第二枢转轴线的一侧。所述至少一个部分和它的支撑构件可以配置成仅在所述至少一个部分相对于它的支撑构件到达介于中间的位置时在重力作用下绕各自的第一枢转轴线旋转。例如，所述至少一个部分和它的支撑构件可以具有组合的质心，其配置成随着所述至少一个部分绕各自的第二枢转轴线从工作位置旋转到介于中间的位置该质心从各自第一枢转轴线的一个横向侧移动到相对的横向侧。以这种方式，该至少一个部分以两个阶段移动到它的不工作位置，第一阶段仅涉及绕各自的第二枢转轴线旋转，第二阶段涉及相继的绕各自的第一枢转轴线旋转。第一阶段可以用来把组合的质心转移到随后驱动第二阶段的位置处。以这种方式，能够降低甚至避免使用专门的平衡物来把各部分从工作位置移动到不工作位置。

桩引导装置还可包括把桩引导构件的部分从不工作位置还原到工作位置的机构。该机构可以配置成仅驱动桩引导构件从不工作位置到工作位置的运动，也就是说，一旦桩引导构件（例如，用闩扣）锁定在它的工作位置，该机构可以分开使得解锁时该机构不会妨碍随后移向不工作位置的运动。该机构可以包括枢转地连接在基架和一个部分的支撑构件之间的第一可变长度支柱或柱塞以使支撑构件绕它的第一枢转轴线旋转。该机构也可以包括枢转地连接在一个部分和它的支撑构件之间的第二可变长度支柱或柱塞以使该一个部分绕它的第二枢转轴线旋转。至少一个可变长度支柱或柱塞可以是液压传动。

各支撑构件可经由安装装置安装在基架上，该安装装置配置成改变各个相应的第一枢转轴线相对于基架的基底接合面的位移和/或方位。以这种方式，提供了调平系统，使得能够改变桩引导构件在它的工作位置相对于基架的基底接合面的方位。当需要把桩沿竖直方向打入倾斜的（也就是说，非水平的）基底时，这可能是有用的。至少一个安装装置可以包括一对沿各自的第一枢转轴线隔开的连接器，该对连接器中的至少一个可相对于基架的基底接合面沿垂直于基架接合面的方向移动。该对连接器中的至少一个可以通过液压驱动装置来位移。在本申请人的公告号为GB2473683的早期申请中公开了该调平系统的更多细节，其全部内容通过引用合并在此。

根据本发明第二方面，提供了一种桩引导装置，用于把桩打入基底时支撑桩，包括：基架；以及安装在基架上的桩引导构件，该桩引导构件界定了具有内周表面的通路，多个细长构件附装在该内周表面上，该多个细长构件配置成在把桩打入基底时接合桩并沿预定方向引导桩通过该通路，其特征在于：至少一个细长构件与通路的内周表面具有可释放的互连型材，用来将该至少一个细长构件可释放地附装在内周表面上。

通过为至少一个细长构件以及通路的内周表面提供可释放的互连型材，细长构件可以容易地附装在内周表面上并从内周表面上移除，而不需使用焊接和热切割设备。这使得取决于要打入基底的桩的具体情况，能够提供并适配细长构件的不同尺寸，桩的具体情况从一个作业到下一个作业是会变化的。

互连型材可以包括钩部以及容纳该钩部的相应环部。例如，钩部可以设置在至少一个细长构件上，相应的环部可以设置在通路的内周表面上。钩部和相应的环部可以这样取向，使得桩通过桩引导装置进入到基架下的基底中的运动把钩部推向相应的环部。相应的环部可以至少部分地由一对支撑构件构成，该对支撑构件具有位于其间以容纳至少一个细长构件的通道。至少一个细长构件可以在通道中滑动配合。以这种方式，该对支撑构件可以帮助抵抗在该至少一个细长构件上的横向负荷。

该至少一个细长构件和通路的内周表面可进一步包括与互连型材隔开的相互接合型材，其配置成当细长构件附装至内周表面时该相互接合型材至少帮助支撑该至少一个细长构件。以这种方式，相互接合型材和互连型材可以一起抵抗在把桩打入到基架下的基底中时桩引导构件移动通过桩引导装置在细长构件上施加的力。当互连型材相互连接时，相互接合型材可以配置成相互接合，甚至可能是相互连接的。

桩引导装置还可包括一旦互连型材相互连接时把至少一个细长构件锁定在通路的内周表面上的锁定机构。该锁定机构可包括螺栓，在使用中其连接一个互连型材的一部分至另一个互连型材的一部分以抵抗随后的分开。当把细长构件锁定在适当位置时，螺栓可横向地延伸通过该至少一个细长构件。当所述至少一个细长构件滑动地接合通过通路打入到基底中的桩时，锁定机构可配置成避免螺栓暴露于剪切力。如果锁定机构仅用来防止间隔件从通路的内周表面上意外分开，它无需过度设计，例如，可以使用最小的螺栓尺寸。

该至少一个细长构件在一端可以是锥形的，甚至在两端都是锥形的。这种锥形可提供锥形前缘，在把桩引入到桩引导构件中时其可帮助把桩与通路对准。这种锥形也可提供锥形前缘和后缘，其可帮助避免桩在桩引导构件中绊住。

根据本发明第二方面的桩引导装置可进一步包括根据本发明第一方面描述的任何特征。

根据本发明另一方面，提供了一种调整桩引导装置的方法，包括：提供根据本发明先前方面的桩引导装置；通过断开互连型材的连接移除至少一个细长构件；提供至少一个具有与该至少一个细长构件大致相同的互连型材的其他细长构件，但该至少一个其他细长构件配置成当相互连接到通路的内周表面上相应的型材上时其向通路伸入不同的量；以及通过相互连接各自的型材把该至少一个其他细长构件附装至内周表面上。

附图说明

参照附图，经由实施例描述本发明的实施方式，其中：

图1是体现本发明一个方面的桩引导装置处于工作位置时，从其前面、一侧及上面所示的立体图；

图2是图1中的桩引导装置处于工作位置的前视图；

图3是图1中的桩引导装置在桩引导构件处于第一不工作配置时的局部剖开前视图；

图4是图1中的桩引导构件处于第二不工作配置时的前视图；

图5示出体现本发明另一方面的桩引导构件的一部分；

图6示出图5中的桩引导装置的细节；以及

图7示出图5中的桩引导装置的更多细节。

具体实施方式

图1示出体现本发明的桩引导装置10，包括基架12，基架12具有接合基底16的表面14。桩引导装置10还包括桩引导构件20，当基架12安置在基底16上时该桩引导构件20在把桩打入到基底16中时引导桩。桩引导构件20包括两个部分22，每个部分可在工作位置（在这个位置两个部分22一起界定了引导桩通过的中空圆柱）和不工作位置（在这个位置当把桩打入到基底16中时两个部分22分开以避免阻碍附装在桩的一端上的冲锤（未示出））之间移动。各部分22通过支撑构件30枢转地安装在基架12上从而绕着各自的第一枢转轴线32旋转。另外，各部分22枢转地连接至它的支撑构件30从而绕着各自的第二枢转轴线34旋转。第一和第二枢转轴线32、34是平行的，两个部分的第一枢转轴线比第二枢转轴线隔开地要宽。在图1、2和4中，各部分22的第一枢转轴线32至少部分地被安装装置60所隐藏，下面更详细地描述该安装装置60。

图2至4示出桩引导构件20的部分22从工作位置开始的不同位置。在图2中，部分22界定了具有纵向轴线的中空圆柱，该纵向轴线大致竖直地排列。部件22通过诸如闩扣（未示出）的锁定机构保持在工作位置。各部分22这样配置使得它的重心36与它的第二枢转轴线34的一个横向侧隔开距离D1。这样，一旦锁定机构解锁，各部分22将在重力作用下绕各自的第二轴线34旋转离开另一个部件，直到部件22达到图3中示出的介于中间的或第一不工作位置。随着各部分22绕各自的第二轴线34旋转，部分22和它的支撑构件30组合的重心38从第一枢转轴线32的一个横向侧（内侧）转移到第一枢转轴线32的另一个横向侧（外侧），直到隔开距离D2。这提供了新的力矩，在部件22和它的支撑构件30的重力作用下驱动绕它们各自的第一枢转轴线32旋转直到各部分22达到图4中示出的第二不工作位置。如图4所示，部件22在桩引导装置10可以容易地运输、储存或维护的位置处大致水平地排列。

桩引导装置10还可包括把桩引导构件20的各部分22从图4中示出的第二不工作位置还原到工作位置的机构50。机构50包括枢转地连接在基架12和一个支撑构件30之间的第一列液压传动活塞52以使支撑构件30绕各自的第一枢转轴线32旋转。这样，第一列液压传动活塞52配置成把桩引导装置10从图4中示出的结构（也就是说，第二不工作位置）驱动到图3中示出的结构（也就是说，第一不工作位置）。机构50也可以包括枢转地连接在一个部分22和它的支撑构件30之间的第二列液压传动活塞54以使该一个部分22绕它的第二枢转轴线34旋转。以这种方式，第二列液压传动活塞54配置成把桩引导装置10从图3中示出的结构（也就是说，第一不工作位置）驱动到图1和2中示出的结构（也就是说，工作位置）。

各支撑构件30经由安装装置60安装在基架12上，安装装置60配置成改变各相应第一枢转轴线相对于基架12的基底接合表面14的位移和/或方位。各安装装置包括一对沿每个第一枢转轴线32隔开的连接器（未示出）。各连接器附装至液压传动柱塞64，该液压传动柱塞64配置成沿大致垂直于基架12的基底接合表面14的方向移动它的连接器。以这种方式，每个第一枢转轴线32的其中一端可以独立于另一端升高或降低。因此，桩引导构件20在工作位置的方位可以相对于基架12的基底接合表面14改变。

图5示出体现本发明另一方面的桩引导构件100的细节。桩引导构件100包括一对旋转方向相反的螺旋引导板，其界定了圆锥形通道以在桩穿过桩引导构件时矫正既定轮廓的桩的任何角度错位从而接合螺旋引导板的一部分。在WO03/074795中详细描述了这种结构（其全部内容通过引用合并在此），由于相关的特征适用于其它的桩引导装置，因此不会在本申请中进一步地讨论，包括那些与本申请的图1至4以及WO99/11872和WO2007/066078有关的描述。

桩引导构件100界定了具有大致圆柱形内周表面102（仅在图5中示出一部分）的细长通路。多个细长构件104附装在该内周表面102上，配置成在把桩打入基底时接合桩（未示出）并沿预定方向AA’引导桩通过该通路。多个细长构件104围绕内周表面102周向地隔开，并且各细长构件104平行于预定方向排列。各细长构件104和内周表面102的相应部分具有可释放的互连型材102、130从而使前者可释放地附装至后者。下面描述互连型材110、120的细节。

图6示出一个具有大致梯形板状体110的细长构件104。该板状体具有锥形前缘和后缘112、114以及位于两者之间的边缘116，在使用中该边缘116接合正通过桩引导构件100打入的桩。剩下的边缘118界定了包括第一钩部122和第二钩部124的互连型材120。

图7示出了内周表面102的相应部分108，其界定了互连型材130并包括一对支撑构件132，该对支撑构件132具有位于其间以容纳一个细长构件104的通道134。支撑构件132焊接到桩引导构件100上并保持在原来的位置。通道134包括（与支撑构件132一起）界定了第一环部138和第二环部140的桥接构件136。当互连型材120、130相互连接时，第一环部138配置成容纳第一钩部122，第二环部140配置成容纳第二钩部124。一旦型材120、130相互连接，细长构件104中的孔126与支撑构件132上相应的多对孔142对准。使用延伸穿过对准的孔126、142的螺栓（未示出），细长构件104可锁定在适当的位置处。

桩引导构件100可以设有附装至内周表面102的细长构件104，如上所述。然而，该装置可能与需要打入基底的桩不完全相容。例如，桩可能具有稍微过大的外径以致由于细长构件104沿径向的厚度而不能通过通路。如果这样，可以移除细长构件104，并替换成更加纤细的细长构件104’，其具有由图6中虚线所强调的剖面。以这种方式，桩引导装置100可以容易地改型以容纳桩而不必磨掉原始的细长构件104。

Claims (19)

1.一种桩引导装置，用于把桩打入基底时支撑桩，包括：

基架；以及

安装在所述基架上并界定了具有内周表面的通路的桩引导构件，多个细长构件附装在所述内周表面上，所述多个细长构件配置成把桩打入基底时接合桩并沿预定方向引导所述桩通过所述通路，其特征在于：至少一个细长构件与所述通路的内周表面具有可释放的互连型材从而把所述至少一个细长构件可释放地附装在所述内周表面上。

2.根据权利要求1所述的桩引导装置，其中所述互连型材包括钩部以及容纳所述钩部的相应环部。

3.根据权利要求2所述的桩引导装置，其中所述钩部和相应环部这样取向：使得桩通过所述通路进入到在所述基架下的基底中的运动推动所述钩部，从而保持所述钩部与相应环部的相互连接。

4.根据权利要求2或3所述的桩引导装置，其中所述相应环部部分地由一对支撑构件形成，该对支撑构件界定了位于其间、用于容纳所述至少一个细长构件的通道。

5.根据权利要求1至4任一所述的桩引导装置，其中所述至少一个细长构件和所述通路的周表面还包括与所述互连型材隔开的相互接合型材，所述相互接合型材配置成当所述至少一个细长构件附装在所述通路的内周表面上时支撑所述至少一个细长构件。

6.根据权利要求1至5任一所述的桩引导装置，还包括可释放的锁定机构，一旦所述互连型材相互连接，所述锁定机构将所述至少一个细长构件锁定在所述通路的内周表面上。

7.根据权利要求6所述的桩引导装置，其中所述可释放的锁定机构包括螺栓，在使用中所述螺栓横向延伸通过所述至少一个细长构件。

8.一种调整桩引导装置的方法，包括：提供根据权利要求4至7中任一所述的桩引导装置；通过断开所述互连型材的连接来移除所述至少一个细长构件；提供至少一个其他细长构件，所述至少一个其他细长构件具有与所述至少一个细长构件大致相同的互连型材，但所述至少一个其他细长构件配置成当互连到所述通路的内周表面上相应的型材时所述至少一个其他细长构件向所述通路伸入不同的量；以及通过互连各自的型材将所述至少一个其他细长构件附装至所述内周表面。

9.一种桩引导装置，用于把桩打入基底时支撑桩，包括：

基架；以及

桩引导构件，当所述基架安置在基底上、把桩打入所述基底时，用于引导桩，所述桩引导构件包括两个部分，各部件分能够在工作位置和不工作位置之间移动，各部分通过支撑构件枢转地安装在所述基架上从而绕各自的第一枢转轴线旋转；

其特征在于：所述桩引导构件的各部分枢转地连接至它的支撑构件从而绕各自的第二枢转轴线旋转，所述第二枢转轴线与相应的第一枢转轴线隔开。

10.根据权利要求9所述的桩引导装置，其中至少一个部分能相对于所述基架从所述桩引导构件处于工作位置时大致竖直的方位移动到在组合旋转之后大致水平的方位，组合旋转经过了绕所述第一枢转轴线的第一角度和绕所述第二枢转轴线的第二角度。

11.根据权利要求9或10所述的桩引导装置，其中至少一个部分配置成当所述桩引导构件从工作位置释放时，所述至少一个部件在重力作用下绕各自的第二枢转轴线旋转到相对于它的支撑构件处于中间的位置。

12.根据权利要求11所述的桩引导装置，其中所述至少一个部分和它的支撑构件配置成，仅当所述至少一个部分到达相对于它的支撑构件处于中间的位置时，在重力作用下绕各自的第一枢转轴线旋转。

13.根据权利要求12所述的桩引导装置，其中所述至少一个部分和它的支撑构件具有组合的质心，所述质心配置成：随着所述至少一个部分绕各自的第二枢转轴线从工作位置旋转到所述处于中间的位置，所述质心从各自的第一枢转轴线的一个横向侧移动到相反的横向侧。

14.根据权利要求9至13中任一所述的桩引导装置，还包括将所述桩引导构件的各部分从所述不工作位置还原到所述工作位置的机构。

15.根据权利要求14所述的桩引导装置，其中所述机构配置成仅驱动所述桩引导构件的各部分从所述不工作位置到所述工作位置的移动。

16.根据权利要求14或15所述的桩引导装置，其中所述机构包括可变长度的支柱或柱塞，所述支柱或柱塞枢转地连接在所述基架和一个部分的支撑构件之间使该支撑构件绕它的第一枢转轴线旋转。

17.根据权利要求14至16中任一所述的桩引导装置，其中所述机构包括可变长度的支柱或柱塞，所述支柱或柱塞枢转地连接在一个部分和它的支撑构件之间使该一个部分绕它的第二枢转轴线旋转。

18.根据权利要求9至17中任一所述的桩引导装置，其中各支撑构件经由安装装置安装在所述基架上，所述安装装置配置成改变各相应第一枢转轴线相对于所述基架的基底接合表面的位移和/或方位。

19.根据权利要求18所述的桩引导装置，其中至少一个安装装置包括一对沿各自的第一枢转轴线隔开的连接器，所述一对连接器中的至少一个可相对于所述基架的基底接合表面沿垂直于所述基架的方向位移。

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