[發明專利]用于水下打樁的系統和方法

有效

• 申請號: 200980137040.8
• 申請日: 2009-07-21
• 公開（公告）號: CN102159770A
• 公開（公告）日: 2011-08-17
• 發明（設計）人: 詹姆斯·E·阿達姆森
• 申請（專利權）人: 詹姆斯·E·阿達姆森
• 主分類號: E02D7/02
• 分類號: E02D7/02;E21B7/124
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 張蘭英;丁曉峰

技術領域

本發明涉及打樁器，尤其涉及打夯設備、包含該打夯設備的系統以及用于將物體打到深水下土壤中的方法和應用。

背景技術

為了將樁、引井器、土壤取樣裝置以及其它物體垂直打壓到海底土壤中，存在大且重的表面加力捶打裝置。現存的捶打裝置極其大且極其昂貴來進行部署，且由于它們的尺寸和復雜度，現存的捶打裝置趨于限制于相對較淺的海水深度，并限制于驅打相對較大的物體。現有技術還包括在海底中鉆孔和/或噴射孔，然后將物體插到該孔中，但這些技術需要極大且昂貴的船或平臺，并且為了安裝物體需要相當多的時間。此外，在樁、引井器和其它物體須保持在土壤中的情形中，這些物體需要比如果將物體打到海底土壤中所必須的長度更長。這是由于放置在鉆孔或噴射孔中的物體的保持能力或強度降低所引起的，而保持能力或強度降低由于孔壁處的土壤干擾和孔相對于物體尺寸擴大而引起。

授予Warrington等人的美國專利5662175描述可用在水下的樁錘，該樁錘將水用作液壓流體，以參見的方式引入該專利。液壓動力裝置位于水面，并通過管連接于液壓操作夯。由于通過管將水泵送至較大深度是不切實際的，因而對于樁錘可使用的深度具有實際限制。

授予Kuehn的美國專利4872514；5667341；5788418以及5915883大體描述可用在相對深的水中的打樁器，以參見的方式引入這些專利。Kuehn的′883專利描述可潛水液壓驅打單元，該可潛水液壓驅打單元能連接于水下打夯設備或切除工具的驅打機構。驅打單元具有由電動機供電的液壓泵，該液壓泵通過臍帶纜線從水面接收電。驅打單元具有另一根臍帶纜線，該臍帶纜線插到打夯設備或切除工具中，而遠程操作潛水器(ROV)用于觀察并制造該連接。在下降由臍帶纜線所支承設備的過程中，臍帶纜線易于受損，且Kuehn的′341專利描述使用ROV的臍帶纜線，以與驅打單元進行信號和數據傳輸。

由Clive?Jones所發明的國際專利申請號PCT/GB2006/001239即國際公開號WO2006109018描述一種用于將樁打到水下海床中的設備，該設備包括樁導向件、導向部件、打樁裝置以及動力源，樁導向件包括基部框架，導向部件安裝在基部框架上并構造成對樁進行導向，打樁裝置用于將樁打到海床中，而動力源用于供給動力以驅動打樁裝置。Jones的申請描述作為遠程操作潛水器(ROV)一部分的動力源。Jones披露諸如由荷蘭IHC公司的液壓打樁錘(Dutch?Company?IHC?Hydrohammer?BV)供應的IHC液壓打樁錘之類可作為打樁裝置的液壓錘。根據IHC說明冊，IHC液壓打樁錘包括構造成單件的錘和活塞桿以及用于錘的外殼，這表示該組件設計成：錘在基本干凈、干燥的氣態環境中往復運動，在由極其深的水所施加的壓力下難于保持該環境。

發明內容

在一實施例中，本發明提供打夯設備，該打夯設備包括：錘框架，該錘框架具有上端和下端以及在上端和下端之間延伸的側壁，該側壁具有適合于使水通過側壁的水開口；錘，該錘接納在錘框架中，且錘框架和錘適合于使該錘在錘框架內部往復運動，而夯適合于在接觸水的同時進行操作。該錘包括重本體、上部錘導向件以及下部錘導向件，重本體具有上表面和下表面，上部錘導向件從重本體的上表面向上延伸，而下部錘導向件從重本體的下表面向下延伸。上部錘導向件、重本體以及下部錘導向件具有共軸孔，且該框架具有用于接納上部錘導向件的上部導向開口和用于接納下部錘導向件的下部導向開口。打夯設備具有砧座，該砧座位于錘框架的下端中，且砧座適合于接收并傳遞來自錘的沖擊力。液壓框架聯接于錘框架的上端；液壓缸接納在液壓框架中；活塞接納在液壓缸中；以及活塞桿附連于該活塞。聯接機構適合于將活塞桿的另一端聯接于錘，且在錘被提升時，聯接機構在活塞桿和錘之間提供基本剛性連接，而在錘沖撞所述砧座時，聯接機構在活塞桿和錘之間提供基本非剛性連接。液壓流體回路適合于為提升錘提供提升力，并適合于釋放錘。較佳的是，裙部從錘框架的下端伸出，且該裙部適合于與所要打到土壤中的物體接觸，并適合于接收來自錘的沖撞力和將該沖撞力傳遞至所要打到土壤中的物體。在一實施例中，聯接機構提供在活塞桿和錘之間的連接，該連接可在基本剛性提升連接、基本剛性下推連接以及基本非剛性沖撞連接之間運動，以防止活塞桿彎折。