CN104736465A - 码头建造装置及使用相同装置的建造方法 - Google Patents

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Abstract

码头建造装置包括伸出臂(11)，伸出臂具有配置为支撑在地面区域上的第一部分和悬于施工区域之上的第二部分。伸出臂(11)垂直于伸出臂的长度可替换。装置进一步包括起重装置(19)和基础建造器械(15)，起重装置(19)沿着伸出臂可移动，用于将包括基础元件的施工材料从地面区域带至伸出臂的第二部分，基础建造器械(15)沿着伸出臂可移动，用于将基础元件安装在施工区域。

Description

码头建造装置及使用相同装置的建造方法
技术领域
本发明一般涉及建造装置，更特别的，涉及具有伸出臂的码头建造装置，该伸出臂具有沿着伸出臂可移动的基础建造器械并安装用于沿着海岸线建造码头。
背景技术
无需对其它建筑形式有任何限制，并且本发明的目的在于，码头这个词用于描述用于停泊或系结船舶以及装载或卸载货物和乘客的港口水工建筑。它通常临近海岸线。
码头的建筑明显地分为两类：在具有闭合或实心结构的码头和具有敞开结构的码头上，甲板被支撑在桩上。敞开码头的甲板被支撑在桩上，并且整个结构是全部可见的。
桩可以是常规的钢筋混凝土、预应力混凝土或钢铁。桩通常可以分为两大类：打入的和现场灌注的。打入桩是指桩通过基础器械被打入地面。现场灌注桩是指，通过首先钻一个大直径孔，然后填满混凝土并结构加固，从而使桩形成于地面中。两者的结合，又被称为钢壳混凝土桩或夹套桩(cased or jacket piles)，典型地包括没有内容物的钢管桩打入地面中，然后再被填满钢筋混凝土。
倚靠于桩的码头建筑典型地利用惯用基础施工装置来完成，例如打桩或振动安装在驳船上或临时码头上的锤，该锤已经安装在桩的顶部，或更简单地位于岸边。
该传统方法造成了很多限制。例如，涉及漫长的施工时间，涉及与不同类型的地面(海床)沉积物和/或挡水板上的碎石的存在有关的困难，并涉及与桩线的分隔和/或校准有关的困难，由于基础设备具有限制范围，其设计用于在典型地接近地基位置的实心地面(海床)上工作。该范围限制导致非最佳的甲板结构。此外，建筑施工过程的成果受到影响，尤其是因为不精确的桩线位置和通用结构的低效。
本发明的目标在于，解决上述问题并提供一种改进的建造装置以及用于在土木工程中具有敞开结构的码头的建造方法。
发明内容
本发明覆盖能够用工业方法把海岸建造成码头的装置。其还覆盖使用这些装置的建造方法。通过运用本发明，可以免除海洋工程。另外，建造码头结构的不同步骤，例如，快速地打入和/或钻入桩，同时码头装配能够通过使用一体化装备来完成。进一步，桩和码头的精确X-Y定位能够被实现。
本发明提供一种码头建造装置，包括伸出臂，该伸出臂具有配置安装在地面区域上的第一部分和用于悬伸于施工区域之上的第二部分，该伸出臂垂直于其长度可替换；沿着伸出臂可移动的起重装置，用于将包括基础元件的建筑材料从地面区域带至伸出臂的第二部分；以及基础建造器械，其沿着伸出臂可移动，用于将建筑元件安装到施工区域内。
在一个实施例中，码头建造装置进一步包括安装在伸出臂的第二部分上的支撑元件，并且其用于在施工区域承受于地面，以便支撑伸出臂的第二部分。这样的支撑元件更好地位于伸出臂的末端，和/或可通过折叠和/或升起来缩回。
起重装置可能包括至少一个龙门起重机，其可沿着伸出臂滑动。
在特定的实施例中，基础建造器械包括打桩机。
起重装置可能与打桩机为一体并与打桩机一起可沿着伸出臂移动，从而提起桩并将该桩定位于打桩机的打桩位置。打桩机还可能配置为通过以相对于垂直方向的角度打桩而安装为倾斜的基础。
根据本发明的另一方面，提供了运用上述装置建造码头的方法。该方法包括：将伸出臂沿着海岸线安装在第一部分，以便伸出臂具有支撑在地面区域的第一部分和悬于施工区域之上的第二部分；沿着伸出臂将基础建造器械移动至第二部分中规定用于安装至少一个基础元件的位置；用安装在伸出臂上的起重装置提起在地面区域的基础元件；沿着伸出臂将起重装置从第一部分移动至所述规定位置；运用基础建造器械将基础元件安装在施工区域；将伸出臂垂直于伸出臂置换至第二位置，重复沿着伸出臂移动基础建造器械、提起至少一个基础元件、沿着伸出臂移动起重装置和安装基础元件的步骤。
在该方法的实施例中，安置伸出臂包括放置支撑元件来承受在施工区域的地面上，以便支撑伸出臂的第二部分，例如在伸出臂的末端。
该方法可进一步包括：用起重装置提起在地面区域的甲板部分；沿着伸出臂将起重装置从伸出臂的第一部分移动至伸出臂的第二部分；并且将甲板部分安装到基础元件上。基础元件包括使用基础建造器械加入地面，甲板部分典型地包括安装在桩的顶部的梁和用梁支撑的板。
本发明的另一个部分涉及码头，该码头包括甲板和地基，该地基包括大量使用上述方法安装的桩。
附图说明
本发明的其他特点和优点将通过几个作为非限定性示例给出的实施例的以下描述而更加明显，参考附图，其中：
-图1是根据现有技术沿着海岸的在施工中的码头的透视图；
-图2是根据本发明的一个实施例的用于建造码头的装置的透视图；
-图3是使用根据图2的实施例的装置，在施工中的码头的另一个透视图。
具体实施方式
图1所示的建筑是沿着海岸2的码头1。海岸线3沿着图1中标明的X纵向方向延伸。码头1具有甲板4，甲板4在横向Y上关于海岸2的纵向方向X具有宽度d。码头包括大量预制甲板部分，例如，梁5和甲板分段6，以及大量安装在大量的根据码头的结构预定的桩线中的桩7。桩7作为地基来支持甲板4。
码头平面的纵向和横向构成了二维坐标系统。在该系统中，连续的桩线从海岸线横向延伸并且在X方向上在它们之间以预定距离间隔。来自与海岸线等距的不同桩线的桩形成桩排。用这种方法，每个桩能够在精确X-Y坐标中分配来形成在码头建造之前定义的阵列。每根桩线对应于施工装置在纵向方向X的工作位置，并且每个桩排对应于基础建造器械沿着装置的伸出臂11的打入位置。
图2中所示的码头建造装置是用于建造码头的多功能装置。在此，术语“多功能”(multi-functional)被定义为有能力执行码头施工的不同步骤，例如，加入/钻入桩、提起荷载、装配甲板、挖掘海床或通道，等。
任何在本领域已知的打桩技术都能被用于图2的码头建造装置。
在用于沿着海岸2打桩的配置中，码头建造装置10包括伸出臂11，其安装在码头的宽度的横向方向X上。伸出臂11大致上是水平结构，其具有第一部分12，即，起重机架部分，配置为支撑在地基(即海岸2)区域上，例如通过两个或更多支撑13。伸出臂11的第二部分14，即，悬臂部分，其配置为从地基支撑13处悬伸以便悬于施工区域之上。施工区域可以在水下，但这不是通常情况。
一个或多个基础建造器械，例如，打桩机15，被安装在伸出臂11上并沿着伸出臂11可移动，即，沿着Y方向，用于在施工区域内安装基本元件。
起重装置19被安排为沿着伸出臂11可移动，用于从地面区域向伸出臂11的第二部分跨过施工区域带去建筑材料，包括基础元件。
装置10的支撑13安装为一条垂直于海岸线的线，并沿着海岸可移动。因此，伸出臂11具有垂直于伸出臂的长度可替换的能力，即，随着海岸的纵向X方向横向移动。
为了这个目的，这些支撑能够通过移动手段(例如轮子)来停靠在固定或临时的沿着海岸安置的拖拉道16上。支撑13从在海岸地面上的装置10处铺展重载。这样的装配也限制了对繁重的临时建筑的需要。拖拉道16能够是部分地并可移动的，用这种方法以便完成包括伸出臂11的装置10的改进。
装置10的伸出臂11典型地组成两个平行的钢梁17，例如，以桁架或箱型梁的形式。伸出臂11还具有第二部分14，其配置为悬于施工区域之上并从地面支撑13处在起重部分12的直接延伸部伸出。这样的结构类似于用于港口操作的传统轨道式龙门起重机。然而，伸出臂11的起重部分的起重范围和悬臂部分的伸出范围都足够大来促进和适应码头建筑的主体工程，例如，运输桩和其它材料，以及打桩、装配甲板、挖泥等。
伸出臂的悬臂部分的伸出范围是，例如，大约几十米，其使得建造延伸至深水处的用于深水船的下锚或系结的码头成为可能。
当装配用于打桩时，码头建造装置被配置为具有至少一个基础建造器械，例如，打桩机15(打桩锤或振动锤，或旋转铁心钻等)，来将桩打入施工区域的地面。打桩机15沿着装置的伸出臂11可移动。打桩机典型地安装在滑车上，该滑车固定在两根平行的桁架上滚动向前。当在用于装载桩的位置时，打桩机能够移动来通过合适的起重装置来提起桩，例如，通过电缆和滑轮装配在打桩机的头部从而一体化。优选地，桩通过其它安装在伸出臂上的起重装置被提起，该起重装置将在下文中描述。
当打桩机打击桩时，其通常能够旋转并锁定在悬臂部分14的垂直位置上，于是桩被打入地面。
打桩机还能够相对于垂直方向Z具有角度倾斜，从而通过将打桩机以预定的角度锁定在倾斜位置来安装倾斜的基础并以此角度来打桩。倾斜位置可能是围绕打桩机的垂直位置并向着施工区域的地面的任何角度。打桩机有利地向后安装，面对海岸，以便促进将桩安装进打桩机。
在基础工程期间，附加的临时支撑有利地使装置稳定并避免装备由于打桩期间的冲击和/或振动而受损。装置10于是装备有附加支撑元件18，例如安装在伸出臂11的第二部分14上的前腿，以便支撑伸出臂超出海岸线的部分。
支撑元件18更好地可缩回并安装在悬臂部分的末端。其目的在于在施工区域(海床)中承受在地面上，以便在打桩工作期间支撑伸出臂的第二部分。当装置需要移动或当操作不需要支承元件时，其被缩回。缩回能够通过本领域已知的折叠或升起来实现。
为了从地面区域提起桩并将其沿着伸出臂传送至打桩机，装置10更好地装备有独立的起重装置，例如安装有至少一个龙门起重机19，并且沿着伸出臂11可滑动。术语“独立的(separate)”指该起重装置与打桩机不同并能够独立使用。
为了促进物流，桩典型地储存在地面区域并贴近地面支撑13，例如邻近伸出臂的两根平行的桁架17并在接收两个地面支撑13的拖拉道之间，如图3所示。桩通过起重装置19被提起，例如通过龙门起重机，并与起重设备一起沿着伸出臂11移动至悬臂部分14和打桩机15。桩于是通过安装的适当的装置被打桩机接收并安装到打桩机上，例如，在现有技术中已知的打桩机的头部。如果提升装置整合在打桩机上(图中未示出)，则打桩机通过自身移动来提起桩。
在码头施工之前，通过将伸出臂11沿海岸线安置在第一位置，将装置装配在地面区域，以便伸出臂11的第一(起重)部分12被支撑在岸边地面上并且第二部分(悬臂)14悬在施工区域之上。
伸出臂11能够沿着海岸装配并旋转。其还能够在其工作位置装配成列并启动。
在码头施工期间，如图3所示，地基首先建造，典型地使用桩。为了这个目的，该装置具有对准预定桩线Xn(n＝1,2,…,N)的伸出臂11，其中N是桩线的最大值。如果需要，临时前腿18被安装用于提供附加支撑并加固伸出臂11，因为基础工程会带来结构中的重载和大振动。
打桩机15于是沿着伸出臂11移动至第二部分14中的位置，该第二部分14中的位置规定用于安装至少一个基础元件。这样的规定位置被称为Ym(m＝1,2,…,M)，其中M为桩线的最大值。
安装在伸出臂11上的可移动的龙门起重机19提起在地面区域的桩并沿着伸出臂从第一部分12移动至第二部分14。桩被龙门起重机19提起并传输，然后被传送至打桩机15，优选地在规定位置之上用于打桩。
桩于是被安装在打桩机上并在规定位置Ym打入施工区域。打桩机15于是能够移动到同一桩线Xn的下一个桩的位置Ym+1，并且在下一个桩(Xn,Ym+1)顺序被再次实行。
一旦桩线Xn的所有桩被安装好，支撑元件18缩回。包括伸出臂11的装置10于是被沿着海岸线在纵向方向X上横向移动至下一条桩线Xn+1。用于下一条桩线Xn+1的桩被储存在桩线Xn+1的X位置附近。上述同一顺序被重复执行知道桩的建造完成。
可选地，一排桩首先被打入，意味着装置首先打入规定在同一桩线排Ym上的所有桩，更好地为从海岸线起的第一排Y1。于是，不同桩线排的桩被打入直到整个桩的阵列建造完成。
在一些配置中，例如在岛或半岛的两侧建造码头，装置能够具有两个悬臂部分14，其在常规起重部分12的两侧上延伸并延伸超过地面区域。在该配置中，其有利于沿着臂11安装更多的龙门起重机来促进桩的操作并在两侧同时进行建造步骤。
除了打桩，根据本发明的装置可用于码头施工的其它步骤，例如提起材料、装配甲板、挖掘海床等。同样地，单一的装置能够实行施工的大部分主要工程。同时，施工的表现和效率得到提升。
例如，装置能够被用于装配甲板。具有横向移动的能力和沿着伸出臂移动的龙门起重机，甲板分段能够传送至该设计中的任何点。为了这个目的，起重装置19提起在地面区域上的甲板部分，并沿着伸出臂将其从伸出臂的第一部分移动至第二部分，以便将甲板部分安装到基础元件上。
装置能够用于安装预制的钢元件和/或混凝土元件(梁、板)。它还能够作为混凝土装备的支撑。在该情况下，可能不需要使用前腿从而避免减慢过程。
此外，打桩和甲板装配能够在同一顺序或连续的顺序中被执行，通过相同的装置或通过与另一个独立装置相结合，例如，通过施工条件，与如图1中所示的用于装配甲板的传统可移动起重机相结合。
一旦甲板建造完成，装置还能够向前移动，悬于码头的前方。同时它可用于在码头的前方挖掘。
装置在码头平面的纵向和横向运动构成二维坐标系，在坐标系中，每个桩分配具有规定的X-Y坐标。因此，每个桩能够根据码头的配置被打入到预定的准确位置。这导致甲板元件的精确结构。打桩装配工作的精确度和效率能够比传统方法得到重大改进，由于传统方法涉及陆地上或驳船基础打桩机和起重机依赖与操作者的经验、地理条件、天气等。
当和已知的定位系统和/或远程系统一起工作时，打桩和甲板直立操作也能够使用控制装置的简单X-Y运动而实现自动化，例如，计算机。根据本发明的基础建造器械的X-Y运动是可伸缩至大规模结构，例如，50×350米，用于码头，例如，最新一代集装箱船或散货船。
多亏于悬臂部分的潜在大跨距，本发明的建筑装置在施工区域特别有利，其中从侧面进入桩上的建筑通常是很难或不可能的。
鉴于上述启示，本发明的很多修改和变体成为可能。例如，更多或不同的基础装置和起重装置能够被安置在伸出臂上；如果需要在起重部分下替换，桩或其他建筑材料也能够被储存在另一个悬臂部分下。进一步，本发明的码头建造装置还能够被用于建筑的其它领域，例如桥的侧向延伸或其它桩上的结构等。因此，可以理解的是，在权利要求的范围内，本发明可以被实施为已被特定描述之外的形式。

Claims (15)

1.码头建造装置，包括：
-伸出臂(11)，其具有配置为支撑在地面区域的第一部分(12)和用于悬于施工区域之上的第二部分(14)，所述伸出臂(11)垂直于所述伸出臂的长度可替换；
-起重装置(19)，其沿着所述伸出臂(11)可移动，用于将包括基础元件的施工材料从所述地面区域带到所述伸出臂(11)的所述第二部分；
-基础建造器械(15)，其沿着所述伸出臂可移动，用于将所述基础元件安装在所述施工区域。
2.根据权利要求1所述的码头建造装置，其特征在于，进一步包括支撑元件(18)，其安装在所述伸出臂(11)的所述第二部分(14)上，并用于承受在所述施工区域中的地面，以便支撑所述支撑臂的所述第二部分。
3.根据权利要求2所述的码头建造装置，其特征在于，所述支撑元件(18)位于所述支撑臂(11)的末端。
4.根据权利要求2或3所述的码头建造装置，其特征在于，所述支撑元件(18)是可缩回的。
5.根据权利要求4所述的码头建造装置，其特征在于，所述支撑元件(18)通过折叠和/或升起可缩回。
6.根据上述任一项权利要求所述的码头建造装置，其特征在于，所述起重装置(19)包括至少一个龙门起重机，该龙门起重机沿着所述伸出臂(11)可滑动。
7.根据上述任一项权利要求所述的码头建造装置，其特征在于，所述基础建造器械包括打桩机(15)。
8.根据权利要求7所述的码头建造装置，其特征在于，所述起重机(19)与所述打桩机(15)结合为一体，并与所述打桩机一起沿着所述伸出臂(11)可移动，从而提起桩(7)并将所述桩定位在所述打桩机的打桩位置。
9.根据权利要求7或8所述的码头建造装置，其特征在于，通过关于垂直方向(Z)以一个角度打桩，所述打桩机配置为安装倾斜基础。
10.建造码头的方法，所述方法包括：
-将伸出臂(11)沿着海岸线安置在第一位置，以便所述伸出臂具有支撑在地面区域的第一部分(12)和悬于施工区域之上的第二部分(14)；
-将基础建造器械(15)沿着所述伸出臂移动至所述第二部分中规定用于安装至少一个基础元件的规定位置；
-通过安装在所述伸出臂上的起重装置(19)提起在所述地面区域的所述基础元件；
-将所述起重装置沿着所述伸出臂从所述第一部分移动至所述规定位置；
-运用所述基础建造器械将所述基础元件安装在所述施工区域中；
-将所述伸出臂垂直于所述伸出臂沿着海岸线置换至第二位置；
以及
-通过在所述第二位置的所述伸出臂，重复沿着所述伸出臂移动所述基础建造器械(15)、提起至少一个基础元件、沿着所述伸出臂移动所述起重装置(19)和安装所述基础元件的步骤。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，安置所述伸出臂(11)包括放置支撑元件(18)来承受在所述施工区域中的地面上，以便支撑所述伸出臂的所述第二部分(14)。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述支撑元件(18)位于所述伸出臂(11)的末端。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的方法，其特征在于，进一步包括：
-通过所述起重装置(19)提起在所述地面区域的甲板部分；
-将所述起重装置沿着所述伸出臂从所述伸出臂的所述第一部分移动至所述第二部分；以及
-将所述甲板部分安装到所述基础元件上。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述基础元件包括运用所述基础建造器械(15)打入地面中的桩，和甲板部分，所述甲板部分包括安装在所述桩的顶部的梁和通过所述梁支撑的板。
15.码头，其包括甲板和地基，所述地基包括大量运用根据权利要求10-14中任一项所述的方法安装的桩。
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