用于将基础元件安装到地层中的方法和驱动器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及了一种借助于驱动器将基础元件安装到地层中的方法，所述基础元件尤其是(单)粧柱，该地层诸如为河流或者海底，该驱动器例如为液压锤，该方法包括借助于由驱动器传送到基础元件的击打而将基础元件驱动到地层中。本发明还涉及一种用于安装基础元件的驱动器，所述驱动器包括:往复运动的冲击重锤，所述冲击重锤用来将击打传送到基础元件；以及操作系统，所述操作系统构造为设定冲击重锤的击打能量和击打重量。
【背景技术】
[0002]在粧柱驱动时，通过锤的冲击重量而将脉冲状作用力施加到粧柱的顶端部。所产生的压缩应力波朝向粧柱的尖端向下蔓延。如果尖端处的阻力高使得粧柱尖端的可能运动接近于零，则其将作为压缩应力波反射。如果尖端阻力很小使得没有作用力会从粧柱施加到土壤，则反射将是拉伸应力波。实际上，土壤阻力将在这些极值之间进行变化。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种粧柱驱动的改进方法，特别的是用来减小疲劳寿命方面上的负面影响和/或减小声散射，尤其是当将基础元件安装到水下地层中时。
[0004]为此，根据本发明的方法的特征在于:估算或者测量应力波，所述应力波由击打产生并且从粧柱的尖端反射，如果反射的应力波是拉伸应力波，则减小击打能量。
[0005]在驱动期间，粧柱以交替的压缩应力和拉伸应力被连续地加载。这导致了粧柱的外表面的横向振动，继而导致了声音压力的散射。其还对粧柱的疲劳寿命方面有负面影响，这是因为压缩应力以及特别是拉伸应力的波动加速了在粧柱材料中的孔隙和微裂纹的生长。通过根据本发明的方法，击打能量得以减小或者理想地最小化，优选地使得每次击打的粧柱穿透量被减小到一值，在该值处，反射的拉伸应力通过周围的土壤而在其朝着顶端向上蔓延期间得到基本上消散。就数量而言，反射的应力波(例如就应变而言)优选地小于由相同击打所导致的应力波的5%，优选地小于由相同击打所导致的应力波的2%。因而，反射的波对于疲劳寿命没有影响或者有有限的影响，并且声音散射得以进一步减小。可用作反射波的指标的其他参数包括(但并不限于)声音或者在距粧柱预定距离处测得的(其他)振动以及所谓的“地震”，即，粧柱穿透量的弹性分量。
[0006]在另一实施例中，除了减小击打能量之外，还增加击打次数，所述击打次数通常在每0.25米穿透量进行20次到30次击打的范围内，优选地增加到每0.25米穿透量进行至少60次击打，例如至少70次击打，例如至少80次击打。因而，如果减小的击打能量导致了完成粧柱驱动所需要的时间延长，则这种时间延长中的至少一部分得以补偿。所期望的是每0.25米穿透量传递的能量(逐渐)改变，典型地减小总共30%，优选地减小20%或者更少。
[0007]在一个特别有效的实施例中，粧柱中的应变根据由单个击打所导致的粧柱穿透量进行估计，例如根据早期测量进行估计或者根据声音在粧柱中的速度(在钢粧柱中为?5200m/s)、击打持续时间、横截面的表面面积以及疲劳耐受极限(例如120MPa)进行估计。
[0008]另一个实施例包括以下步骤:测量由击打所导致的粧柱中的应变、加速度、速度或者粧柱穿透量中的至少一种。在一个特别精确的实施例中，在基本上每次击打之后测量粧柱的穿透量和粧柱中的应变。在另一实施例中，在粧柱的在地层上方延伸的一部分上进行所述测量。
[0009]另一实施例包括:在基本上在驱动第一粧柱以及采用该击打能量和/或击打次数来驱动一个或多个另外的粧柱时测量到基本上没有拉伸应力波的情况下，例如对于特定的地层或者区域建立至少一个击打能量和/或击打次数。因而，原则上，另一粧柱并不要求进行这种测量的设备。
[0010]本发明还涉及一种粧柱驱动器，所述粧柱驱动器包括:往复运动的冲击重锤，所述冲击重锤用来将击打传递到基础元件；以及操作系统，所述操作系统构造为设置冲击重锤的击打能量和击打次数。该操作系统构造为估计或者测量应力波，这些应力波由击打产生并且从粧柱的尖端反射，如果反射的应力波是拉伸应力波，则减小击打能量。
[0011]在一个实施例中，操作系统构造为减小击打能量，直到基本上没有测量到反射的拉伸应力波。
[0012]在另一个实施例中，除了减小击打能量之外，操作系统还构造为增加击打次数。所期望的是每0.25米穿透量所传递的能量(逐渐)改变，典型地减小总共30%，优选地减小20%或者更少。
【附图说明】
[0013]现在将参照附图来更详细地说明本发明，这些附图示出了本发明方法和粧柱驱动器的优选实施例。
[0014]图1是根据本发明的粧柱驱动器的截面图。
[0015]图2到图4是实施本发明的适宜的操作模式的图表。
[0016]应注意的是，这些附图本质上是示意性的，可能已经省略了对于理解本发明并非必需的细节。
【具体实施方式】
[0017]图1示出了根据本发明的粧柱驱动器1的一个实施例，该粧柱驱动器包括:冲击重锤2 ;、液压缸3 ;活塞4，该活塞往复运动地容纳在液压缸3中并且连接到冲击重锤2或者形成为冲击重锤的一体部分；高压蓄能器5和低压蓄能器6 ;以及第一阀7和第二阀8，所述第一阀和第二阀用来将位于液压缸3的活塞4下方的缸空间交替地连接到高压蓄能器5和低压蓄能器6。该系统还包括:用于液压介质(诸如液压油)的储罐9;供给栗10，所述供给栗用于对经由高压蓄能器5和第一阀7连通到液压缸3的液压介质进行增压；以及位于活塞4上方的气弹簧或者“帽” 11。
[0018]当第一阀7打开并且第二阀8关闭时，高压蓄能器5与位于活塞4下方的缸空间连通，并且活塞4和冲击重锤2抵抗气弹簧11的作用而由液压介质举升。当第一阀7关闭而第二阀8打开时，液压介质流到低压蓄能器6和储罐9，并且冲击重锤通过重力和气弹簧而加速以将击打传递到粧柱。粧柱驱动器1还包括:套筒14，所述套筒用来将驱动器定位在粧柱上；和操作系统15，所述操作系统构造为设置冲击重锤的击打能量和击打次数。适宜的能够通过商业获得的锤包括IHC液压锤S-class。
[0019]在图1中示出的粧柱驱动器1借助于套筒14和砧17被定位在单个粧柱16的顶