JP2018510277A - パイル打ち込みアセンブリおよびフォロア - Google Patents

Abstract

パイルを水底に設置するためのパイル打ち込みアセンブリは、筒状パイルと、水底にパイルを打ち込むためのハンマーとを具備する。当該アセンブリは、パイル内の土を除去するためのソイルリムーバーを備える。当該ソイルリムーバーは、組み立てられた動作状態において、ハンマーの下方にかつパイルの下側端部から離れて配置される。

Description

本発明は、筒状パイルと、このパイルを水底に打ち込むためのハンマーとを備えた、水底にパイルを設置するためのパイル打ち込みアセンブリに関する。

本出願人の公知のパイル打ち込みアセンブリは、地層に設置される筒状パイルと、アンビルを含む油圧式ドライバーとを有し、パイルは、上端側から離れたその上側部分の内側に、内向きに突出する周方向カラーを有する。公知のアセンブリは、打撃エネルギーがアンビルからカラーを介してパイルへと直接伝達されるように構成される。パイルの設置中、油圧式ドライバーはパイルを底、例えば海底に打ち込む。底に貫入するとき、土壌物質が筒状パイルに入る。底におけるパイルの最終位置は、パイルの打ち込みを開始する時にパイル内のカラーが初期底レベルよりも低くなるように選択される。これは、実際には、最終位置において、パイル内の底レベルがその外側でパイルに隣接する底レベルよりも低いことを意味する。最終位置では、油圧式ドライバーを撤去した直後に、土壌物質が上方からパイル内に容易に入るのを防ぐために、パイルが底の上方に突出することがあることに留意されたい。

アンビルがカラーに直接接触するので、アンビルおよび／またはカラーは、パイルの最終位置に近づくと土壌物質と接触する。これは、パイル内の土壌物質が打撃の最終期間中に押し固められることを意味する。その結果、アンビルを除去した後、パイル内の底レベルは、その外側においてパイルに隣接する底レベルよりも低い。押し固められた土は、パイル内に支承要素を配置するための基礎を提供する。例えば、パイルはジャケットパイルであってもよく、支承要素はオフショア構造体のジャケット脚であってもよく、ジャケット脚は、グラウトをパイルに追加することによって、ジャケットパイル内に固定することができる。

公知のアセンブリの欠点は、非常に高密度の土壌物質の場合、アンビルおよび／またはカラーがパイル内の土壌物質と接触するとすぐに大きな抵抗が生じることである。このような場合、パイル内の土壌物質をさらに押し固めることは不要であろう。

英国特許第１，０８９，７１７号明細書 米国特許第１，０２３，２４３号明細書 米国特許第３，５９７，９３０号明細書 欧州特許第２ ４８１ ４９０号明細書

本発明の目的は、高密度土壌に適したパイル打ち込みアセンブリを提供することである。

これは、本発明に係るパイル打ち込みアセンブリによって達成されるが、これは、当該アセンブリがパイル内の土を除去するためのソイルリムーバーを備え、このソイルリムーバーが、組み立てられた作動状態において、ハンマーの下方にかつパイルの下側端部から離れて配置されることを特徴とする。

これは、パイル打ち込み中にソイルリムーバーを作動させる機会を提供する。さらに、パイル打ち込みの作業を中断することなく、パイルの一部の内側をクリーニングすることができる。非常に高密度な土壌物質の場合、それを押し固める代わりに、ソイルリムーバーによってパイルから土壌物質を除去することができる。実際、ソイルリムーバーはパイル内に配置されてもよい。

好ましい実施形態では、ソイルリムーバーはパイルの上端部分に配置される。というのは、これによって、パイル内の底を取り除くことなくパイルの大部分を底に打ち込むことを可能とし、一方、土壌除去はパイルの上側部分を底に打ち込む間だけ実施できるからである。例えば、パイルの上端部分は、パイルの長さの５０％未満またはパイルの長さの２５％未満の長さを有する。

実際的な実施形態では、アセンブリは、ハンマーからパイルに打撃エネルギーを伝達するためのフォロアをさらに備え、ソイルリムーバーはこのフォロアに取り付けられる。フォロアは、パイルを底に打ち込んだ後に再使用することができるが、その一方で、フォロアは、典型的には、打撃動作のためにアセンブリを迅速に準備するために、打ち込まれるパイルに適合する。フォロアにソイルリムーバーが取り付けられたとき、パイル内にそれを別個に設置する必要はない。

ソイルリムーバーは、パイルに適合するセンタリング要素を有することができる。これは、フォロアをパイル上に置くとソイルリムーバーはパイルに対して自動的に正確な位置を有することを意味する。例えば、ソイルリムーバーはパイル内にスライド可能に嵌ることができる。

実際的な実施形態では、フォロアは、打撃エネルギーをハンマーからパイルに伝達するための筒状伝達部分を備え、ソイルリムーバーは、少なくともパイルの長手方向に伝達部分に対して変位可能である。ソイルリムーバーは、例えばケーブルによって、伝達部分からぶら下がってもよい。これによって、打撃エネルギーを吸収することによるソイルリムーバーの損傷が防止される。

ソイルリムーバーは流体ジェットを含むことができるが、さまざまな代替型のリムーバー、例えばナイフ、スクリュー、スクープなどの機械式エキスカベータが考えられる。高圧流体ジェットは、堆積土砂が切削され除去されるようにパイル内の底物質に流体を噴出することができる。流体ジェットは、さまざまなノズル形式、例えば切削ノズルおよび断片化ノズルを有することができる。

好ましくは、アセンブリは、パイルの内側からその外側へと、除去された土を排出するためのソイルディスチャージャーをさらに備える。

フォロアが存在する場合、ソイルディスチャージャーは、好ましくは排出チューブを介し、それを経て、除去された土を排出することができるフォロアの貫通孔を備えることができる。

ソイルリムーバーが流体ジェットを含みかつフォロアがパイル内にスライド可能に嵌る代替実施形態では、流体ジェットは、流体がフォロアの外周とパイルの内壁との間に押しやられるように配置される。例えば、フォロアはパイル内に嵌るセンタリングブッシュを備え、一方、一つ以上の流体ジェットがフォロアに取り付けられ、センタリングブッシュとパイルとの間に流体を押しやる。これによって、パイルの設置後にフォロアをパイルから容易に引き出すことができるように、センタリングブッシュとパイルとの間に土壌物質が蓄積するのが防止される。

本発明はまた、底に挿入される筒状パイルに対してパイルドライバーのアンビルから打撃エネルギーを伝達するためのフォロアであって、アンビルからの打撃エネルギーを受けるためのアンビル接触面を含む筒状伝達部分と、パイル内の堆積土砂を除去するためのソイルリムーバーとを備え、ソイルリムーバーはアンビル接触面の下方に配置されるフォロアに関する。

上記フォロアは従来のフォロアのように使用することができるが、ソイルリムーバーの存在は、パイルの上側部分が底に近づくとすぐに、パイルの上側部分内の土を緩めるための機会を提供する。

好ましい実施形態では、ソイルリムーバーは、打撃エネルギーを吸収することによる損傷からソイルリムーバーを保護するために、少なくともその長手方向に伝達部分に対して変位可能である。例えば、ソイルリムーバーは、伝達部分に対して弾力的に取り付けられてもよい。

ソイルリムーバーは、伝達部分をパイルに対して位置決めするためにパイルに嵌め込まれるセンタリング要素を備えることができる。実際には、センタリング要素は、それが底に挿入されるパイル内に嵌るように構成されてもよい。それはフォロアの伝達部分の下方に配置されてもよい。

センタリング要素は、その長手方向に伝達部分に対してスライド可能であってもよい。これは、センタリング要素が伝達部分に対してその長手方向に変位可能であり、一方、センタリング要素は、その横断方向に、伝達部分に対して固定位置を有することを意味する。センタリング要素はまた、フォロアをパイルに簡単に嵌め込むためのセンタリング手段として機能することができる。これは、伝達部分をパイル上に容易に配置することができ、その一方で、ソイルリムーバーは同時に自動的に正確に配置されることを意味する。したがって、センタリング要素は、それがスライド可能に円筒状パイル内に嵌るような外周を有することができる。

完全を期すために以下の従来技術を提示する。

英国特許第１，０８９，７１７号は高密度の砂にパイルを打ち込む方法に関し、ここで、パイルはハンマーを用いて打ち込まれ、同時に、パイルの貫入に対する抵抗を低減するために、その中にパイルが打ち込まれる土の中に水が噴射される。水は、パイルを通って延在すると共にパイルの先端で終端するジェットラインによって噴射される。パイル打ち込み中、水はパイルの先端において流出し、したがって土壌を局所的に取り除く。しかしながら、パイルが砂の中に打ち込まれた後、パイル内の砂のレベルは、依然として、少なくともパイルの外側と同じ高さである。

米国特許第１，０２３，２４３号は、パイルの先端で土壌を緩めるためのジェットパイプを含むパイル打ち込みエンジンに関する。

米国特許第３，５９７，９３０号は、ケーシングの内部から泥および廃石を除去すると共にクリーニングされたケーシング内に補強材を装填することによってパイリングを補強する方法に関する。パイルが海底に打ち込まれた後にクリーニング作業が実施される。

欧州特許第２ ４８１ ４９０号は、中空パイルが基層内に打ち込まれた後に中空パイルをクリーニングするためのデバイスに関する。

以下、本発明について、例としてその実施形態を示す非常に概略的な図面を参照して説明する。

本発明に係るパイル打ち込みアセンブリの一実施形態の側面図および部分断面図であり、底へのパイルの打ち込み開始時の組み立てられた動作状態でアセンブリを示している。 図１と同様の図であるが、底へのパイルの打ち込み終了時のアセンブリを示している。 図２と同様の図であるが、分解された状態を示している。 図１に示す実施形態の一部を拡大して示す斜視図である。 図４に示す実施形態の平面図である。 図５のVI‐VI線に沿った拡大断面図である。 図５のVII‐VII線に沿った拡大断面図である。 図４のVIII-VIII線に沿った拡大断面図である。 図６と同様の図であるが、フォロアを別個のユニットとして示している。 図９と同様の図であるが、代替実施形態を示している。

図１は、本発明に係るパイル打ち込みアセンブリ１の一実施形態を示す。パイル打ち込みアセンブリ１は、筒状パイル２が水底Ｂに設置されなければならない場所の状況で、組み立てられた動作状態で示されている。水位は図１において符号Ｓで示されている。この例では、パイル２は円形断面を有する。例えば、その直径は２．５ｍであってもよく、そしてその長さは４０ｍであってもよいが、多くの代替寸法が考えられる。

図１ないし図８に示すパイル打ち込みアセンブリ１の実施形態は、パイル２と、パイル２を底Ｂに打ち込むための油圧式ドライバー３の形態のハンマーと、パイル２を底Ｂに打ち込む最終期間中にパイル２の上側部分内の堆積土砂を除去するためのソイルリムーバー４とを備える。油圧式ドライバー３は、水上船（図示せず）上のパワーパックに接続可能である。油圧式ドライバー３は、例えば水上船に配置されたクレーン（図示せず）のような巻き上げデバイスによって上昇させることができる。第１の打ち込み期間中、パイル２内の堆積土砂は、図１に示すように、底部Ｂの残部に対して、実質的に、その初期レベルに留まる。パイル２の上側部分が底Ｂに近づくとき、ソイルリムーバー４が、図２に示すように、パイル２内の底物質を除去し始める。

パイル２の最終位置では、その上側端部は依然として底Ｂの上方にある。しかしながら、パイル２内でのソイルリムーバー４の相対的な位置により、パイル２内の底物質のレベルはパイル２の外側よりも低くなり、これは図３による分解された状態において示されている。

パイル２は、油圧式ドライバー３によって底Ｂに打ち込みされる。図２および図３は、パイル２を底Ｂに打ち込む最終段階を示す。次のステップ（図示せず）では、例えば風力タービン用のジャケットの脚をパイル２の上側部分内に配置することができ、その後、パイル２にジャケット脚を固定するためにパイル２にグラウトを加えることができる。その上側部分に底物質が存在しない、パイル２を使用するためのその他の用途も考えられる。

図４ないし図８はパイル打ち込みアセンブリ１をより詳細に示している。図６および図７は、油圧式ドライバー３の下部におけるアンビル５を示している。アンビル５は、フォロア６の上側に載っている。フォロアは、図９では、別個のユニットとして示されている。フォロア６は、パイル２の上側端部に載る筒状伝達部分６Ａを有する。伝達部分６Ａの上側は、アンビル５からの打撃エネルギーを受けるためのアンビル接触面を構成する。作動状態では、伝達部分６Ａは、アンビル５からパイル２に打撃エネルギーを伝達する。油圧式ドライバー３の下部には、アンビル５およびフォロア６の一部を取り囲む筒状スリーブ７が設けられている。スリーブ７は、例えば打ち込み動作終了後に油圧式ドライバー３をパイル２から取り外す場合に、フォロア６をスリーブ７を用いて持ち上げる際に、伝達部分６Ａの周方向突出部８Ａを支持するためのその内壁において突出する多数のピン８を、その外周に備える。パイル２を底Ｂに打ち込む間、ピン８を介してスリーブ７へ直接打撃エネルギーが伝達されるのを回避するために、ピン８と突出部８Ａとの間には垂直距離が存在する。

フォロア６は、パイル２に密接に嵌るセンタリング要素９を備える。センタリング要素９は、フォロア９の伝達部分６Ａに対して半径方向に固定された位置を有し、かつ、一方では打撃前にパイル２の上へと容易に伝達部分６Ａを位置決めすると共に他方では正しい位置にソイルリムーバーを配置するのに役立つ。センタリング要素９は、パイル２内にスライド可能に嵌合するブッシュによって取り囲まれたラジアルプレート１０を有する。センタリング要素９は、ケーブル１２を介して、フォロア６の上端の水平パイプ１１からぶら下がる。周囲ブッシュ内に配置されたプレート１０の下側セクションはその半径方向外側端部においてブッシュに対して固定され、一方、ブシュの上方に突出するプレート１０の上側セクションは伝達部分６Ａの内壁に沿ってその長手方向にスライドすることができる。その結果、ブッシュは、伝達部分６Ａに対してその半径方向に実質的に固定された位置を有するが、それは、ケーブル１２によるその懸架により、伝達部分６Ａに対して垂直方向に変位可能である。

図示された実施形態では、パイル打ち込みアセンブリ１のソイルリムーバー４はフォロア６に組み込まれている。ソイルリムーバー４は、液体をパイル２内の底物質の中に噴出させるための高圧ジェットノズル１３を有する流体ジェットを備える。これは底物質を切削し、取り除く。ラジアルプレート１０にはジェットノズル１３およびその流体供給ラインが取り付けられている。流体は、図６に矢印で示すように、スリーブ７および伝達部分６Ａの孔を経て延在するパイプ１１を介して外部から供給することができる。センタリング要素９はフォロア６の伝達部分６Ａに対して垂直方向に変位可能であるので、ジェットノズル１３への流体供給ラインとパイプ１１との間の動きを吸収するためのフレキシブルカップリング１４が存在する。

ジェットノズル１３は、センタリング要素９の周囲ブッシュの底面の下方に突出しており、円錐状に配置されている。これにより、図３に示すように、パイル２内の底物質に円錐形状が形成される。ソイルリムーバー４は、パイル打ち込み中に作動させることができ、そしてパイル２の上側部分が底Ｂに近付いた時に起動させることができる。

図面に示すパイル打ち込みアセンブリ１の実施形態はまた、パイル２の内側からその外側へと、除去された土を排出するためのソイルディスチャージャーを備える。ソイルディスチャージャーは、フォロア６の底面におけるその入口からフォロア６の中央において上向きに延在する排出チューブ１５を備える。フォロア６の伝達部分６Ａにおいて、排出チューブ１５はスリーブ７の円周方向外側に向かって曲がり、そして伝達部分６Ａおよびスリーブ７のそれぞれの孔を経て吸引デバイス（図示せず）まで延びる。代替的に、フォロア６のその入口にポンプが付加されてもよい。流体供給ラインと同様、フレキシブルカップリング１４はまた、水平パイプ１１と垂直排出チューブ１５との間の動きを可能にする。

図１０はフォロア６の代替実施形態を示しており、ここで、ソイルリムーバー４のジェットノズル１３はセンタリング要素９の周囲ブッシュに配置されている。ジェットノズル１３は、パイル打ち込み中に流体がセンタリング要素９のブッシュとパイル２との間に押しやられるように方向付けられる。これによって、フォロア６とパイル２との間に土壌物質が蓄積するのが防止され、これによって、パイル２が設置された後にパイル２からフォロア６を除去するのが容易になる。図１ないし図９に示すパイル打ち込みアセンブリおよびフォロアの実施形態に関して説明されるような、フォロア６および排出チューブ１５の底におけるジェットノズル１３の存在とは関係なく、フォロア３の外周上に流体ジェットノズル１３を付加できることに留意されたい。

上記のことから、本発明は、底にパイルの上側部分を打ち込む間、当該部分からの堆積土砂を除去する可能性によって効率的なパイル打ち込みアセンブリを提供することは明らかであろう。

本発明は図面に示しかつここまで説明してきた実施形態には限定されず、特許請求の範囲およびその技術的等価物の中で様々な様式で変更可能である。

１ アセンブリ
２ 筒状パイル
３ 油圧式ドライバー
４ ソイルリムーバー
５ アンビル
６ フォロア
６Ａ 筒状伝達部分
７ 筒状スリーブ
８ ピン
８Ａ 周方向突出部
９ センタリング要素
１０ ラジアルプレート
１１ 水平パイプ
１２ ケーブル
１３ 高圧ジェットノズル
１４ フレキシブルカップリング
１５ 垂直排出チューブ

Claims (15)

1. パイル（２）を水底（Ｂ）に設置するためのパイル打ち込みアセンブリ（１）であって、筒状パイル（２）と、水底（Ｂ）に前記パイル（２）を打ち込むためのハンマー（３）と、を具備し、前記アセンブリ（１）は、前記パイル（２）内の土を除去するためのソイルリムーバー（４）を備え、前記ソイルリムーバー（４）は、組み立てられた動作状態において、前記ハンマー（３）の下方に、かつ、前記パイル（２）の下側端部から離れて配置される、パイル打ち込みアセンブリ（１）。
2. 前記ソイルリムーバー（４）は前記パイル（２）の上端部分に配置される、請求項１に記載のパイル打ち込みアセンブリ（１）。
3. 前記パイル（２）の前記上端部分は、前記パイル（２）の長さの５０％未満の、あるいは前記パイル（２）の長さの２５％未満の長さを有する、請求項２に記載のパイル打ち込みアセンブリ（１）。
4. 前記アセンブリはさらに、前記ハンマー（３）から前記パイル（２）へと打撃エネルギーを伝達するためのフォロア（６）を備え、前記ソイルリムーバー（４）は前記フォロア（６）に取り付けられる、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のパイル打ち込みアセンブリ（１）。
5. 前記ソイルリムーバー（４）は、前記パイル（２）に適合するセンタリング要素（９）を有する、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のパイル打ち込みアセンブリ（１）。
6. 前記フォロアは、前記ハンマー（３）から前記パイル（２）へと打撃エネルギーを伝達するための筒状伝達部分（６Ａ）を備え、前記ソイルリムーバー（４）は、前記パイル（２）の少なくとも長手方向に前記伝達部分（６Ａ）に対して変位可能である、請求項４または請求項５に記載のパイル打ち込みアセンブリ（１）。
7. 前記ソイルリムーバー（４）は流体ジェット（１３）を備える、請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のパイル打ち込みアセンブリ（１）。
8. 前記アセンブリ（１）は、前記パイル（２）の内側からその外側へ、除去された土を排出するためのソイルディスチャージャー（４）をさらに備える、請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のパイル打ち込みアセンブリ（１）。
9. 前記ソイルディスチャージャー（４）は、それを経て、除去された土を排出できる貫通孔を前記フォロア（６）に備える、請求項８に記載のパイル打ち込みアセンブリ（１）。
10. 前記フォロア（６）は前記パイル（２）内にスライド可能に嵌り、かつ、前記流体ジェット（１３）は、流体が前記フォロア（６）の外周と前記パイル（２）の内壁との間に押しやられるように配置される、請求項４および請求項７に記載のパイル打ち込みアセンブリ（１）。
11. 底（Ｂ）に挿入される筒状パイル（２）に対してパイルドライバー（３）のアンビル（５）から打撃エネルギーを伝達するためのフォロア（６）であって、前記アンビル（５）からの打撃エネルギーを受けるためのアンビル接触面を含む筒状伝達部分（６Ａ）と、前記パイル（２）内の堆積土砂を除去するためのソイルリムーバー（４）と、を備え、前記ソイルリムーバー（４）は前記アンビル接触面の下方に配置される、フォロア（６）。
12. 前記ソイルリムーバー（４）は、少なくともその長手方向（１３）に、前記伝達部分（６Ａ）に対して変位可能である、請求項１１に記載のフォロア（６）。
13. 前記ソイルリムーバー（４）は、前記ソイルリムーバー（４）を前記パイル（２）に対して位置決めするために前記パイル（２）に装着させられるセンタリング要素（９）を備える、請求項１１または請求項１２に記載のフォロア（６）。
14. 前記センタリング要素（９）は、前記伝達部分（６Ａ）に対して、その長手方向にスライド可能である、請求項１３に記載のフォロア（６）。
15. 前記センタリング要素（９）は、それが筒状パイル（２）、好ましくはブッシュ内にスライド可能に嵌合するような外周を有する、請求項１４に記載のフォロア（６）。

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