專利名稱：在水下地層中安裝基礎(chǔ)構(gòu)件的方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)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(chǔ)構(gòu)件、特別是(單)樁的方法。該方法包括如下步驟將基礎(chǔ)構(gòu)件放置在水下地層上，并利用安裝在水面艦船上的夾持器將基礎(chǔ)構(gòu)件固定于適當?shù)奈恢?。用于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(chǔ)構(gòu)件放置，并下放至水下地層上。然后，將打樁機置于基礎(chǔ)構(gòu)件的頂部，并將基礎(chǔ)構(gòu)件夯入到適當?shù)纳疃取?br> 背景技術(shù)：
如在歐洲專利公開1 989 358中所解釋的那樣，在水下執(zhí)行離岸打夯工作，以建立例如用于鉆探平臺和風(fēng)輪機的地基。對于風(fēng)輪機，直徑大于四米的大型單樁被夯入海底。 這種夯入導(dǎo)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(qū)系產(chǎn)生負面影響。為了降低水下噪音輸入，在根據(jù)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(jié)構(gòu)。在EPl 989 358的圖1中的示例中，套筒具有用于引導(dǎo)樁的至少一個阻尼引導(dǎo)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，并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(chǔ)構(gòu)件處于無支撐狀態(tài)，這意味著風(fēng)險，尤其在遇到強大水流或施工大型基礎(chǔ)構(gòu)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(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種方法和系統(tǒng)，所述方法和系統(tǒng)包括套筒，所述套筒用于降低打樁機產(chǎn)生的噪聲輸入，并且在安裝過程中，特別是在放置套筒的過程中，優(yōu)選地也在將基礎(chǔ)構(gòu)件打入海底的過程中，仍然支撐基礎(chǔ)構(gòu)件。為此，根據(jù)本發(fā)明的方法的特征在于至少在分離夾持器時，利用安裝在水面艦船上的導(dǎo)向件至少從側(cè)面保持所述套筒。在一個實施例中，通過套筒將基礎(chǔ)構(gòu)件保持于適當位置。因而，避免了在放置套筒的過程中中斷對基礎(chǔ)構(gòu)件的支撐。在一個實施例中，所述套筒沿基礎(chǔ)構(gòu)件被下放至地層上，并且同時套筒被保持在導(dǎo)向構(gòu)件內(nèi)部，也就是說，在下放過程中，導(dǎo)向件也支撐套筒。在又一個實施例中，為了進一步提高穩(wěn)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(chǔ)構(gòu)件打入地層中相對較短的距離，例如小于基礎(chǔ)構(gòu)件直徑的兩倍的距離。在這個實施例中，打樁機優(yōu)選地以小于其最大沖擊能量的20%的能量操作。本發(fā)明還涉及一種在水下地層中安裝基礎(chǔ)構(gòu)件、特別是(單)樁的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括打樁機；水面艦船；用于將基礎(chǔ)構(gòu)件保持于適當位置的夾持器，所述夾持器安裝在水面艦船上；以及，待圍繞基礎(chǔ)構(gòu)件放置的套筒，在打入基礎(chǔ)構(gòu)件的過程中，套筒被置于水下地層上以降低來自打樁機的噪聲輸入。所述系統(tǒng)還包括安裝在水面艦船上的導(dǎo)向件，用于至少從側(cè)面保持所述套筒。在一個實施例中，所述套筒在其內(nèi)壁上包括一個或多個導(dǎo)向元件，為了降低從打樁機傳遞到套筒的噪聲，所述導(dǎo)向元件優(yōu)選包括降噪材料，例如橡膠。為了更好地導(dǎo)向，尤其是在下放套筒以及打入基礎(chǔ)構(gòu)件的過程中，優(yōu)選的是，至少將導(dǎo)向元件置于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(tǒng)適應(yīng)不同直徑的基礎(chǔ)構(gòu)件及套筒，用于套筒的導(dǎo)向件和/或套筒內(nèi)部的導(dǎo)向元件的有效內(nèi)徑是可調(diào)的。例如，導(dǎo)向件和/或?qū)蛟亩鄠€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(xiàn)有技術(shù)JP60-159218公開了一種包括隔聲圓筒的用于打樁錘的隔聲器，該隔聲圓筒由彈性材料形成并且形成為波紋管(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(xiàn)在將對照附圖對本發(fā)明進行更詳細的說明，這些附圖示出了本方法及系統(tǒng)的優(yōu)選實施例。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的用于安裝基礎(chǔ)構(gòu)件的系統(tǒng)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(tǒng)在處于第3階段(如圖3所示)時的細節(jié)。需要指出的是，上述附圖實際上為示意性的，可能已經(jīng)省略了那些對于理解本發(fā)明來說非必要的細節(jié)。
具體實施例方式圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的用于在水下地層3 (例如海底)中安裝單樁2的系統(tǒng)1 的實施例。在這個示例中，單樁2具有圓形橫截面，并且直徑為五(5)米，在安裝完成后，所述單樁2將用作風(fēng)輪機的基礎(chǔ)。所述系統(tǒng)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；用于將打樁機牢固地安裝在單樁上的打樁機套筒5 ；以及，用于將打樁機4的沖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(tǒng)進一步包括隔音套筒6，例如鋼制的隔音套筒6，其被圍繞基礎(chǔ)構(gòu)件放置并放置在水下地層上，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(jié)構(gòu)，具有圓形橫截面，并且內(nèi)徑為6米。所述雙壁結(jié)構(gòu)提供了用于空氣或多孔材料的一個或多個腔室7 (圖6)，并且使套筒具有浮力。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(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)中，優(yōu)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(yōu)選為至少80%。所述套筒6的內(nèi)壁設(shè)置有多個導(dǎo)向元件，在這個示例中，所述多個導(dǎo)向元件為兩組導(dǎo)向輪8，所述導(dǎo)向輪8由降噪材料(例如橡膠)制成，并且沿著套筒的(內(nèi))圓周在套筒6的底部附近(如圖6中詳細示出的那樣)并在套筒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(shè)置成環(huán)形。將多組導(dǎo)向元件沿軸向分開提供了較大的導(dǎo)向長度，從而進一步增強穩(wěn)定性。所述套筒的上緣設(shè)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(diào)整為待安裝基礎(chǔ)構(gòu)件的位置處的水的深度。一般情況下，優(yōu)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于提升和操作單樁2和套筒6的起重機；用于在選定方向(典型為豎直方向)保持單樁2的夾持器10;以及，用于套筒6的導(dǎo)向件11。所述導(dǎo)向件11為環(huán)狀，并且包括用于從側(cè)向接收單樁2的側(cè)向開口 12。導(dǎo)向件11的內(nèi)壁的至少上部向上發(fā)散，以在套筒6下放到導(dǎo)向件11中時使套筒6居中。在這個示例中，導(dǎo)向件11的內(nèi)壁包括導(dǎo)向塊13，所述導(dǎo)向塊由諸如聚乙烯(例如超高分子量聚乙烯)的低摩擦材料制成。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于起重機的工作范圍內(nèi)的位置。將其中一個蓋去除，從而單樁被水淹沒，并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，并且將單樁移動至位于打開的夾持器內(nèi)的位置。 將單樁下放到海底上，并如果情況需要，允許單樁在其自重作用下穿入到海底中。關(guān)閉夾持器，釋放起重機的鋼索并將鋼索附接到套筒的頂部或一個或多個側(cè)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(dǎo)向件從駁船伸出并圍繞單樁定位，并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(wěn)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，打樁機以其最大沖擊能量的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于單樁項部上的打樁機的上方，然后將套筒下放到導(dǎo)向件上。或者，如圖3所示，可以先將套筒提升并下放到導(dǎo)向件中，然后再將打樁機放入套筒內(nèi)部并置于樁的頂部上。在這些步驟的過程中，基礎(chǔ)構(gòu)件通過夾持器被保持在適當位置，并保持足夠的穩(wěn)定性，以承受水中的強大水流，并防止例如由于進一步且失控的穿入而導(dǎo)致的傾覆。在打樁機安裝在樁的頂部上、套筒固定在導(dǎo)向件內(nèi)部并且單樁固定在套筒內(nèi)部的情況下，分離夾持器，并將套筒下放到水中并下放到海底上，同時管頭(bullhead)伸出到海平面上方1-5米。然后，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。最后，移除打樁機，提升套筒穿過導(dǎo)向件，并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(xù)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(wěn)定定位。本發(fā)明并不局限于以上描述的實施例，并可在權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)以多種方式進行變化。
權(quán)利要求
1.一種利用打樁機(4)在水下地層C3)中安裝基礎(chǔ)構(gòu)件，特別是(單)樁( 的方法， 所述方法包括如下步驟將基礎(chǔ)構(gòu)件(2)放置在水下地層(3)上，并利用安裝在水面艦船上的夾持器(10)將基礎(chǔ)構(gòu)件( 保持在適當?shù)奈恢蒙希粐@基礎(chǔ)構(gòu)件(2)放置用于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(chǔ)構(gòu)件O)的頂部上；其特征在于，至少在分開夾持器(10)時，利用安裝在水面艦船上的導(dǎo)向件(11)至少在側(cè)面保持所述套筒(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述基礎(chǔ)構(gòu)件( 通過所述套筒(6)保持在適當?shù)奈恢蒙稀?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，所述套筒(6)在被保持在導(dǎo)向件(11)的內(nèi)部的同時被下放。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的方法，其中，所述導(dǎo)向件(11)在與套筒(6)相接合之前，側(cè)向圍繞基礎(chǔ)構(gòu)件( 放置。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的方法，其中，在圍繞基礎(chǔ)構(gòu)件(2)放置套筒(6) 和/或分開夾持器(10)之前，利用打樁機G)，優(yōu)選以小于所述打樁機(4)的最大沖擊能量的20%，將基礎(chǔ)構(gòu)件(2)打入地層中相對較短的距離。
6.根據(jù)前述權(quán)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(chǔ)構(gòu)件O)的內(nèi)壁通過空氣分開。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的方法，其中，所述導(dǎo)向件(11)定位在夾持器 (10)上方。
8.—種在水下地層中安裝基礎(chǔ)構(gòu)件，特別是(單)樁O)的系統(tǒng)(1)，所述系統(tǒng)包括 打樁機；水面艦船；夾持器(10)，所述夾持器用于將所述基礎(chǔ)構(gòu)件( 保持在適當?shù)奈恢蒙?，并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(chǔ)構(gòu)件( 放置， 并放置在水下地層上，用來降低來自打樁機的噪聲輸入，其特征在于，導(dǎo)向件(11)，所述導(dǎo)向件安裝在所述水面艦船上，用來至少在側(cè)面保持所述套筒(6)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)(1)，其中，所述套筒(6)在其內(nèi)壁上包括一個或多個導(dǎo)向元件(8)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)(1)，其中，所述導(dǎo)向元件(8)包括降噪材料。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的系統(tǒng)(1)，其中，所述導(dǎo)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(jù)權(quán)利要求8-11中的任一項所述的系統(tǒng)(1)，其中，用于套筒的導(dǎo)向件(11)的有效內(nèi)徑和/或套筒(6)內(nèi)部的導(dǎo)向元件(8)的有效內(nèi)徑是能夠調(diào)整的。
13.根據(jù)權(quán)利要求8-12中的任一項所述的系統(tǒng)(1)，其中，所述導(dǎo)向件(11)基本為環(huán)形，并且包括用于側(cè)向接收所述基礎(chǔ)構(gòu)件的開口(12)。
14.根據(jù)權(quán)利要求8-13中的任一項所述的系統(tǒng)(1)，所述系統(tǒng)包括用于調(diào)整套筒(6) 的有效長度的能夠拆卸的擴展器(9)。
15.根據(jù)權(quán)利要求8-14中的任一項所述的系統(tǒng)(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(fā)明涉及一種利用打樁機(4)在水下地層(3)中安裝基礎(chǔ)構(gòu)件，特別是(單)樁(2)的方法，所述方法包括如下步驟將基礎(chǔ)構(gòu)件(2)放置在水下地層(3)上，并利用安裝在水面艦船上的夾持器(10)將基礎(chǔ)構(gòu)件(2)保持在適當?shù)奈恢蒙?；圍繞基礎(chǔ)構(gòu)件(2)放置用于降低來自打樁機(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(chǔ)構(gòu)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(dǎo)向件(11)至少在側(cè)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(yōu)先權(quán)日2010年6月8日
發(fā)明者B·C·容, J·A·韋斯特比克 申請人:Ihc荷蘭Ie有限公司