專利名稱：在水下地層中安裝多個基礎(chǔ)構(gòu)件的模板和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在水下地層中相對于彼此安裝多個基礎(chǔ)構(gòu)件、尤其是用于例如風(fēng)輪機(jī)的導(dǎo)管架的錨固樁中使用的模板。該模板包括用于基礎(chǔ)構(gòu)件的多個引導(dǎo)件，這些引導(dǎo)件借助于框架相對于彼此固定。本發(fā)明還涉及一種安裝多個基礎(chǔ)構(gòu)件的方法。
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(jī)的地基。對于風(fēng)輪機(jī)，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(dāng)大的水下噪音輸入，這種相當(dāng)大的水下噪音輸入可能會對例如海洋動物區(qū)系有負(fù)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)。T. J. Carlson ^AW "Hydroacoustic Measurements During Pile Driving at the Hood Canal Bridge, September Through November2004，，公開了 HDPE 管套筒，所述 HDPE管套筒裝在M英寸樁上，并且從水上方的點到達(dá)水下的地面標(biāo)高。所提及的套筒直徑和壁厚分別是；34英寸和1 3/8英寸。一些結(jié)構(gòu)需要了單樁之外的其它方案。例如，對于風(fēng)輪機(jī)，所需單樁的直徑隨著風(fēng)輪機(jī)將被安裝之處水的深度而增加。深度超過例如30米可能需要這樣的尺寸，對于這種尺寸，單樁是不切實際的或者是實際上不可能的。在這種情況下，諸如被稱為三腳架的導(dǎo)管架提供適當(dāng)?shù)奶娲桨?。?dǎo)管架也用于其它應(yīng)用中，例如用于石油和天然氣平臺和用于支撐水流(潮汐)能量設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于使得能夠在降低噪音輸入的情況下，在深水中安裝用于例如風(fēng)輪機(jī)的基礎(chǔ)構(gòu)件。為此，本發(fā)明提供一種模板，所述模板的特征在于引導(dǎo)件中的至少一個包括用于在打樁期間包圍基礎(chǔ)構(gòu)件的隔聲套筒。如果所有的引導(dǎo)件都包括隔聲套筒并且這些套筒彼此平行地延伸，則所有樁都能夠在模板保持基本靜止的情況下安裝。當(dāng)所有樁的安裝都已經(jīng)完成后，模板被提升到所安裝的樁的通常相對短的延伸端部上方，并且被移動到下一個安裝地點。如果模板包括單個套筒和例如三個或四個分別具有三角形或方形著地點的引導(dǎo)件，則在第一樁被安裝后，能夠分別提升并旋轉(zhuǎn)整個模板120°或90°，并且能夠利用已經(jīng)安裝的一個或多個樁為參考重新定位模板，然后安裝下一個樁。然而，優(yōu)選的是模板的基部保留在適當(dāng)位置，并且套筒與模板的基部分離，將套筒提升到已經(jīng)安裝的樁上方，并將套筒移動到下一位置(引導(dǎo))。在一個實施例中，套筒包括進(jìn)一步削弱由于基礎(chǔ)構(gòu)件的打入而產(chǎn)生的噪音的特征。例如，至少一個套筒的壁可以包括一個或多個腔室，例如是雙壁，和/或由復(fù)合材料制成，例如鋪有吸聲材料和任選的額外的內(nèi)壁，其中壁和襯墊一起形成夾層結(jié)構(gòu)。在一個實施例中，套筒在其內(nèi)壁上包括一個或多個引導(dǎo)構(gòu)件，為了降低噪音從打樁機(jī)到套筒的傳遞，這些構(gòu)件優(yōu)選包括諸如橡膠的降噪材料。為了改進(jìn)引導(dǎo)，特別是在在套筒中降低基礎(chǔ)構(gòu)件期間和在打入基礎(chǔ)構(gòu)件期間，優(yōu)選的是，引導(dǎo)構(gòu)件至少位于套筒的底部附近并且在其上半部中。引導(dǎo)構(gòu)件還有利地維持樁和套筒之間足夠且基本上一致的距離， 例如至少30厘米。通常，優(yōu)選的是，對于低于1000Hz的頻率來說，當(dāng)與沒有套筒的打樁相比時，意在于削弱噪音的所有措施的集合將來自打樁的噪音輸入降低了 10dB，優(yōu)選為降低了至少 15dB。本發(fā)明還涉及一種在水下地層中相對于彼此安裝多個基礎(chǔ)構(gòu)件、尤其是用于例如風(fēng)輪機(jī)的導(dǎo)管架的錨固樁的方法，所述方法包括如下步驟在地層上放置模板，所述模板包括用于基礎(chǔ)構(gòu)件的多個引導(dǎo)件和至少一個隔聲套筒，將基礎(chǔ)構(gòu)件放置在套筒中，并且將基礎(chǔ)構(gòu)件打入地層中，將模板提升到已經(jīng)安裝的基礎(chǔ)構(gòu)件的延伸到地層上方的端部上方，將導(dǎo)管架放置在已經(jīng)安裝的基礎(chǔ)構(gòu)件的端部上方并將導(dǎo)管架固定到基礎(chǔ)構(gòu)件。在一個實施例中，所有引導(dǎo)件都包括隔聲套筒，基礎(chǔ)構(gòu)件被放置在套筒的每一個中并且被打入到地層中。在替代實施例中，在將第一基礎(chǔ)構(gòu)件打入到地層中之后，套筒被移動到另一個引導(dǎo)件或模板被旋轉(zhuǎn)并放置成使得引導(dǎo)件中的另一個位于已經(jīng)安裝的基礎(chǔ)構(gòu)件上方，并且第二基礎(chǔ)構(gòu)件被放置在套筒中，并且被打入到地層中。為了完整性，需要注意以下現(xiàn)有技術(shù)。JP 60-159218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。US 5，551，804(在圖1中)公開了一種兼有打樁模板作用的導(dǎo)管架。導(dǎo)管架的支腿分開，這實際上意味著樁靠在導(dǎo)管架的支腿上或至少與導(dǎo)管架的支腿接觸，并且來自打樁機(jī)的噪音在沒有削弱的情況下傳遞到周圍的水，并且甚至可能被放大(回響)。而且，由于支腿分開，在樁已被安裝之后導(dǎo)管架不能移除，并且導(dǎo)管架不能重復(fù)利用。因此，導(dǎo)管架不是真正的模板，至少不是本發(fā)明意義上的需要重新利用以在其它地點安裝另外的基礎(chǔ)構(gòu)件的模板。


現(xiàn)在將參考附圖更詳細(xì)地說明本發(fā)明，這些附圖示出了本模板和方法的優(yōu)選實施例。圖1是包括根據(jù)本發(fā)明的第一模板的用于安裝基礎(chǔ)構(gòu)件的系統(tǒng)的透視圖。圖2是借助于根據(jù)本發(fā)明的模板安裝的三角架的透視圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明的第二模板的透視圖。應(yīng)該注意的是，附圖實質(zhì)上是示意性的，并且對于理解本發(fā)明不是必要的細(xì)節(jié)已被省略。
具體實施例方式圖1示出了借助于錨固樁3在例如海底2的水下地層中安裝導(dǎo)管架1的系統(tǒng)。在這個示例中，導(dǎo)管架1包括中心圓筒4和多個中空圓筒支撐構(gòu)件或支腳5，所述多個中空圓筒支撐構(gòu)件或支腳5借助于框架6連接到中心圓筒4，并且布置成圖案，即三角形(當(dāng)從頂部看時)。中心圓筒具有圓形橫截面，直徑為五米，并且意在于在導(dǎo)管架安裝在海底上之后作為風(fēng)輪機(jī)的基礎(chǔ)。錨固樁3具有圓形橫截面，外徑為兩米，并且長度為50米。該系統(tǒng)還包括液壓打樁機(jī)7，例如IHC液動錘S-500或S-800，其連接到諸如自升式駁船或自浮駁船8的水面艦船的甲板上的動力單元。打樁機(jī)7包括用于將打樁機(jī)7穩(wěn)固地安裝在錨固樁3上的打樁機(jī)套筒9 ；和用于將沖擊能量從打樁機(jī)7傳遞到錨固樁3的砧臺(被打樁機(jī)套筒隱藏而無法看到)。駁船8包括起重機(jī)(未示出)，以升降和操縱錨固樁、打樁機(jī)、導(dǎo)管架等等。該系統(tǒng)還包括模板10，所述模板10用于以與導(dǎo)管架的支撐部件的圖案相對應(yīng)的預(yù)定圖案將多個錨固樁定位和打入到海底中。模板包括用于樁的多個引導(dǎo)件11，這些引導(dǎo)件借助于框架12相對于彼此固定。在圖1示出的實施例中，每個引導(dǎo)件11都包括由例如鋼制成的隔聲套筒11A，所述隔聲套筒IlA用于在打樁期間包圍樁，以降低從打樁機(jī)輸入到周圍水中的噪音。套筒的中心線的圖案對應(yīng)于導(dǎo)管架的支撐部件的圖案，即，在這個示例中套筒被布置成三角形。每個套筒都具有圓形橫截面，是雙壁的，并且內(nèi)徑為三米。雙壁提供一個或更多用于空氣或多孔材料的腔室，并且使得模板至少在某些程度上是有浮力的。通常，為了減輕或基本避免模板在其自重下過多穿入到海底中，并且為了在錨固樁已被安裝之后有助于移除模板，優(yōu)選的是，浮力，即排開的水的重量是模板重量的至少 60%，優(yōu)選至少80%。在一個實施例中，浮力是能夠變化的，例如通過閥、壓縮機(jī)或泵和(壓艙物)腔室構(gòu)成的系統(tǒng)，這些腔室能夠使水進(jìn)入和排出。套筒的內(nèi)壁設(shè)有多個引導(dǎo)構(gòu)件(被隱藏而無法看到)，在這個示例中，為由諸如橡膠的降噪材料制成的兩組引導(dǎo)輪，所述兩組引導(dǎo)輪沿著套筒的(內(nèi))圓周、在其底部附近和其上半部的某處(在這個示例中在距其上緣幾米處)布置成環(huán)形。多組引導(dǎo)構(gòu)件在軸向方向上分開提供了相當(dāng)大的引導(dǎo)長度，并且因而進(jìn)一步提高了打樁期間樁的穩(wěn)定性。通常，優(yōu)選的是，一旦模板就位，隔聲套筒就從地層延伸到水位上方。套筒的每一個的上緣都可以設(shè)有可拆卸的擴(kuò)展器，以將套筒的有效長度調(diào)整為基礎(chǔ)構(gòu)件將被安裝之處的水的深度。例如按照如下方式執(zhí)行導(dǎo)管架的安裝。模板被從駁船的甲板提升并下放到海中， 直到它以豎直位置支撐在海底上?？商娲?，模板在駁船附近飄浮或支撐在海底上，并且從那里，模板被提升和/或牽引到設(shè)想的地點。一旦就位，錨固樁的每一個都被提升到模板上方并下放到套筒中的一個中且到達(dá)海底上，如果情況需要，允許錨固樁在其自重下穿入到海底中一定程度。然后，打樁機(jī)被從駁船的甲板上提升并且放置到第一錨固樁的頂部上，并且這個錨固樁被打入到海底中，打入到海底的深度對應(yīng)于例如其長度的95%，其中錨固樁的上端部典型地在海底上方延伸1到6米。在打樁的部分過程期間，打樁機(jī)處于套筒內(nèi)部，并且如果套筒被淹沒，打樁機(jī)則在水下。當(dāng)?shù)谝诲^固樁的打入完成時，打樁機(jī)被提升，從第一套筒移除，并被放置到第二錨固樁上。重復(fù)這個過程，直到所有的錨固樁都被安裝在海底中為止。接著，打樁機(jī)被放回到甲板上，模板被提升并被放置到甲板或例如通過排空壓艙物腔室而使得模板浮起，并且保持飄浮或在一邊放置在海底上。在后面兩種情況下，模板只需要被提升幾米，即提升僅足夠安全地離開已經(jīng)安裝的錨固樁的上端部的高度。由于模板現(xiàn)在不礙事，如圖2所示，導(dǎo)管架放置成使得它的支撐部件放置在錨固樁上并且例如通過灌漿或焊接而固定到錨固樁上，由此完成導(dǎo)管架的安裝。圖3是根據(jù)本發(fā)明的第二模板10的透視圖，所述第二模板10包括多個引導(dǎo)件和單個套筒11A，所述引導(dǎo)件即具有向外展開的端部的中空圓筒11。套筒IlA在絕大多數(shù)方面都與上面描述的套筒相同，除了它能夠從引導(dǎo)件移除之外。為此，套筒IlA的外徑略小于圓筒11的內(nèi)徑。在第一樁已被安裝之后，套筒被提升到已經(jīng)安裝的樁的端部上方，并被移動到下一位置。在這個位置，第二樁被放置在套筒中，并且被打入到海底中。重復(fù)這個過程，直到所有的錨固樁都被安裝在海底中為止。以如上所述的方式執(zhí)行導(dǎo)管架的放置和固定。本發(fā)明并不局限于上述實施例，并且在權(quán)利要求的范圍內(nèi)可以以多種方式改變。
權(quán)利要求
1.一種在水下地層O)中相對彼此安裝多個基礎(chǔ)構(gòu)件、尤其是錨固樁(3)的過程中使用的模板(10)，所述模板包括用于所述基礎(chǔ)構(gòu)件(3)的多個引導(dǎo)件(11)，所述多個引導(dǎo)件 (11)借助于框架(12)相對于彼此固定，其特征在于所述引導(dǎo)件(11)中的至少一個包括隔聲套筒(IlA)，所述隔聲套筒(IlA)用于在打樁期間包圍基礎(chǔ)構(gòu)件(3)。
2.如權(quán)利要求1所述的模板(10)，其中，所有的所述引導(dǎo)件(11)都包括隔聲套筒 (11A)，所述套筒(IlA)彼此平行地延伸。
3.如權(quán)利要求1所述的模板(10)，其中，所述套筒(IlA)能夠從一個引導(dǎo)件(11)運(yùn)動到另一個引導(dǎo)件(11)。
4.如前述權(quán)利要求中的任一項所述的模板(10)，所述模板包括三個或四個引導(dǎo)件 (11，11A)。
5.如前述權(quán)利要求中的任一項所述的模板(10)，其中，至少一個所述套筒(IlA)的壁包括一個或多個腔室和/或由復(fù)合材料制成。
6.如前述權(quán)利要求中的任一項所述的模板(10)，其中，至少一個套筒(IlA)在其內(nèi)壁上，優(yōu)選至少在套筒(IlA)的底部附近和在其上半部中，包括一個或多個引導(dǎo)構(gòu)件。
7.如權(quán)利要求6所述的模板(10)，其中，所述引導(dǎo)構(gòu)件包括降噪材料。
8.如前述權(quán)利要求中的任一項所述的模板(10)，其中，對于低于1000Hz的頻率，至少一個套筒(IlA)將由打樁輸入的噪音降低至少10dB，優(yōu)選至少15dB。
9.如前述權(quán)利要求中的任一項所述的模板(10)，其中，所述模板(10)的浮力被或能夠被降低到至少60%，優(yōu)選為至少80%。
10.一種在水下地層O)中相對于彼此安裝多個基礎(chǔ)構(gòu)件、尤其是錨固樁(3)的方法， 所述方法包括以下步驟將模板(10)放置在所述地層( 上，所述模板(10)包括用于所述基礎(chǔ)構(gòu)件的多個引導(dǎo)件(11)和至少一個隔聲套筒(IlA)，將基礎(chǔ)構(gòu)件( 放置在所述套筒(IlA)中，并將所述基礎(chǔ)構(gòu)件( 打入到所述地層(2)中，將所述模板(10)提升到已經(jīng)安裝的基礎(chǔ)構(gòu)件(3)的延伸到所述地層(2)之上的端部上方，將導(dǎo)管架(1)放置在已經(jīng)安裝的基礎(chǔ)構(gòu)件(3)的端部上方，并將所述導(dǎo)管架(1)固定到所述基礎(chǔ)構(gòu)件(3)。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，所有的所述引導(dǎo)件(11)都包括隔聲套筒(11A)， 并且基礎(chǔ)構(gòu)件(3)放置在所述套筒(IlA)的每一個中，并被打入到所述地層O)中。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，在將第一基礎(chǔ)構(gòu)件(3)打入到所述地層O)中之后，所述套筒(IlA)被移動到另一個引導(dǎo)件(11)或者所述模板(10)被旋轉(zhuǎn)和放置成使得所述引導(dǎo)件(11)中的另一個位于已經(jīng)安裝的基礎(chǔ)構(gòu)件⑶之上，并且第二基礎(chǔ)構(gòu)件⑶ 被放置在所述套筒(IlA)中并被打入到所述地層O)中。
13.如權(quán)利要求10-12中的任一項所述的方法，其中，至少在打樁期間，至少一個套筒 (IlA)從所述地層(2)延伸到水位上方。
14.如權(quán)利要求10-13中的任一項所述的方法，其中，至少在打樁期間，所述基礎(chǔ)構(gòu)件 (3)和所述套筒(IlA)之間的間隙超過30cm。
15.如權(quán)利要求10-14中的任一項所述的方法，其中，水被從所述套筒(IlA)去除，使得至少在打樁過程的部分期間，至少打樁機(jī)(7)與所述基礎(chǔ)構(gòu)件(3)的內(nèi)壁通過空氣分開。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在水下地層(2)中相對彼此安裝多個基礎(chǔ)構(gòu)件、尤其是錨固樁(3)的模板(10)。模板(10)包括用于基礎(chǔ)構(gòu)件(3)的多個引導(dǎo)件(11)，這些引導(dǎo)件借助于框架(12)相對于彼此固定。所述引導(dǎo)件(11)中的至少一個包括用于在打樁期間包圍基礎(chǔ)構(gòu)件(3)的隔聲套筒(11A)。
文檔編號E02D27/42GK102312435SQ20111017757
公開日2012年1月11日 申請日期2011年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月2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