TW202117139A - 打樁機及方法 - Google Patents

Abstract

揭示一種用於將一樁打入至地面的打樁機總成。該總成包括：界定一腔室的一殼體，該腔室係構造成容納一流體；一定位元件，係構造成將該殼體定位在該樁處或在該樁上；及致動手段。該致動手段的致動使該腔室相對於該定位元件位移，使得該腔室係遠離該樁移動至一升高位置。該致動手段係構造成從該升高位置釋放該腔室以朝向該樁位移，使得該腔室將力施加在該定位構件上，以可控制地將該樁打入至該地面。該總成更包括緩衝手段，該緩衝手段係構造成當將該樁打入至該地面時可控制地緩衝由該腔室施加在該樁上的力。該緩衝手段係構造成將該腔室回彈至一回彈位置。該致動手段的進一步致動使該腔室相對於該定位元件位移，使得該腔室從該回彈位置移動至該升高位置。也揭示一種用於控制該打樁機總成的控制系統及一種使用該打樁機總成將一樁打入至地面的方法。

Description

打樁機及方法

本發明係有關一種打樁機，且更具體地，係有關一種適用於離岸操作的打樁機。本發明也有關一種用於將樁向下打入至地面的方法。

在離岸將樁打入至地面典型地係涵蓋經由撞擊板將撞錘或錘從某個高度下降到樁的頂部。為了將錘的向下撞擊力施加在樁的頂部的較大表面積上且保護樁的頂部不受損壞，通常已經在撞擊板或砧座的底面及樁的頂部(參見DE8900692U1)之間置放木製撞擊襯裡。為了更佳地保護撞擊板及樁的頂部，也已經提出使用與撞擊板連接的壓力氣體彈簧(參見DE8900692U1)。為了保護錘及樁的頂部不受錘直接撞擊在樁上造成的損壞，也已經提出使用在撞擊板頂部的填充液體的壓力室，以在錘及樁的頂部之間提供液體阻力及捕獲氣墊(參見GB1576966A)。為此目的，也已經提出使用彈簧盤或液壓塊堆疊，以在錘及樁的頂部上的撞擊板之間提供緩衝(參見US2184745A及US3498391A)。在Hollandsche Beton Groep研發的所謂的HYDROBLOK撞擊錘中，也已經敘述在錘上方使用油及氣體緩衝器堆疊，以緩衝在樁的頂部上錘對砧座的撞擊。也已經提出在錘上方使用水柱以提供向下的驅動力給錘(參見WO2018030896、WO2013112049及WO2015009144)。

然而，已知的打樁機的設計並不非常適合於將大直徑的樁打入至離岸地面。習知打樁機在撞擊力方面受到限制，它們的錘可以施加到樁的頂部。對於較大的樁(典型地係為直徑大於6公尺的邊緣)，習知打樁機的錘所提供的撞擊力必須分配在更大的區域上。亦即，習知錘的力必須從錘撞擊砧座的樁中心分配到此直徑很大的樁的邊緣。此需要在錘及樁之間置放非常大的砧座。

根據本發明的第一態樣，提供一種用於將一樁打入至地面的打樁機總成，該地面較佳係為離岸，該總成包括： 界定一腔室的一殼體，該腔室係構造成容納一流體； 一定位元件，係構造成將該殼體定位在該樁處或在該樁上，其中該定位元件的至少一部分係定位在該腔室及該樁之間； 致動手段， 其中該致動手段的致動使該腔室相對於該定位元件位移，使得該腔室係遠離該樁移動至一升高位置，且 其中該致動手段係構造成從該升高位置釋放該腔室以朝向該樁位移，使得該腔室將力施加在該定位構件上，以可控制地將該樁打入至該地面；及 緩衝手段，包含一緩衝室，該緩衝室係構造成容納一緩衝流體，該緩衝手段係構造成當將該樁打入至該地面時經由該緩衝流體的壓縮來可控制地緩衝由該腔室施加該在樁上的力； 其中該緩衝手段係構造成當該緩衝流體的壓力產生超過該殼體的重量的一向上力時將該腔室回彈至一回彈位置； 其中該致動手段的進一步致動使該腔室相對於該定位元件位移，使得該腔室從該回彈位置移動至該升高位置。

此配置提供打樁機總成，該打樁機總成以有效的方式將樁打入至地面，尤其是較大的樁(典型地具有直徑大於6公尺的邊緣)。與已知的錘配置相反，在此配置中，沒有錘被封閉在殼體內且被主動地驅動到樁上。取而代之的是，從遠離樁的一定距離釋放例如水的流體室，以將樁打入至地面。該配置係允許使用具有較大質量的腔室(具體地，在填充流體時)，且由腔室施加「推力」到樁上，而不是驅動錘或撞錘重量。與習知的錘配置相比，此種配置提供更漸進的撞擊，且藉此產生更少的水下噪音。來自已知裝置的水下噪音的減少是雙重的。首先，減少每個撞擊的峰值噪音位準，且另外地，腔室的質量很大，使得打樁機所需的撞擊更少，且因此減少累積的噪音(撞擊次數×每次撞擊的峰值噪音)。

另外，使用定位元件將殼體定位在樁上(位於樁的邊緣上或附近)係允許殼體及樁之間的精確對準(不需要中間元件，諸如砧座)。接著，由殼體施加的力可以藉由定位元件直接地施加到樁上，而不必經由砧座分配。這些因素的兩者有助於避免由於兩者之間的未對準導致在樁或打樁機總成上的不必要應力。另外，與先前技術的總成及/或裝置相比，沒有真正的部件撞擊(例如金屬砧座上的金屬錘)，使該操作成為低水下噪音打樁操作。

緩衝手段的使用係允許來自高質量的殼體/腔室的更高的撞擊能量位準逐漸地施加。在使每次撞擊在樁上的效應持續更長的時間時，減小峰值力及樁振動，且藉此也減小水下及空中噪音。如此，對於此種配置，減少在打樁操作之期間對噪音減輕措施(例如，噪音減輕氣泡幕)的需求。更逐漸施加撞擊力也有助於產生更均勻的樁負載，藉此減少樁中的應力波動以及樁的安裝疲勞。

藉由利用在抬升腔室時的回彈效應，減少將樁打入至地面所需的能量輸入。亦即，腔室僅在整個距離內被抬升至其升高位置，以供初始抬升。在隨後的抬升中，僅需要將腔室從回彈位置抬升到升高位置的能量輸入。如此，減少將腔室抬升至其升高位置所需的總能量輸入。換句話說，利用腔室的回彈，作為腔室完全升高的部分貢獻。

適當地，該致動手段包含至少一個致動器。

適當地，該致動手段係位於該腔室及該定位元件的至少一部分的中間。以此方式(亦即，在腔室及定位元件的一部分之間的空間中)來定位致動手段有助於整個腔室/殼體的抬升(亦即，致動手段從腔室的下方向上地推動以抬升腔室)，且因此允許使用具有更大質量的較大腔室/殼體，以將樁打入至地面。

適當地，該致動手段包含一中央移動元件，該中央移動元件具有一伸出位置及一縮回位置。

適當地，該致動手段的致動使該中央移動元件從該縮回位置移動至該伸出位置。

適當地，該致動手段包含一流體室，該流體室係構造成容納一流體，其中在該流體室內的流體量的增加使該中央移動元件從該縮回位置朝向該伸出位置移動。

適當地，該致動手段的中央移動元件具有對應於該腔室的回彈位置的一半伸出位置。

適當地，該致動手段更包含一額外的流體室，其中該中央移動元件根據該等流體室的流體壓力在該伸出位置及該縮回位置之間移動。

適當地，該致動手段包括鎖定手段，該鎖定手段係構造成將該腔室保持(或鎖定)在該回彈位置處。此允許腔室在回彈位置「被抓住」。如此，抬升操作係為更可控制的，允許在需要時執行進一步的抬升操作(從回彈位置抬升至升高位置)。

適當地，該鎖定手段係構造成藉由將該中央移動元件鎖定或實質固定在該半伸出位置來將該腔室保持在該回彈位置處。

適當地，該鎖定手段包含一回流閥，該回流閥具有一打開構造及一鎖定構造，其中在該鎖定構造中，該回流閥係構造成允許在該致動手段的流體室內的流體量增加而不是減少。

適當地，在該回彈位置，該腔室係為實質固定的。尤其，回彈位置係對應於腔室的回彈或反彈的頂部，使得防止能量損失。

適當地，該總成更包含一控制系統，該控制系統係構造成控制該致動手段的致動。

適當地，該控制系統係構造成監控該腔室的移動及/或位置。此允許控制系統判定何時腔室已經到達其最低位置及/或何時腔室朝向回彈位置回彈及/或何時腔室已經到達回彈位置。

適當地，該控制系統係構造成當該腔室回彈至該回彈位置時，在該打開構造及該鎖定構造之間切換該回流閥(亦即，從打開構造到鎖定構造)。如此，一旦腔室到達回彈位置且藉由重力朝向樁拉回，則回流閥係將腔室實質固定在回彈位置。

適當地，該致動手段的流體室係流體地耦接至一蓄能器。蓄能器係用於在循環過程中根據需要，儲存來自致動器的流體室及通道的加壓流體，在該通道中流體流入至流體室或從流體室流出。

適當地，該蓄能器係構造成在該腔室的回彈之期間提供流體給該致動手段的流體室，以便驅動該中央移動元件從該縮回位置朝向該半伸出位置移動。此有助於確保致動手段在回彈後在一位置「抓住」腔室。

適當地，該致動手段的中央移動元件係連接至該腔室且可以隨著該腔室移動，使得當該腔室回彈至該回彈位置時，該中央移動元件從該縮回位置移動至該半伸出位置。此有助於確保致動手段在回彈後在一位置「抓住」腔室。

適當地，該緩衝手段包含至少一個緩衝元件，該至少一個緩衝元件包含一中央移動元件，該中央移動元件具有一伸出位置及一縮回位置，其中當該中央移動元件從該伸出位置移動至該縮回位置時，該緩衝室的容積係減小。

適當地，該至少一個緩衝元件包括一阻尼元件，該阻尼元件係與該緩衝元件的中央移動元件呈一體的。阻尼元件有助於使腔室及緩衝元件之間的撞擊平滑化。

適當地，該至少一個緩衝元件包括一容積平衡器元件，該容積平衡器元件係與該緩衝元件的中央移動元件呈一體的。容積平衡器元件有助於防止在阻尼元件上過大的壓力。

適當地，該緩衝手段係與該致動手段呈一體的。亦即，致動手段包括緩衝手段。此減少對另外的組件的需求，且使總成更易於構造及維護。另外，藉由將緩衝手段與致動手段組合，緩衝手段也可以位於腔室及定位元件的至少一部分的中間，而沒有受限的空間。在將緩衝手段定位在腔室及定位元件的至少一部分之間的空間中時，允許容易地進行維護及其他類型的活動。

適當地，該致動手段包含一緩衝室，該緩衝室係構造成容納一緩衝流體，其中當該中央移動元件從該伸出位置移動至該縮回位置時，該緩衝室的容積減小。

適當地，該致動手段包含調整手段，該調整手段係構造成調整該致動手段的內部緩衝特性。適當地，該調整手段係構造成控制在該緩衝室內的緩衝流體的量。此有助於控制在緩衝室內的緩衝流體的容積及壓力，且因此控制致動手段的緩衝特性。藉由可以調整這些特性，此構造係允許在打樁操作之期間精確地使用阻尼手段，且緩衝效應係調適成現場操作及實時的特性。

適當地，該調整手段係構造成控制在該緩衝室內的流體量。

適當地，該定位元件的至少一部分(定位在該腔室及該樁之間)係為一板元件，該板元件係構造成覆蓋該樁的一上表面。因為殼體及定位元件的構造，施加到樁中的力被適當地分配到樁的整個外周邊上，且因此，以節能(energy-efficient)之方式來執行打樁操作。

適當地，該定位元件更包含一套筒元件，該套筒元件可釋放地連接至該樁的一上部部分。套筒元件有助於保持樁及定位元件之間的相對位置/定向，且因此提供穩定及穩固的系統。

適當地，該殼體在其一端處包含一套筒部分，其中該套筒部分係構造成圍繞該定位元件的套筒元件，以提供該定位元件及該殼體之間的對準。以此方式，提供牢固的套筒總成(包括定位元件的套筒元件及殼體的套筒部分)，可以在打樁操作之期間提供穩定性給該總成。另外地，此構造將允許在打樁操作之期間總成的精確對準。換句話說，定位元件的套筒元件及殼體的套筒部分係提供殼體及定位元件的重疊部分。此有助於確保殼體及樁之間的相對側向位移/旋轉最小化，因此改善打樁機總成在樁上的穩定性。

適當地，該腔室具有一通道，該通道至少部分地延伸穿過其中。當通道延伸穿過整個腔室時，尤其是當軸向地延伸穿過腔室時，提供穿過其中的用於展開工具的路徑(例如鑽頭、水刀等)。當軸向通道係與中空樁的軸線同軸地定位時，該工具可以直接在樁下方進入土壤且對土壤操作，以減少土壤栓塞的阻力。例如，軸向通道可以用於置放防下降-墜落裝置，以在突然發生意外的大型樁組之情況下(一般在柔軟的土壤層中可能到幾公尺)防止起重機承受撞擊負載。在一些例子中，致動手段經由軸向通道與腔室接合。亦即，為了抬升腔室，致動手段係與軸向通道的邊界壁接合，且對其施加力。

適當地，該定位元件包含一引導元件，該引導元件係構造成至少部分地延伸穿過該通道。適當地，該引導元件係構造成當該腔室朝向該樁移動時，進一步延伸穿過該通道。換句話說，引導元件及通道係提供殼體及定位元件的重疊部分。此有助於確保殼體及樁之間的相對側向位移/旋轉最小化，因此提供打樁機總成在樁上的穩定性。

適當地，該腔室經由一導管填充有流體，該導管係設置在該殼體的壁中，該殼體具有用於控制該流體流量的一閥。如此，總成的腔室可以在現場填充，允許總成在空的情況下被運輸到操作現場。接著，可以根據應用將腔室填充至所欲的位準(亦即，適合於將樁打入至地面的所欲條件的位準)。

根據本發明的第二態樣，提供一種控制系統，用於控制根據本發明的第一態樣之打樁機總成，該控制系統包含： 至少一個控制器，係構造成致動該致動手段以： 將該腔室相對於該定位元件位移，使得該腔室遠離該樁移動至一升高位置； 從該升高位置釋放該腔室以朝向該樁位移，使得該腔室將力施加在該定位構件上，以可控制地將該樁打入至該地面；及 將該腔室相對於該定位元件位移，使得該腔室從該回彈位置移動至該升高位置。

藉由控制致動手段以此方式操作，在抬升腔室時可以利用回彈效應，如上所述有助於減少能量輸入。

適當地，該控制系統更包含一監控系統，該監控系統係構造成監控該腔室的移動及/或位置。

適當地，該控制系統係構造成當該腔室朝向該回彈位置回彈時，在該打開構造及該鎖定構造之間切換該回流閥。

適當地，該控制系統包含一感測器，該感測器用於判定該腔室的位置及/或該腔室相對於該定位元件的位移。

根據本發明的第三態樣，提供一種將一樁打入至地面的方法，該地面較佳係為離岸，該方法包含以下步驟： 提供一樁，該樁待被打入至該地面； 在該樁處或在該樁中以同軸配置之方式提供根據本發明的第一態樣之打樁機總成； 致動該致動手段使得該腔室遠離該樁移動至一升高位置；及 進一步致動該致動手段以釋放該腔室，使得該腔室朝向該樁位移且在該定位構件上施加力，以可控制地將該樁打入至該地面； 可控制地緩衝由該腔室施加在該樁上的力，以可控制地將該樁打入至該地面； 在該腔室回彈至一回彈位置之後進一步致動該致動手段，使得該腔室從該回彈位置移動至該升高位置。

所提出的方法係提供一種將樁打入至地面的簡單且安全的方法，在整個打樁操作之期間具有最大的穩定性及平衡的重量分配。藉由當可控制地將樁打入至地面時，可控制地緩衝由該腔室施加在樁上的力，該方法有助於使總成以最小的水下噪音產生且因此以最小的水下噪音傳播之方式來執行打樁操作。另外，藉由利用在抬升腔室時的回彈效應，減少將樁打入至地面所需的能量輸入。亦即，腔室僅在整個距離內被抬升至其升高位置，以供初始抬升。在隨後的抬升中，僅需要亦將腔室從回彈位置抬升到升高位置的能量輸入。如此，減少將腔室抬升至其升高位置所需的總能量輸入。換句話說，利用腔室的回彈，作為腔室完全升高的部分貢獻。

適當地，該方法更包含重複以下步驟： 致動該致動手段以釋放該腔室； 可控制地緩衝由該腔室施加在該樁上的力，以可控制地將該樁打入至該地面；及 在該腔室回彈至該回彈位置之後致動該致動手段，以使該腔室從該回彈位置移動至該升高位置，直到將該樁打入至該地面，打入至一預設(或預定義)位置。

適當地，該方法更包含用一流體實質填充該腔室的步驟。適當地，該流體係為來自該離岸位置的水。

如此處所使用的，應理解的是，與打樁機總成或其組件有關的用語「上部」、「下部」、「向上」、「向下」等，係指當定位在樁上時總成或組件的方向，尤其是垂直延伸的樁上。應理解的是，在非垂直方向上組裝/定位打樁機總成之前或定位該總成之後，可以相對應地調整此種用語。

如此處所使用的，應理解的是，組件的「伸出」位置及「縮回」位置係為相對用語。亦即，在伸出位置，組件相對於組件的縮回位置具有增加的長度(亦即，延伸長度)。當提及具有活塞或活塞及桿裝置(或其他)的組件時，在伸出位置，桿與該組件的縮回位置相比從各自的組件進一步伸出。因此，「半伸出」位置係指伸出位置與縮回位置之間的位置。例如，當伸出位置係指預定的延伸位準時，半伸出位置係指延伸位準小於預定延伸位準。例如，當提及構造成抬升及釋放殼體/腔室的致動器的延伸時，致動器的伸出位置可以對應於殼體/腔室的預定升高位置，且半伸出位置可以對應於殼體/腔室的預定半升高位置(例如回彈位置)。

如此處所使用的，應理解的是，關於殼體/腔室的「回彈」位置係指在受到緩衝手段的撞擊之後，殼體/腔室到達的位置。亦即，回彈位置係對應於殼體/腔室從升高位置釋放/下降之後從緩衝手段回彈的位置。由於系統內的能量損失/摩擦，回彈位置將位於下降位置(亦即撞擊位置)及升高位置之間。通常，此處所使用的回彈位置係對應於「反彈的頂部」或腔室在回彈期間(其中腔室係實質固定)到達的最高高度，儘管可以理解的是，與反彈的頂部的微小偏差可能仍被認為是回彈位置。否則，「回彈位置」可以稱為「反彈位置」或「回彈期間到達的半升高位置」。

如此處所使用的，應理解的是，「流體量」係指不受容積及壓力限制的流體量。例如，容納在腔室內的「流體量」可以是具有一定莫耳數的該流體的流體。通常，此量將對應於給定壓力下的容積。應理解的是，在任何給定時刻，在其中容納流體之腔室內的流體的容積及壓力將根據腔室的容積(該容積可以是可變的)而定。

如此處所使用的，應理解的是，「緩衝流體」係指適合用於緩衝器/阻尼器的流體。通常，此處所使用的「緩衝流體」尤其是指氣體，氣態允許其壓縮以幫助緩衝/阻尼。

圖1至圖5係顯示用於將樁12打入至地面的打樁機總成10的例子。打樁機總成10包括界定腔室32的殼體14。亦即，殼體14包含由外壁30界定的內部容積(亦即腔室32)。在此例子中，殼體14係為實質圓柱形的(亦即，殼體14的外壁30係為實質圓柱形的)。殼體的圓柱形形狀使該總成易於運輸。另外，圓柱形形狀係允許在殼體內部累積的壓力的良好負載傳遞。在撞擊期間的內部壓力在殼體的壁中產生環向應力。然而，在其他例子中，可以使用不同形狀的殼體。

腔室32係構造成容納流體，例如水。換句話說，腔室提供大致密封的空間，該空間係構造成容納且保持在其中的一定容積的流體。殼體14可以在其壁中包括閥，該閥係耦接至流體源/儲存槽(例如，經由管道或導管)，以允許在使用之前或在使用期間填充腔室32。以此方式，可以將總成與空的腔室一起運輸到操作現場。接著可以將腔室32在現場填充達至所欲位準(在抬升腔室32之前或在抬升時以及在等待釋放時)。應理解的是，可以預先決定「所欲位準」以產生用於將樁打入至地面的預定撞擊能量。用於填充腔室32的水可以是從離岸位置泵抽的水，例如海水。

在此例子中，腔室32具有可以保持約1000至5000噸水的容積。此容積的腔室32通常適於將直徑為約6至15公尺的單樁打入至地面。當用水來填充腔室32時，殼體14的總質量(包括其中的水)可能比用於打樁操作的典型驅動錘的質量大至少8倍(適當地，大約大8至12倍)。例如，大的液壓撞擊錘的質量可以是大約200至270噸，而其中帶有水的殼體14的總質量可以是大約2700噸。

打樁機總成10更包括定位元件，該定位元件係構造成將殼體14定位在樁12處或在樁12上。定位元件包括位於腔室32及樁12之間的部分。在此例子中，此部分係為板元件38，該板元件38係構造成覆蓋樁12的上表面。板元件38可以根據樁12的橫截面形狀而具有任何適合的形狀。例如，板元件38可以是圓形的(對應於圓柱形樁)。在所示的例子中，板元件38的輪廓是環形的，對應於圓柱形/管狀的樁12。

在此例子中，定位元件更包含套筒元件20，該套筒元件20可釋放地連接至樁12的上部部分。換句話說，套筒元件20係構造成圍繞樁12的上部部分。在此例子中，套筒元件20的輪廓是圓柱形/管狀的，以與圓柱形/管狀的樁12相對應。

在此例子中，板元件38係設置在套筒元件20的一端處(具體地，軸向端)。板元件38可以定位在套筒元件20的圓柱壁的頂部上，或者在其外部邊緣處或與其鄰近的位置處附接或耦接至套筒元件20的上表面。以此方式，當定位在樁12上時，板元件38係構造成利用從其中向下突伸的套筒元件20位在樁12的上表面上。在例子中，套筒元件20及板元件38可以形成為單個整體組件，或者替代性地，板元件38可以例如藉由焊接或黏合劑耦接至套筒元件20。

在此例子中，定位元件係至少部分地設置在殼體14的一端處。亦即，當將總成定位在樁12上時，定位元件係至少部分地定位成鄰近殼體14的一端或耦接至殼體14的一端，尤其是殼體的下端。在此例子中，板元件38及套筒元件20皆位於殼體14的下端處。此緊密的定位係允許在打樁操作之期間總成的精確對準。

在此例子中，殼體14在其一端處包括套筒部分16。套筒部分16係構造成至少部分地圍繞定位元件的套筒元件20，以提供定位元件及殼體14之間的對準。換句話說，殼體14的套筒部分16係構造成在定位元件的套筒元件20上方延伸且至少部分地與定位元件的套筒元件20重疊。以此方式，在打樁操作之期間(當殼體14相對於定位元件移動時)，套筒部分16確保殼體保持與樁軸向對準。藉此，該配置在打樁操作之期間保持穩定。套筒部分16可以具有確定的長度，以確保在打樁操作的每個階段與套筒元件20至少有一定程度的重疊，而與腔室32及樁12之間的軸向間隔無關。

打樁機總成10更包括致動手段。在此例子中，致動手段包含至少一個致動器44，或者在所示例子中包含複數個致動器44，例如液壓或氣動致動器。

在此例子中，致動器44位於腔室32及板元件38的中間(亦即，兩者之間)。換句話說，在腔室32的下部部分及板元件38之間設置有空間(或分離區域)，致動器44係位於該空間中。

在使用中，打樁機總成10係定位在樁12上以被打入至地面。樁12可以在岸上或離岸。通常，儘管樁12可能偏離垂直配置，但樁12係從地面實質垂直地延伸。

打樁機總成10係以同軸配置之方式定位在樁12上。亦即，當定位在樁12上時，殼體14係構造成沿著樁12的縱向軸線從樁12延伸。例如，對於垂直樁，腔室的軸線(例如，實質圓柱形的腔室的縱向軸線)將從樁12的軸線垂直地延伸。

在一些例子中，腔室32可以具有延伸穿過其中的通道。該通道可以是軸向通道，例如沿著腔室32的實質垂直延伸的縱向軸線延伸。通道可以提供一路徑，該路徑用於穿過其的展開工具(例如鑽頭、水刀等)。當軸向通道係實質與中空樁的軸線同軸地定位時，該工具可以直接在樁下方進入土壤且對土壤操作，以減少土壤栓塞的阻力。

在此例子中，致動器44在對應於樁的壁的位置中定位在板元件38上。換句話說，致動器44係與樁的軸向延伸壁對準。例如，在所示的打樁機總成中，致動器44係繞著環形板元件38的圓周/外周邊定位，以便與圓柱形樁12的圓周相對應。以此方式，在打樁操作之期間，殼體/腔室施加的力係直接作用在樁上(經由致動器)，因此使樁上的應力最小化。

根據致動器44的規格及待被抬升的質量，可以使用任何適合數量的致動器44。在此例子中，致動器44繞著板元件38的整個外周邊(對應於樁12的壁)定位以確保殼體14的均勻性抬升。然而，在其他例子中，可以使用較少的致動器44，等間隔繞著外周邊。

在將打樁機總成10定位在樁12上之後，致動器44被致動，使得腔室32遠離樁12移動。換句話說，致動手段的致動使腔室32相對於定位元件位移，使得腔室32遠離樁12移動。整個腔室係遠離樁向上地移動至升高位置。

可以以任何適合的方式來提供致動器44的致動(對應於所使用的致動器44的類型)，例如，可以根據所使用的致動器44的類型經由液壓或氣動壓力來提供致動。可以使腔室32位移，直到其到達距樁的預定距離為止(例如，對應於其中腔室32具有適合於將樁打入至地面的預定位能/撞擊能量的位置)。

接著，致動器44被進一步致動以釋放腔室32，使得腔室32朝向樁12位移。亦即，在此例子中，腔室32被釋放以便從升高位置朝向樁12向下地下降。在釋放腔室時，致動器44係允許僅由於重力(亦即，沒有另外的驅動力)而使腔室朝向樁12下降。

可以藉由使致動器44減壓來釋放腔室32，例如藉由至少部分地移除每個致動器44內的致動壓力(亦即，液壓或氣動壓力)以使腔室32不受支撐。因此，腔室32的重量迫使致動器44縮回。在其他例子中，定位元件或致動手段可以包括鎖定手段，該鎖定手段係構造成將腔室32實質固定在預定高度處。一旦固定在適當位置，可以在腔室「解鎖」且釋放之前，將致動手段縮回。

在釋放之後，腔室下降且在定位構件上施加力(具體地，向下的力)。在此例子中，經由致動器44將力施加在定位構件上。在一些例子中，在將致動器44完全縮回之後，腔室32下降(經由由致動器44所佔據的空間)且撞擊致動器44。替代性地，當致動器縮回時，腔室32下降，且當致動器達到完全縮回時，腔室32撞擊致動器44。撞擊力從致動器44傳遞到板元件38，且經由板元件38傳遞到樁12。

上述配置的優點在於，較大的質量(在此例子中為較大的水室)下降在樁12上，而不是驅動較小的錘來撞擊樁12。如此，與利用錘的撞錘之撞擊的總成相比，來自較大質量的力將樁「推入」至地面，產生的水下噪音更少，且對樁造成的應力較小。在習知錘裝置中，致動器係用於經由砧座將錘打入至樁的中心，該砧座將力分配給樁。對於較大的樁，需要較大的砧座來分配施加的力。在上述配置中，經由致動器及定位元件將力傳遞到樁係消除對砧座的需求，且因此更適合於較大的樁。

在此例子中，殼體14包括撞擊表面46，該撞擊表面46係構造成在釋放腔室之後與致動器44撞擊。在此例子中，撞擊表面46係為與致動器44的定位相對應的環形表面。如此，由殼體14施加的力係集中在致動器44上，導致將力更有效地傳遞到致動器(且接著是傳遞到樁)，藉此減少習知撞擊錘對大型砧座的需求。

在此例子中，總成10更包含緩衝手段，該緩衝手段用於當將樁打入至地面時可控制地緩衝由腔室32施加在樁12上的力。提供緩衝手段係有助於當將樁打入至地面時，控制殼體/腔室施加在樁12上的力。此允許藉由緩衝在較長的時間段施加的力來控制峰值力(例如降低峰值力以減小水下噪音)。可以使用任何適合的緩衝手段，例如，緩衝手段可以包括至少一個緩衝元件。

在圖6a中顯示緩衝元件100的例子。緩衝元件100可以位於任何適合的位置。例如，緩衝元件100可以位於與致動器44鄰近(例如，在致動器44的徑向內部或外部)或在間隔開的致動器44之間。當腔室32被釋放時，致動器44可以縮回到緩衝元件100的上端，使得腔室32當與致動器44相對時會撞擊緩衝元件100。以與先前針對致動器44所述的相同方式，緩衝元件100可以位於對應於樁的壁的位置，以有效地傳遞力。

緩衝元件100包括中央移動元件，在此例子中為活塞及桿裝置102。在此例子中，緩衝元件100具有直徑為約500mm至1200mm的活塞及直徑為約200mm至700mm的桿。儘管可以根據所需的阻尼特性使用任何適當尺寸的緩衝元件。

活塞及桿裝置102具有伸出位置及縮回位置，且緩衝元件100係構造成當活塞及桿裝置102從伸出位置移動至縮回位置時，緩衝由腔室32施加在定位構件上的向下的力。在此例子中，緩衝元件100包括緩衝室104，該緩衝室104係構造成容納緩衝流體(例如，諸如氮的氣體)。當活塞及桿裝置102從伸出位置移動至縮回位置時，緩衝室104的容積係減小且其中的流體被壓縮。此使活塞減速且因此也使腔室32減速(且最終使其停止)，將活塞及桿裝置102朝向其縮回位置驅動。換句話說，緩衝元件100經由壓縮緩衝流體來可控制地緩衝由腔室32施加在樁上的力。

可以在使用之前根據阻尼/緩衝的所需位準來設定緩衝元件100的緩衝特性(或者在撞擊之間調整)。例如，可以設定緩衝室104中的流體量以最佳化在樁上的撞擊特徵(亦即，力-時間、dF/dt、響應)。換句話說，可以最佳化緩衝特性，以便減少所產生的噪音/樁振動，且同時仍提供所需的驅動性能。例如，在阻尼之後施加的峰值力應該減小峰值力，藉此減少振動及噪音。然而，在阻尼之後施加的峰值力仍應該足以克服靜態土壤阻力(典型地係在數百個MN(meganewton)之範圍內)。

每個緩衝元件的緩衝特性之選擇可以根據腔室32的撞擊能量及/或所使用的緩衝元件100的數量及/或待被打入至地面的樁12的尺寸及/或將樁12打入至地面所需的腔室32的「下降」的較佳數量及/或預期的靜態土壤阻力。

在此例子中，緩衝元件100包括另一緩衝室106，該另一緩衝室106係構造成容納緩衝流體。緩衝室104、106被活塞分開(且彼此密封)。可以控制每個緩衝室104、106中的流體量(且因此可以控制在它們之間的相對壓力)以控制緩衝元件100的緩衝特性。換句話說，每個緩衝元件100具有平衡狀態(亦即，由於作用在活塞上的反作用力相互抵消，導致活塞處於靜止的狀態)。可以設定每個緩衝室104、106中的流體量，使得緩衝元件100被預先拉緊且因此防止腔室32對樁的硬撞擊。

緩衝元件100可以包括調整手段，該調整手段係構造成調整緩衝元件100的內部緩衝特性。例如，緩衝元件100可以控制一個以上的閥，該一個以上的閥係構造成控制緩衝室104、106中的至少一者內的流體量或流體壓力。

例如，在平衡狀態下，緩衝元件100的緩衝室104、106可以具有約60巴至140巴的初始壓力。在緩衝由腔室施加在樁上的力之期間，緩衝室104中的峰值壓力可以達到約100巴至約600巴的峰值壓力。

在打樁操作的初始階段，緩衝元件100的平衡狀態可以包括腔室的重量(在其中有水或沒有水)。亦即，每個緩衝元件100的緩衝室104、106可以被加壓直到緩衝室104、106中的壓力(更具體地，緩衝室104、106之間的壓力差)使得腔室的重量係由來自緩衝元件100的向上合力支撐(亦即，腔室32被緩衝元件100略微地抬升)。在致動手段的致動時，致動器44從緩衝元件100承受腔室32的重量。如此做時，每個緩衝元件的活塞將找到新的平衡位置。

腔室32對活塞及桿裝置102的撞擊可以壓縮(每個緩衝元件100的)緩衝室104中的流體，直到其中的壓力(在此例子中，緩衝室104、106之間的壓力差)產生大於腔室重量的向上的力(跨所有緩衝元件100)。在此情況下，腔室可能「反彈」或「回彈」到回彈位置。亦即，一旦緩衝元件100的活塞已經到達其縮回位置，則活塞將開始部分地朝向其伸出位置移動，到達對應於腔室的回彈位置的半伸出位置。接著，在額外的緩衝室106中的緩衝流體被壓縮以使活塞的向上移動減速。在一些例子中，當腔室32在其反彈的頂部處(亦即，在回彈位置處)時，致動器44可以被致動以進一步抬升腔室32(以開始另一個衝程)。如此做時，當腔室處於回彈位置時開始抬升操作時，減少使腔室返回至其升高位置所需的能量輸入。換句話說，每個緩衝元件100的緩衝室104、106提供彈簧作用，使得當可控制地釋放殼體以將樁打入至地面時，緩衝手段的彈性係允許更佳地分配向下的力，且同時顯著地減少水下噪音。

在圖6b中顯示緩衝元件1000的另一個例子。緩衝元件1000通常對應於緩衝元件100，且相對應的特徵係以相同的方式標記(僅以前綴10-而不是1-)。

在此例子中，緩衝元件1000更包括阻尼元件或減震器1008，該阻尼元件或減震器1008係與緩衝元件1000的中央移動元件1002呈一體。尤其，阻尼元件1008係與中央移動元件1002的桿呈一體且可以在其中移動。

阻尼元件1008的至少一部分係從中央移動元件1002的桿的上部部分向上地延伸。以此方式，腔室32將首先撞擊阻尼元件1008，而不是緩衝元件1000的中央移動元件1002。如此，阻尼元件1008減弱一些原本直接施加到中央移動元件1002的力。如此做時，中央移動元件1002更逐漸地加速，且腔室32及中央移動元件1002之間的速度差在兩者間受到撞擊之前被減小。此有助於使腔室32及緩衝元件1000之間的撞擊平滑化。另外，減小流體室1004中的最大壓力，以減低緩衝元件1000的設計壓力。可以使用任何適合的阻尼元件或減震器。在此例子中，阻尼元件1008係為液壓阻尼元件，經由液壓流體的壓縮及受限流動來減弱施加的力。

當殼體32撞擊阻尼元件1008時，阻尼元件1008被加速。壓力在阻尼元件1008內累積。最終，壓力累積係使得阻尼元件1008將力施加至中央移動元件1002，中央移動元件1002也加速。

在一些例子中，當阻尼元件1008相對於緩衝元件1000位移時，阻尼元件1008中的壓力可能變得非常高。例如，當使用具有高「緩衝剛度」的緩衝元件1000時，阻尼元件1008相對於中央移動元件1002的小位移將導致壓力的大幅增加。為了在此種情況下幫助減小阻尼元件1008中的壓力，緩衝元件1000可以更包括一個選擇性的容積平衡器元件1010，該容積平衡器元件1010係與緩衝元件1000的中央移動元件1002呈一體，如圖6b所示。

在此例子中，容積平衡器元件1010包括安裝在緩衝元件1000的中央移動元件1002內的活塞元件1030。尤其，活塞元件1030係安裝在中央移動元件1002的活塞內。

平衡器腔室1032係界定在中央移動元件1002內。活塞元件1030可以相對於中央移動元件1002移動，藉此活塞元件1030相對於中央移動元件1002的移動改變平衡器腔室1032內的容積。平衡器腔室1032係流體地耦接(例如藉由閥元件)至流體室1006，使得當平衡器腔室1032的容積減小時，其中的流體被迫進入至流體室1006中(亦即，藉由活塞元件1030將流體從平衡器腔室1032泵抽到流體室1006)。

在中央移動元件1002的初始位移之期間(向下)，由於流體室1004中壓力的增加，活塞元件1030被向上按壓。此減小平衡器腔室1032的容積且將流體泵抽到流體室1006中，增加在其中的壓力。此使得補償由於緩衝元件1000的中央移動元件1002的位移而導致的流體室1004的容積減小。如此，在緩衝元件1000的腔室1004、1006內的壓力保持實質相等且沒有力累積在中央移動元件1002上。在中央移動元件1002的一定衝程之後，活塞元件1030將被向上按壓至其最大程度，且將開始累積流體室1004中的壓力。

以此方式，容積平衡器元件1010係作用成在中央移動元件1002的初始位移期間減小緩衝元件1000的「緩衝剛度」。此有助於減緩在阻尼期間在阻尼元件1008內的壓力的增加。

在圖1至圖5所示的例子中，緩衝手段可以與致動手段呈一體，而不是包括與致動器44分開的緩衝元件100。亦即，每個致動器44也作用成當將樁打入至地面時緩衝由腔室32施加在樁12上的力。如此，當參考圖1至圖5所示的例子時，用語「致動手段」及「緩衝手段」通常可以互換地使用。

圖7係顯示此例子的致動器44(具有整合的緩衝功能性)的橫截面。致動器44包括中央移動元件，亦即活塞48，中央移動元件具有伸出位置及縮回位置。致動器44包括流體室(或流體容積)58，流體室58係構造成容納流體，例如諸如油的適合的液壓流體。在使用期間，在流體室58內的油量的增加導致中央移動元件48從縮回位置朝向伸出位置移動(亦即，導致致動器44被致動)。

在此例子中，活塞48係為長形的且至少部分地容納在致動器殼體54內。活塞48可以在致動器殼體54內移動，但經由活塞48的突緣部分62及致動器殼體54的唇部部分50之間的接合而防止與致動器殼體54分開。

在此例子中，流體室58係由在活塞48內軸向地延伸的中空空間來界定。流體室58係構造成收容導管/通道59，該導管/通道59將流體室58流體地耦接至流體源/儲存槽。在此例子中，導管59係從與致動器44的底部鄰近的位置向上地延伸，導管59係與流體室58的中空空間實質同軸的。在活塞48處於縮回位置之情況下，導管59係構造成實質填充流體室58。

當經由導管59將油提供到流體室58時，流體室58中的壓力增加。此導致活塞48相對於導管59移動。具體地說，活塞48沿著導管59軸向地滑動，藉此增加流體室58的容積。

在此例子中，致動器44包括閥70，該閥70係構造成控制流入或流出流體室58的流量。閥70經由導管59流體地耦接至流體室58。

在此例子中，致動器44更包括額外的流體室60，該額外的流體室60係構造成容納流體，例如諸如油的液壓流體。在此例子中，額外的流體室60係界定在活塞48的外表面及致動器殼體54的內表面之間。活塞48及致動器殼體54的內表面之間的空間係對應於流體室60。

在此例子中，致動器44包括閥72，該閥72係構造成控制流入或流出流體室60的流量。儘管在圖7中未顯示，在一些例子中，額外的流體室60係流體地耦接至第一流體室58。亦即，閥70及72可以藉由導管或管道耦接。在此種例子中，當活塞48處於縮回狀態時(亦即，在致動之前或在致動之間)，流體室60可以用於儲存來自第一腔室58的流體。換句話說，當兩個閥70及72打開時(且藉由閥70、72將流體室58及60流體地耦接)時，隨著活塞的伸出/縮回，可以允許油在流體室58及60之間通過。在一些例子中，流體室58的最大容積(當活塞48處於其最大伸出位置時獲得)係實質等於流體室60的最大容積(當活塞48處於其最大縮回位置時獲得)。

通常(例如在閥74打開之情況下)，根據流體室的流體壓力，中央移動元件在伸出位置及縮回位置之間移動。亦即，如果流體室58中的油的壓力高於流體室60中的流體的壓力(例如，由於腔室32對活塞48的撞擊)，則活塞48從伸出位置移動至縮回位置(達到平衡)。當活塞移動時，腔室58中的流體被迫排出到流體室60。

根據殼體32的質量及施加在樁12上的預期力，可以判定每個流體室58及60中的油的量，以提供活塞48的特定平衡位置。例如，平衡位置可以對應於活塞48處於相對伸出的位置，以防止殼體32對樁12的硬撞擊(且因此很大聲)。

致動器44係構造成當活塞48從伸出位置移動至縮回位置時緩衝由腔室32施加在定位構件上的向下的力。換句話說，致動器44係構造成使得當每個致動器44的活塞48從伸出位置移動至縮回位置時，使腔室減速。

在此例子中，致動器44包括緩衝室68，該緩衝室68係構造成容納緩衝流體，例如諸如氮的氣體。在此例子中，緩衝室68係界定在導管59的外表面及致動器殼體54的內表面之間。尤其，致動器殼體54藉由活塞48的突緣部分62被分成緩衝室68及流體室60。

當活塞48從伸出位置移動至縮回位置時，緩衝室68的容積係減小。尤其，當活塞48在導管59上朝向致動器44的底部滑動時，緩衝室68的容積係減小。

致動器44的緩衝作用係由緩衝室68中的緩衝流體來提供。更具體地，當活塞48從伸出位置移動至縮回位置時，由於緩衝室68的容積減小，活塞48壓縮緩衝室68中的氣體。由緩衝室68中的氣體壓縮所提供的阻力係作用成使活塞48減速(且最終停止)(且類似地，油從流體室58到流體室60的通過) 。因此，將活塞48朝向其縮回位置驅動的腔室32也減速且最終停止。

在此例子中，致動器44包括調整手段，該調整手段係構造成調整致動手段的內部緩衝特性。尤其，致動器44包括閥74，該閥74係構造成控制緩衝室中的氣體量(儘管在圖7中未將閥74顯示為流體地耦接至緩衝室68)。如此做時，對於給定的負載，可以控制每個致動器44的緩衝室68中的壓力。如此，也控制活塞/腔室的減速度，且因此控制力-時間響應。

在使用中，當使用如圖7所示的致動器44時，每個致動器44中的閥70可以使用加壓的油(例如從儲存槽中泵抽)。類似地，每個致動器44的閥74中也可以使用加壓的氮。接著打開閥70以將流體提供到流體室58，藉此致動活塞48以抬升殼體14。典型的液壓範圍可以是從約200至420巴。

如先前所述，致動器44的致動係作用成將腔室32/殼體14抬升到升高位置。此時可以打開閥72，以便允許活塞48移動至其伸出位置而不必壓縮腔室60中的固定量的油。如此，當活塞移動至其伸出位置時，第二腔室60中的油被活塞的突緣部分62擠壓出(換句話說，突緣部分62朝向致動器44的唇部部分50行進)。

此時也可以打開閥74。首先，此允許活塞48移動至其伸出位置而不受腔室68中固定量的氣體(由於壓力降低而可能導致吸力)膨脹的限制。另外，此允許預定量的緩衝流體可以被提供到緩衝室68中。由於緩衝室68的容積的增加，氣體可以被泵入或吸入。緩衝室68中的典型峰值壓力可以為約200至800巴。

接著當致動器44到達預期的伸出位置時，關閉每個致動器的閥70、72、74。在流體室58中使用相對不可壓縮的液壓液體時，以此方式關閉閥係作用成將活塞鎖定在適當的位置。

接著可以打開每個致動器44的閥70及72，使得流體可以從每個致動器44的第一腔室58流到第二腔室60。此允許殼體14的重量及其中的液體的重量來推動活塞48向下地移動。當活塞48被向下地推動時，活塞48將經由其第二閥72將油從第一腔室58推動至第二腔室60中。同時，活塞48(或更具體地，活塞48的突緣部分62)壓縮腔室68中的氣體。所產生的在緩衝室68中的氣體壓力的增加將減慢且最終停止活塞48的向下移動，且藉此減慢且最終停止殼體14的向下移動。

作用成向下推動活塞48的力係經由壓縮氣體傳遞到樁12。氣體的壓縮係作用成改變作用力-時間響應；延長施加到樁12的力的持續時間，使得減小峰值力。 以與上述針對圖6a的緩衝元件100所述類似的方式，在氣體壓縮之期間，緩衝室68中的壓力可以上升，直到緩衝室68中的加壓氣體在每個活塞48上施加的向上的力超過殼體14的重量。如此，活塞48及腔室32將被向上地推動。亦即，活塞48將移動至對應於腔室32的回彈位置的半伸出位置。此反彈/回彈可能導致油從每個致動器44的第二腔室60中被按壓出且流回到其第一腔室58。

在一些例子中，在此回彈期間，作用成鎖定手段的每個致動器44的第二閥72係較佳地從打開位置切換到止回閥位置。此允許油在殼體的任何向上移動之期間從每個致動器44的第二腔室60流回到第一腔室58，但阻止油在相反方向上流動。因此，如果殼體14再次開始向下地加速，則油壓力將在每個致動器中的第一腔室58中累積。此將限制殼體14進一步移動。接著，打樁機總成10準備好進行下一個衝程。換句話說，致動器44可以被鎖定在半伸出位置；亦即在回彈位置或「反彈」的頂部處。如此做時，減少使腔室32從半伸出位置返回到其升高位置所需的能量輸入。

接著可以重複地使致動器44致動，直到將樁12打入至地面，打入至預設位置。

圖8至圖14係顯示打樁機總成110的另一個例子。此例子包括與先前例子的特徵通常相對應的特徵，這些特徵係以相同的方式標記。為了簡潔起見，通常不會再次敘述來自先前例子的類似特徵。

如先前的例子，打樁機總成110包括緩衝手段，該緩衝手段用於當將樁12打入至地面時可控制地緩衝由腔室32施加在樁12上的力。在此例子中，緩衝手段包括如圖6a所示之類型的複數個緩衝元件100(儘管可以替代性地使用圖6b所示之類型的緩衝元件1000及其組合/變型)。在此例子中，緩衝手段係與致動手段分開的(亦即不是一體的)。換句話說，打樁機總成110包括與緩衝元件100分開的致動器144。然而，在此例子的變型中，打樁機總成110可以包括也提供緩衝功能的致動器44，如圖7中所示。如先前例子所敘述的，當腔室32在從緩衝元件100回彈之後處於其反彈的頂部(亦即，在回彈位置)時，可以使致動器144致動以進一步抬升腔室32(以開始另一個衝程)。

如在圖8及圖9中最佳顯示的，緩衝元件100及致動器144係位於腔室及定位元件的中間(亦即，兩者之間)。在此例子中，緩衝元件100在對應於樁的壁的位置處定位在板元件38上。致動器144係定位在緩衝元件100的徑向內部。

在此例子中，腔室包括通道200，該通道200係軸向部分地延伸穿過腔室。在此例子中，通道200延伸穿過腔室32的下部。亦即，殼體14在其外表面(尤其是下表面)包括凹陷的通道200。換句話說，通道從殼體的下表面或底部向上地(朝向腔室32的內部)延伸，且延伸穿過腔室32的至少一部分。

在此例子中，定位元件包含引導元件220。在此例子中，引導元件220係為圓柱形或柱狀結構。

在此例子中，引導元件220延伸穿過板元件38。亦即，引導元件220從板元件38的第一側延伸到板元件38的第二側。在其他例子中，引導元件220可以僅從板元件38的表面延伸。例如，引導元件220可以從板元件38的上表面延伸。

引導元件220可以與板元件38一體地形成，且可以例如藉由焊接固定至板元件38。

引導元件220係構造成至少部分地延伸穿過腔室32的通道200。換句話說，引導元件220係構造成與通道200配合或耦接/通道200係構造成收容引導元件220。

圖10至圖14係顯示執行打樁操作的打樁機總成110。圖10係顯示處於初始靜止位置的打樁機總成110。致動器144係縮回且緩衝元件100在其緩衝室中不包括氣體。圖11係顯示處於待機位置的打樁機總成110。亦即，緩衝元件100的緩衝室已經至少部分地填充有氣體，使得該腔室已經從其靜止位置略微地抬升。在此階段，系統已準備好抬升。圖12至圖14係顯示在抬升操作之期間的打樁機總成。尤其，圖12至圖14係顯示打樁機總成，其中致動器144處於逐漸延伸的位置，以將腔室抬升至升高位置。

在抬升/釋放操作之期間，腔室32係相對於定位元件移動。如此，引導元件220係相對於通道200移動。亦即，在此例子中，引導元件220係構造成當腔室32朝向樁移動時進一步延伸穿過通道200。類似地，引導元件220係構造成當腔室32遠離樁移動時從通道200部分地縮回。

在此例子中，引導元件220係構造成使得引導元件220的一部分在所有抬升/釋放操作之期間保持在通道200內(亦即，引導元件220係構造成至多部分地縮回)。具體地，引導元件220之尺寸係設計成比腔室32從板元件38的最大位移更長。

提供以此方式相互作用的引導元件220及通道200的優點在於，幫助保持殼體14/腔室32及定位元件(且因此樁12也是)之間的對準。尤其，引導元件相對於樁具有固定的位置及定向。藉由構造該總成使得在殼體/腔室的整個抬升及釋放之期間通道與引導元件接合，殼體/腔室保持與樁對準，且因此可以在銼刀(file)上提供更一致的集中力。

在此例子中，使用引導元件220/通道200的相互作用來代替套筒總成(亦即，定位元件的套筒元件及圍繞套筒元件的殼體的套筒部分)以提供一致的對準。然而，在一些例子中，總成可以包括引導元件/通道及套筒總成。

引導元件220可以完全地延伸穿過腔室32，以提供對腔室32增加的引導及支撐。另外，通道200/引導元件220可以是任何適合的形狀。例如，通道200及引導元件220都可以具有正方形、矩形或I形橫截面。為了提供緊密配合，且因此提供增加穩定性，在一些例子中，引導元件的橫截面係實質對應於通道的橫截面。

圖15至圖17係顯示打樁機總成210的另一個例子。此例子包含與先前例子的特徵通常相對應的特徵，這些特徵以相同的方式標記。為了簡潔起見，通常不會再次敘述來自先前例子的類似特徵。

以與先前例子類似的方式，腔室14包括通道200，該通道200係軸向地延伸穿過腔室32。然而，在此例子中，通道200延伸穿過腔室32的整個長度。換句話說，通道200延伸在腔室32的上表面及下表面之間。

以與先前例子類似的方式，定位元件包含引導元件220，該引導元件220係構造成至少部分地延伸穿過腔室的通道。然而，在此例子中，引導元件220係延伸穿過整個通道200。亦即，引導元件係從板元件38延伸、在腔室32的第一側上進入通道且穿過通道200、在腔室32的相對側上出現。

在此例子中，引導元件220係為管狀的，使得提供穿過通道200的路徑。如此，以與先前所述相同的方式，引導元件/通道係提供用於展開工具(例如鑽頭、水刀等)的路徑。

在此例子中，致動器144係位於腔室32中遠離緩衝元件100的一端處。換句話說，緩衝元件100係位於腔室(具體地，其下端)及定位元件的板元件38的中間，且致動器144係位於與腔室32的上端鄰近。

致動器144係耦接至引導元件220的一端。具體地，引導元件220具有下端及上端，該下端係耦接至板元件38或與板元件38一體地形成，且該上端係構造成從通道200延伸到腔室32上方。致動器144係耦接至引導元件的上端。

致動器144能夠以任何適合的方式耦接至引導元件220。例如，引導元件220的上端可以包括徑向向外延伸的突緣。致動器144可以耦接至引導元件220的突緣。在其他例子中，致動器144可以藉由附接至引導元件220的上端的軸環構件或連接構件而耦接至引導元件220。

致動器144將引導元件220耦接至腔室32。亦即，致動器144係耦接至引導元件220及腔室32。換句話說，在此例子中，引導元件220係作用成固定的抬升點。在此例子中，致動器144各自包括夾具96，該夾具96係構造成可釋放地夾持腔室32。

圖15係顯示處於初始位置的打樁機總成220。在此例子中，緩衝元件100被加壓以支撐腔室32的重量。致動器144係處於伸出位置，且經由夾具96耦接至殼體32的上表面。在其他例子中，可以僅在致動器144承受腔室的重量之後，對緩衝元件100加壓。

接著致動器144被致動，使得腔室32遠離樁移動。應理解的是，可以使用先前所述的活塞/活塞桿類型的致動器144，但是以「倒置的配置」。在此倒置的配置中，致動手段的致動使其活塞從伸出位置移動至縮回位置。當致動器縮回時，腔室32朝向引導元件220的上端被向上地拉動。致動器被縮回，直到腔室到達樁/定位元件上方的預定高度。

接著，致動手段被進一步致動以釋放腔室，使得腔室朝向樁位移。在此例子中，藉由釋放夾具使致動器進一步致動，以有效地使腔室下降。然而，在其他例子中，可以藉由移除用於初始地使致動器致動的加壓流體來進一步致動致動器(亦即，向上地驅動腔室)。

接著可以在相反方向上使致動器致動，以延伸致動器的中央移動元件，以返回到圖15的初始位置且重複打樁操作。

圖18係顯示用於此處先前所述之類型的打樁機總成中的致動手段2000。在此例子中，致動手段2000係用於作為具有分開的緩衝手段(例如，圖6a及圖6b中所示的緩衝手段)的打樁機總成的一部分。如同上述例子，致動手段2000的致動係構造成使腔室32相對於定位元件位移，使得腔室32遠離樁移動至升高位置，且從升高位置釋放腔室32，以使朝向樁位移。

在此例子中，致動手段2000包含具有中央移動元件248的至少一個致動器244，該中央移動元件248具有伸出位置及縮回位置。致動手段2000的致動使中央移動元件248從縮回位置移動至伸出位置。在此例子中，中央移動元件248具有活塞及桿的構造。

致動器244包括構造成容納流體的流體室290。在流體室290內的流體量的增加導致中央移動元件248從縮回位置朝向伸出位置移動。

在此例子中，流體室290藉由壓力管線300流體地耦接至例如油的加壓流體(未顯示)的儲存槽。壓力管線300包括控制閥298，該控制閥298係構造成控制來自儲存槽的加壓流體到流體室290的流動。控制閥298具有打開構造及關閉構造(分別示意性地顯示為298₁ 及298₂ )。

在此例子中，流體室290經由回流管線302流體地耦接至蓄能器296。在使用中，離開流體室290的流體被引導朝向儲存加壓流體的蓄能器296。可以使用任何適合的蓄能器296，以在壓力下儲存來自流體室290的流體。例如，蓄能器296可以是壓縮氣體蓄能器，藉此來自流體室290的加壓流體係用於壓縮諸如氮的氣體(或任何適合的可壓縮流體)。

在此例子中，致動器244更包括額外的流體室292，其中根據流體室290、292的流體壓力，中央移動元件248係在伸出位置及縮回位置之間移動。在此例子中，額外的流體室292也流體地耦接至蓄能器296，以允許離開額外的流體室292的流體被儲存在其中。在其他例子中，單獨的蓄能器可以用於每個流體室290、292，或者額外的流體室可以連接至單獨的流體儲存槽。

如先前敘述的例子，使用致動手段2000的打樁機總成係構造成容納且利用腔室32的反彈/回彈以減少所需的抬升能量。亦即，當每個緩衝元件中的緩衝流體的壓力導致向上的力超過由該緩衝元件支撐的殼體的重量時，緩衝手段係構造成將腔室32回彈至回彈位置。接著，致動手段2000係構造成在進一步致動時將腔室32從回彈位置移動至升高位置(而不是在進一步抬升操作之前等待腔室從升高位置下降)。如此做時，隨著腔室上升到較小的距離(例如，從回彈位置開始)，對於每個後續抬升(例如，對於第二抬升、第三抬升或更多)，將腔室抬升到其升高位置所需的能量輸入係減少。

在此例子中，致動手段2000包括鎖定手段，該鎖定手段係構造成將腔室保持在回彈位置。在此例子中，鎖定手段包含具有打開構造及鎖定構造(分別示意性地顯示為294₁ 及294₂ )的回流閥294。

在此例子中，回流閥294係定位在流體室290及蓄能器296之間的流體連接上(亦即回流管線302)。在打開構造294₁ 中，回流閥294係允許流體在流體室290及蓄能器296之間流動。

在鎖定構造294₂ 中，回流閥294係構造成允許在致動器244的流體室290內的流體量增加但不減少。亦即，回流閥294的鎖定構造294₂ 對應於止回閥構造，其中流體可以從蓄能器296流到流體室290，但從流體室290到蓄能器296的流動被阻擋或鎖定。

在此例子中，回流閥294係構造成藉由將中央移動元件248實質鎖定在與腔室32的回彈位置相對應的半伸出位置，將腔室32保持在回彈位置處。亦即，當腔室32回彈至回彈位置時，中央移動元件248跟隨腔室32的移動，或是使其跟隨腔室32的移動。當中央移動元件248到達半伸出位置時，由回流閥294鎖定它，將腔室32保持在回彈位置以防止向下移動。

在此例子中，蓄能器296係構造成在腔室32的回彈之期間將流體提供到致動器244的流體室290，以便至少部分地朝向半伸出位置從縮回位置驅動中央移動元件248。亦即，當流體室290中的壓力由於腔室32的向上(回彈)移動而減小時，儲存在蓄能器296中的加壓流體可以將致動器244朝向半伸出位置驅動。

在一些例子中，為了防止致動器244及殼體14之間的接觸損失，及/或確保致動器244到達半伸出位置，中央移動元件248可以連接至腔室32且可以隨著腔室32移動，使得當腔室32回彈至回彈位置時，中央移動元件248從縮回位置移動至半伸出位置。亦即，當腔室32回彈時，中央移動元件248被拉到半伸出位置。

圖19至圖22係顯示在腔室32的抬升/下降/回彈過程的階段之期間圖18的致動手段的構造。尤其，圖19至圖22係顯示閥294、298的構造。注意到的是，中央移動元件248係示意性地顯示為跨每個階段的固定位置(constant position)(實際上，中央移動元件248將根據閥294、298的構造在該等階段之間移動)。

圖19係顯示處於初始「準備抬升」構造的致動手段，其中致動器244支撐殼體14/腔室32的質量以準備執行抬升操作。在此構造中，控制閥298係處於關閉構造298₂ ，且回流閥係處於鎖定構造294₂ 。如此，在流體室290內的流體容積是固定的。在抬升之前支撐腔室32的質量，且在流體室290內的壓力係對應於殼體14/腔室32的質量。在一些例子中，在操作之間(亦即，在將致動手段帶到「準備抬升」構造之前)，腔室32可以由緩衝手段支撐而不是由致動手段支撐。

圖20係顯示在「抬升」階段(亦即，在該階段之間，腔室32遠離樁朝向其升高位置被抬升)之期間致動手段2000的構造。在此位置，控制閥298已經移動至其打開位置298₁ ，以利用來自儲存槽的加壓流體(在此例子中為約350巴)對流體室290加壓。回流閥係保持在鎖定構造294₂ ，以確保流體室290被加壓。

圖21係顯示在「下降」階段之期間致動手段2000的構造(亦即，允許釋放腔室32以朝向樁下降的構造)。在此位置，控制閥298已經返回到關閉位置298₂ ，但回流閥294已經移動至其打開構造294₁ 。此允許流體在腔室32的重量下從流體室290傳遞到蓄能器296。

如先前所述，當腔室32下降時，它將撞擊緩衝元件以可控制地緩衝由該腔室施加在樁上的力。當緩衝元件使腔室32回彈時，致動手段切換到「回彈」構造。圖22係顯示處於「回彈」構造的致動手段，其中回流閥294已經切換到鎖定構造294₂ 。

當腔室32回彈及/或朝向其半伸出位置拉動中央移動元件248時，來自儲存槽296的加壓流體248至少部分地朝向其半伸出位置驅動中央移動元件(來自儲存槽296的加壓流體被拖動至致動器244)。當腔室32到達其上止點位置時，係防止在回流閥294停止流體從流體室290傳遞到蓄能器296時，腔室32的下降。因此，腔室32係保持在回彈位置。

可以藉由打開控制閥298從回彈位置執行進一步的抬升操作。亦即，接著可以重複下降/回彈/抬升循環，而不必從其最低位置執行腔室32的「完全抬升」至升高位置。

在此例子中，打樁機總成更包含控制系統1200，該控制系統1200係構造成經由上述步驟來控制致動手段的致動。在此例子中，控制系統包括至少一個控制器1202，該控制器1202係構造成使致動手段致動以將腔室相對於定位元件位移，使得腔室遠離樁移動至升高位置；從升高位置釋放腔室，以使朝向樁位移；且將腔室相對於定位元件位移，使得腔室從回彈位置移動至升高位置。

在此例子中，控制系統1200係構造成監控腔室32的移動及/或位置。尤其，控制系統1200包括監控系統1204，該監控系統1204係構造成監控腔室32的移動及/或位置。

在此例子中，監控系統1204包含至少一個感測器(未顯示)，用於判定腔室32的位置及/或腔室32相對於定位元件的位移。

技術人員將理解的是，在一些例子中，在控制系統1200內的感測器可以是位置感測器，該位置感測器有助於量測腔室的機械位置。位置感測器可以是絕對或相對位置感測器。亦即，位置感測器可以判定腔室32何時到達特定位置，例如下死點位置或上死點位置。

在一些例子中，感測器可以藉由推導下降腔室32的速度來判定腔室32的位移。如此，腔室32的加速度可以用於判定腔室32何時開始回彈(亦即，腔室32的速度何時從向下改變方向成向上。

在此例子中，控制系統1200係構造成基於從監控系統接收的資料(例如，腔室的位置)來控制致動手段2000的致動(尤其是回流閥294的致動)。例如，控制器1202係構造成當腔室32朝向回彈位置回彈時在打開構造及鎖定構造之間切換回流閥294。

在前述例子的任一者中，定位元件在樁的頂部保持靜止(亦即，定位元件係作用成靜止抬升點，且在操作期間定位元件及樁之間沒有移動)。如此，可以將樁封閉(例如，用阻流器)，以允許水或空氣從樁內部受限制地流出。受限制的流出可以作用成制動器，防止樁在穿過非常柔軟的土壤時自由下降(如此做可以減少當樁下降時對起重機的撞擊負載)。可以將此種阻流器置放在錘內部，或者可以將其單獨地置放在樁中。由於藉由使用大質量的錘及定位元件的固定定位而實現的低加速度位準，所有這些都是可行的。

對於熟習此技藝之人士將清楚的是，關於上述任何實施例敘述的特徵可以在不同實施​​例之間可互換地應用。例如，圖6a及6b所示之類型的緩衝元件(或其組合)可以與上述任何相容系統一起使用。作為另一個例子，可以使用如圖18至圖22所示的致動系統，作為上述任何相容系統的一部分。上述實施例係為說明本發明的各種特徵的例子。

在本說明書的整個詳細敘述及請求項中，用語「包含」及「包括」及其變型係表示「包括但不侷限於」，且它們無意(且不)排除其他部分、添加劑、組成、整數或步驟。在本說明書的整個詳細敘述及請求項中，單數形式包括複數形式，除非上下文另有要求。尤其，在使用不定冠詞之情況下，本說明書應被理解為考慮複數及單數，除非上下文另外要求。

結合本發明的特定態樣、實施例或例子敘述的特徵、整數、特性、化合物、化學部分或基團應被理解為適用於此處所述的任何其他態樣、實施例或例子，除非與其不相容。在本說明書中揭示的所有特徵(包括任何所附的請求項、摘要及附圖)及/或如此揭示的任何方法或製程的所有步驟可以以任何組合來組合，除了其中此種特徵及/或步驟中的至少一些是互斥的組合以外。本發明不侷限於任何前述實施例的細節。本發明係擴展到在本說明書中所揭示的特徵的任何新穎的一者或任何新穎的組合(包括任何所附的請求項、摘要及附圖)，或是擴展到如此揭示的任何方法或製程的步驟的任何新穎的一者或任何新穎的組合。

10:打樁機總成 12:樁 14:殼體 16:套筒部分 20:套筒元件 30:外壁 32:腔室 38:板元件 44:致動器 46:撞擊表面 48:活塞 50:唇部部分 54:致動器殼體 58:流體室 59:導管 60:額外的流體室 62:突緣部分 68:緩衝室 70:閥 72:閥 74:閥 96:夾具 100:緩衝元件 102:活塞及桿裝置 104:緩衝室 106:緩衝室 110:打樁機總成 144:致動器 200:通道 210:打樁機總成 220:引導元件 244:致動器 248:中央移動元件 290:流體室 292:額外的流體室 294:回流閥 296:蓄能器 298:控制閥 300:壓力管線 302:回流管線 1000:緩衝元件 1002:中央移動元件 1004:流體室 1006:流體室 1008:阻尼元件 1010:容積平衡器元件 1030:活塞元件 1032:平衡器腔室 1200:控制系統 1202:控制器 1204:監控系統 2000:致動手段

現在將僅參考附圖藉由例子的方式來敘述實施例，其中： 圖1係為打樁機總成的一個例子的垂直截面透視圖； 圖2至圖5係為圖1的打樁機總成的詳細垂直截面透視圖； 圖6a係為用於圖1至圖5的打樁機總成的緩衝元件的一個例子； 圖6b係顯示用於圖1至圖5的打樁機總成的緩衝元件的另一個例子； 圖7係為用於圖1至圖5的打樁機總成的致動器的一個例子的詳細垂直橫截面圖； 圖8及圖9係顯示打樁機總成的另一個例子的橫截面圖； 圖10至圖14係顯示圖8及圖9的打樁機總成在操作階段之期間的側視圖； 圖15至圖17係顯示在操作之期間打樁機總成的另一個例子的垂直截面透視圖； 圖18係顯示在所示的打樁機總成中使用的致動手段的一個例子；及 圖19至圖22係顯示在操作階段之期間圖18的致動手段的構造。

無。

Claims (29)

1. 一種用於將一樁打入至地面的打樁機總成，該地面較佳係為離岸，該總成包括： 界定一腔室的一殼體，該腔室係構造成容納一流體； 一定位元件，係構造成將該殼體定位在該樁處或在該樁上，其中該定位元件的至少一部分係定位在該腔室及該樁之間； 致動手段， 其中該致動手段的致動使該腔室相對於該定位元件位移，使得該腔室係遠離該樁移動至一升高位置，且 其中該致動手段係構造成從該升高位置釋放該腔室以朝向該樁位移，使得該腔室將力施加在該定位構件上，以可控制地將該樁打入至該地面；及 緩衝手段，包含一緩衝室，該緩衝室係構造成容納一緩衝流體，該緩衝手段係構造成當將該樁打入至該地面時經由該緩衝流體的壓縮來可控制地緩衝由該腔室施加該在樁上的力； 其中該緩衝手段係構造成當該緩衝流體的壓力產生超過該殼體的重量的一向上力時將該腔室回彈至一回彈位置；及 其中該致動手段的進一步致動使該腔室相對於該定位元件位移，使得該腔室從該回彈位置移動至該升高位置。
2. 如請求項1之總成，其中該致動手段包含至少一個致動器。
3. 如請求項1至2中任一項之總成，其中該致動手段係位於該腔室與該定位元件的至少一部分的中間。
4. 如請求項1至3中任一項之總成，其中該致動手段包含一中央移動元件，該中央移動元件具有一伸出位置及一縮回位置。
5. 如請求項4之總成，其中該致動手段的致動使該中央移動元件從該縮回位置移動至該伸出位置。
6. 如請求項4或5之總成，其中該致動手段包含一流體室，該流體室係構造成容納一流體，其中在該流體室內的流體量的增加使該中央移動元件從該縮回位置朝向該伸出位置移動。
7. 如請求項6之總成，其中該致動手段的中央移動元件具有對應於該腔室的回彈位置的一半伸出位置。
8. 如請求項6或7之總成，其中該致動手段更包含一額外的流體室，其中該中央移動元件根據該等流體室的流體壓力在該伸出位置及該縮回位置之間移動。
9. 如請求項1至8中任一項之總成，其中該致動手段包括鎖定手段，該鎖定手段係構造成將該腔室保持在該回彈位置處。
10. 如依附於請求項7的請求項9之總成，其中該鎖定手段係構造成藉由將該中央移動元件鎖定在該半伸出位置來將該腔室保持在該回彈位置處。
11. 如依附於請求項6的請求項9或10之總成，其中該鎖定手段包含一回流閥，該回流閥具有一打開構造及一鎖定構造，其中在該鎖定構造中，該回流閥係構造成允許在該致動手段的流體室內的流體量增加而不是減少。
12. 如請求項1至11中任一項之總成，其中在該回彈位置，該腔室係為實質固定的。
13. 如請求項1至12中任一項之總成，其更包含一控制系統，該控制系統係構造成控制該致動手段的致動。
14. 如請求項13之總成，其中該控制系統係構造成監控該腔室的移動及/或位置。
15. 如依附於請求項11的請求項14之總成，其中該控制系統係構造成當該腔室朝向該回彈位置回彈時，在該打開構造及該鎖定構造之間切換該回流閥。
16. 如請求項7之總成，其中該致動手段的流體室係流體地耦接至一蓄能器。
17. 如請求項16之總成，其中該蓄能器係構造成在該腔室的回彈之期間提供流體給該致動手段的流體室，以便驅動該中央移動元件從該縮回位置朝向該半伸出位置移動。
18. 如請求項7之總成，其中該致動手段的中央移動元件係連接至該腔室且可以隨著該腔室移動，使得當該腔室回彈至該回彈位置時，該中央移動元件從該縮回位置移動至該半伸出位置。
19. 如請求項1至18中任一項之總成，其中該緩衝手段包含至少一個緩衝元件，該至少一個緩衝元件包含一中央移動元件，該中央移動元件具有一伸出位置及一縮回位置，其中當該至少一個緩衝元件的中央移動元件從該伸出位置移動至該縮回位置時，該緩衝室的容積係減小。
20. 如請求項19之總成，其中該至少一個緩衝元件包括一阻尼元件，該阻尼元件係與該緩衝元件的中央移動元件呈一體。
21. 如請求項20之總成，其中該至少一個緩衝元件包括一容積平衡器元件，該容積平衡器元件係與該緩衝元件的中央移動元件呈一體。
22. 一種控制系統，用於控制如請求項1至21中任一項之打樁機總成，該控制系統包含： 至少一個控制器，係構造成致動該致動手段以： 將該腔室相對於該定位元件位移，使得該腔室遠離該樁移動至一升高位置； 從該升高位置釋放該腔室以朝向該樁位移，使得該腔室將力施加在該定位構件上，以可控制地將該樁打入至該地面；及 將該腔室相對於該定位元件位移，使得該腔室從該回彈位置移動至該升高位置。
23. 如請求項22之控制系統，其中該控制系統更包含一監控系統，該監控系統係構造成監控該腔室的移動及/或位置。
24. 如請求項23之控制系統，用於控制如請求項11之打樁機總成，其中該控制系統係構造成當該腔室朝向該回彈位置回彈時，在該打開構造及該鎖定構造之間切換該回流閥。
25. 如請求項23或24之控制系統，其中該控制系統包含一感測器，該感測器用於判定該腔室的位置及/或該腔室相對於該定位元件的位移。
26. 一種將一樁打入至地面的方法，該地面較佳係為離岸，該方法包含以下步驟： 提供一樁，該樁待被打入至該地面； 在該樁處或在該樁中以同軸配置之方式提供如請求項1至21中任一項之打樁機總成； 致動該致動手段使得該腔室遠離該樁移動至一升高位置；及 進一步致動該致動手段以釋放該腔室，使得該腔室朝向該樁位移且在該定位構件上施加力； 可控制地緩衝由該腔室施加在該樁上的力，以可控制地將該樁打入至該地面； 在該腔室回彈至一回彈位置之後進一步致動該致動手段，使得該腔室從該回彈位置移動至該升高位置。
27. 如請求項26之將一樁打入至地面的方法，更包含重複以下步驟： 致動該致動手段以釋放該腔室； 可控制地緩衝由該腔室施加在該樁上的力，以可控制地將該樁打入至該地面；及 在該腔室回彈至該回彈位置之後致動該致動手段，以使該腔室從該回彈位置移動至該升高位置，直到將該樁打入至該地面，打入至一預設位置。
28. 如請求項26或27之將一樁打入至地面的方法，更包含用一流體實質填充該腔室的步驟。
29. 如請求項28之將一樁打入至地面的方法，其中該流體係為來自該離岸位置的水。

Images