JP6004591B2 - 杭用の測定システム - Google Patents

Description

本発明は、杭の打込み中に杭の垂直度、とりわけ、一般的な約５ｍの直径および６０ｍの長さを有し得る海洋杭の垂直度を制御するための測定システムに関する。

特開昭５７−２０１４２２号公報は、杭の打込みの精度を高めるために、リーダがリーダ側面の検出された角度に基づいて所定の位置に配置され、次に、杭が杭側面の検出された角度に基づいて所定の角度に配置される方法について開示している。この方法の欠点は、検出器が、杭の打込み中に、２０００［ｇ］を超える場合のあるかなりの加速度にさらされることである。この厳しい条件は、検出器の適切性および選択肢を制限する。

仏国特許出願公開第２４０７４５７号明細書は、杭と共に使用するための、垂直度そのものを検出するための装置について開示している。

本発明は、杭の打込み中に杭の垂直度を制御するための既知の測定システムの欠点を少なくとも部分的に解決することを目的としている。

本発明の別の目的は、とりわけ、杭の打込み中に杭の垂直度を制御するための測定システム用の検出器にとっての条件を改善することである。

本発明のさらに別の目的は、杭の打込み中に杭の垂直度を制御するための代替的な測定システムを提供することである。

本発明の第１の態様によれば、上記は、杭の打込み中に杭の垂直度を制御するための測定システムであって、
測定システムと杭打ちシステムとを連結するための取付フレームと、
垂直度を測定するための少なくとも１つの測定装置が設けられた測定フレームであって、取付フレームと移動可能に連結されており、かつ、杭の垂直度を測定するために杭と係合する第１の位置と、杭打ちシステムの垂直度を測定するために杭打ちシステムと係合する第２の位置との間で移動可能である測定フレームと
を備える測定システムによって実現される。

これにより、測定装置と杭とを連結させることなく、杭の垂直度を測定することが可能となる。このような連結では、測定装置が、杭の打込み、とりわけ、杭の打撃によって発生する厳しい加速運動にさらされていた。さらに、これにより、杭および杭打ちシステムの双方の垂直度を別々に測定することが可能となる。さらに、甲板レベルにおける杭の垂直度の一般的な手動測定を省くことができる。杭の垂直度そのものは、例えば杭による風車の支持機能の観点から重要である。杭打ちシステムの垂直度は、杭打ち工程の有効性の観点から重要である。

杭の垂直度は、詳細には杭のずれ、具体的には真垂直線（true vertical）からの杭の長手軸線のずれである。測定フレームに設けられる測定装置は、例えば、重力方向に対する物体の勾配（さらには傾斜）の角度を測定するための傾斜計である。実地には、垂直線からの杭のずれは、最大で５ｍｍ／ｍであってもよい。

測定システムは、垂直度を測定するために、基準面であって、例えば杭の外周部または杭の上面であってもよい基準面において杭と係合する。測定システムは、直接的に杭と係合してもよいし、または、例えば打撃板を介して間接的に杭と係合してもよい。

杭打ちシステムの垂直度は、杭打ちシステムの作用線を基準としており、この作用線は、多くの場合、理想的に真垂直線に一致する。

本発明の実施形態では、測定システムは、再現性のある方法で垂直度を測定するために第１の位置および第２の位置のうちの一方に向けて、測定フレームを駆動するため、および／または、予備加圧する（pretensioning）ための、取付フレームおよび測定フレームと連結された予備加圧システムを備える。

予備加圧システムは、杭および杭打ちシステムの双方の垂直度の繰り返し可能で再現性のある測定を可能にする。

本発明の実施形態では、予備加圧システムは、第１の位置および第２の位置のうちの一方に向けて測定フレームを予備加圧するための受動的な弾性部材を備える。

本発明の実施形態では、予備加圧システムは、第１の位置および第２の位置のうちの他方に向けて測定フレームを予備加圧するための測定フレーム駆動システムを備える。

本発明の実施形態では、受動的な弾性部材は、第２の位置に向けて測定フレームを予備加圧するように配置されており、測定フレーム駆動システムは、第１の位置に向けて測定フレームを予備加圧するように配置されている。

したがって、作動していない状態において、測定装置は、初期状態で杭から分離されており、このことは、測定装置の衝撃荷重の観点から有益である。

本発明の実施形態では、予備加圧システムは、使用の際に略水平な作用線を有し、該作用線に沿って、測定フレームは、第１の位置と第２の位置との間で移動可能である。

本発明の実施形態では、測定フレームは、杭の垂直度を測定するために杭と静的に係合する（statically determined engaging）少なくとも２つの測定フレーム停止面を備える。

本発明の実施形態では、測定フレームは、杭打ちシステムの垂直度を測定するために杭打ちシステムと静的に係合する少なくとも２つのさらなる測定フレーム停止面を備える。

本発明の実施形態では、少なくとも２つのさらなる測定フレーム停止面は、杭打ちシステムの垂直度を測定するために取付フレームと静的に係合するように配置される。

本発明の実施形態では、杭と静的に係合する少なくとも２つの測定フレーム停止面は、測定フレームの第１の側面に設けられており、杭打ちシステムと静的に係合する少なくとも２つのさらなる測定フレーム停止面は、測定フレームの第２の側面に設けられており、このとき、第２の側面は、第１の側面の反対側にある。

これにより、予備加圧システムによって測定フレームを確定的に遊びなく保持すること、とりわけ、予備加圧システムの受動的な弾性部材と測定フレーム駆動システムとの間で測定フレームを保持することが容易となる。

本発明の実施形態では、取付フレームは、杭打ちシステムの垂直度を測定するために取付フレームを介して杭打ちシステムと測定フレームとを静的に係合させるための少なくとも２つの取付フレーム停止面を備える。

これにより、繰り返し可能で再現性のある方法で杭打ちシステムの垂直度を測定することが可能となる。

本発明の実施形態では、測定システムは、杭の垂直度を測定するために測定フレームと杭とを接続するための細長い部材を備え、該細長い部材は、杭の垂直度を測定するために、杭の方を向いて杭と係合するように測定フレームから延びている。

これにより、杭と杭打ち装置とを連結するスリーブ部材を介して、測定システム（具体的には、測定システムの測定フレーム）と杭とを連結することが容易となる。さらに、これにより、測定システムを、杭から離して、測定システムにとって比較的厳しい環境ではないスリーブ部材の外部に取り付けることが可能となる。

本発明は、杭打ちシステムであって、
杭と船舶とを連結するための杭案内システムであって、好ましくは、細長いリーダおよびサドルを有する杭案内システムと、
杭打ち装置と、
杭打ち装置または杭案内システムと連結された、本発明に係る測定システムと
を備える杭打ちシステムにさらに関する。

杭打ちシステムの実施形態では、測定システムは、杭の基準面、特に、杭の外周部または上面と接続される。

杭打ちシステムの実施形態では、測定システムは、杭の垂直度を測定するために外周部と接続される。

杭打ちシステムの実施形態では、測定システムは、真水平面（true horizontal）からの上面のずれを測定するために杭の上面と接続される。このことは、次の杭部分を前の杭部分の上に配置し、これらを互いに接合する（通常は互いに溶接する）必要がある場合に有用である。

本発明は、本発明に係る測定システムを用いて杭を打ち込むための方法であって、
測定フレームを用いて杭および杭打ちシステムのうちの一方の垂直度を測定するために第１の位置と第２の位置との間で、測定フレームを移動させるステップ、具体的には、傾斜させるステップ
を少なくとも１回は実行することを含む方法にさらに関する。

本発明は、本明細書において説明され、および／または、添付図面に示されている特徴構成のうちの１つ以上を備える装置にさらに関する。

本発明は、本明細書において説明され、および／または、添付図面に示されている特徴構成のうちの１つ以上を含む方法にさらに関する。

本特許において述べられている様々な態様は、さらなる好適な利点を実現するために組み合わされてもよい。

図面に示されている好ましい実施形態を参照しながら、本発明についてさらに明らかにする。

本発明に係る測定システムを有する杭打ちシステムの斜視図である。 本発明に係る２つの測定システムを示す、図１の詳細である。 本発明に係る測定システムの側断面図である。 図３の詳細である。 図１〜図４の測定システムを有する杭打ちシステムである。

図１は、本発明に係る２つの測定システム１を有する杭打ちシステム１０の斜視図を示している。２つの測定システム１は互いに、杭１１の垂直度が杭１１の２つの直交面において測定されるように配置されている。２つの測定システム１は、杭打ちシステム１０のスリーブ部品９に設けられている。スリーブ部品９は、環状壁部１７を有し、環状壁部１７は、杭打ちシステム１０と杭１１とを位置合わせするために、杭１１の上端を囲繞している。２つの測定システム１は、壁部１７の外面に設けられている。したがって、壁部１７は、測定システム１と杭１１とを分離しており、このことは有益である。壁部１７には、測定システム１を保護するための測定システムサイドカバー２２が設けられている。ここでは、杭打ちシステム１０のハンマリング装置が、スリーブ部品９の上面と接合されている。ここでは、ハンマリング装置は、閉鎖部材２１と接合されており、この閉鎖部材は、スリーブ部品９を閉鎖しており、また、杭１１を打ち込む目的で打込み力を伝達するために杭１１に当接している。壁部１７は、閉鎖部材２１と接合されている。壁部１７の下面には、導入カラー２３が設けられており、導入カラー２３は、杭１１の上部へのスリーブ部品９の配置を容易にするためのテーパ部を有する。次に、図１〜図４を参照しながら、測定システム１について説明する。

測定システム１は、杭１１の打込み中に杭１１の垂直度を制御する目的で垂直度を測定することに適している。現在の事例では、杭１１は、杭案内システム１３によって、概略的に描かれている船舶１２と既知の方法で連結されている。ここでは、杭案内システム１３は、船舶１２の甲板レベルに設けられている。

杭打ちシステム１０は、下方への杭１１の打撃または打込みのために杭１１と連結されている。杭打ちシステム１０は、スリーブ部材９によって杭１１と連結されている。スリーブ部材９は、杭１１の上面と連結されている。スリーブ部材９は、杭１１の上面を囲繞しており、杭１１に対して杭打ちシステム１０を配置するために、杭１１に沿って杭１１の長手方向に延びている。スリーブ部材９には、２つの直交面において杭１１の垂直度を測定するために配置された２つの測定システムが設けられている。

測定システム１は、測定システム１と杭打ちシステム１０とを連結するための取付フレーム２を備える。ここでは、取付フレーム２は、スリーブ部材９と既知の方法で固定的に連結されており、具体的には、スリーブ部材９の壁部１７と連結されている。取付フレーム２は、スリーブ部材９の環状壁部１７の外部に設けられている。

測定システム１は、杭１１と係合する測定フレーム３を備える。測定フレーム３は、壁部１７に沿って延びており、使用の際は杭１１の長手軸線２５と略平行になる。測定フレーム３には、杭１１の垂直度を測定するための少なくとも１つの（現在の事例では２つの）測定装置４ａ、４ｂが設けられている。測定装置４ａ、４ｂは、それ自体周知の傾斜計または垂直度の測定に適した任意の他の装置であってもよい。測定フレーム３は、移動可能に取付フレーム２と連結されている。現在の事例では、測定フレーム３は、測定フレーム駆動システム５ａ、５ｂおよび受動的な弾性部材１６によって、取付フレーム２と連結されている。駆動システム５ａ、５ｂは、概略的に描かれており、それ自体周知の任意の適切なアクチュエータ（例えば、空気圧シリンダのような）を備えてもよい。

測定フレームは、取付フレーム２または杭１１のいずれかと測定フレーム３とを遊びなく連結するために、測定フレーム駆動システム５ａ、５ｂと受動的な弾性部材１６との間に保持されている。測定フレーム３は、杭１１の垂直度を測定するために杭１１と係合する第１の位置と、杭打ちシステム１０の垂直度を測定するために杭打ちシステム１０（具体的には、スリーブ部材９、より具体的には、スリーブ部材９と連結された取付フレーム）と係合する第２の位置との間で移動可能である。測定フレーム３が第１の位置と第２の位置との間を移動している間、測定フレーム３は、取付フレーム２によって案内される。

測定システム１は、再現性のある方法で垂直度を測定するために第１の位置および第２の位置のうちの一方に向けて測定フレームを予加圧するための予備加圧システム１４を備える。予備加圧システム１４は、第１の位置および第２の位置のうちの一方に向けて測定フレームを予備加圧するために取付フレーム２および測定フレーム３と連結されている。

予備加圧システムは、杭打ちシステム１０の垂直度を測定するために取付フレーム２と係合する第２の位置に向けて測定フレーム３を予備加圧するための受動的な弾性部材１６を備える。

予備加圧システム１４は、杭１１の垂直度を測定するために杭１１と係合する第１の位置に向けて測定フレームを予備加圧するための測定フレーム駆動システム５ａ、５ｂを備える。

予備加圧システム１４は、作用線１８を有し、この線に沿って、測定フレーム３が第１の位置と第２の位置との間で移動可能となる。使用の際、作用線１８は略水平である。

測定フレーム３は、杭１１の垂直度を測定するために杭１１と静的に係合する２つの測定フレーム停止面６ａ、６ｂを備える。使用の際、少なくとも２つの測定フレーム停止面６ａ、６ｂは、杭１１の方を向いている。２つの測定フレーム停止面６ａ、６ｂは、測定フレーム３の両端に停止面が１つずつ配置されるように互いに離間されている。ここでは、測定フレーム３の長さは約２ｍであり、停止面６ａ、６ｂは、まさにこの約２ｍだけ互いに離間されている。相当の距離を置いてこれらの測定フレーム停止面６ａ、６ｂを互いに離間させることによって、杭１１の垂直度の正確な測定が容易となる。

現在の事例では、測定フレーム３は、杭打ちシステム１０の垂直度を測定するために杭打ちシステム１０（具体的には、杭打ちシステム１０と連結された取付フレーム２）と静的に係合する２つのさらなる測定フレーム停止面７ａ、７ｂを備える。使用の際、２つのさらなる測定フレーム停止面７ａ、７ｂは、杭１１から離れる方を向いている。

杭１１と静的に係合する２つの測定フレーム停止面６ａ、６ｂは、測定フレーム３の第１の側面１９に設けられており、杭打ちシステム１０と静的に係合する少なくとも２つのさらなる測定フレーム停止面７ａ、７ｂは、測定フレーム３の第２の側面２０に設けられている。測定フレーム３の第２の側面２０は、第１の側面１９の反対側にある。

現在の事例では、取付フレーム２は、２つの取付フレーム停止面８ａ、８ｂを備えるが、これは、杭打ちシステム１０（具体的には、スリーブ部材９、より具体的には、スリーブ部材９の壁部１７）の垂直度を測定するために、取付フレーム２を介して杭打ちシステム１０と測定フレーム３とを静的に係合させるためである。

ここでは、測定システム１は、測定フレーム３と接続された２つの細長い部材１５ａ、１５ｂを備えるが、これは、該２つの細長い部材１５ａ、１５ｂによって測定フレーム３と杭１１とを係合させるためである。細長い部材１５ａ、１５ｂは、杭１１の方を向くように測定フレーム３から杭１１に向かって延びている。使用の際、細長い部材１５ａ、１５ｂは、スリーブ部材９を貫通して、杭１１の垂直度を測定するために杭１１と係合する。細長い部材１５ａ、１５ｂはそれぞれ、円筒状のハウジング部２７内に収容されている。細長い部材１５ａ、１５ｂは、それぞれのハウジング部２７内で移動可能に保持されている。細長い部材１５ａ、１５ｂは、該細長い部材１５ａ、１５ｂが測定フレーム３と共に移動するように、測定フレーム３と連結されている。

細長い部材１５ａ、１５ｂの一端はそれぞれ、２つの測定フレーム停止面６ａ、６ｂの方を向いている。使用の際、細長い部材１５ａ、１５ｂのそれぞれの他端は、杭１１、具体的には、杭１１の外面２４の方を向いている。したがって、細長い部材１５ａ、１５ｂのそれぞれには、杭１１の垂直度を測定するために杭１１と静的に係合する細長い部材の停止面２６ａ、２６ｂのそれぞれが設けられている。

現在の事例では、取付フレーム２は、互いに対応する取付フレーム上部および取付フレーム下部を有する。測定フレーム３は、取付フレーム２によって（具体的には、取付フレーム上部と取付フレーム下部との間に）、杭１１（好ましくは、杭１１の中心長手軸線２５）と交差する測定フレーム垂直面内に保持されている。使用の際、測定フレームは、測定フレーム垂直面内において第１の位置と第２の位置との間で移動可能である。測定フレーム３は、取付フレーム２によって、具体的には、取付フレーム２および測定フレーム３の摺動手段によって、測定フレーム垂直面内で案内される。使用の際、測定システム１は、測定フレーム３が移動可能である測定フレーム垂直面に直交する垂直面を基準として、杭１１の垂直度を測定する。

測定フレーム３は、取付フレーム２の取付フレーム上部および取付フレーム下部によって、測定フレーム垂直面内で移動可能に保持されており、これにより、測定フレーム３は、測定フレーム垂直面内で平行移動し、回転することができるようになっている。

測定フレーム３は、測定フレーム垂直面内で移動可能な測定フレーム３を遊びなく保持するための予備加圧システム１４によって、取付フレーム２と連結されている。現在の事例では、取付フレーム２の取付フレーム上部および取付フレーム下部の双方に、予備加圧システム１４が設けられている。予備加圧システム１４は、測定フレーム３の両側に延びている。予備加圧システム１４は、受動的な弾性部材、現在の事例では、コイルばね１６を備える。ばね１６は、打撃によって発生する杭１１の加速運動が測定フレーム３に設けられた測定装置４ａ、４ｂに損害を与えないように、測定フレーム３をその第２の位置に向けて付勢している。ばね１６は、測定フレーム３をその第２の位置に向けて付勢するために、細長い部材１５ａを介して測定フレーム３と接続されている。予備加圧システム１４は、概略的に描かれている測定フレーム駆動システム５ａ、５ｂを備える。測定フレーム駆動システム５ａ、５ｂは、測定フレーム垂直面内で作用線１８を有する。測定フレーム駆動システム５ａ、５ｂは、第２の位置から第１の位置へ測定フレームを駆動するために配置されている。駆動システム５ａ、５ｂは、ばね１６に抗して測定フレーム３を駆動する。

取付フレーム２および測定フレーム３は、２つの測定フレーム停止面６ａ、６ｂと、２つのさらなる測定フレーム停止面７ａ、７ｂと、２つの取付フレーム停止面８ａ、８ｂとが一直線に並ぶように互いに配置されており、このことは、測定精度の観点から有益である。現在の事例では、予備加圧システム１４は、上に言及した停止面とも位置合わせされており、このことは、測定精度の観点から一層有益である。

本発明に係る測定システム１を用いて杭を打ち込むための方法の使用中に、該方法は、測定フレーム３を用いて杭１１および杭打ちシステム１０のうちの一方の垂直度を測定するために第１の位置と第２の位置との間で測定フレーム３を少なくとも１回は移動させる（具体的には、傾斜させる）ステップを含む。

図５は、本発明の測定システム１が設けられた、杭打ちシステム１０（ここでは図示せず）のスリーブ部材９を概略的に描いている。杭打ちシステムには、２つの測定システム１が設けられている。詳細に示されている上方の測定システム１は、杭１１の上面２８と係合する。上方の測定システム１は、打撃板３１を介して杭と連結されている。打撃板３１は、杭１１の上面２８と連結された第１の打撃板平面２９を有する。打撃板３１は、第２の打撃板平面３０を有し、第２の打撃板平面３０は、真水平面からの杭１１の上面２８のずれを測定するために上方の測定システム１にとっての基準面を提供するために、使用の際に上方の測定システム１と連結される。

概略的に示されている下方の測定システム１は、杭１１の垂直度を測定するために杭１１の外周部２４と係合する。

また、上記の説明および図面は、本発明のいくつかの実施形態を示すために含まれているのであって、保護の範囲を限定するために含まれているわけではないことは自明である。本開示を発端として、保護の範囲内にあり、本発明の本質を有するより多くの実施形態、および、従来技術と本特許の開示との自明な組合せであるところのより多くの実施形態が、当業者に明らかとなる。

Claims (15)

1. 杭（１１）の打込み中に該杭の垂直度を制御するための測定システム（１）であって、
   前記測定システムと杭打ちシステム（１０）とを連結するための取付フレーム（２）と、
   垂直度を測定するための少なくとも１つの測定装置（４ａ、４ｂ）が設けられた測定フレーム（３）であって、前記取付フレームと移動可能に連結されており、かつ、前記杭の垂直度を測定するために前記杭と係合する第１の位置と、前記杭打ちシステムの垂直度を測定するために前記杭打ちシステムと係合する第２の位置との間で移動可能である測定フレーム（３）と
   を備える測定システム。
2. 再現性のある方法で垂直度を測定するために前記第１の位置および前記第２の位置のうちの一方に向けて前記測定フレームを予備加圧するための、前記取付フレームおよび前記測定フレームと連結された予備加圧システム（１４）を備える、請求項１に記載の測定システム。
3. 前記予備加圧システムが、前記第１の位置および前記第２の位置のうちの一方に向けて前記測定フレームを予備加圧するための受動的な弾性部材（１６）を備える、請求項２に記載の測定システム。
4. 前記予備加圧システムが、前記第１の位置および前記第２の位置のうちの一方に向けて、前記測定フレームを駆動するため、および／または、予備加圧するための測定フレーム駆動システム（５ａ、５ｂ）を備える、請求項２または３に記載の測定システム。
5. 前記受動的な弾性部材が、前記第２の位置に向けて前記測定フレームを予備加圧するように配置されており、前記測定フレーム駆動システムが、前記第１の位置に向けて前記測定フレームを予備加圧するように配置されている、請求項３を引用する請求項４に記載の測定システム。
6. 前記予備加圧システムが、使用の際に、略水平な作用線（１８）を有し、該作用線（１８）に沿って、前記測定フレームが、前記第１の位置と前記第２の位置との間で移動可能である、請求項２〜５のいずれか一項に記載の測定システム。
7. 前記測定フレームが、前記杭の垂直度を測定するために前記杭と静的に係合する少なくとも２つの測定フレーム停止面（６ａ、６ｂ）を備える、請求項１〜６のいずれか一項に記載の測定システム。
8. 前記測定フレームが、前記杭打ちシステムの垂直度を測定するために前記杭打ちシステムと静的に係合する少なくとも２つのさらなる測定フレーム停止面（７ａ、７ｂ）を備える、請求項１〜７のいずれか一項に記載の測定システム。
9. 前記少なくとも２つのさらなる測定フレーム停止面（７ａ、７ｂ）が、前記杭打ちシステムの垂直度を測定するために前記取付フレームと静的に係合するように配置されている、請求項８に記載の測定システム。
10. 前記杭と静的に係合する前記少なくとも２つの測定フレーム停止面が、前記測定フレームの第１の側面（１９）に設けられており、前記杭打ちシステムと静的に係合する前記少なくとも２つのさらなる測定フレーム停止面が、前記測定フレームの第２の側面（２０）に設けられており、前記第２の側面が、前記第１の側面の反対側にある、請求項８または９に記載の測定システム。
11. 前記取付フレームが、前記杭打ちシステムの垂直度を測定するために前記取付フレームを介して前記杭打ちシステムと前記測定フレームとを静的に係合させるための少なくとも２つの取付フレーム停止面（８ａ、８ｂ）を備える、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の測定システム。
12. 前記杭の垂直度を測定するために前記測定フレームと前記杭とを接続するための細長い部材（１５ａ、１５ｂ）を備え、該細長い部材が、前記杭の垂直度を測定するために、前記杭の方を向いて前記杭と係合するように前記測定フレームから延びている、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の測定システム。
13. 杭と船舶とを連結するための杭案内システム（１３）と、
    杭打ち装置（１０）と、
    前記杭打ち装置または前記杭案内システムと連結された、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の測定システム（１）と
    を備える杭打ちシステム。
14. 前記測定システムが、前記杭の垂直度を測定するために前記杭の外周部と接続されるか、または、真水平面からの上面のずれを測定するために前記杭の前記上面と接続される、請求項１３に記載の杭打ちシステム。
15. 請求項１〜１２のいずれか一項に記載の測定システムを用いて杭を打ち込むための方法であって、
    前記測定フレームを用いて前記杭および前記杭打ちシステムのうちの一方の垂直度を測定するために前記第１の位置と前記第２の位置との間で、前記測定フレームを移動させるステップ
    を少なくとも１回は実行することを含む方法。

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