在水下地層中安裝基礎構件的方法及系統的製作方法

2023-09-16 01:52:50 2

專利名稱：在水下地層中安裝基礎構件的方法及系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用打樁機(例如液壓打樁機)在水下地層中安裝基礎構件、特別是(單)樁的方法。該方法包括如下步驟將基礎構件放置在水下地層上，並利用安裝在水面艦船上的夾持器將基礎構件固定於適當的位置。用於降低從打樁機輸入到周圍的水中的噪聲輸入的隔音套筒圍繞基礎構件放置，並下放至水下地層上。然後，將打樁機置於基礎構件的頂部，並將基礎構件夯入到適當的深度。
背景技術：
如在歐洲專利公開1 989 358中所解釋的那樣，在水下執行離岸打夯工作，以建立例如用於鑽探平臺和風輪機的地基。對於風輪機，直徑大於四米的大型單樁被夯入海底。 這種夯入導致相當大的水下噪音輸入，這種相當大的水下噪音輸入可能會對海洋動物區系產生負面影響。為了降低水下噪音輸入，在根據EP 1 989 358的方法和裝置中，被夯入的材料被固定的淹沒套筒包圍。該套筒有利地具有夾層狀結構。在EPl 989 358的圖1中的示例中，套筒具有用於引導樁的至少一個阻尼引導元件。T. J. Carlson ^AW "Hydroacoustic Measurements During Pile Driving at the Hood Canal Bridge, September Through November 2004，，公開了一種 HDPE 管套筒， 所述HDPE管套筒裝在M英寸的樁上，並且從水上方的點到達水下的地面標高。所提及的套筒直徑和壁厚分別是34英寸和1 3/8英寸。在開始部分中所描述的方法中，如果不先分離夾持器，套筒就不能下放到海底上。 分離夾持器會使基礎構件處於無支撐狀態，這意味著風險，尤其在遇到強大水流或施工大型基礎構件(例如直徑為4米或以上且長度為50米或以上的單樁)時。

發明內容
本發明的目的在於提供一種方法和系統，所述方法和系統包括套筒，所述套筒用於降低打樁機產生的噪聲輸入，並且在安裝過程中，特別是在放置套筒的過程中，優選地也在將基礎構件打入海底的過程中，仍然支撐基礎構件。為此，根據本發明的方法的特徵在於至少在分離夾持器時，利用安裝在水面艦船上的導向件至少從側面保持所述套筒。在一個實施例中，通過套筒將基礎構件保持於適當位置。因而，避免了在放置套筒的過程中中斷對基礎構件的支撐。在一個實施例中，所述套筒沿基礎構件被下放至地層上，並且同時套筒被保持在導向構件內部，也就是說，在下放過程中，導向件也支撐套筒。在又一個實施例中，為了進一步提高穩定性，在放置套筒和/或分離第一夾持器之前，用打樁機將基礎構件打入地層中相對較短的距離，例如小於基礎構件直徑的兩倍的距離。在這個實施例中，打樁機優選地以小於其最大衝擊能量的20%的能量操作。本發明還涉及一種在水下地層中安裝基礎構件、特別是(單)樁的系統，所述系統包括打樁機；水面艦船；用於將基礎構件保持於適當位置的夾持器，所述夾持器安裝在水面艦船上；以及，待圍繞基礎構件放置的套筒，在打入基礎構件的過程中，套筒被置於水下地層上以降低來自打樁機的噪聲輸入。所述系統還包括安裝在水面艦船上的導向件，用於至少從側面保持所述套筒。在一個實施例中，所述套筒在其內壁上包括一個或多個導向元件，為了降低從打樁機傳遞到套筒的噪聲，所述導向元件優選包括降噪材料，例如橡膠。為了更好地導向，尤其是在下放套筒以及打入基礎構件的過程中，優選的是，至少將導向元件置於套筒的底部附近以及其上半部中。在又一個實施例中，為了使所述系統適應不同直徑的基礎構件及套筒，用於套筒的導向件和/或套筒內部的導向元件的有效內徑是可調的。例如，導向件和/或導向元件的多個部分能夠在徑向方向上擴張，或者能夠與不同尺寸的部分或元件互換。為了完整起見，需要注意以下現有技術JP60-159218公開了一種包括隔聲圓筒的用於打樁錘的隔聲器，該隔聲圓筒由彈性材料形成並且形成為波紋管(bellow)的形狀。隔聲圓筒繞著樁固定。DE 1 784 396公開了一種包括可伸縮吸聲套筒的打樁錘。


現在將對照附圖對本發明進行更詳細的說明，這些附圖示出了本方法及系統的優選實施例。圖1示出了根據本發明的用於安裝基礎構件的系統以及安裝的第一階段。附圖2-5示出了安裝的4個階段。附圖6示出了所述系統在處於第3階段(如圖3所示)時的細節。需要指出的是，上述附圖實際上為示意性的，可能已經省略了那些對於理解本發明來說非必要的細節。
具體實施例方式圖1示出了根據本發明的用於在水下地層3 (例如海底)中安裝單樁2的系統1 的實施例。在這個示例中，單樁2具有圓形橫截面，並且直徑為五(5)米，在安裝完成後，所述單樁2將用作風輪機的基礎。所述系統1包括液壓打樁機4 (例如IHC液動錘S-1800)，其與諸如自升式駁船 (jack-up barge)(未示出)的水面艦船上的動力單元相連；用於將打樁機牢固地安裝在單樁上的打樁機套筒5 ；以及，用於將打樁機4的衝擊能量傳遞給單樁的砧臺(被打樁機套筒遮住而無法看到)。所述系統進一步包括隔音套筒6，例如鋼製的隔音套筒6，其被圍繞基礎構件放置並放置在水下地層上，以降低由打樁機到周圍水中的噪聲輸入。在這個示例中，所述套筒為雙壁結構，具有圓形橫截面，並且內徑為6米。所述雙壁結構提供了用於空氣或多孔材料的一個或多個腔室7 (圖6)，並且使套筒具有浮力。一般情況下，為了減輕或基本避免套筒因其自重而過度地穿入到海底，在根據本發明的系統中，優選的是，所述浮力(即所排開的水的重量)為套筒重量的至少60%，優選為至少80%。所述套筒6的內壁設置有多個導向元件，在這個示例中，所述多個導向元件為兩組導向輪8，所述導向輪8由降噪材料(例如橡膠)製成，並且沿著套筒的(內)圓周在套筒6的底部附近(如圖6中詳細示出的那樣)並在套筒6的上半部中的某個位置(在這個示例中為在距其上緣幾米處)設置成環形。將多組導向元件沿軸向分開提供了較大的導向長度，從而進一步增強穩定性。所述套筒的上緣設置有可拆卸的擴展器9，所述擴展器9用來將套筒的有效長度調整為待安裝基礎構件的位置處的水的深度。一般情況下，優選的是，一旦就位，隔音套筒就從地層伸出至水位之上。所述自升式駁船包括用於提升和操作單樁2和套筒6的起重機；用於在選定方向(典型為豎直方向)保持單樁2的夾持器10;以及，用於套筒6的導向件11。所述導向件11為環狀，並且包括用於從側向接收單樁2的側向開口 12。導向件11的內壁的至少上部向上發散，以在套筒6下放到導向件11中時使套筒6居中。在這個示例中，導向件11的內壁包括導向塊13，所述導向塊由諸如聚乙烯(例如超高分子量聚乙烯)的低摩擦材料製成。例如按照如下方式安裝單樁。端部用蓋封閉以便能夠浮起的單樁被牽引至位於起重機的工作範圍內的位置。將其中一個蓋去除，從而單樁被水淹沒，並使單樁提起至直立位置。將起重機的鋼索附接到單樁的上端部，並且將單樁移動至位於打開的夾持器內的位置。 將單樁下放到海底上，並如果情況需要，允許單樁在其自重作用下穿入到海底中。關閉夾持器，釋放起重機的鋼索並將鋼索附接到套筒的頂部或一個或多個側部，其中所述套筒在此時被及時放置在甲板上或海中。如圖2所示，導向件從駁船伸出並圍繞單樁定位，並且打樁機安裝在樁上。在這個階段，將單樁打入海底中約10米的深度，以進一步穩定單樁。為避免到周圍水中的過多的噪聲輸入，在這個階段中，打樁機以其最大衝擊能量的10%操作，這通常足以穿入最初的幾米。將套筒提升至單樁以及位於單樁項部上的打樁機的上方，然後將套筒下放到導向件上。或者，如圖3所示，可以先將套筒提升並下放到導向件中，然後再將打樁機放入套筒內部並置於樁的頂部上。在這些步驟的過程中，基礎構件通過夾持器被保持在適當位置，並保持足夠的穩定性，以承受水中的強大水流，並防止例如由於進一步且失控的穿入而導致的傾覆。在打樁機安裝在樁的頂部上、套筒固定在導向件內部並且單樁固定在套筒內部的情況下，分離夾持器，並將套筒下放到水中並下放到海底上，同時管頭(bullhead)伸出到海平面上方1-5米。然後，將單樁打入海底至期望的深度，參見圖4。在打樁過程中，套筒完全包圍單樁，從而降低了向周圍水體的噪聲輸入。最後，移除打樁機，提升套筒穿過導向件，並將套筒放回到甲板上或海水中，由此完成安裝。在這個示例中，從單樁被夾持器固定直至安裝完成，單樁被連續地保持。特別地， 避免了在放置隔音套筒的過程中中斷單樁的穩定定位。本發明並不局限於以上描述的實施例，並可在權利要求的保護範圍內以多種方式進行變化。
權利要求
1.一種利用打樁機(4)在水下地層C3)中安裝基礎構件，特別是(單)樁( 的方法， 所述方法包括如下步驟將基礎構件(2)放置在水下地層(3)上，並利用安裝在水面艦船上的夾持器(10)將基礎構件( 保持在適當的位置上；圍繞基礎構件(2)放置用於降低來自打樁機的噪聲輸入的套筒(6)；分開夾持器(10)；將套筒(6)下放到水下地層(；3)上；將打樁機(4)放置在基礎構件O)的頂部上；其特徵在於，至少在分開夾持器(10)時，利用安裝在水面艦船上的導向件(11)至少在側面保持所述套筒(6)。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述基礎構件( 通過所述套筒(6)保持在適當的位置上。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其中，所述套筒(6)在被保持在導向件(11)的內部的同時被下放。
4.根據前述權利要求中的任一項所述的方法，其中，所述導向件(11)在與套筒(6)相接合之前，側向圍繞基礎構件( 放置。
5.根據前述權利要求中的任一項所述的方法，其中，在圍繞基礎構件(2)放置套筒(6) 和/或分開夾持器(10)之前，利用打樁機G)，優選以小於所述打樁機(4)的最大衝擊能量的20%，將基礎構件(2)打入地層中相對較短的距離。
6.根據前述權利要求中的任一項所述的方法，其中，從套筒(6)排出水，使得至少在打樁的部分過程中，至少打樁機(4)與基礎構件O)的內壁通過空氣分開。
7.根據前述權利要求中的任一項所述的方法，其中，所述導向件(11)定位在夾持器 (10)上方。
8.—種在水下地層中安裝基礎構件，特別是(單)樁O)的系統(1)，所述系統包括 打樁機；水面艦船；夾持器(10)，所述夾持器用於將所述基礎構件( 保持在適當的位置上，並且安裝在所述水面艦船上；以及，套筒(6)，所述套筒(6)圍繞基礎構件( 放置， 並放置在水下地層上，用來降低來自打樁機的噪聲輸入，其特徵在於，導向件(11)，所述導向件安裝在所述水面艦船上，用來至少在側面保持所述套筒(6)。
9.根據權利要求8所述的系統(1)，其中，所述套筒(6)在其內壁上包括一個或多個導向元件(8)。
10.根據權利要求9所述的系統(1)，其中，所述導向元件(8)包括降噪材料。
11.根據權利要求9或10所述的系統(1)，其中，所述導向元件(8)至少定位在套筒 (6)的底部附近和套筒(6)的上半部中。
12.根據權利要求8-11中的任一項所述的系統(1)，其中，用於套筒的導向件(11)的有效內徑和/或套筒(6)內部的導向元件(8)的有效內徑是能夠調整的。
13.根據權利要求8-12中的任一項所述的系統(1)，其中，所述導向件(11)基本為環形，並且包括用於側向接收所述基礎構件的開口(12)。
14.根據權利要求8-13中的任一項所述的系統(1)，所述系統包括用於調整套筒(6) 的有效長度的能夠拆卸的擴展器(9)。
15.根據權利要求8-14中的任一項所述的系統(1)，其中，所述套筒(6)包括一個或多個腔室(7)，所述一個或多個腔室(7)使套筒(6)具有浮力。
全文摘要
本發明涉及一種利用打樁機(4)在水下地層(3)中安裝基礎構件，特別是(單)樁(2)的方法，所述方法包括如下步驟將基礎構件(2)放置在水下地層(3)上，並利用安裝在水面艦船上的夾持器(10)將基礎構件(2)保持在適當的位置上；圍繞基礎構件(2)放置用於降低來自打樁機(4)的噪聲輸入的套筒(6)；分開夾持器(10)；將套筒(6)下放到水下地層(3)上；以及，將打樁機(4)放置在基礎構件(2)的頂部上。至少在分開夾持器(10)時，利用安裝在水面艦船上的導向件(11)至少在側面固定所述套筒(6)。
文檔編號E02D13/04GK102296607SQ20111019236
公開日2011年12月28日 申請日期2011年6月7日 優先權日2010年6月8日
發明者B·C·容, J·A·韋斯特比克 申請人:Ihc荷蘭Ie有限公司