CN105518219B - 打桩机及其应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及打桩机，包括：支撑构件，其在横向方向上布置在或可布置在桩处或桩上；液体室，其由支撑构件在下侧上界定，且该液体室还包括一个或多个侧壁且构造成在其中接纳液体；一个或多个压力积聚室；构造成将存在于燃烧空间中的燃料点燃的点火机构，并且其中，燃烧空间构造成使存在于其中的燃料在燃烧期间膨胀，使得压力积聚发生在支撑构件上方且在液体室中的存在于支撑构件上方的液体至少在朝上的方向上远离该支撑构件移动，由此朝下的力通过该支撑构件施加到该桩上。本发明还涉及使用这样的打桩机朝下驱动桩进入地面中的方法。

Description

打桩机及其应用方法

技术领域

本发明涉及打桩机(pile-driver)，且更具体地，涉及适合于离岸操作的打桩机。

另外，本发明涉及使用这样的打桩机驱动桩朝下进入到地面中的方法。

背景技术

现有的打桩机，特别是用于离岸打桩的打桩机的缺点在于这样的打桩机是非常重的结构的事实。在离岸应用中，打桩通过重型起重机设置在其上的大型船舶来操作。桩逐个地被驱动至地面中。

打桩本身通常通过经由撞板将形成桩锤的一部分的夯锤从一定的高度下落至桩上而发生。用于离岸风力涡轮机目的的用于击打单桩的这样的桩锤的通常的特性是长度约15m，且重量约200吨(其中夯锤为100吨)，以及相关联的撞板约200吨。桩在直径与长度上正变得越来越大，且目前已经驱动1000吨的且具有7m直径的桩。落下的夯锤的冲击力驱动桩进入到地面中，但伴随着产生相当大的噪音。由于声音在水中传播得很远，且可能因此破环距离打桩位置很远的海洋生物，在离岸操作中特别地不期望这种噪音的产生。

在未提前公开的荷兰专利申请NL2008169中提出的申请是打桩机，其中包围可变容积的燃烧空间的柔性构件布置在支撑构件之上且靠近支撑构件。应用柔性构件的缺点是，在使用期间该构件可能撕裂，且使得出于更换目的的进入变得困难。

发明内容

本发明的目的是提供打桩机及其应用的方法，其中，所述缺点不再出现，或至少这样做以减小至更小的程度。

所述目的通过根据本发明的打桩机实现，包括：

-支撑构件，其在横向方向上布置在桩处或桩上或可布置在桩处或桩上；

-液体室，其由支撑构件在下侧上界定，且该液体室还包括一个或多个侧壁，并且该液体室构造成在其中接纳液体；

-一个或多个压力积聚室，包括：

-上部部分，其包围燃烧空间；

-下部部分，其设置有一个或多个通路开口，该一个或多个通路开口与该液体室流体连通；

-构造成将存在于该燃烧空间中的燃料点燃的点火机构；且

-其中，该燃烧空间构造成使存在于燃烧空间中的燃料在燃烧期间膨胀，使得压力积聚发生在支撑构件之上，且在液体室中存在于支撑构件上方的液体至少在朝上的方向上远离该支撑构件移动，且朝下的力通过该支撑构件施加到该桩上。

操作原理基于牛顿第一定律和牛顿第三定律：“作用＝反作用(action＝reaction)”。换言之：当物体A在物体B上施加力时，该力伴随着B作用在A上的相等的但反向的力。在膨胀期间，燃烧空间(物体A)向位于燃烧空间之上的介质(反作用质量B)施加力。根据牛顿第三定律，反作用质量(B)在燃烧空间(A)上施加相等但反向(所以朝下)的力。由于燃烧空间位于支撑构件上方且靠近支撑构件，因此由反作用质量施加在燃烧空间上的反作用力将通过支撑构件传递至桩。桩因此通过支撑构件承受朝下的力，根据本发明，该朝下的力用于朝下驱动桩进入地面中的目的。

另外，在燃烧空间的膨胀期间，朝上移动的介质将再次朝下下落，并且与支撑构件碰撞，其中该介质通过支撑构件再次在桩上施加朝下的力。该操作原理对应于常见的打桩机的操作，其中，夯锤从一定的高度掉落至桩上。

一个或多个压力积聚室代替柔性构件的使用提供另一个显著的优点。在其中柔性构件包围燃烧空间的实施方案中，燃烧空间的最大容积由柔性构件的最大拉伸限制。在根据本发明的实施方案中，燃烧空间可以采用更大的容积，并且还是更加坚固的。

应用的压力积聚室包围燃烧空间，该燃烧空间具有上部部分且还包括下部部分，该下部部分设置有流体连通液体室的一个或多个通路开口，这与在未提前公开的荷兰专利申请NL2008169的申请中描述的打桩机相比，使得由NL2008169的柔性构件提供的在燃烧室与水之间的隔开是不必要的。因为这样的隔离壁可以根据本发明省掉，因而获得更加坚固的打桩机，而且该打桩机不受任何柔性构件的最大拉伸限制。

与常见的打桩的典型的钢对钢(steel-to-steel)冲击声相比，根据本发明的打桩过程伴随着另一种类型的声音，该声音对海洋生物的伤害较小。

根据优选的实施方案，压力积聚室具有坚固的刚性外壳。

根据另外的优选的实施方案，该一个或多个压力积聚室在液体室内附接至支撑构件。当压力积聚室中的燃料被点燃，且在由该压力积聚室包围的燃烧空间中发生膨胀时，由此所发生的压力积聚可以穿过设置在压力积聚室的下部部分中的通路开口在支撑构件上方的压力积聚室中几乎立即产生。

根据另外的优选的实施方案，该液体室的一个或多个侧壁将液体与周围区域隔开。由于介质位于桩锤或桩中，且因此该介质至少通过桩锤或桩的壁与存在于打桩机的外部的水隔离，该介质仅由于燃烧空间的膨胀而移动。由于该移动的介质与周围的区域隔开，所以在周围的水中的冲击波被阻止。因此，在打桩操作期间，影响海洋生物的冲击波被阻止。

根据另外的优选的实施方案，在液体室中存在于支撑构件上方的液体是水。特别是在离岸打桩的情况下，水大量存在，因而，将可选的介质传输至该位置是没必要的。水的另外的优势是它具有高的传热系数，因而，存在燃烧期间所释放的热量的快速排出和分散。

根据另外的优选的实施方案，该打桩机还包括用于将燃料运输至燃烧空间中的燃料供应通道，和用于排出燃烧后的燃烧产物的燃烧产物排出通道。由于燃烧空间在短时间内可以填充燃料且排空燃烧产物，所以该系统适合于在相对短的时间段内的一系列连续燃烧。除非另有说明，如果需要，相同的通道可以可选地完成燃料供应功能和燃烧产物的排出功能两者。在这种情况下，该通道在一个时刻用作燃料供应通道，且在下一个时刻用作燃烧产物排出通道。

根据另外的优选的实施方案，提供至少一个封闭件，该至少一个封闭件与支撑构件以及该一个或多个侧壁一起形成液体室，该液体室具有以大体上气密的方式封闭的容积，并且还提供了供应装置，以用于由此将流体运输至大体上气密的液体室中和/或从大体上气密的液体室排出的目的。这些装置可以例如包括泵和/或气瓶。

根据另外的优选的实施方案，流体是空气和/或水，其中，使用流体空气，预压力可以应用在大体上气密的封闭的空间中，并且流体水提供反作用质量。

被驱动至地面中的桩遇到是桩端阻力与桩身摩擦阻力之和的总的驱动阻力。取决于各种参数(例如土壤类型、桩的长度和桩的形状)，阻力和因此总的驱动阻力两者会变化。通过使用泵，影响存在于大体上气密的容积中的水和空气的量，使得根据在该时刻所需要的驱动力优化压力积聚曲线是可能的。针对一组特定参数确定所需的驱动力的控制装置可以相应地控制泵。实验已经表明，当施加预压力时，仅仅5米的水柱已经可以实现10-15巴的峰值压力。使用更高的水柱可以实现更高的峰值压力。

桩已经被驱动进入地面中越远，桩的刚性越大。特别地桩身摩擦阻力还随着在地面下长度的增加而增加。然而，由于桩变得越来越刚性，所以增加的更大量的水柱形式的反作用质量还可以支撑在桩锤或自驱动桩中。桩的刚度的增加允许桩的更高的重心，而没有使稳定性受到不利影响。

桩端阻力和/或桩身摩擦阻力还可以通过在打桩期间例如在桩的顶部或沿桩的壁引入液体而减小。这样的液体的示例是水泥浆，水泥与水的混合物。当该水泥浆稍后硬化时，也实现了桩更好地附接至土壤，由此载荷承受能力最终比如果该桩在没有用该液体的情况下被驱动时更高。

根据另外的优选的实施方案，提供多个压力积聚室，该多个压力积聚室各自包括点火机构，且其中，还提供控制装置，控制装置构造成以预定的顺序和/或预定的间隔点燃压力积聚室中的燃料。

该系统可以通过使用多个燃烧空间而更加灵活地应用。因此，例如，以最佳的方式互相协调连续的燃烧是可能的。一方面设想后续的燃烧空间已经填充有燃料，同时刚点燃的燃烧空间必须排空存在于其中的燃烧产物是可能的。另一方面，后续的燃烧可以在之前的燃烧中朝上移动的反作用质量的下降期间发生，使得压力积聚根据在该时刻待克服的驱动阻力被优化。由控制装置控制的点火提供产生期望的压力积聚曲线的选项。

根据另外的优选的实施方案，提供控制装置，该控制装置构造成在燃料燃烧期间将另外的燃料喷射至燃烧空间中和/或改变点火时刻。压力积聚曲线因此可以根据该时刻期望的驱动力来优化。针对一组特定参数确定所需的驱动力的控制装置可以相应地控制另外的燃料的注入。

根据另外的优选的实施方案，具有压力释放阀的至少一个开口设置在支撑构件中或设置在支撑构件下方。应注意，“在下方”指的是在打桩期间的定向，即，该开口布置在支撑构件与桩进入其中的地面之间的壁部分中。将确定(任选地可变的)尺寸的孔布置在支撑构件下方使得调节存在于支撑构件下方的液体的流出速度是可能的。因此也可以限制因冲击力导致的桩的下降速度。

根据另外的优选的实施方案，开口是可变的，并且提供控制装置，使用控制装置，可以控制开口的大小。因此可以甚至更好地控制桩的下降速度。

根据另外的优选的实施方案，燃烧空间与低压空间气体连通，该低压空间构造成将在燃烧期间所释放的燃烧产物从燃烧空间抽吸出来。借助于低压，在燃烧期间所释放的燃烧产物在非常短的时间内从燃烧空间抽吸出来。因此可以在通过燃烧在朝上的方向上移动的介质落回并与支撑构件再次碰撞之前，移除燃烧产物。由于下降的介质不会下落到“气体弹簧”之上，而是实际上“击打”支撑构件，所以通过该下降的介质传递至支撑构件的朝下的能量可以基本上完全被利用以驱动桩朝下进入到地面中。

根据另外的优选的实施方案，打桩机结合到桩中，桩使用其侧壁形成液体室的侧壁。由于打桩机结合到桩中，所以多个桩可以大体上同步被驱动，由此海洋生物暴露于因打桩所产生的噪音危害更短的时间。对于具有水的深度超过25米的位置，通常应用特定的框架，也称为空间框架或罩(jacket)。这些框架构造通过多个桩将力传递至海床以便最小化质量/刚度比。这样的框架的缺点是，每个桩必须单独地驱动，或每个桩隔开地锚定，使用常见的打桩机，这需要与桩的数量成正比的大量工作时间。按需要将桩可延长地布置在该框架构造(或空间框架或罩)的柱中能够使该框架浸没在海床中，在这之后，桩可以从该框架朝下被驱动进入海床中。由于当打桩机结合到桩中时不再需要常见的打桩机，根据本发明，不同的桩可以大体上同步地被驱动进入地面中。在根据本发明的系统中，工作时间的数量因此不再与桩的数量成正比：驱动三个桩所需的时间几乎与驱动单个桩所需的时间的量相同。这对海洋生物特别有利，海洋生物暴露于打桩所产生的噪音危害更短的时间。

根据本发明的系统因此能够对预装配的构造进行打桩，其中，如果需要，底座已经附接至风力涡轮。这样的构造在该构造被驱动至适当位置之前，可以被运输和浸没在水中。

常见的打桩机的另外的优势成为多余的，是因为具有对应的合适的船舶的重型结构是没必要的。使用适合于该目的起重机和对应的适合的船舶足以放置桩，并且驱动桩仅部分地进入到地面中，在这之后，具有起重机的船舶可以由更小的船舶替代。这是特别有利的，因为这样的大的船舶和常见的打桩机的操作涉及相当大的成本。

在打桩之后，过度的地下水压力可能出现。这需要时间来变正常，在这之后，可以进行进一步的驱动以赋予桩足够的载荷承受能力。其中，使用常见的打桩技术，大型船舶必须等待过度的地下水压力变正常，这在根据本发明的打桩系统中，当打桩机结合到桩中时，是没有必要的。如果需要，小的船舶保持在后面以便通过本发明的操作原理产生多个进一步的燃烧循环，然而设想这在一段时间之后完全自主地发生也是可能的。针对这一目的，足够的燃料和控制装置是可利用的就足够了。

本发明还涉及用于驱动桩朝下进入地面中的方法，包括以下步骤：

-在横向方向上将支撑构件布置在桩处或布置在桩上；

-在液体室中接纳液体，该液体室由支撑构件在下侧上界定；

-将燃料供应至压力积聚室，其中，该压力积聚室包括：

-上部部分，其包围燃烧空间；和

-下部部分，其设置有一个或多个通路开口，该一个或多个通路开口与液体室流体连通；

-其中，当燃料供应至该压力积聚室并且因此在压力积聚室中挤压该液体朝下离开时，一些气体积聚在压力积聚室的上部部分中；

-使用点火机构使位于压力积聚室中的液位上方的燃料燃烧，由此膨胀发生；

-借助于膨胀，将存在于压力积聚室中的液体和/或燃烧产物中的至少一些通过流体连接部从压力积聚室移动至液体室；

-由此压力积聚发生在支撑构件之上，且因此液体室中的位于支撑构件上方的液体还在至少朝上的方向上远离支撑构件移动；和

-使用施加在桩上的朝下的反作用力驱动该桩朝下进入地面中。

根据优选的实施方案，该方法还包括以下步骤：

-穿过燃料供应通道将燃料运输至压力积聚室的燃烧空间中；

-使用点火机构使压力积聚室中的燃料燃烧；

-在燃烧之后通过燃烧产物排出通道排出燃烧产物；和

-重复这些步骤以便驱动桩逐步地进入地面中。

根据另外的优选的实施方案，该方法还包括在燃料的燃烧期间将另外的燃料注入到燃烧空间中的步骤。因此可以根据该时刻所需要的打桩力来优化压力积聚曲线。如果需要，针对一组特定参数确定所需的驱动力的控制装置相应地控制另外的燃料的注入。

根据另外的优选的实施方案，提供至少一个封闭件，该至少一个封闭件与支撑构件以及该一个或多个侧壁一起形成液体室，该液体室具有以大体上气密的方式封闭的容积，且该方法包括使用例如泵或气瓶的供应装置将流体运输至和/或运输出大体上气密的液体室的步骤。通过使用供应装置影响存在于大体上气密的容积中的水和空气的量，能够根据在该时刻所需要的驱动力来优化压力积聚曲线。

根据另外的优选的实施方案，该流体是空气且导致预压力。

根据另外的优选的实施方案，该流体是水且提供反作用质量。

根据另外的优选的实施方案，燃烧空间与低压空间气体连通，且该方法包括下述步骤：紧接着在燃烧之后，将通过燃烧在所述燃烧空间中形成的燃烧产物抽吸出燃烧空间，使得在通过燃烧在朝上的方向上移动的介质落回并且与支撑构件再次碰撞之前，这些燃烧产物至少大体上从燃烧空间移除。

根据该方法的另外的优选的实施方案，应用根据本发明的打桩机。

附图说明

在下面的描述中通过参考附图进一步阐述本发明的优选的实施方案，其中：

图1示出了在单桩构造上的离岸风力涡轮机的视图；

图2示出了处于三个连续的阶段A、B和C的操作原理的示意图；

图3A至图3E是示于图2中的设备的支撑构件的详细的横截面图；

图4是常见的打桩机中的力的传递的示意图；

图5是根据本发明的打桩机中的力的传递的示意图；

图6示出了曲线图，在该曲线图中绘出了图4和图5的打桩机的典型的力曲线；

图7是当需要钻探时，三个连续的阶段A、B和C的示意图；

图8是非常强大的压力积聚的示意图；

图9示出了可选的实施方案，其中，用于各种管道的连接件布置在打桩机的液体室外部的单元中且通过送料通道连接至压力积聚室；

图10示出了可选的实施方案，其中，压力积聚室布置在打桩机的液体室的外部；以及

图11示出了用于深水打桩的另外的可选的实施方案。

具体实施方式

在图1中示出的离岸风力涡轮构造36是所谓的单桩构造并且包括桩2，桩2在水面38以下被固定地驱动至由海床形成的地面40中。

固定地驱动图1的风力涡轮构造36的操作原理使用阶段A、B和C示意性地示出在图2中。以桩锤3形式的打桩机1布置在桩2上。该桩锤3具有用作支撑构件8的底部板部分，以及侧壁4。支撑构件8和侧壁4一起形成液体室5，水柱42被接纳在液体室5中(阶段A)。将燃料混合物29带入到压力积聚室14中导致燃烧，该燃烧产生膨胀，该膨胀在支撑构件8之上产生均匀的压力积聚，该压力积聚朝下驱动桩2进入到地面40中。而且，水柱42向上移动(阶段B)。根据牛顿第三定律，水柱42朝上的移动伴随着相等且方向相反的反作用力，该反作用力使桩2在朝下的方向上移动。此外，当该水柱42下落时将落回到支撑构件8上，且因此在桩2上施加朝下的力，该力进一步朝下驱动桩进入到地面中。

应注意，图2中的操作原理以放大的比例示出。在阶段C中，桩2已经被驱动跨过一定的向下的距离进入地面40中。

现在将参考图3A至图3E更加详细地阐述操作原理的不同阶段。

图3A示出起始的情况，其中，水柱42存在于液体室5中。液体室5由打桩机1的支撑构件8以及侧壁4界定。尽管其它介质是同样合适的，但所使用的优选地由介质水组成，在离岸的情况下水是大量地可利用的。因此，在本申请中参考水柱42。

燃料混合物通过燃料供应通道30和氧气供应通道31引入到由压力积聚室的上侧包围的燃烧空间中(图3B)。该气体混合物朝下向存在于压力积聚室14中的水施压，且通过布置在压力积聚室14的下部部分中的通路开口26，从由压力积聚室14包围的容积朝外进入到水柱42中。因此，水柱42的水位在一定程度上将上升。

如果需要，燃料供应通道30供应燃料混合物，在这种情况下，氧气供应管道可能是不需要的。设想存在可选择地满足燃料供应管道30的功能和下面将要讨论的燃烧气体排出通道32功能的单个通道甚至也是可能的。

当存在于燃烧空间22中的燃料混合物29使用点火机构28点燃时(图3C)，膨胀将在非常短的时间内发生，这还将使仍然存在于压力积聚室14中的很大一部分的水通过通路开口26移动至压力积聚室14外部的水柱42中。这导致支撑构件8之上的增大的均匀压力，因此，朝下的力施加至桩2上，桩2被进一步驱动至地面40中。参考图2已经提到的水柱42朝上移动且再次落回至支撑构件8上的效果也将发生。这将进一步驱动桩2进入地面40中。

设想燃料混合物29中的一些在压力积聚室14外点燃，且在燃烧状态通过燃料供应通道30移动至压力积聚室14中并且使已经存在于燃烧空间22中的燃料混合物29燃烧是可能的。

在膨胀阶段期间，压力积聚室14内的水位理想地保持稍微超过通路开口26，使得只有水从压力积聚室14通过通路开口移动至压力积聚室外部的空间。这保证打桩机1将快速地再次是可运转的以用于后续的燃烧循环，将参考图8进一步阐述该后续的燃烧循环。

燃烧产物33通过燃料混合物29的燃烧过程在燃烧空间22中形成(图3D)。这些燃烧产物33使用燃烧气体排出通道32排出(图3E)。压力积聚室14中的水位将上升，且一旦水流入燃烧气体排出通道32中，燃烧产物33从压力积聚室14的上部部分24完全排出。系统然后将处于图3A的情况中，且已经为随后的燃烧循环做好准备。

在通过膨胀在朝上的方向上移动的水柱42落回以及再次与支撑构件8碰撞之前，燃烧产物可以从燃烧空间22移除。因此，落下的水柱42不会回落到‘气体弹簧’上，但水柱与支撑构件8碰撞。因此几乎可以完全利用由落下的水柱42施加在支撑构件8上的朝下的力，以用于驱动桩2朝下进入地面中的目的。

当桩2被更深地驱动至地面40中，桩2将获得更多的稳定性且能够承受更大的重量。桩2遇到的总的打桩阻力是桩端阻力与桩身摩擦阻力的和。桩身摩擦阻力随着桩2的更多的部分被驱动至地面40中而增加。由于这种情况还与已经获得一些稳定性的桩2相关联，所以在液体室5中的水柱42的高度可以增加。

在常见的打桩机(图4)中的力的传递比根据本发明的打桩机1(图5)中的力的传递更加集中。在常见的打桩机中发生钢对钢的接触，其中，撞板7被撞击。这伴随着产生相当大的噪音和高峰值力，因此，例如撞板7必须采用非常重的形式。然而，在根据本发明的打桩机1中，均匀的压力积聚发生在支撑构件8之上。由于根据本发明发生更少的塑性变形，所以更薄和更轻的板可以应用于支撑构件8。

图6示出了曲线图，在该图中，绘出了示于图4中的常见的打桩机(线54)和示于图5中的打桩机1(线56)的典型的力曲线。这里清楚地示出的是，在根据本发明的打桩机1的情况下，曲线具有更长的脉冲持续时间，从而打桩过程更加安静，在每个冲程中实现了更多的下降且发生较低的拉力。由于在每个冲程中有更多的下降，因此需要更少的冲程，在打桩期间这使桩置于更少的疲劳载荷下。而且，力的积聚更加平缓，且在例如单桩的情况下，这允许应用布置在单桩上的部件，而没有在打桩期间部件折断的风险。较长的脉冲持续时间确保发生在材料中的拉伸应力波更小，据此驱动混凝土桩甚至是可能的。

水柱42通过隔离壁与周围区域隔开。在打桩机1结合至桩2中的实施方案中，桩2的内壁4形成该隔离壁(图7)。

如果打桩机结合至桩2中，支撑构件8优选地放置在突起或内边缘6上，突起或内边缘6布置在桩2的内壁4上并且提供局部变窄(阶段A)。支撑构件8以这种方式从桩2是暂时地可移除的(阶段B)，例如通过将链46附接至吊环(eye)34并且提升整体。桩2然后可以使用钻头48钻出，钻头48在桩身阻力不能使用根据本发明的操作原理的燃烧克服的特殊情况下可能是必要的。在泥土已经从桩2钻出后，可以替换具有一个或多个压力积聚室14的支撑构件8(阶段C)。

然而，应注意，如果需要，由于根据本发明的打桩机1也适合于执行更强的燃烧，上述陈述的情况将可能是很少发生的。由压力积聚室14包围的燃烧空间22为了该目的填充至在膨胀期间不仅水而且还有燃烧产物33经由通路开口26从由压力积聚室14包围的容积移动出来进入到压力积聚室14的外部的空间的位置(图8)。燃烧空间以这种方式暂时变得更大。

缺点是燃烧气体将进入到打桩机1的水柱42中，导致由于该气体，驱动重量将获得一些压缩。水柱的所需的非压缩性通过给予气体时间以穿过水柱上升来恢复。然而，这需要时间，因此，只有当由于桩身阻力而必要时，才优选地利用这些更强的燃烧。

根据可选的实施方案，用于各种供应通道30、31、32与点火机构28的连接件布置在打桩机1的液体室5的外部的单元58中。穿过打桩机1的壁延伸的送料通道60提供连接至压力积聚室14的连接。由于单元58以及供应通道30、31、32和点火机构28的所有连接件布置在液体室5的外部，所以这些部件是容易地可接近的。

设想压力积聚室14布置在打桩机1的液体室5的外部是可能的(图10)。在该种情况下，压力积聚室14的壁中的一个或多个通路开口26经由送料通道50与液体室5流体连通。在该实施方案中，支撑构件8自身可以设置有吊环10，使得如果有必要钻出桩2，支撑构件可以使用链从突起或内边缘6升起。

在特别有利的实施方案中，桩2与打桩机1是一体的，具有压力释放阀的至少一个开口(未示出)设置在支撑件8自身中，或如果需要，在桩2的壁中设置在支撑构件8下方。在打桩期间发生在支撑构件8下方的超压可以穿过该开口从由支撑构件8、桩2的内壁以及地面40包围的空间逸出。该开口提供限制性的通道，通过该通道可以调节流出速度。因此还可以限制作为冲击力结果的桩2的下降速度，因此，开口减少了起重机上的不期望的冲击载荷的几率。

图11示出了用于深水打桩的可选的实施方案，其中，为了达到更大的深度，示出的管段52可以联接至其它类似的管段。操作原理与上面描述的操作原理相同，且因此将不进一步地阐述。然而，应注意，储器56、54分别容纳氧气和氢气。燃烧期间的化学反应产生作为最终产物的水，该产物可以毫无问题地添加至水柱42。如果需要，图11的实施方案能够使打桩机1包括一个或多个完全封闭的管段52，该一个或多个完全封闭的管段可以由联接至彼此的管段部分产生。而且，自驱动的、可潜入水中的打桩机1可以以这种方式建造。

根据另外的优选的实施方案(未示出)设置在打桩机1的上部侧面上的是封闭件，该封闭件与支撑构件8以及打桩机1的内壁4一起包围以大体上气密的方式封闭的容积。使用泵，空气和/或水可以引入到该封闭的容积中，因此，可以优化由燃料混合物在燃烧空间22中的燃烧产生的压力积聚曲线，以用于朝下驱动桩2进入地面40中。一方面，可以调整水柱42的高度，且另一方面，可以调整由存在于封闭的容积中的空气的量产生的期望的预压力，以便优化期望的压力积聚。

尽管它们示出了本发明优选的实施方案，但上面描述的实施方案仅旨在说明本发明，且并不旨在以任何方式限制本发明的范围。当权利要求中的步骤附随参考数字时，这些参考数字仅用于促进理解权利要求，但绝不限制保护范围。特别值得注意的是，技术人员能够结合不同实施方案的技术步骤。所描述的权利由以下的权利要求界定，可以在权利要求的范围内设想许多修改。

Claims (23)

1.一种打桩机，包括：

支撑构件，其在横向方向上布置在桩处或桩上或能够布置在桩处或桩上；

液体室，其由所述支撑构件在下侧上界定，并且所述液体室还包括一个或多个侧壁且构造成将液体接纳在所述液体室中；

一个或多个压力积聚室，其包括：

上部部分，所述上部部分包围燃烧空间；

下部部分，所述下部部分设置有一个或多个通路开口，所述一个或多个通路开口与所述液体室流体连通；

点火机构，其构造成点燃存在于所述燃烧空间中的燃料；并且

其中，所述燃烧空间构造成使存在于其中的燃料在燃烧期间膨胀，使得压力积聚发生在所述支撑构件上方，并且在所述液体室中存在于所述支撑构件上方的液体至少在朝上的方向上远离所述支撑构件移动，并且朝下的力经由所述支撑构件施加到所述桩上。

2.根据权利要求1所述的打桩机，其中，所述压力积聚室具有刚性外壳。

3.根据权利要求1所述的打桩机，其中，所述一个或多个压力积聚室在所述液体室内附接至所述支撑构件。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的打桩机，其中，所述液体室的所述一个或多个侧壁将液体与周围区域隔开。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的打桩机，其中，在所述液体室中存在于所述支撑构件上方的液体是水。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的打桩机，还包括：

燃料供应通道，其用于将燃料运输至所述燃烧空间中；和

燃烧产物排出通道，其用于在燃烧之后排出燃烧产物。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的打桩机，其中：

提供了至少一个封闭件，所述至少一个封闭件与所述支撑构件以及所述一个或多个侧壁一起形成液体室，所述液体室具有以大体上气密的方式封闭的容积；和

提供了供应装置，其用于由此将流体运输至和/或运输出所述大体上气密的液体室的目的。

8.根据权利要求7所述的打桩机，其中，所述流体是空气和/或水。

9.根据权利要求1-3和8中任一项所述的打桩机，其中，提供了多个压力积聚室，所述多个压力积聚室各自包括点火机构，并且其中，还提供了控制装置，所述控制装置构造成以预定的顺序和/或预定的间隔点燃所述压力积聚室中的燃料。

10.根据权利要求1-3和8中任一项所述的打桩机，其中，提供了控制装置，所述控制装置构造成在燃料的燃烧期间将另外的燃料喷射至燃烧空间中和/或改变点火时刻。

11.根据权利要求1-3和8中任一项所述的打桩机，其中，至少一个开口设置在所述支撑构件中或设置在所述支撑构件下方。

12.根据权利要求11所述的打桩机，其中，所述至少一个开口具有压力释放阀。

13.根据权利要求11所述的打桩机，其中，所述开口是可变的，并且控制装置被提供，使用所述控制装置能够控制所述开口的大小。

14.根据权利要求1-3、8和12-13中任一项所述的打桩机，其中，所述燃烧空间与低压空间气体连通，所述低压空间构造成将燃烧期间所释放的燃烧产物从所述燃烧空间抽吸出来。

15.根据权利要求1-3、8和12-13中任一项所述的打桩机，其中，所述打桩机结合到所述桩中，所述桩使用其侧壁形成所述液体室的侧壁。

16.一种用于驱动桩朝下进入地面中的方法，包括以下步骤：

在横向方向上将支撑构件布置在桩处或布置在桩上；

将液体接纳在液体室中，所述液体室由所述支撑构件在下侧上界定；

将燃料供应至压力积聚室，其中，所述压力积聚室包括：

上部部分，其包围燃烧空间；和

下部部分，其设置有一个或多个通路开口，所述一个或多个通路开口与所述液体室流体连通；

其中，当燃料供应至所述压力积聚室并且因此在所述压力积聚室中向下挤压所述液体离开时，一些气体积聚在所述压力积聚室的所述上部部分中；

使用点火机构使位于所述压力积聚室中的液位之上的燃料燃烧，据此膨胀发生；

借助于所述膨胀，使存在于所述压力积聚室中的液体和/或燃烧产物中的至少一些经由所述一个或多个通路开口从所述压力积聚室移动至所述液体室；

因此压力积聚发生在所述支撑构件的上方，并且因此在所述液体室中位于所述支撑构件上方的液体也至少在朝上的方向上远离所述支撑构件移动；和

使用施加在所述桩上的向下的反作用力驱动所述桩朝下进入地面中。

17.根据权利要求16所述的方法，还包括以下步骤：

穿过燃料供应通道将燃料运输至所述压力积聚室的所述燃烧空间中；

使用所述点火机构使所述压力积聚室中的燃料燃烧；

在燃烧之后通过燃烧产物排出通道排出燃烧产物；和

重复这些步骤以便驱动所述桩逐步地进入地面中。

18.根据权利要求17所述的方法，还包括在燃料的燃烧期间将另外的燃料注入到所述燃烧空间中的步骤。

19.根据权利要求16至18中任一项所述的方法，其中，提供至少一个封闭件，所述至少一个封闭件与所述支撑构件以及所述一个或多个侧壁一起形成液体室，所述液体室具有以大体上气密的方式封闭的容积；和

包括使用供应装置将流体运输至和/或运输出所述大体上气密的液体室的步骤。

20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述流体是空气并且导致预压力。

21.根据权利要求19所述的方法，其中，所述流体是水并且提供反作用质量。

22.根据权利要求16-18和20-21中任一项所述的方法，其中，所述燃烧空间与低压空间气体连通，并且所述方法包括下述步骤：紧接着在燃烧之后，将通过燃烧在所述燃烧空间中形成的所述燃烧产物抽吸出所述燃烧空间，使得在通过燃烧在朝上的方向上移动的液体落回并且与所述支撑构件再次碰撞之前，这些燃烧产物至少大体上从所述燃烧空间移除。

23.根据权利要求16-18和20-21中任一项所述的方法，其中，应用根据权利要求1至15中任一项所述的打桩机。