建筑构件安装的装置与方法
【专利摘要】本发明涉及一种将建筑构件，例如桩（2）和隧道部件安装到地层中的装置（1），该装置包括这样的建筑构件（2）。两个或多个用于将击打发送到构件（2）的冲击式打桩机（3）被安装或可操作连接在构件（2）上。采用本发明，大型构件可以通过多个相对较小的冲击式打桩机来安装，所述大型部件，例如用于风轮机的单桩，其可包括直径超过5米的钢管，乃至隧道部件。
【专利说明】建筑构件安装的装置与方法
[0001 ] 本分案申请是基于中国发明专利申请号200580024734.2 (国际申请号PCT/EP2005/053638)、发明名称“建筑构件安装的装置与方法”、申请日为2005年7月26日的专利申请的分案申请。
【技术领域】
[0002]本发明涉及一种将建筑构件安装到地层中的装置与方法，所述建筑构件例如为桩，特别是直径超过5米的单桩和隧道部件，所述装置包括这样的建筑构件和冲击式打桩机。本发明还涉及一种将要安装在建筑构件上或与其可操作连接的组件。
【背景技术】
[0003]将建筑构件安装到地层中的装置通常人所共知。例如，欧洲专利申请0095801公开了 一种液压打桩机，这种打桩机包括壳体，其中安装有往复运动的冲击重锤。
[0004]US3, 595，324公开了一种打桩机，这种打桩机包括多个击锤和一个普通砧台，其调准衬垫位于击锤和砧台之间。打桩机还包括用于调整击锤操作相位的装置、用于补偿未定相击锤操作效果的装置、和/或两者的组合。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是改进根据开始段落的装置。
[0006]为此，根据本发明的装置的特征在于，两个或多个用于对构件发出击打的冲击式打桩机被安装在所述构件上或与其可操作地连接。优选的是各个打桩机都具有90 - 3200千焦范围的最大击打能量，更优选的范围是90 — 900千焦，最优选的范围是150 - 750千焦。
[0007]采用本发明，大型构件可以通过多个相对较小的冲击式打桩机来安装，所述大型构件，例如用于风轮机的单桩，其主要可包括直径超过5米的钢管，乃至隧道部件。
[0008]此外，在大型工程项目现场，通常要有至少一台备用打桩机。采用本发明，一台或两台相对较小的备用打桩机，与一台很大的备用打桩机相对比，足以满足要求，结果取得巨大节约和非常简单的操作。
[0009]优选的是，每个冲击式打桩机都包括单独的砧台，用于将击打能量从各自的冲击式打桩机传输到构件，此后将有可能安装大型构件而不需要同样大的砧台。直径例如为5米或更大的砧台难以制造和操作。此外，似乎是两个或更多较小的砧台比一个较大的砧台更能高效地传输击打能量。
[0010]至少对于对称的建筑构件，更加优选的是，冲击式打桩机全部具有相同的或基本相同的最大击打能量和/或均匀地分布在构件的周围或边缘上。
[0011]此外优选的是，冲击重锤中的至少一个、优选为每个的中心轴线与砧台覆盖的构件壁部的大部分横截面的相关局部中心对齐。正确对齐的冲击重锤会减少构件中的弯曲力并由于这种弯曲力而导致减少所谓的“寿命损耗”。[0012]尽管异步打桩是有效的，例如在土壤阻力低的地区或作用在桩上的力可能相对较小的时候，但通常优选的是，根据本发明的装置仍要包括控制系统，使发送到构件的击打同步，优选在10毫秒内，更优选在5毫秒内，最优选在2毫秒内。通过使击打同步，寿命损耗进一步减少，而且使击打的能量更高效地传递到构件。
[0013]本发明还涉及一种安装在建筑构件上或与其可操作连接的组件，例如桩，特别是直径超过5米的单桩或隧道部件，该组件包括两台或更多台安装在共用机架上的冲击式打桩机，所述机架优选地可根据构件的尺寸进行调整。
[0014]本发明还涉及一项将象桩或隧道部件这样的建筑构件安装到地层中的方法，该方法包括步骤:
[0015]一使构件处于适当的位置，
[0016]一将两台或更多台冲击式打桩机分别安装或可操作地连接在构件上，
[0017]一通过同时操作两台或多台冲击式打桩机将构件打入地层中。
[0018]优选的是使击打同步在10毫秒之内，优选为5毫秒，更优选为2毫秒。
[0019]现在参考附图对本发明进行更详细的说明，附图示出根据本发明的装置的优选示例。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是根据本发明的装置的透视图，该装置包括四个安装在单桩上的液压打桩机。
[0021]图2概略示出用于使打桩机发出的击打同步的装置。
[0022]图3概略示出另一用于使打桩机发出的击打同步的装置。
【具体实施方式】
[0023]该优选装置I包括:基础构件，在此例中，是用于风轮机的、所谓垂直单桩2，该桩2由直径为6米的钢管构成；和四个独立的液压打桩机3，所述打桩机3均匀地分布在桩的上缘之上，例如相隔90°。液压打桩机3在本领域人所共知，并且包括壳体4，其上端设有吊环5，用于通过起重机升降和操纵打桩机3，并使安装其上的冲击重锤进行往复运动。有关这些打桩机的详情可进一步参考欧洲专利申请0095801。优选的打桩机是S — 90至S —900和SC— 110至SC — 250击锤，购自IHC Hydrohammer B.V.。在此具体示例中，采用了S - 280。
[0024]打桩机3单独地安装在桩2上。然而，也有可能通过机架(未示出)使打桩机相互连接，该机架可根据桩的尺寸调整并且包括例如两个交叉的伸缩梁。在这种情况下，可将打桩机和机架组件安装在已经在适当位置的桩上，或者使打桩机、机架和桩的组件成整体在适当位置上。
[0025]而且，打桩机3通过液压连接器6连接到安装在机架上的两个液压源(未示出)上，优选所谓的动力单元，例如两个P — 1600W,购自IHC Hydrohammer B.V.。上部和下部连接件7形成为壳体4的整体部分，可用于将打桩机3紧固在导向器引导件或所述机架上。也有可能代之以将所有打桩机连接到单个压力源上或者将每个打桩机连接到单独的压力源上。
[0026]每个打桩机3的下端通过法兰8和螺栓连接到U形桩套9和象那些打板桩时所用的砧台10上，所述桩套9适合于邻接桩2的壁部的两侧。砧台10沿桩2的上缘的切线方向相对较长，以便将打桩机3发出的击打能量有效地传递到桩2。
[0027]在操作期间，桩2相对于地层定位，各个打桩机3安装在桩2上，而后依靠击打将桩2打入地面内，所述击打通过控制单元同步在5毫秒以内。
[0028]同步可以通过几种方法获得。例如通过将传感器，象接近开关(优选)、液压计或加速表，分别设置在各个打桩机上，将打桩机其中之一指定为“主机”，而其它的打桩机指定为“副机”，计算或测量各个打桩机的冲击时刻，通常以毫秒计算各个副机与主机冲击时刻的差值，并根据计算出的差值调整副机的击打定时。
[0029]在第一个和优选的可替代实施例中，各个单独打桩机的冲击重锤所需的下落时间和发出的能量由数个升起高度确定。基于此种情况，控制单元将驱动各个将被升起的重锤达到与重锤释放的预选击打能量和时间相对应的高度，以使击打基本同时产生。
[0030]在第二个可替代实施例中，如图2所示，所有的打桩机3各包括冲击重锤11，该重锤11可往复运动地安装在壳体12内，作为单个打桩机进行控制，并且通过节流阀13、14与液压控制系统相连。该系统包括:一个或多个液压源15，高压贮存器16，其通过第一阀17与各个打桩机3的压力管线18相连；和低压贮存器19，其通过第二阀20与各个打桩机3的回流管线21相连。当第一阀17开启时，加压的液压流体被分布在打桩机3的上方，因而冲击重锤11被升起。节流阀13确保基本等量的液压流体以基本相等的速率流向各个打桩机3，因此使冲击重锤11同步。当第一阀17关闭而第二阀20开启时，冲击重锤11下落而且基本等量的液压流体从各个打桩机3流出并穿过节流阀14，再次使冲击重锤11同步。
[0031]在第三可替代实施例中，如图3所示，节流阀已经被同步液压缸22取代，这样使液压控制系统与打桩机3液压分离。活塞23刚性地相互连接并且全部相对于各自的液压缸22处于同一位置。此外，压力和回流管线18、21设有止回阀24、25。当第一阀17开启时，加压的液压流体被分布在液压缸22的上方，并且所有活塞23都移动基本相等的距离。结果，液压流体通过压力管线18和止回阀24流到各个打桩机3中。刚性互连的活塞确保基本等量的液压流体以基本相等的速率流向各个打桩机3，因此使冲击重锤11同步。当第一阀17关闭而第二阀20开启时，冲击重锤11下落，并且基本等量的液压流体从各个打桩机3中流出，全部以相等的速率向外推动活塞23，因此再次使冲击重锤11同步。
[0032]如果要求更精确的测量，例如如果基础构件比较易碎，象大型中空混凝土(单)桩，或是如果地层的天然状态使打桩变得复杂，可以将象加速表和应变仪这样的传感器设置在地基构件本身上。用这些传感器获得的数据可以用来使击打同步和计算传送到构件的能量的分布以及构件中的弯曲力和由这种弯曲力导致的寿命损耗。
[0033]要注意的是，液压打桩机特别适合用于根据本发明的装置，因为液压流体的流量和阀的定时，并由此各为撞锤的打击(击打能量)和频率是相互独立可调的，因此可以用于有效地使击打同步和一致。
[0034]当构件，例如隧道部件要被倾斜或水平地打入地层时，优选采用具有弹簧的打桩机，所述弹簧优选为装有压缩气体的相当气密的腔体，其与撞锤的一部分，优选为其上表面流体连通。通过沿压缩气体的方向移动撞锤，例如通过在压力下的液体供应源，在液压打桩机中通常就是这样，撞锤可以依靠压缩气体，例如以2g的加速度被连续加速，即使打桩机处于倾斜或水平状态。此外，气体中的压力可用作控制冲击时刻的另外参数，并由此用于使打桩机同步，和/或可以分别通过增加或减少气体的压力来增加或减少击打能量。有关装有所谓压力罩的打桩机的细节也可参见欧洲专利申请0095801。
[0035]通过为砧台设置所谓的缓冲垫以延长击打的持续时间可使同步更为方便，这本身为人所共知。这种缓冲垫的优选材料是塑料和木材。
[0036]从上面的说明中显而易见，采用本发明，象用于风轮机的单桩或甚至是隧道部件这样的大型构件可以通过多个相对较小的打桩机安装。
[0037]本发明不限于上述的实施例，这些实施例可以在权利要求的范围内以多种方式改变。
[0038]例如，根据本发明的装置和方法可以用于将不对称或非轴对称的建筑构件打入地层中。通过采用两个或多个打桩机，可以将击打发出的能量分布调整到不对称或非轴对称构件的要求，所述要求是在形状方面和质量方面，例如如果构件具有一个或多个相对较厚的部分。
[0039]此外，不使用全部具有相同最大击打能量的冲击式打桩机，而是使用具有不同最大击打能量和例如操作同样发出相等击打的打桩机也是可能的。还要注意的是，在将构件打入地层的过程中，构件的取向可以通过发出不相等的击打来校正。
【权利要求】
1.一种用于将建筑构件安装到地层中的装置(1)，所述建筑构件是直径超过5米的单桩(2)或隧道部件，该装置包括这样的建筑构件(2)，其特征在于，两个或更多个用于将击打发送到建筑构件(2)的液压冲击式打桩机(3)被安装在或可操作地连接在建筑构件(2)上，每个液压冲击式打桩机具有的最大击打能量的范围为90-3200千焦，每个液压冲击式打桩机包括安装在壳体(12)内部的可往复运动的冲击重锤(11)，该装置包括控制系统，用于使要发送到建筑构件(2)的击打同步，所述控制系统连接在所述液压冲击式打桩机(3)中的每一个上，并且适合于单独地操作所述液压冲击式打桩机中的每一个，以使击打同步在10毫秒内，液压冲击式打桩机(3)中至少一个的击打能量值和频率是相互独立可调的。
2.如权利要求1所述的装置(1)，其特征在于，每个冲击式打桩机(3)具有最大的击打能量的范围为90-900千焦。
3.如权利要求1所述的装置(1)，其特征在于，每个冲击式打桩机(3)具有最大的击打能量的范围为150-750千焦。
4.如权利要求1所述的装置(1)，其特征在于，每个冲击式打桩机(3)包括单独的砧台(9)，用于将击打能量从各个液压冲击式打桩机(3)传输到建筑构件(2)上。
5.如权利要求4所述的装置(1)，其特征在于，砧台(9)中的至少一个设有缓冲垫，以便延长各个冲击式打桩机(3)的击打持续时间。
6.如权利要求1-5中任何一项所述的装置(1)，其特征在于，液压冲击式打桩机(3)全部具有相同的或基本相同的最大击打能量和/或均匀地分布在建筑构件(2)的周围或边缘上。
7.如权利要求1所述的装置(I)，其特征在于，所述控制系统适合于使击打同步在5毫秒内。
8.如权利要求1所述的装置(I)，其特征在于，所述控制系统适合于使击打同步在2毫秒内。
9.如权利要求1-5和7-8中任何一项所述的装置(I)，其特征在于，控制系统适合于将打桩机其中之一指定为“主机”，而其它的打桩机指定为“副机”，计算或测量各个打桩机的冲击时刻，通常以毫秒计算各个副机与主机冲击时刻的差值，并根据计算出的差值调整副机的击打定时。
10.如权利要求1-5和7-8中任何一项所述的装置(I)，其中，用于使击打同步的控制系统包括同步的液压控制缸(22)或马达。
11.如权利要求1所述的装置(I)，其特征在于，所述液压控制缸装有活塞(23)，该活塞已刚性互连。
12.一种安装或者能操作连接在建筑构件上的组件，其特征在于，所述组件包括两个或更多个安装在共用机架上的液压冲击式打桩机(3)，所述建筑构件为直径超过5米的单桩或隧道部件，每个液压冲击式打桩机具有的最大击打能量的范围为90-3200千焦，每个液压冲击式打桩机包括安装在壳体(12)内部的可往复运动的冲击重锤(11)，该组件包括控制系统，用于使要发送到建筑构件(2)的击打同步，所述控制系统连接在所述液压冲击式打桩机(3)中的每一个上，并且适合于单独地操作所述液压冲击式打桩机中的每一个，以使击打同步在10毫秒内，其中液压冲击式打桩机(3)中至少一个的击打能量值和频率是相互独立可调的。
13.如权利要求12所述的组件，其特征在于，机架能根据建筑构件(2)的尺寸调整。
14.一种用于将建筑构件(2)安装到地层中的方法，所述建筑构件是直径超过5米的单桩或隧道部件，该方法包括步骤: 一使建筑构件(2)处于适当的位置， 一将两台或更多台液压冲击式打桩机(3)分别安装或能操作连接在建筑构件(2)上，其中每个液压冲击式打桩机具有的最大击打能量的范围为90-3200千焦，每个液压冲击式打桩机包括安装在壳体(12)内部的可往复运动的冲击重锤(11)， 一通过控制系统同时操作两台或更多台液压冲击式打桩机(3)来将建筑构件(2)打入地层中，其中，所述控制系统用于使要发送到建筑构件(2)的击打同步，所述控制系统连接在所述液压 冲击式打桩机(3)中的每一个上，并且适合于单独地操作所述液压冲击式打桩机中的每一个，以使击打同步在10毫秒内，其中液压冲击式打桩机(3)中至少一个的击打能量值和频率是相互独立可调的。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述击打被同步在5毫秒内。
16.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述击打被同步在在2毫秒内。
【文档编号】E02D7/06GK103835293SQ201310665299
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2005年7月26日 优先权日:2004年7月27日
【发明者】J·L·L·赫塞尔斯, R·J·范弗肯, A·范杜文博登 申请人:Ihc荷兰Ie有限公司