桩驱动组件和随动件的制作方法

本发明涉及一种用于将桩安装在水下底部中的桩驱动组件，所述桩驱动组件包括锤和管状的桩，所述锤用于将桩驱动到水底中。

背景技术：

本申请人已知的桩驱动组件具有：待安装在地层中的管状的桩；和包括砧的液压驱动器，其中，桩在其远离顶侧的上部部分内部处具有向内突出的周向套圈。采用已知组件，使得将锤击能量从砧经由套圈直接传递到桩。在桩安装期间，液压驱动器将桩驱动到底部(例如，海床)中。在穿透底部时，土壤物质进入管状的桩中。选择桩在底部中的最后位置，使得桩内的套圈位于开始驱动桩时的初始底部高度之下。这意味着实际上在最后位置中，桩中的底部高度低于在桩外侧处毗邻桩的底部高度。应注意的是，在最终位置中，桩可伸到底部上方，以防止土壤物质在移除液压驱动器之后轻易地直接从上方进入桩中。

因为砧直接接触套圈，所以砧和/或套圈在接近桩的最终位置时接触土壤物质。这意味着在锤击的最后阶段期间压实桩内部的土壤物质。结果，在移除砧之后，桩内部的底部高度低于在桩外侧处毗邻桩的底部高度。已压实的土壤提供了将支承元件放置在桩中的基础。例如，桩可以是导管架桩，并且支承元件可以是离岸结构的导管架腿；导管架腿可通过向桩灌浆而锚固在导管架桩内部。

已知组件的劣势在于：在非常致密的土壤物质的情况中，砧和/或套圈一接触桩内部的土壤物质便产生高阻力。在这种情况中，不可避免进一步压实了桩中的土壤物质。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种桩驱动组件，所述桩驱动组件适于致密土壤。

由根据本发明的桩驱动组件实现该目的，其特征在于，所述桩驱动组件设置有土壤移除器，所述土壤移除器用于移除桩内的土壤，在已组装好的操作状态下，所述土壤移除器位于锤下方并且远离桩的下端部。

这提供了在桩驱动期间操作土壤移除器的机会。而且，可清洗桩的一部分的内侧而不会中断对桩驱动的操作。在非常致密土壤物质的情况中，能够替代压实土壤的是，由土壤移除器从桩内移除土壤。在实践中，土壤移除器可以位于桩内部。

在优选实施例中，土壤移除器位于桩的上端部部分处，原因在于：这允许将桩的大部分驱动到底部中而不会将底部驱逐到桩内，然而能够仅仅在将桩的上部部分驱动到底部中期间实施土壤移除。例如，桩的上端部部分的长度小于桩长度的50％或者小于桩长度的25％。

在实践实施例中，桩驱动组件还包括随动件，所述随动件用于将撞击能量从锤传递到桩，其中，土壤移除器安装到随动件。可以在将桩驱动到底部中之后再使用随动件，而随动件通常装配到待驱动的桩，以用于快速准备组装以用来进行锤击动作。当将土壤移除器安装到随动件时，不必将其单独安装在桩内部。

土壤移除器可以具有装配到桩的定中元件。这意味着土壤移除器在将随动件放置到桩上时相对于桩具有正确位置。例如，土壤移除器可以可滑动地装配在桩中。

在实践实施例中，随动件包括管状的传递部分，所述传递部分用于将撞击能量从锤传递到桩，其中，土壤移除器能够沿着桩的至少纵向方向相对于传递部分移位。土壤移除器可以从传递部分例如通过电缆悬吊下来。这防止土壤移除器因吸收撞击能量而被损坏。

土壤移除器可以包括流体喷射器，但是可以设想多个可替代类型的移除器，例如，机械挖掘机，诸如，刀片、螺杆、铲或类似物。高压流体喷射器可将流体喷射到桩内部的底部物质中，使得切割并且驱逐出沉淀物。流体喷射器可以具有不同类型喷嘴，例如，切割式喷嘴和破碎式喷嘴。

优选地，桩驱动组件还包括土壤排放器，所述土壤排放器用于将已移除的土壤从桩内侧排放到桩外侧。

在存在随动件的情况中，土壤排放器可以在随动件中包括通孔，已移除的土壤可通过所述通孔优选地经由排放管排放。

在可替代实施例中，其中，土壤移除器包括流体喷射器，随动件可滑动地装配到桩中，所述流体喷射器定位成使得将流体压在随动件的外圆周与桩的内壁之间。例如，随动件包括定中套筒，所述定中套筒装配在桩中，而一个或多个流体喷射器安装到随动件并且将流体压在定中套筒和桩之间。这避免土壤物质聚集在定中套筒和桩之间，使得在安装桩之后可轻易从桩中拉出随动件。

本发明还涉及一种随动件，所述随动件用于将撞击能量从桩驱动器的砧传递到待插入底部中的管状桩，所述随动件包括：管状的传递部分，所述传递部分包括砧接触表面，所述砧接触表面用于从砧接收撞击能量；和土壤移除器，所述土壤移除器用于移除桩内部的沉淀物，所述土壤移除器定位在砧接触表面下方。

随动件能够与传统随动件一样使用，但是土壤移除器的存在提供了在桩的上部部分一接近底部时就使得桩的上部部分内的土壤变松散的机会。

在优选实施例中，土壤移除器能够沿着其至少纵向方向相对于传递部分移位，以用于防止土壤移除器因吸收撞击能量而被损坏。例如，土壤移除器可以弹性安装到传递部分。

土壤移除器可以包括待装配到桩中的定中元件，用于将传递部分定位到桩。在实践中，可以采用定中元件，使得定中元件装配到待插入到底部中的桩内部。其可以定位在随动件的传递部分下方。

定中元件可以沿着其纵向方向相对于传递部分滑动。这意味着定中元件能够沿着其纵向方向相对于传递部分移位，然而定中元件沿着其横向方向相对于传递部分具有固定位置。定中元件还可以用作易于将随动件装配到桩中的定中器件。这意味着传递部分能够轻易地被放置在桩上，而土壤移除器能够同时自动正确定位。因此，定中元件可以具有圆周，使其可滑动地装配在管状桩中。

为了完整，关注以下现有技术。

gb1,089,717涉及一种将桩驱动到致密沙中的方法，其中，利用锤驱动桩，而同时将水喷射到桩所驱动到的沙中以用于减小桩穿透的阻力。由延伸通过桩并且终止于桩末端的喷射管路喷射水。在桩驱动期间，水在桩末端处流出，由此局部地驱逐出土壤。然而，在已经将桩驱动到沙中之后，桩内部沙的高度至少与桩外部沙的高度的一样高。

us1,023,243涉及一种桩驱动发动机，其包括喷射管，所述喷射管用于在桩的位置处使土壤松弛。

us3,597,930涉及一种通过从套管内部清洁泥浆和碎屑以及将增强材料插入已清洁的套管中来增强打桩的方法。在已经将桩驱动到海床之后实施清洁行为。

ep2481490涉及一种在已经将中空桩驱动到基层之后清洁中空桩的装置。

附图说明

在下文将参照以举例方式示出了本发明的实施例的非常示意性的图解释本发明。

图1是根据本发明的桩驱动组件的一个实施例的局部剖侧视图，其示出了在开始将桩驱动到底部中时处于已组装好的操作状态下的桩驱动组件；

图2是与图1类似的视图，但是示出了将桩驱动到底部结束时的桩驱动组件；

图3是与图2类似的视图，但是示出了已拆卸状态；

图4是示出了放大了如图1所示的实施例的一部分的透视图；

图5是如图4所示的实施例的平面图；

图6是沿着图5中的线vi-vi剖切的放大截面图；

图7是沿着图5中的线vii-vii剖切的放大截面图；

图8是沿着图4中的线viii-viii剖切的放大截面图；

图9是与图6类似的视图，但是示出了作为单独单元的随动件；

图10是与图9类似的视图，但是示出了一个可替代实施例。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的桩驱动组件1的一个实施例。桩驱动组件1显示为在一地点处在一种情况中处于已组装好的操作状态中，在所述地点处，管状的桩2必须被安装在水下底部b中。由图1中的附图标记s表示水位。在这种情况中，桩2具有环形截面。桩直径可以为2.5m，并且其长度可以为40m，但是可设想很多可替代尺寸。

如图1至图8中示出的桩驱动组件1的实施例包括：桩2；呈液压驱动器3形式的锤，所述锤用于将桩2驱动到底部b中；和土壤移除器4，所述土壤移除器用于在将桩2驱动进入底部b的最后阶段期间移除桩2的上部部分内的沉淀物。液压驱动器3能够连接到水面船舶(未示出)的甲板上的电源组。液压驱动器3能够由诸如起重机(未示出)的起重装置吊起，所述起重机例如位于水面船舶上，在驱动的第一阶段期间，桩2内的沉淀物相对于底部b的其余部分基本保持在初始高度，如图1所示。当桩2的上部部分靠近底部b时，土壤移除器4将开始移除桩2内部的底部材料，如图2所示。

在桩2的最后位置中，桩的上端部仍然位于距离底部b上方的一段距离处。然而，由于土壤移除器4在桩2中的相对位置，因此桩2内部的底部物质的高度变得低于桩2外部高度，其图示为处于根据图3的拆卸状态中。

液压驱动器3将桩2驱动进入底部b中。图2和图3示出了将桩2驱动到底部b的最后阶段。在下一个步骤(未示出)中，例如用于风力涡轮机的吊架的腿可放置在桩2的上部部分内，在此之后可以向桩2灌浆，以用于将吊架腿固定到桩2。可以设想使用桩2的其它应用，桩的上部部分没有底部物质。

图4至图8更加详细地示出了桩驱动组件1。图6和图7示出了位于液压驱动器3的下部部分处的砧5。砧5搁置在随动件6的上侧上。在图9中示出了随动件为单独单元。随动件6具有管状的传递部分6a，所述传递部分6a搁置在桩2的上端部上。传递部分6a的上侧构成了用于从砧5接收锤击能量的砧接触表面。在操作状态中，传递部分6a将锤击能量从砧5传递到桩2。液压驱动器3的下部部分设置有管状的套管7，所述套管7环绕砧5和随动件6的一部分。套管7在其圆周处包括在其内壁处突出的多根销8，以用于在由套管7提升随动件6时，例如，在完成驱动行为从桩2移除液压驱动器3的情况中，支撑传递部分6a的圆周突出部8a。在将桩2驱动到底部b中期间，在销8和突出部8a之间存在竖直间隔，以用于避免将锤击能量经由销8直接传递到套管7。

随动件6包括定中元件9，所述定中元件9紧密装配在桩2中。定中元件9沿着径向方向相对于随动件9的传递部分6a具有固定位置，并且一方面用于在锤击之前易于将传递部分6a定位在桩2上以及另一方面用于将土壤移除器4定位在正确位置处。定中元件9具有径向板10，由套筒包围所述径向板10，所述套筒可滑动地装配在桩2中。定中元件9经由缆12从随动件6的顶部处的水平管11悬吊下来。位于环绕套筒内部的板10的下段在板的径向外端部处固定到套筒，而突出到套筒上方的板10的上段可沿着其纵向方向顺着传递部分6a的内壁滑动。结果，套筒沿着其径向方向相对于传递部分6a具有大体固定位置，但是其因由电缆12悬吊而沿着竖直方向能够相对于传递部分6a移位。

在如图所示的实施例中，桩驱动组件1的土壤移除器4结合在随动件6中。土壤移除器4包括流体喷射器，所述流体喷射器具有高压喷嘴13，用于将流体喷射到桩2内部的底部物质中。这切割并且驱除出底部物质。喷嘴13和它们的流体供应管路安装到径向板10。能够经由管11从外部供应流体，所述管11如图6中的箭头所示延伸通过套管7和传递部分6a。因为定中元件9能够相对于随动件6的传递部分6a竖直移位，所以存在挠性联接件14，以用于吸收供应到喷嘴13的流体供应管路与管11之间的移动。

喷嘴13从定中元件9的环绕套筒的底侧伸出并且以锥形布置定位。这在桩2内部的底部物质中产生了圆锥状形状，如图3所示。在桩驱动期间可操作土壤移除器4并且在桩2的上部部分接近底部b时启动土壤移除器。

如图所示的桩驱动组件1的实施例还设置有土壤排放器，所述土壤排放器用于将已移除的土壤从桩2的内侧排放到桩的外侧。土壤排放器包括排放管15，所述排放管15从其位于随动件6的底侧处的入口在随动件6的中心处向上延伸。在随动件6的传递部分6a处，排放管15朝向套管7的圆周外侧弯曲并且行进通过传递部分6a和套管7中的相应孔而抵达抽吸装置(未示出)。可替代地，可以在随动件6处在其入口处施加泵。与流体供应管路类似地，挠性联接件14还允许水平管11和竖直排放管15之间的移动。

图10示出了随动件6的可替代实施例，其中，土壤移除器4的喷嘴13位于定中元件9的环绕套筒处。喷嘴13定向成使得在桩驱动期间流体被压在定中元件9的套筒与桩2之间。这避免土壤物质聚集在随动件6与桩2之间，这简化了在已经安装桩2之后从桩2移除随动件6的移除。应注意的是，不受如在图1至图9中示出的在桩驱动组件和随动件的实施例中描述的在随动件6的底部处存在喷嘴13和存在排放管15的影响，在随动件3的圆周处设置流体喷嘴13。

从上述内容，清楚的是本发明提供了一种有效的桩驱动组件，原因在于：能够在将桩的上部部分驱动到底部中期间从桩的上部部分移除沉淀物。

本发明并不局限于附图中示出和在前文描述的实施例，所述本发明可以在权利要求及其技术等效物的范围内以不同方式变化。