JP2023543455A - 削孔を作製する削孔装置 - Google Patents

Abstract

本願は、地盤に削孔を作製する削孔装置（１０）に関するものであって、前記削孔装置は、本体（１１）を備え、本体（１１）の端部に配置されている削孔工具（１５、１７）を備え、削孔工具のための本体に設けられた駆動装置を備え、締付装置（３０）を備えていて、前記締付装置は、円筒状の中空体（２０）内に削孔装置（１０）を締付けるために設計されていて、締付装置は、少なくとも２つの締付要素（３３、３４）を有する少なくとも１つの締付面（３１、３２）を備え、前記締付要素の第１の端部は、本体（１１）に配置されていて、かつその第２の端部に締付体を備え、その際、締付要素の少なくとも１つの締付体（３５、３６）は、少なくとも１つの駆動装置（３７）を用いて第１の位置から第２の位置へ移動可能であり、その際、締付体（３５、３６）が、本体と中空体との形状嵌合接続を中空体の内壁において、少なくとも１つの要素を介して提供する。

Description

本発明は、地盤に削孔を作製する削孔装置に関するものであって、
前記削孔装置は、本体を備え、本体の端部に配置されている削孔工具を備え、削孔工具のための本体に設けられた駆動装置を備え、締付装置を備えていて、
前記締付装置は、円筒状の中空体内に削孔装置を締付するために設計されていて、
前記削孔装置は、少なくとも２つの締付要素を有する少なくとも１つの締付面を備え、
前記締付要素の第１の端部は、本体に配置されていて、かつその第２の端部に締付体を備え、
その際、締付要素の少なくとも１つの締付体は、少なくとも１つの駆動装置を用いて第１の位置から第２の位置へ移動可能である。
さらに、本発明は、円筒状の中空体に関連する前述の削孔装置でもって地盤に削孔を作製するシステムに関する。

例えば、水中にある地盤中又は地盤上の構造物の基礎を支持する構造物の建設では、これらの基礎が様々な方法で作製され、その際、いわゆるモノパイル、すなわち個別の杭を使用する一体型の基礎を用いることが定着している。これに代わるものは、いわゆるジャケットであり、これは、ピラミッド構造、又は三脚であり、その各々は、複数の基礎点を備える。そのような構造物は、例えば、風力タービン又はブリッジ構造物である。

従来技術によれば、モノパイルでは、例えば、いわゆるジャッキアップリグが組み立て場所に設けられていて、そのジャッキアップリグの作業面に旋回機構が設けられている。杭は、この旋回機構に締付けされ、水平から垂直に方向転換され、かつクランプを開くことによって海底まで降ろされる。次いで、杭は、ランミング機構を用いて地盤に打ち込まれる。

特許文献１では、作業プラットフォームから出発して、垂直に設置された基礎杭内に降ろされる削孔装置が知られている。削孔装置はアームを備え、そのアームの端部に削孔ローラが配置され、削孔杭の中又は下に位置する地盤が削孔ローラによって除去され、次いで、削孔杭が空洞内に降ろされる。

同様に、特許文献２、及び特許文献３でも削孔装置が知られていて、上述したものと類似している。削孔装置は、油圧シリンダを用いて相互に変位可能である２つの部分からなる本体を備える。アームは下側本体に配置されていて、そのアームの端部には削孔ヘッドがある。これにより、杭の中又は杭の下にある岩石／地盤が緩められ、除去される。ハウジングは、基礎杭に対して締付けられる。この目的のために、回動可能なアームが設けられていて、そのアームの端部にクランプ要素が設けられている。削孔装置を杭に締付けるために、アームは、クランプ要素が杭と係合するまで、油圧シリンダを介して外側に旋回される。締付装置は、削孔装置の外側ハウジング部の上方の端部及び下方の端部にそれぞれ配置されている。一方、締付装置が改善を必要とすることが見出された。

国際公開第２０１０／１３９３８０号 国際公開第２０１３／０８１４５５号 国際公開第２０１５／１３１９８４号

本発明の課題は、削孔装置の基礎杭又はハウジング／機械パイプなどの中空体間の接続を改善することである。

削孔装置に関して、本発明による課題は、第１の解決策によれば、締付体は、少なくとも１つの要素を介して、中空体の内壁において、中空体との本体の形状嵌合を提供することによって解決される。

これによって、取り外し可能であるが、安定した、特に正確な接続を簡単な方法で達成することができる。

本発明のさらなる教示は、中空体が、構物の基礎になる杭、ケーシング又はライナであることを企図する。

この場合、本体は中空体から取り外し可能であることが有利である。これによって、中空体を地盤に掘削することが可能である一方、削孔装置が回収可能である。

削孔装置に関して、本発明の課題はさらに、第２の解決策によれば、中空体が削孔装置のハウジング（機械パイプ）であり、かつ締付体が、ハウジングの内壁において、少なくとも１つの要素を介して、ハウジングとの本体の形状嵌合を提供することによって解決される。

これによって、本体とハウジングとの間で取り外し可能であるが、安定した、特に正確な接続を、簡単な方法で達成することができる。

この場合、本体をハウジングから取り外し可能であることが有利である。これによって、必要であれば、削孔装置の本体から離れたハウジングを地盤に残すことが可能である。

本発明のさらなる教示は、少なくとも１つの要素との形状嵌合を提供するための少なくとも１つの可動クランプ面を有する少なくとも１つのクランプ要素が、締付要素のうちの少なくとも１つに設けられていて、かつ少なくとも１つのクランプ面が、駆動装置でもって第１の位置から第２の位置に移動可能であることを企図する。これによって、形状嵌合が特に簡単な方法で提供できることが明らかになった。

この場合、クランプ面は、実質的に垂直又は水平に設けられていることが有利である。クランプ面が水平に設けられている場合、削孔装置の本体とライザ／ハウジングとの間の形状嵌合接続が削孔方向に、かつ削孔方向にかつ削孔方向に反して効果的に達成することが、簡単な方法で可能である。クランプ面が垂直に設けられている場合、削孔装置の本体とライザ／ハウジングとの間の形状嵌合接続がライザ／ハウジングの周方向で効果的に達成することは、簡単な方法で可能である。

さらに、少なくとも１つの要素は、少なくとも１つのクランプ要素による形状嵌合のための少なくとも１つの対向支持面であることが有利である。これによって、クランプ要素を、それぞれが必要な方向に作用するように、特に簡単な方法で配置することができる。この場合、さらに、少なくとも１つの対向面は、内壁から垂直に延在するように設けられていることが有利である。これによって、形状嵌合するのためのクランプ要素に必要な対向支持部を簡単な方法で準備することができる。

本発明のさらなる教示は、少なくとも１つのクランプ面及び少なくとも１つの駆動部を介して、少なくとも１つの要素に、削孔方向に対して実質的に垂直であるか、又は削孔方向に対向して、形状嵌合を提供するために、クランプ力が付勢可能であることを企図する。

本発明のさらなる教示は、実質的に垂直に設けられ、反対方向に整列された少なくとも２つのクランプ要素は、それぞれ、実質的に垂直に配置された少なくとも１つのクランプ面が設けられていることを企図する。これによって、特に正確な位置決めを簡単かつ効率的な方法で達成することができる。さらに、形状嵌合接続は、簡単な方法で提供される。

この場合、少なくとも２つのクランプ要素は、それぞれ、少なくとも１つの駆動装置を用いて第１の位置から第２の位置に水平方向に移動可能であることが有利である。

本発明のさらなる教示は、少なくとも１つの駆動装置は、少なくとも１つの油圧シリンダであることを企図する。

本発明のさらなる教示は、それぞれ少なくとも２つの締付要素を有する少なくとも２つの締付面が、上下に配置されて設けられていることを企図する。それによって、形状嵌合接続は、簡単な方法で、特に効率的かつ確実に提供される。

この場合、少なくとも１つの本質的には垂直なクランプ面を有する少なくとも１つのクランプ要素が、下方の締付面の少なくとも１つの締付要素に配置されていることが有利である。

本発明のさらなる教示は、締付体は、中空体又はハウジングの内壁に接触していることを企図する。

本発明のさらなる教示は、削孔ヘッドは、少なくとも１つの駆動装置を用いて、駆動装置に対して、削孔方向にかつ削孔方向に反して移動可能であることを企図する。

この場合、駆動装置は少なくとも１つの油圧シリンダであり、かつ地盤上の削孔ヘッドの当接圧力が、油圧シリンダによって決定可能であることが有利である。これによって、簡単な方法で負荷制御を削孔ヘッドに提供することができる。

本発明のさらなる教示は、削孔部は、実質的に垂直な削孔であることを企図する。

本発明のさらなる教示は、削孔は、水中で、又は液体で満たされた削孔穴でもって行われることを企図する。

更に、本発明による課題は、上述の削孔装置及び中空体を用いて地盤に削孔を作製するためのシステムによって解決される。

好ましくは、中空体は、建物の基礎になる杭、ケーシング、ライナ、又は削孔装置のハウジング（機械パイプ）である。

この場合、さらに、中空体は、中空体と本体の形状嵌合接続を製造するための少なくとも１つの要素を中空体の内壁に備えることが有利である。

好ましくは、少なくとも１つの要素は、対向支持面を備える。

特に好ましくは、対向支持面が、中空体の内壁から垂直に延在するように設けられている。

本発明を、図面と共に好ましい実施例に基づいて、以下でより詳細に説明する。

締付装置が繰り出された状態の本発明による削孔装置の立体側面図を示す。 部分断面図においてライザ／ハウジング内に配置されている、本発明による削孔装置の立体側面図を示す。 ライザ／ハウジングの内壁の、本発明による対向支持要素の側面図を示す。 図３の側面図であって、図１の断面Ｚに従った、組み立てられた本発明による締付装置の側面図を示す。 図４の拡大断面図Ｘを示す。 図４の断面Ｙの断面平面図を示す。 本発明による削孔装置の削孔ツールの立体図を示す。

図１及び図２は、本体１１を備える削孔装置１０を示す。図２では、これを、ライザ／ハウジング２０に挿入した部分的な断面図で描画されている。

駆動部（図示せず）に接続されている削孔ヘッド１２は、本体１１の下方の端部１３に設けられている。さらに、吸引口１４が削孔ヘッド１２（図７参照）に設けられていて、この吸引口１４は本体に接続された吸引ライン（図示せず）に接続され、この吸引ラインは、吸引装置（図示せず）に接続されている。さらに、削孔ヘッドには、削孔工具１５及びガイドプレート１６が設けられている。さらに、図２に描画されているように、ライザ／ハウジング２０の下でアンダーカットが達成される矢印方向Ａの半径方向に出入り可能な削孔工具１７が設けられている。

本体１１は、削孔装置１０がライザ／ハウジング２０内に締付けられる、締付装置３０を備える。この場合、締付装置３０は、少なくとも１つの締付面３１、３２を備える。図１～図７には、好ましい実施形態が描画されていて、この実施形態では、締付装置３０は、２つの締付面３１、３２と、即ち下方の締付面３１と上方の締付面３２とを備える。この場合、上方の締付面３２は、好ましくは４つの締付要素３３を備え、下方の締付面３１は、好ましくは４つの締付要素３４を備える。同じく、削孔装置１０又はライザ／ハウジング２０の長さ又は地質条件に応じて、締付要素３３、３４と締付面３１、３２の代替的な数も可能である。

締付要素３３、３４は、本体１１に固定して配置されている。旋回可能な実施例も可能である。

締付要素３３、３４の外側端部には、締付体３５、３６が設けられている。これらは、それぞれの駆動装置３７、ここでは好ましくはそれぞれの油圧シリンダを介して移動可能であり、矢印方向Ｂに出入り可能に配置されている。図１、２では、締付体３５、３６が繰り出されて描画されている。

締付体３５、３６には、それぞれクランプ要素３８、３９が設けられている。この場合、クランプ要素３８、３９は、少なくとも１つの駆動装置４２、４３、好ましくは油圧シリンダを用いて第１の位置から第２の位置に移動可能であるクランプ面４０、４１を備える。

締付体３６を有する下方の締付面３１は、好ましくは、締付体３６毎にそれぞれ４つの締付要素３９を備え、この締付体３６はそれぞれクランプ面４０を有し、このクランプ面４０は、駆動装置４２としての油圧シリンダを用いて、締付体３６に対して矢印方向Ｃに出入り可能に配置されている（図４、図５、図６参照）。この場合、クランプ要素３９は水平に設けられ、クランプ面４０は垂直に配置されている。さらに、締付体３６は、ここでは、好ましくは、４つの水平なクランプ要素３９を備え、そのうちの２つは、好ましくは、一方向に配向され、他の２つは、反対方向に配向される。クランプ要素４０の作用方向は、ライザ／ハウジング２０の周方向に設けられている。これにより、削孔の負荷、特にトルクを除去させることができる。さらに、ライザ／ハウジングの周方向における、削孔装置１０の本体１１とライザ／ハウジング２０との間の形状嵌合接続は効果的に達成することが簡単な方法で可能である。

ここでは好ましくは、締付体３５を有する上方の締付面３２が、締付体３５毎にそれぞれ１つのクランプ要素３８を備え、このクランプ要素はクロスビーム４４を備え、このクロスビーム４４は駆動部４３を介して、ここでは好ましくはそれぞれ２つの油圧シリンダを介して締付体３５の下側で締付体３５に接続されている。クロスビーム４４は、その外側端部４７にそれぞれクランプ面４１を備え、このクランプ面はクロスビーム４４の、締付体３５に面する側面４６に設けられている。クロスビームは、駆動部４３を介して締付体から離れ、かつ矢印方向Ｄに向かって移動可能である（図４参照）。ここでは好ましくは、クランプ面４は水平に配置されていて、クランプ面４１の移動は、ここでは駆動装置４３によって、好ましくは垂直に、生じる。しかしながら、クランプ要素４１の作用方向は、削孔方向に設けられている。これにより、削孔荷重を除去することができる。さらに、削孔装置１０の本体１１とライザ／ハウジング２０との間の形状嵌合接続を、削孔方向にかつ削孔方向に反して効果的に、簡単な方法で実現することが可能である。

ライザ／ハウジング２０の内壁２１は、ここでは好ましくは上方の対向支持面５１と下方の対向支持面５２とを有する対向支持領域５０を備える。これを図３及び図４に示す。

上方の対向支持面５１は、上方の端部に傾斜部５３が設けられている垂直ガイドプレート５４を備える。ガイドプレート５４の下方の端部には、ガイドプレート５４に対して直角に設けられている水平対向支持部５５が設けられている。対向支持部５５には、例えばカムのように実施された補強材５６が設けられている。水平な対向支持部５５は、クランプ面４１に対応して実施されている。クランプ面は、対向支持部５５に対して締付けされる。

下方の対向支持面５２は、上方の端部に傾斜部５７が設けられている垂直の対向支持部５８を備える。対向支持部５８の下方の端部には、対向支持部５８に対して直角に設けられている水平の支持部５９が設けられている。対向支持部５８及び支持部５９には、例えばカムのように実施されている補強材６０、６１が設けられている。

対向支持部５８の間の中間空間２３には、締付体３６が、下方の駆動部３７を繰り出すことによって、装入される。ガイド板５４の間の中間空間２２には、締付体３５が、上方の駆動部３７を繰り出すことによって装入される。好ましくは、この場合、クランプ要素３８のクロスビーム４４の駆動部４３が繰り出され、その結果、クランプ面４１を対向支持部５５の下に配置することができる。クランプ面４０は、これらクランプ面の駆動部４２によって、好ましくは、格納される。

さらに、締付体３５、３６は、それらが内壁２１に接触するまで繰り出すことができる。

必要に応じて、締付体３５、３６を内壁に対して締付けることさえも可能である。これは好ましいが、企図されていない。

必要に応じて、下方の締付体３６が支持体５９上に設置される。

ライザ／ハウジング２０と本体１１との間の形状嵌合接続を作製するために、締付体３５、３６を配置した後、クランプ面４０は、対向支持部５８に対して水平に繰り出される。クランプ面４１は、対向支持部５５に対して移動される。これは、本体１１とライザ／ハウジング２０との間に形状嵌合接続をもたらす。

本発明による削孔装置での削孔は、削孔装置１０の本体がライザ／ハウジング２０に装入され、ライザ／ハウジング２０が削孔位置に運搬された後に行われる。削孔は、水平から垂直に実施することができる。これは、促進ユニットによって、又はライザ／ハウジング２０を有する削孔装置１０の重量によって行われる。

削孔が完了した後、形状嵌合接続が上述の説明とは逆の順序で解放され、繰り出された削孔工具１７が矢印方向Ａに入坑した後に、ベース本体１１がライザ／ハウジング２０から取り外されるか、又はハウジングは本体１１とともに開いたままの状態で削孔穴（図示せず）から取り外される。

ユニットが設けられた本体１１とともに様々なライザ／ケーシング径を使用することも可能であり、これに合わせて削孔ヘッド径を使い分けることも可能である。

１０ 削孔装置
１１ 本体
１２ 削孔ヘッド
１３ 下方の端部
１４ 吸引口
１５ 削孔工具
１６ ガイドプレート
１７ 削孔工具
２０ ライザ／ハウジング
２１ 内壁
２２ 中間空間
２３ 中間空間
３０ 締付装置
３１ 締付面
３２ 締付面
３３ 締付要素
３４ 締付要素
３５ 締付体
３６ 締付体
３７ 駆動装置／油圧シリンダ
３８ クランプ要素
３９ クランプ要素
４０ クランプ面
４１ クランプ面
４２ 駆動装置／油圧シリンダ
４３ 駆動装置／油圧シリンダ
４４ クロスビーム
４５ 端部
４６ 側面
５０ 対向支持領域
５１ 上方の対向支持面
５２ 下方の対向支持面
５３ 傾斜部
５４ ガイドプレート
５５ 対向支持部
５６ 補強材
５７ 傾斜部
５８ 対向支持部
５９ 支持体
６０ 補強材
６１ 補強材
Ａ 矢印方向
Ｂ 矢印方向
Ｃ 矢印方向
Ｄ 矢印方向
Ｘ 部分図
Ｙ 平面断面
Ｚ 平面断面

Claims (25)

1. 地盤に削孔を作製する削孔装置であって、
   前記削孔装置は、本体（１１）を備え、本体（１１）の端部に配置されている削孔工具を備え、削孔工具のための本体に設けられた駆動装置を備え、締付装置を備えていて、
   前記締付装置は、円筒状の中空体（２０）内に削孔装置（１０）を締付けるために設計されていて、
   前記削孔装置は、少なくとも２つの締付要素を有する少なくとも１つの締付面（３１、３２）を備え、
   前記締付要素の第１の端部は、本体（１１）に配置されていて、かつその第２の端部に締付体を備え、
   その際、締付要素の少なくとも１つの締付体は、少なくとも１つの駆動装置を用いて第１の位置から第２の位置へ移動可能である、
   当該削孔装置において、
   締付体が、本体と中空体との形状嵌合接続を中空体の内壁において、少なくとも１つの要素を介して提供することを特徴とする、削孔装置。
2. 中空体は、建物の基礎になる杭、ケーシング、又はライナであることを特徴とする請求項１に記載の削孔装置。
3. 本体は、中空体から取り外し可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載の削孔装置。
4. 地盤に削孔を作製する削孔装置であって、
   前記削孔装置は、本体（１１）を備え、本体（１１）の端部に配置されている削孔工具を備え、削孔工具のための本体に設けられた駆動装置を備え、締付装置を備えていて、
   前記締付装置は、円筒状の中空体内に削孔装置（１０）を締付けるために設計されていて、
   前記削孔装置は、少なくとも２つの締付要素を有する少なくとも１つの締付面を備え、
   前記締付要素の第１の端部は、本体に配置されていて、かつその第２の端部に締付体を備え、
   その際、締付要素の少なくとも１つの締付体は、少なくとも１つの駆動装置を用いて第１の位置から第２の位置へ移動可能である、
   当該削孔装置において、
   中空体が削孔装置のハウジング（機械パイプ）であり、かつ締付体が、本体と中空体との形状嵌合接続をハウジングの内壁において、少なくとも１つの要素を介して提供することを特徴とする、削孔装置。
5. 本体は、ハウジングから取り外し可能であることを特徴とする請求項４に記載の削孔装置。
6. 少なくとも１つの要素との形状嵌合接続を提供するための少なくとも１つの可動クランプ面を有する少なくとも１つのクランプ要素が、締付要素のうちの少なくとも１つに設けられていて、かつ少なくとも１つのクランプ面が、駆動装置でもって第１の位置から第２の位置に移動可能であることを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の削孔装置。
7. クランプ面は、実質的に垂直又は水平に設けられていることを特徴とする請求項６に記載の削孔装置。
8. 少なくとも１つの要素は、少なくとも１つのクランプ要素による形状嵌合のための少なくとも１つの対向支持面であることを特徴とする請求項６又は７に記載の削孔装置。
9. 少なくとも１つの対向支持面は、内壁から垂直に延在するように設けられていることを特徴とする請求項８に記載の削孔装置。
10. 少なくとも１つのクランプ面及び少なくとも１つの駆動部を介して、少なくとも１つの要素に、削孔方向に対して実質的に垂直であるか、又は削孔方向に対向して、形状嵌合を提供するために、クランプ力が付勢可能であることを特徴とする請求項６～９のいずれか１項に記載の削孔装置。
11. 実質的に垂直に設けられ、反対方向に整列された少なくとも２つのクランプ要素は、それぞれ、実質的に垂直に配置された少なくとも１つのクランプ面が設けられていることを特徴とする請求項６～１０のいずれか１項に記載の削孔装置。
12. 少なくとも２つのクランプ要素は、それぞれ、少なくとも１つの駆動装置を用いて第１の位置から第２の位置に水平方向に移動可能であることを特徴とする請求項１１に記載の削孔装置。
13. 少なくとも１つの駆動装置は、少なくとも１つの油圧シリンダであることを特徴とする請求項６～１２のいずれか１項に記載の削孔装置。
14. それぞれ少なくとも２つの締付要素を有する少なくとも２つの締付面が、上下に配置されて設けられていることを特徴とする請求項１～１３のいずれか１項に記載の削孔装置。
15. 少なくとも１つの本質的には垂直なクランプ面を有する少なくとも１つのクランプ要素が、下方の締付面の少なくとも１つの締付要素に配置されていることを特徴とする請求項１４に記載の削孔装置。
16. 締付体は、中空体又はハウジングの内壁に接触していることを特徴とする請求項１～１５のいずれか１項に記載の削孔装置。
17. 削孔ヘッドは、少なくとも１つの駆動装置を用いて、駆動装置に対して、削孔方向にかつ削孔方向に反して移動可能であることを特徴とする請求項１～１６のいずれか１項に記載の削孔装置。
18. 駆動装置は少なくとも１つの油圧シリンダであり、かつ地盤上の削孔ヘッドの当接圧力が、油圧シリンダによって決定可能であることを特徴とする請求項１７に記載の削孔装置。
19. 削孔穴は、実質的に垂直な削孔であることを特徴とする請求項１～１８のいずれか１項に記載の削孔装置。
20. 削孔は、水中で、又は液体で満たされた削孔穴でもって行われることを特徴とする請求項１～１８のいずれか１項に記載の削孔装置。
21. 請求項１～２０のいずれか１項に記載の削孔装置と中空体とを用いて、地盤に削孔を製造するためのシステム。
22. 中空体は、建物の基礎になる杭、ケーシング、ライナ、又は削孔装置のハウジング（機械パイプ）であることを特徴とする請求項２１に記載のシステム。
23. 中空体は、中空体と本体との形状嵌合接続を製造するために、少なくとも１つの要素を中空体の内壁に備えることを特徴とする請求項２１又は２２に記載のシステム。
24. 少なくとも１つの要素は、対向支持面を備えることを特徴とする請求項２３に記載のシステム。
25. 少なくとも１つの対向支持面は、中空体の内壁から垂直に延在するように設けられていることを特徴とする請求項２４に記載のシステム。

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