CN106414854A - 管状基础 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种安装到地层中的管状基础元件，所述管状基础元件特别是桩，例如护套桩。管状基础元件具有至少一个敞口端部，典型地两个端部都敞口，从而允许打桩机和砧座插入到管状基础元件中。管状基础元件在其内部包括支撑件，所述支撑件适于在管状基础元件安装期间将能量从砧座直接传送到管状基础元件。

Description

管状基础

技术领域

本发明涉及一种安装到地层中的管状基础元件，所述管状基础元件特别是桩，例如护套桩，所述管状基础元件具有至少一个敞口端部，典型地两个端部都敞口，从而允许打桩机和砧座插入到管状基础元件中。本发明还涉及一种用于将管状基础元件安装到地层中的组件，所述管状基础元件特别是桩，例如护套桩，所述组件包括打桩机和砧座。此外，本发明还涉及一种借助于打桩机将管状基础元件安装到地层中的方法，所述管状基础元件特别是桩或护套桩。

背景技术

已知的是通过锤和护套筒进行打桩，其中，所述护套筒被戳刺在桩上。锤将一次或多次击打传递给桩，从而将桩驱动到地层中。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种管状基础元件，其不需要或不太需要移除土壤材料。

为此，当前提供的管状基础元件在其内部包括支撑件，所述支撑件适于在管状基础元件安装期间将能量从砧座直接传送到管状基础元件。

在安装管状基础元件期间，将驱动器放置在设置于管状基础元件内部的支撑件上，管状基础元件穿透地层(尤其是水下地层)的土壤材料，并且土壤材料进入管状基础元件中。在驱动所述管状基础元件的预定点处，砧座和支撑件撞击土壤材料，从而迫使土壤材料向下移动。结果，管状基础元件的位于支撑件上方的部分不含有土壤材料或略微含有土壤材料。

而且，在管状基础元件安装期间管状基础元件内的土壤材料被压缩并且因此变得更加致密。如果另一元件(例如护套的护套腿)被插入管状基础元件中，则可围绕所述另一元件且在管状基础元件内提供浆料，以提供所述另一元件相对于管状基础元件的固定。由于土壤材料更致密，可以防止或减少浆料与土壤材料的混合，而且改善灌浆。

应注意的是，在本专利申请的情境中，术语直接是指不改变方向，并且也被称为在两者之间什么也没有。因此，从砧座传送到管状基础元件的能量在能量传送过程中不改变方向。

在一个优选实施例中，支撑件设置在管状基础元件的上半部分中，特别地设置在管状基础元件的上部四分之一处。在这一方面，“上部”涉及竖直取向的管状基础元件。在一个更具体的实施例中，管状基础元件的长度处于从20米至120米的范围内，优选地处于从40米至70米的范围内，所述支撑件放置在距至少一个敞口端部一段距离处，所述距离处于从4米至10米的范围内，特别地处于从6米至8米的范围内，和/或处于管状基础元件总长度的从7％至30％的范围内，特别地处于管状基础元件总长度的从10％至25％的范围内。在该实施例中，管状基础元件的上部部分(即，位于支撑件上方的部分)在管状基础元件安装期间保持清洁。在上部部分中，可插入护套腿并且通过浆料将护套腿相对于管状基础元件固定。由于管状基础部件的清洁的上部部分，在灌浆之前不必移除土壤材料。

支撑件可包括固定到管状基础元件的内表面的凸缘。凸缘可以被固定(例如焊接或用螺栓连接)到所述内表面，尤其是固定到管状基础元件的内壁。

支撑件沿其纵向方向朝向管状基础元件的趾部可以是大致锥形的。在这一方面，“趾部”是指管状基础元件的最下端部。由于支撑件的朝向管状基础元件的趾部的锥形形状，经由砧座传送到支撑件的能量被有效地传送到管状基础元件的壁。

本发明还涉及借助于打桩机将管状基础元件安装到地层中的方法。该方法包括下述步骤：提供管状基础元件，所述管状基础元件在内部设有支撑件；将砧座放置在支撑件上；将打桩机放置在砧座上；以及将管状基础元件驱动到地层中，支撑件在安装过程中将能量从砧座直接传送到管状基础元件。

支撑件可设置在管状基础元件的上半部分中，特别地设置在管状基础元件的上部四分之一处。在这一方面，“上部”涉及竖直取向的管状基础元件。

在一个实施例中，驱动器和/或砧座在管状基础元件驱动期间由管状基础元件保持。

在一个优选的实施例中，管状基础元件直接放置在地层上并且被驱动到地层中。在一个更具体的实施例中，砧座在管状基础元件的安装过程的至少一部分期间压缩位于所述管状基础元件内的地层的土壤材料。通常，在可将管状基础元件安装到地层中之前，不得不挖掘地层(特别是水下地层)的上层。

因而，如上所解释的，管状基础元件的上部部分(即，在支撑件上方的部分)在安装管状基础元件之后不包含土壤材料或稍微包含土壤材料。所以，管状基础元件的上部部分在安装之后不需要清空。此外，管状基础元件内的土壤材料在管状基础元件安装期间被压缩。由于地层的土壤材料的压缩，地层(尤其是上层)的土壤材料在安装之后更致密。

由于土壤材料在安装期间的压缩，管状基础元件可放置在地层上，特别是放置在具有柔软上层的地层上，而不用挖掘地层的上层。

该方法还可包括下述步骤：特别是在将管状基础元件放置在地层上之前，将具有至少两个用于引导管状基础元件的引导件的模板放置在地层中。

在一个实施例中，在将管状基础元件安装到水下地层期间，在将管状基础元件安装到水下地层时，可从管状基础元件释放水，特别是至少从所述水下地层与所述支撑件之间的部分释放水。

本发明还涉及一种用于将目前提供的管状基础元件安装到地层中的组件，所述组件包括打桩机和砧座，其中，在管状基础元件内部的支撑件适于在管状基础元件安装期间将能量从砧座直接传送到管状基础元件。优选的是所述打桩机包括液压打桩机。

所述组件可包括具有至少两个用于引导管状基础元件的引导件的模板，所述模板至少在安装管状基础元件期间要被放置在水下地层上。

为了完整起见，请注意下述现有技术。

EP 2 312 060涉及一种用于将管状基础元件安装到水下地层中的系统和方法，该系统包括液压驱动器、砧座和用于将能量从砧座传送到基础元件的趾部的适配器，所述适配器装配在管状基础元件内部。管状基础元件的内壁在管状基础元件的趾部处或趾部附近设有用于适配器的支撑件。

CN 201068569涉及一种打桩机器，所述打桩机器包括冲头、桩、内套筒和举升装置。内套筒位于外套筒的下部部分中。冲头可在外套筒内上下移动，从而直接撞击内套筒。凸耳从冲头突出，该凸耳碰撞外套筒的顶部以使得外套筒向下移动。

US3,824,797涉及利用在真空管中产生的液体冲头或矛状件将长桩驱动到淹没的土地中。在一个实施例中，桩本身用作用来产生水锤的工作腔至少一部分。

JPH0365737涉及一种用于将桩安装到地层中的驱动组件。

附图说明

参考附图中所示的本发明的示例性实施例来更详细地解释本发明的各方面，附图中：

图1和图2示出了将管状基础元件安装到地层中的不同阶段；以及

图3示出了图1和图2的将护套腿安装在管状基础元件中的安装。

具体实施方式

在实践中，安装例如用于风力涡轮机的护套开始于将多个护套桩安装到地层(例如水下地层)中的安装。在安装护套桩之后，将护套的护套腿放置于护套桩内。护套腿在护套桩的上部部分内延伸。可将浆料添加到护套桩(特别是护套桩的上部部分)中，以将护套腿相对于护套桩固定。

为此，图1示出了管状基础元件1的一个实施例，在该实施例中，护套桩1可安装到水下地层4中。管状基础元件1放置于水下地层4的表面上，并且由模板6的引导件3保持。在本实例中，护套桩1具有圆形横截面并且直径处于从1.5米至3.5米的范围内。

在本实施例中，护套桩1设有支撑件和凸缘2，所述凸缘设置在护套桩1的内壁处。凸缘2附接到护套桩1的内壁，通过例如焊接、用螺栓连接或任何合适的方式将凸缘2附接到护套桩1的内壁。

在一个实施例中，凸缘2可设有开口(未示出)，以让水在凸缘2的下方从护套桩1的下部部分流出来。由此，防止护套桩1的下部部分内的水压由于借助于驱动器(特别是液压驱动器)7驱动护套桩1而超过预定值，所述驱动器将击打传递到凸缘2。在本实施例中，击打直接传递到凸缘2的上侧(即，凸缘2的顶表面)。

在其他实施例中，开口(未示出)可设置在管状基础元件1中和/或砧座8中，以让水在支撑件2下方从管状基础元件1的下部部分流出来。

如可在图3中看到的，当将护套桩1安装到水下地层4中，凸缘2位于水下地层4的表面下方。

如可在图2中看到的，驱动器7和砧座8放置在支撑件2的顶部上，以使得在管状基础元件1安装期间能量从砧座8直接传递到管状基础元件1。驱动器7和砧座8将击打传递到凸缘2并且随之传递到管状基础元件1，以将管状基础元件1安装到水下地层4中。在安装管状基础元件1期间的预定点处，凸缘2和砧座8到达水下地层4的表面上。

管状基础元件1的安装继续进行，凸缘(特别是将击打传递到管状基础元件1的凸缘2的砧座8)将击打传递到位于管状基础元件内的土壤材料。结果，管状基础元件1内的土壤材料5被压缩并且变得更致密，至少位于砧座8与凸缘2正下方的土壤材料被压缩并且变得更致密。

应注意的是，驱动器7和砧座8可以由一个举升装置(诸如起重机(未示出)举升，该起重机例如放置在水面船只上，诸如自升式驳船(未示出)。驱动器可以是液压驱动器，例如，来自连接到水面船只的甲班的电源组的IHC液压锤S系列(未示出)的一个液压驱动器。

在实践中，图3中的护套腿的长度B可以为5米。在已安装的状态中，所述管状基础元件1可以以距离D延伸到水下地层4的表面上方，在本实施例中，距离D为1.5米。在本实例中，长度C处于从4米至10米的范围内，特别是处于从6米至8米的范围内，和/或处于管状基础元件1总长度的从7％至30％的范围内，特别是处于管状基础元件1总长度的从10％至25％的范围内。

由于在驱动管状基础元件1期间砧座8和驱动器7迫使土壤材料向下移动，不需要在安装之后之清空管状基础元件1的在凸缘2上方的部分。由于压缩管状基础元件1内的土壤材料，土壤材料更致密，并且与用于将护套腿9相对于护套桩1固定的浆料良好匹配，即，改善了灌浆。

在本实施例中，护套腿9包括焊珠10，其可以对将护套腿9固定到管状基础元件1的固定做出贡献。护套腿9部分地插入到管状基础元件1中，如箭头A所示。

作为进一步的结果，被压缩的土壤材料更致密。由于土壤材料更致密，防止或减小浆料和土壤材料的混合，这使得护套腿到管状基础元件1的固定可靠。

目前所提供的管状基础元件的进一步的优点如下所述。管状基础元件1通过驱动管状基础元件1而安装到地层中。作为其结果，管状基础元件1用作降噪元件。作为进一步的结果，管状基础元件1的直径在驱动期间没有扩大。因而可以安装管状基础元件1，不需要在管状基础元件的外部安装额外的结构元件和/或不需要调节模板6的引导件3。

进一步的优点是由于打桩机7在管状基础元件驱动期间被插入到管状基础元件1而重心低。

而且，由于在砧座8在管状基础元件1驱动期间放置在支撑件2上，将例如通过砧座8传送到支撑件的能量被传递到管状基础元件的壁上。所传送的能量特别向下传送，即，经由管状基础元件1的壁特别地从支撑件2朝向管状基础元件的趾部向下传送。结果，减小引起噪声生成的管状基础元件1的部分。

然而，应当理解的是，这些实施例不应被解释为限制本发明的保护范围。

应注意的是，附图是示意性的，不必按比例绘制，并且对于理解本发明而言不需要的细节可以省略。除非另有说明，术语“向上”、“向下”、“下方”、“上方”等涉及在附图中作为定向的实施例。此外，至少基本上相同或者执行至少基本上相同功能的元件用相同的附图标记表示。

本发明并不限于上述实施例，其可以在权利要求的范围内以多种方式进行改变。例如，可能在安装管状基础元件期间使用减噪系统。减噪系统包括管状套筒，该管状套筒可在驱动管状基础元件期间围绕管状基础元件放置。管状套降低在驱动管状基础元件期间产生的噪声。减噪系统可以与如上所述的模板联合使用。

在另一实施例，管状基础元件由彼此叠置的多个部件(尤其是圆筒形部件)构成。多个部件中的一个部件包括支撑件，该支撑件可能具有在5-25厘米范围内的长度，特别是在10-15厘米范围内的长度。

Claims (15)

1.一种要安装到地层中的管状基础元件，所述管状基础元件特别是桩，例如护套桩，所述管状基础元件具有至少一个敞口端部，典型地两个端部都敞口，从而允许打桩机和砧座插入到所述管状基础元件中，其特征在于，所述管状基础元件在其内部包括支撑件，所述支撑件适于在管状基础元件安装期间将能量从砧座直接传送到管状基础元件。

2.根据权利要求1所述的管状基础元件，其中，所述支撑件位于管状基础元件的上半部分上，特别地位于管状基础元件的上部四分之一处。

3.根据权利要求1或2所述的管状基础元件，其中，所述管状基础元件的长度处于从20米至120米的范围内，优选地处于从40米至70米的范围内，所述支撑件放置在距所述至少一个敞口端部一段距离处，所述距离处于从4米至10米的范围内，特别地处于6米至8米的范围内，和/或处于管状基础元件总长度的从7％至30％的范围内，特别地处于管状基础元件总长度的从10％至25％的范围内。

4.根据权利要求1、2或3所述的管状基础元件，其中，支撑件包括凸缘，所述凸缘固定到管状基础元件的内表面。

5.根据前述权利要求中任一项所述的管状基础元件，其中，所述支撑件沿着其纵向方向朝向管状基础元件的趾部是大致锥形的。

6.根据前述权利要求中任一项所述的管状基础元件，其中，所述管状基础元件具有两个敞口端部。

7.一种借助于打桩机将管状基础元件安装到地层中的方法，所述管状基础元件特别是桩或护套桩，其特征在于，

提供管状基础元件，所述管状基础元件在内部设有支撑件，

将砧座放置在支撑件上，

将打桩机放置在砧座上，以及

将管状基础元件驱动到地层中，在安装期间，支撑件将能量从砧座直接传送到管状基础元件。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述支撑件设置在管状基础元件的上半部分上，特别地设置在管状基础元件的上部四分之一处。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其中，所述打桩机和/或所述砧座在管状基础元件驱动期间由管状基础元件保持。

10.根据权利要求7-9中任一项所述的方法，其中，所述管状基础元件直接放置在地层上，之后被安装到地层中。

11.根据权利要求7-10中任一项所述的方法，其中，在所述管状基础元件的安装过程的至少一部分期间，所述砧座压缩所述管状基础元件内的地层的土壤材料。

12.根据权利要求7-11中任一项所述的方法，所述方法还包括下述步骤：特别是在将管状基础元件放置在地层上之前，将具有至少两个用于引导管状基础元件的引导件的模板放置在地层处。

13.根据权利要求7-12中任一项所述的方法，其中，在将管状基础元件驱动到水下地层期间，从管状基础元件释放水，特别是至少从所述地层与所述支撑件之间的部分释放水。

14.一种用于将根据权利要求1-6中任一项所述的管状基础元件安装到地层中的组件，所述组件包括打桩机和砧座，其特征在于，管状基础元件内部的支撑件适于在管状基础元件安装期间将能量从砧座直接传送到管状基础元件。

15.根据权利要求14所述的组件，所述组件还包括具有至少两个用于引导管状基础元件的引导件的模板，所述模板至少在安装管状基础元件期间要被放置在水下地层上。