用於將多個樁打入海床的方法和裝置的製作方法

2023-05-18 05:20:21

專利名稱：用於將多個樁打入海床的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於將多個樁打入海床的方法和裝置。
背景技術：
對於海上風カ發電系統，需要將風カ發電系統牢固地連接到海床。擱置在打入海床中的樁上的桁架構造很容易被使用。這是通過打樁機或錘子進行的，例如IHC錘。從MENCK Gmbh公司的手冊'「Menck-Hydraulic Hammers」中可知道這種錘子。該錘子安裝在各個樁上進行操作，通過該錘子，一個接ー個的樁被打入到海床。在用錘子敲進第一個樁後，錘子被提高，並被再次定位在另ー樁的上部以用錘子將其敲入，在海的深度很大的情況下，這是耗時的。樁例如被實施為圓柱形管，該管在器梢部是變細的。

發明內容
本發明的目的是要提供一種用於將多個樁打入到海床的裝置，其以快速和成本低廉的方式操作。本發明的目的通過獨立權利要求的特徵實現。本發明的有利實施例和改進在從屬權利要求中列出。在用於 將多個管子或樁打入到海床的方法中，執行下面的方法步驟
a)在樁的海床側末端區將樁引入並固定在支架的相應支架元件中，
b)將錘子附連到在每ー情況下分配給它們的樁的相應海床側端部區，
c)將樁與支架降低到海床，
d)通過所述錘子將樁錘入海床中，
e)在各個樁已經被錘入海床後，在每種情況下將錘子放置、接觸、附連、鎖定或鉤掛( )到分配給它們的支架元件上或這些支架元件之中，
f)將支架與錘子提升到表面。優選地，當支架被降低到適當位置時，錘子被附連在樁的頂側上。通過此方法，有利地實現了將多個樁快速打入到海床，其中在一個步驟中，只要在錘子和支架被降低到海床以及提升到表面之後，錘子和支架就可快速地用於進一歩的打入過程。在將樁引入並定位到支架元件後，支架與樁優選從表面至少部分地沿海床的方向被降低。將多個樁敲進或打入到海床優選是並行實現的。錘子放置、接觸、附連、鎖定或鉤掛支架元件中優選通過在錘子的相應端部，將形狀配合或壓配合的連接或耦連元件和彼此面對的支架元件相互對應進行的，藉此，支架與錘子的安全提升是可行的。多個支架元件在每種情況下優選彼此相隔預定距離，因此樁可以預定幾何形狀被打入海床。
支架、樁和錘子優選被存放在海運船舶(seaborne vessel)上,從海運船舶運送到海床的計劃位置或錘擊位置，在此根據前述方法被錘擊到海床，其中用於多個地基位置或WTG位置的樁被優選存放在所述海運船舶上。風カ渦輪機子結構，例如桁架構造通過插杆被優選定位在樁上，通過水泥灌漿或削尖進行連接。在用於將多個管或樁打入海床的裝置中，提供了支架，多個樁通過該支架的優選被實施為圓柱形的支架元件，可被引導和移動到位，同時保持在預定鑽探、錘擊或打樁距離且在軸向方向上。這裡，多個錘子或打樁器被提供，其中每個錘子被設置在樁上背離海床的端部區上，其中錘子的相應支架側端部和支架元件的錘子側端部具有相互對應的，優選機械互補的連接或耦連元件，使得在將相應的樁打入海床後，錘子以如下的穩定方式靜置在相應的支架元件上，該穩定方式即使得支架與安放在所述支架元件上的錘子一起可從海床被提升到水體表面，並且可提升到海運船舶的甲板。支架可優選通過設置於海運船舶上的絞盤降低到海床以及再次提升到表面。錘子的耦連元件優選具有截頭圓錐形或錐形外表面，其可被優選形狀配合地設置在所述支架元件的耦連元件的相應截頭圓錐形內表面上。錘子的耦連元件在其端面上具有優選實施為槽的形狀，其能夠被連接到優選被實施為形狀配合方式中的銷的耦連元件的端面形狀。所述錘子的耦連元件可在其端面處通過錘子的重力或壓配合連接而被連接到所述耦連元件的端面。所述支架可優選通過設置於海運船舶上的絞盤在表面和海床之間提升、降低。


本發明進一步的實施例和改進表不在附圖中
其中
圖1以傾斜3D圖示出了用於將樁引導到支架元件中的支架，
圖2以側視圖示出了引入支架元件中的樁和錘子，
圖3示出了來自圖2的引入支架元件中的樁和錘子的另ー示例性實施例，
圖4示出了在第一方法步驟之前用於將樁打入海床中的裝置，
圖5示出了在第一方法步驟之後用於將樁打入海床中的裝置，
圖6示出了在第二方法步驟之後用於將樁打入海床中的裝置，
圖7示出了在第三方法步驟之後用於將樁打入海床中的裝置，
圖8a，8b示出了在第四方法步驟之後用於將樁打入海床中的裝置，
圖9示出了將鋼桁架構造定位在樁上，
圖10示出了來自圖9的鋼桁架構造與樁的連接。在下面的文字中，示出的具有相同功能的裝置的組件以相同的附圖標記表示。
具體實施例方式圖1以從上方傾斜觀察的3D視圖示出了具有支架元件2-1，2-2，2-3，2-4的支架
6。在每種情況下，支架元件基本上被實施為具有截頭圓錐形引導附件4的圓柱形形式。支架元件2-1，2-2，2-3，2-4用來在其軸向方向上接收並引導樁1_1，1-2,1-3,1_4。支架元件2-1，2-2，2-3，2-4以剛性且穩定的方式通過定位架24互聯。四個支架元件2_1，2_2，2_3，
2-4的拐角優選形成具有長度為d的邊的正方形。替代性地，根據風カ渦輪機塔架所要求的子結構的形狀，支架也可以是三角形或其它形狀。在本例中，提出了將三個正方形支架拐角元件x-1，x-2, x-3, x-4布置在彼此之內，使得在每種情況下實現了具有四個拐角點x-1，x-2, x-3, x-4的三個正方形，它們具有從內到外增加的距離d2，dl，d或橫向長度d2，dl，d。支架元件的其它幾何形狀也是可能的，例如形式為長方形或其它多邊形。支架6充當了用於樁I的模板，在後面的附圖中這些樁被示為打入到海床11中。因此可用一個支架6在海床11的鑽探區中有利地實現不同的幾何形狀。這裡，支架6與引入其支架元件2中的樁1-1，1-2，1-，1-4 一起被定位在海床11。支架6將樁1-1，1-2，1-, 1-4保持就位以便進行錘擊。這些樁在豎直自由度上沒有被固定。樁1-1，1-2，1-, 1-4然後通過錘子3被打入海床11，這將在下文更詳細地描述。圖2示出了支架6的支架元件2，樁I插入到該支架元件中，在其軸向方向上被引導。樁I上設置有錘子3，以將樁I打入海床11。在將樁I打入海床11後，錘子3靜置在支架元件2的引導附件4上。在此，分配給支架元件2的錘子3的端面5具有截頭圓錐形外表面5，其鄰接或結合到支架元件2的錘子側引導附件4的相應的呈截頭圓錐形延伸的內表面。由於錘子3重量很大，和/或耦連元件4和5形狀配合的截頭形狀，錘子3以穩定方式靜置於支架元件2上，使支架6與放置在支架元件2上的所有錘子3在每種情況下都可通過附連到每個支架元件2的絞盤23，從海床11傳送到水表面，並傳送到海運船舶13。圖3以側視圖表示圖2的裝置，其具有錘子3和支架元件2的替代性耦連元件4_1，5-1，其中錘子3的耦連元件5-1表示圓柱形式的附件5-1，其在其端面處具有周向均勻間隔開的橫向槽21。在錘子ー側，支架元件2的耦連元件4-1在其端面處具有銷22，其被實施為與錘子3的耦連元件5-1的槽21互補的形式，因此在將錘子3定位在支架元件2上後可獲得穩定連接。替代性地(未示出)，耦連元件的附件5-1以圓錐形式實現，以匹配支架元件2的耦連元件4-1的圓錐形實施例。圖4-圖8a表示了在連續製造狀態下將多個樁1_1，1_2，1_3，1_4打入海床11的裝置。圖4表示了用於將樁1-1，1-2，1-3，1-4打入海床11的裝置。海運船舶13停泊在海床16上所選位置的固定位置上，或停泊在海床11的錘擊位置16。絞盤23-1，23-2，23-3，23-4，樁1，1-1，1-2，1-3，1-4，支架6，起重機20，錘子3-1，3-2，3-3，3-4存放在海運船舶13上。海運船舶13飄浮在表面12上。海運船舶13包含所有打樁過程所需的部件，因此可通過使用其強勁的引擎到達該表面上的任何點，以便能夠正好停在海床16的所述位置上或錘擊位置16 (也稱為鑽探區16)上方的目標區中，以便形成精確定位和穩定的鑽探平臺。圖5示出了處於第一方法步驟的圖4的裝置。已經提供了支架6的支架元件2-1，
2-2，2-3，2-4，並將其與待被打入海床11的四個樁1-1，1-2，1-3，1-4固定。替代性地，經常也使用3個樁，或者有時也使用5個樁。支架6連同樁1-1，1-2，1-3，1-4被附連到其支架元件2-1，2-2，2-3，2-4的絞盤23_1，23_2，23-3, 23-4降低，降低的距離要使設置於海運船舶13上的起重機20連續地將相應的錘子3-1，3-2，3-3，3-4定位在樁1_1，1-2,1-3,1-4上背離支架6的那些端部上。這裡，絞盤23-1，23-2，23-3，23-4和起重機20以穩定方式錨定在海運船舶13上。替代性地，起重機也可以被集成在船舶上。在將錘子3-1，3-2，3-3，3-4附連到樁1-1，1-2，1-3，1-4之後，支架6，樁ト1，ト2，
1-3，1-4和錘子3-1，3-2，3-3，3-4在絞盤23-1，23-2,23-3, 23-4上被降低在海床11上的期望鑽探區16中，如圖6所示。支架6以穩定方式錨定到海床11。通常，支架6的重力足以錨定支架6。錘子3-1，3-2，3-3，3-4現在被致動，利用錘子將樁ト1，ト2，ト3，ト4以給定的速度打入到海床11。藉助於支架6，四個樁1-1，1-2，1-3，1-4以支架元件2-1，2-2，2-3，
2-4的預定距離d被打入海床11，因此相對於彼此是間隔開的。打粧過程即銀子3-1, 3-2, 3-3, 3-4的操作當銀子3-1, 3-2, 3-3, 3-4在甸種情況下變成與支架元件2-1，2-2，2-3，2-4接近或接觸時被終止，如圖7所示。樁1_1，1-2,1-3,1-4現在被打入海床11。樁1-1，1-2，1-3，1-4的表面側端部從海床11突出預定長度1，如圖8b所示。現在，支架元件2-1，2-2，2-3，2-4在絞盤23-1，23-2，23-3，23-4上被提升到錘子3-1，
3-2,3-3, 3-4,如圖8a的不意形式所不。支架兀件2-1, 2-2, 2-3, 2-4和銀子3-1, 3-2, 3-3,
3-4在耦連元件4，5 (如圖2或圖3所示)處彼此接觸，在適當情況下，可鎖定成槽-銷連接(圖7)。現在支架6與設置於其上的錘子3-1，3-2，3-3，3-4在提升過程中通過絞盤23-1，23-2，23-3，23-4被提升(圖8a)。在將支架6與錘子3-1，3-2，3-3，3-4提升到海運船舶13之後，將樁打入海床11所需的所有工具再一次在海運船舶13的甲板上，如圖Sb所示。錘子3-1，3-2，3-3，3-4現在從支架元件2_1，2_2，2-3, 2-4通過起重機20被升起，並被提升到海運船舶13上的預定存放位置。通過藉助上述裝置執行的方法，具體通過將多個樁1-1，1-2，1-3，1-4打入海床11以及在提升過程中同時提升放置在支架6上的錘子3-1，3-2，3-3，3-4的並行或同時執行的過程，可以節約大量的時間。由於海運船舶13是專用船，其操作每小時成本很高，這產生顯著的成本節約。圖9示出了用於將風力渦輪機子結構定位在打入海床11的樁1-1，1-2上的第一方法步驟，在此風カ渦輪機子結構被實施為優選由鋼製成的桁架構造17。替代性地，可以使用如混凝土或殼體構造的其它風カ渦輪機子結構。在桁架構造17的底側上設置插杆18-1，18-2，18-3，18-4，其被引入到樁1-1，1-2，1-3,1-4的空腔中。這裡，藉助連接結構，例如通過削尖或水泥連接，插杆18-1，18-2，18-3，18-4被永久性連接到樁ト1，ト2，1-3,ト4。圖10示出了在樁1-1，1-2，1-3，1-4 上的安裝狀態的桁架構造17。風カ發電系統(未示出)現成例如可附連到桁架構造17。
權利要求
1.一種將多個樁(I)打入海床(II)的方法，其中下列方法步驟被執行a)在樁(1，1-1；1-2 ；1-3 ;1_4)的海床側端部區(14)將樁引入並固定到支架(6)的相應支架元件(2，2-1 ；2-2 ；2-3 ；2-4)中，b)將錘子(3，3-1；3-2 ；3-3 ;3_4)緊固到在每一情況下分配給它們的樁(1，1_1 ；1~2 ；1-3；1-4)的相應海床側端部區(15)，c)將所述支架(6)與所述樁(1，1-1；1-2 ；1-3 ；1-4)降低到海床(11)，d)通過所述銀子(3,3-1 ;3_2 ;3_3 ;3_4)將所述粧(1，1-1 ; 1-2 ； 1-3 ;1_4)打入海床(11)中，e)在將相應的樁(I)打入海床(11)之後，將所述錘子(3，3-1；3-2 ;3_3 ;3_4)放置、接觸、緊固、鎖定或鉤掛到在每種情況下分配給它們的支架元件(2，2-1 ；2-2 ；2-3 ;2-4)之上/ 之中，f)將所述支架(6)與所述錘子(3，3-1；3-2 ；3-3 ;3_4)提升到表面(12)。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，當所述支架(6)被降低到適當位置時，所述錘子(3，3-1 ；3-2 ；3-3 ;3-4)被附連在所述樁的頂側上。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，將多個樁(I，1-1；1-2 ；1-3 ;1_4)打入海床(11)中是並行地執行的，或所述情況可以是同時進行的。
4.根據前述權利要求之一所述的方法，其特徵在於，將所述錘子(3，3-1；3-2 ；3-3 ； 3-4)緊固或鎖定或鉤掛到所述支架元件(2，2-1 ；2-2 ；2-3 ;2_4)中是通過在錘子(3，3_1 ； 3-2 ；3-3 ;3-4)和支架元件(2，2-1 ;2_2 ;2_3 ;2_4)的相應面對端(5)處，將形狀配合或壓配合的耦連元件(4，5)在每種情況下進行相互對應來進行的。
5.根據前述權利要求之一所述的方法，其特徵在於，多個支架元件(2，2-1'2-2 ；2-3 ；2-4)在每種情況下彼此相隔預定距離(d，dl，d2)，因此所述樁(I)能以預定幾何形狀打入海床(11)中。
6.根據前述權利要求之一所述的方法，其特徵在於，所述支架(6)、所述樁(1，1-1； 1-2 ;1_3 ; 1_4)和所述錘子(3, 3-1 ;3_2 ;3_3 ;3_4)被存放在海運船舶(13)上,從所述海運船舶運送到計劃的鑽探區(16)並在此被打入海床(11)，其中用於多個鑽探區(16)的樁(1， 1-1 ；1-2 ；1-3 ; 1-4)優選被存放在所述海運船舶(13)上。
7.根據前述權利要求之一所述的方法，其特徵在於，桁架構造(17)通過插杆(18-1， 18-2，18-3，18-4)定位在所述樁(1，1-1 ；1~2 ;1_3 ;1_4)上，並用水泥粘結或被削尖。
8.一種用於將多個管/樁(I)打入海床的裝置，其中 提供了支架(6)，多個樁(1，1-1 ；1-2 ;1-3;1-4)通過所述支架的優選實施為圓柱形形式的支架元件(2，2-1 '2-2 ；2-3 ；2-4)能優選以預定的鑽探距離(d)以及在軸向方向上 ( )在每種情況下被引導和移動到位， 提供多個錘子(3，3-1 ；3-2 ；3-3 ;3-4)，其中每個錘子(3，3-1 ;3_2 ;3_3 ;3_4)被設置在樁(1，1-1 ; 1-2 ； 1-3 ； 1-4)上背尚海床(11)的端部區， 其中所述錘子(3，3-1 ；3-2 ；3-3 ;3-4)的相應支架側端部(5)和所述支架元件(2)的錘子側端部(4)具有相互對應的，優選是機械互補的連接或耦連元件(4，5)，從而使得在將相應的樁(1，1-1 ；1-2 ；1-3 ；1-4)打入海床(11)後，所述錘子(3，3_1 ;3_2 ;3_3 ;3_4)以如下的穩定方式靜置在相應的支架元件(2)上，所述穩定方式即要使得所述支架(6)與安放在所述支架元件(2，2，2-1 '2-2 ；2-3 ；2~4)上的錘子(3，3，3_1 ;3_2 ;3_3 ;3_4) —起能從海床(11)被提升到水體表面(12 )。
9.根據權利要求8所述的裝置，其特徵在於，所述支架(6，2，2，2-1'2-2 ;2_3 ;2_4)能通過設置於海運船舶(13)上的絞盤(20)降低到海床(11)以及提升到表面(12)。
10.根據前述裝置權利要求之一所述的裝置，其特徵在於，所述錘子(3)的耦連元件 (5 )具有一(X )截頭圓錐形外表面，其優選能被形狀配合地定位在所述支架元件(2 )的耦連元件(4)的截頭圓錐形內表面上。
11.根據前述裝置權利要求之一所述的裝置，其特徵在於，所述錘子(3)的連接或耦連元件(5)在其端面上具有優選被實施為槽(21)的形狀，其能被連接到優選被實施為形狀配合方式中的銷(22)的耦連元件(4)的端面形狀。
12.根據前述裝置權利要求之一所述的裝置，其特徵在於，所述錘子(3)的連接或耦連元件(5)能夠在其端面處通過錘子(3)的重量或壓配合連接而被連接到所述耦連元件(4) 的端面。
13.根據前述裝置權利要求之一所述的裝置，其特徵在於，所述支架(6)可通過設置於海運船舶(13)上的絞盤(10)而在表面(12)和海床(11)之間提升和降低。
14.根據前述方法權利要求之一所述的方法，其特徵在於，根據前述裝置權利要求之一所述的裝置執行根據前述方法權利要求之一所述的方法。
全文摘要
本發明涉及用於將多個樁打入海床的方法和裝置。多個樁(1-1，1-2，1-3，1-4)以可軸向移位的方式設置在支架元件(2-1，2-2，2-3，2-4)中。錘子(3-1，3-2，3-3，3-4)被定位在樁(1-1，1-2，1-3，1-4)上。這整個結構被向下置於海床上。在將樁(1-1至1-4)打入海床後，錘子(3-1，3-2，3-3，3-4)被永久性地連接到支架元件，並通過起重機(13)一起被提升到水體表面和海運船舶。
文檔編號E02D7/06GK103031844SQ201210367100
公開日2013年4月10日 申請日期2012年9月28日 優先權日2011年9月30日
發明者H.F.利恩德魯普, T.厄斯特加爾德 申請人:西門子公司