CN110832143B - 一种模板及使用该模板的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于在水下地层中相对于彼此安装多根桩的模板包括模板框架和具有平行的桩导向件中心线的且被固定至模板框架的多个桩导向件。每个桩导向件具有桩导向架，该桩导向架围绕被配置为使桩穿过的通道。每个桩导向架包括上端和下端。该模板的模板中心位于桩导向件中心线的中间。每个桩导向件具有被固定至桩导向架的并且突出到通道中的垫片。该垫片具有用于在将桩打入地下中时引导该桩的桩接触表面。该桩接触表面围绕一个中心线与桩导向件中心线重合的虚构圆柱体。从模板中心到桩导向件中心线的方向来看，桩接触表面的位置在绕桩导向件中心线的圆周方向上相对于对应的桩导向架从其下端移动至其上端。

Description

一种模板及使用该模板的方法

技术领域

本发明涉及一种用于在水下地层中相对于彼此安装多根桩的模板，其包括模板框架和具有平行的桩导向件中心线的且被固定至模板框架的多个桩导向件，其中每个桩导向件具有桩导向架，桩导向架围绕被配置为使桩穿过的通道，其中每个桩导向架包括上端和下端，并且模板的模板中心位于桩导向件中心线的中间，其中每个桩导向件具有被固定至桩导向架的并且突出到通道中的垫片，其中垫片具有用于在将桩打入地面中时引导桩的桩接触表面，其中桩接触表面围绕一个中心线与桩导向件中心线重合的虚构圆柱体。

背景技术

从EP 2 492 402中已知这样的一种模板。该已知的模板具有导向管，该导向管具有在导向管的纵向上延伸的支撑肋。支撑肋沿围绕导向管的外周表面布置的环的内周设置。该环被分成枢轴连接至导向管的两个部分。支撑肋能够穿过导向管的圆柱形周壁中的开口。该机制允许支撑肋向外旋转，使得支撑肋能够松开已经被打入地面中的桩。这有利于从桩上移除模板，因为海底桩安装模板通常很容易由于夹紧而被桩卡住，这可能是由于桩相对于导向管的中心线以较小的角度被打入地面中而导致。该已知模板的缺点在于其复杂性、其相关的相对较高的成本以及由于在海床附近的恶劣条件下存在运动部件而导致的故障敏感性。

发明内容

本发明的目的是提供一种能容易地从被打入海床的桩上释放的稳健模板。

这个目的通过本发明的模板来实现，其中，从模板中心到桩导向件中心线的方向来看，桩接触表面的位置在绕桩导向件中心线的圆周方向上相对于对应的桩导向架从其下端移动至其上端。

这意味着，在模板的操作条件下，从模板中心到其中一个桩导向件中心线的方向来看，桩接触表面的高度水平增加。桩接触表面的最低水平在模板中心所在的桩导向件的那一侧面，桩接触表面的最高水平在远离模板中心的桩导向件的那一侧面。这样提供了在桩已经被打入地面后容易从桩上移除模板的可能，而桩的上段仍然接触着各个垫片的桩接触表面；在提升模板的过程中似乎出现自动释放机制。

更具体地，实际上，当提升模板时，它会绕桩导向件中夹持相应的桩最紧的那个桩导向件的位置自动地倾斜；在桩导向件未夹持相应的桩或夹持力较小的位置处，桩导向件将沿着向上的方向移动。因此，在最强夹持位置处，桩导向件相对于相应的桩旋转，使得其垫片的桩接触表面的至少一部分将由于桩接触表面的移动轮廓而与桩脱离接触。实际上，沿着桩来看，由接触表面所定义的开口在桩导向件倾斜时从圆形变为大体上为卵形或椭圆形。在模板倾斜一定的角度后，最初夹持相应的桩最紧的桩导向件将被释放并且沿着桩向上移动。在此之后，如果模板仍然未能完全从桩上提升，则当模板绕另一个桩导向件夹持相应的桩最紧的位置倾斜时，可以重复相同的过程。由于该自动释放过程，根据本发明的模板不需要可移动的垫片元件。

应当注意，桩接触表面的宽度可以比桩导向架的上端和下端之间的距离小的多。

在实际的实施例中，桩接触表面平行于与基准平面成角度的平面延伸，该基准平面垂直于桩导向件中心线延伸。

在特定的实施例中，垫片包括围绕桩导向件中心线以彼此成角度的距离间隔开的多个垫片元件，因此形成包括在各自的垫片元件处的离散的接触表面部分的不连续的桩接触表面。

桩导向件的接触表面部分可以是长方形的并且具有平行于桩导向件中心线延伸的纵向方向。在这种情况下，桩接触表面绕桩导向件中心线形成不连续的带，其中该带具有一定的宽度。当桩接触表面具有相同的长度时，这个带具有不变的宽度。

相邻的垫片元件的接触表面部分可以在沿着桩导向件中心线的方向上彼此重叠。可以想象到，例如在少量垫片元件的情况下，它们并不重叠。

在实际的实施例中，每个桩导向架包括柱形管。垫片能够容易地被固定至该管的内侧。

在实际的实施例中，桩导向件的垫片形成下垫片，并且桩导向件包括位于下垫片和桩导向架的上端之间的上垫片。在这种情况下，桩导向件能够通过下垫片和上垫片两者来在大段距离上引导桩，而当桩在其向下方向的移动期间离开上垫片时，只有桩的上段仅由下垫片引导。

更具体地，上垫片可以具有用于在将桩打入地面中时引导桩的上桩接触表面，其围绕虚构圆柱体。如果实际上打入桩直到从上看时其顶部到达一个超出上垫片的位置，则上桩接触表面并不需要一个相对于与桩导向件中心线垂直地延伸的基准平面倾斜的朝向。

下垫片的垫片元件可以形成下垫片元件，其中上垫片包括绕桩导向件中心线以彼此成角度的距离隔开的多个上垫片元件，因此形成包括在上垫片元件处的离散的接触表面部分的不连续的上桩接触表面。

上垫片元件可以相对于桩导向架在径向上移动，这为垫片提供了用于锤击以驱使桩超过上垫片元件的空间。

本发明还涉及一种使用如本文中上述的模板的方法，其中模板被放置在地面上，桩被插入在各个桩导向件中并且被打入地面中，直到各个桩的上端到达垫片的桩接触表面为止，或者如果适用，直到从上方看时各个桩的上端到达超过上垫片的上桩接触表面的位置为止，然后模板被从打入地面中的桩上提升。

附图说明

在下文中，将参考非常示意性的附图阐明本发明，附图以示例的方式示出了本发明的实施例。

图1是根据本发明的模板的实施例的透视图；

图2是图1所示实施例的顶视图；

图3是根据图1的实施例的如图2中的III-III所示的一部分的放大剖视图；

图4是图1所示实施例的侧视图；

图5是与图4相似的视图，但是示出了模板的桩导向件的内侧的细节。

具体实施方式

图1-5示出了一种用于在水下地层中相对于彼此安装多根桩的模板1的实施例的不同视图。这样一种海底桩安装模板典型地被用于安装将要放置套管的预打桩的套管桩，例如作为海上风力涡轮机的基础。模板1被放置在海底上，以确保将桩安装在正确的位置并沿正确的方向打入。

模板1的实施例包括模板框架2，例如焊接框架，和三个桩导向件3，但是可以想到不同数量的桩导向件3。如图3所示，每个桩导向件3具有桩导向件中心线4。中心线4彼此平行。桩导向件3均具有桩导向架5，该桩导向架5被固定至模板框架2。在图1所示的实施例中，桩导向架5包括围绕通道6的柱形管，在将桩打入地面期间，桩可以通过通道6。桩导向架5的上端部具有圆锥形部分，用于容易地将桩引导到通道6中。在操作条件下，桩导向架5的下端可以搁在海底上。模板1的模板中心被限定在桩导向件中心线4的中间，在这种情况下，位于模板1的三角形的中间。

图3示出了每个桩导向件3具有上垫片元件7和下垫片元件8。在这种情况下，存在12个上垫片元件7和12个下垫片元件8，但是可以想到不同的数量。在这种情况下，下垫片元件8和上垫片元件7之间的距离大于任何一个垫片元件的高度。上垫片元件7和下垫片元件8绕桩导向件中心线4以彼此成角度的距离固定到桩导向架5，并且突出到通道6中。上垫片元件7具有用于在将桩打入地下中时引导桩的离散的上桩接触表面9，下垫片元件8具有用于在将桩打入地下中时引导桩的离散的桩接触表面10。在这种情况下，上桩接触表面9、桩接触表面10是长方形的并且在平行于桩导向件中心线4的方向上具有相同长度。上桩接触表面9、桩接触表面10指向桩导向件中心线4并且可以包括长方形的平坦或弯曲的表面。

上垫片元件7和下垫片元件8两者的接触表面部分分别形成不连续的上桩接触表面9和不连续的桩接触表面10，其包围虚构圆柱体，该圆柱体包括与桩导向件中心线4重合的中心线。这意味着上桩接触表面9和下桩接触表面可以在将桩打入地面中时接触并且引导桩。

在所示的实施例中，上接触表面部分和下接触表面部分绕各自的桩导向件中心线4形成各自的不连续的虚拟带。图3示出了上桩接触表面平行于虚拟基础平面延伸，所述虚拟基础平面垂直于桩导向件中心线4延伸，而下桩接触表面平行于相对于基础平面成角度的平面延伸。从模板中心到每个桩导向件中心线4的方向上看，下桩接触表面的位置沿着桩导向架5的圆周从桩导向架5的下端到上端的方向上移动。换言之，从模板中心到相应的桩导向件中心线4的方向上看，每一个桩导向件3的下垫片元件8在向上的方向上以交错的方式被放置。在所示的实施例中，下垫片元件8被放置为使得相邻的下垫片元件8的桩接触表面10在沿着桩导向件中心线4的方向上彼此重叠。

在将桩打入地面中之前，模板1被放置在海床上。随后，桩依次被插入到通道6中并且被打入地面中。驱动桩直到从上面看其上端到达一个超过上垫片元件7的上桩接触表面9的位置。在最后一根桩被打入地面中后，通过提升模板1将其从桩上移走。实际上，其中一个桩导向件3可以最紧地夹持相应的桩。在提升模板1期间，模板1将自动地绕夹持位置倾斜。因此，相应的桩导向件3相对于该夹持的桩旋转，使得下垫片元件8的桩接触表面10的至少一部分由于其相对于桩的交错位置而与桩脱离接触。从桩来看，由下垫片元件8的桩接触表面10所定义的开口从圆形变成椭圆形，因此为桩导向件3提供了更多空间来沿着桩上下移动。在模板1倾斜一定的角度后，最初夹持相应的桩最紧的桩导向件3将被释放并且沿着桩向上移动。同时，最初夹持相应的桩不那么紧的另一个桩3，可以在提升过程中逐渐夹紧。在其后模板1绕其他桩导向件3目前夹持相应的桩最紧的位置处倾斜时，可以重复相同的过程。

本发明不限于附图中所示的和本文中所描述的实施例，其可以在权利要求及其技术等价物的范围内以不同的方式进行变化。例如，上垫片元件7可以相对于桩导向架在径向上移动，以便为上垫片元件7提供锤击。此外，上垫片元件7可以被结合成包括连续的上桩接触表面9的单个上垫片，而不是离散的上接触表面部分。同样地，下垫片元件8可以被结合成包括连续的下桩接触表面的单个下垫片，而不是下垫片元件8的离散的接触表面部分。

Claims (13)

1.一种用于在水下地层中相对于彼此安装多根桩的模板(1)，包括模板框架(2)和具有平行的桩导向件中心线(4)的且被固定至所述模板框架(2)的多个桩导向件(3)，其中每个桩导向件(3)具有桩导向架(5)，所述桩导向架围绕被配置为使桩穿过的通道(6)，其中每个桩导向架(5)包括上端和下端，并且所述模板(1)具有位于所述桩导向件中心线(4)的中间的模板中心，其中每个桩导向件(3)具有被固定至所述桩导向架(5)的并且突出到所述通道(6)中的垫片，其中所述垫片具有用于在将桩打入地下中时引导桩的桩接触表面(10)，其中所述桩接触表面(10)围绕一个中心线与所述桩导向件中心线(4)重合的虚构圆柱体，其特征在于，所述垫片的桩接触表面(10)指向所述桩导向件中心线(4)，从所述模板中心到所述桩导向件中心线(4)的方向来看，所述桩接触表面(10)的位置在绕所述桩导向件中心线(4)的圆周方向上相对于对应的桩导向架(5)从其下端移动至其上端。

2.根据权利要求1所述的模板(1)，其中所述桩接触表面(10)平行于与基准平面成角度的平面延伸，所述基准平面垂直于所述桩导向件中心线(4)延伸。

3.根据权利要求1或2所述的模板(1)，其中所述垫片包括围绕所述桩导向件中心线(4)以彼此成角度的距离间隔开的多个垫片元件，因此形成包括在各自垫片元件处的离散的接触表面部分的不连续的桩接触表面(10)。

4.根据权利要求3所述的模板(1)，其中桩导向件(3)的所述桩接触表面(10)是椭圆形的，且具有平行于所述桩导向件中心线(4)延伸的纵向方向。

5.根据权利要求3所述的模板(1)，其中所述桩接触表面(10)具有相等的长度。

6.根据权利要求3所述的模板(1)，其中相邻的垫片元件的所述桩接触表面(10)在沿着所述桩导向件中心线(4)的方向上彼此重叠。

7.根据权利要求1所述的模板(1)，其中每个桩导向架(5)包括柱形管。

8.根据权利要求1所述的模板(1)，其中所述桩导向件(3)的所述垫片形成下垫片，并且所述桩导向件(3)包括位于所述下垫片和所述桩导向架(5)的所述上端之间的上垫片。

9.根据权利要求8所述的模板(1)，其中所述上垫片具有用于在将桩打入地面中时引导桩的上桩接触表面(9)，其围绕所述虚构圆柱体。

10.根据权利要求8或9所述的模板(1)，其中所述下垫片包括多个下垫片元件(8)，并且其中所述上垫片包括绕所述桩导向件中心线(4)以彼此成角度的距离间隔开的多个上垫片元件(7)，因此形成包括在各自的上垫片元件(7)处的离散的接触表面部分的不连续的上桩接触表面(9)。

11.根据权利要求10所述的模板(1)，其中所述上垫片元件(7)可相对于所述桩导向架(5)在径向上移动。

12.一种使用任一前述权利要求所述的模板(1)的方法，其中所述模板(1)被放置在地面上，桩被插入在各个桩导向件(3)中并且被打入地面中，直到各个桩的上端到达所述模板(1)的垫片的桩接触表面(10)为止。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，使用的所述模板(1)的桩导向件(3)的所述垫片形成下垫片，并且所述桩导向件(3)包括位于所述下垫片和所述桩导向架(5)的所述上端之间的上垫片，其中所述上垫片具有用于在将桩打入地面中时引导桩的上桩接触表面(9)，其围绕所述虚构圆柱体；直到从上方看时各个桩的上端到达超过所述上垫片的所述上桩接触表面(9)的位置为止，然后所述模板(1)被从打入地面中的桩上提升。

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