一种可拆卸流化装置的制作方法

本发明涉及一种用于垂直设置的管状桩基的可拆卸流化装置，所述可拆卸流化装置包括中心元件和径向延伸的固定部。该径向延伸的固定部具有：在使用时使中心元件径向固定在管状桩基的内部的第一位置，以及允许流化装置沿管状桩基的轴的长度方向移动的第二位置。

背景技术：

1、专利wo2020/207903中描述了类似的设备。一种用于管状桩基的可拆卸的流化装置，所述可拆卸的流化装置包含连接到径向延伸和长度可变的致动器的中心元件。该致动器在其径向端与压紧元件连接，该压紧元件配有夹具，该夹具适用于将自身压到管状桩基的下端。压紧元件用于将流体从管状壳体的下端排出，排出方向具有向下和向上的方向组件。该装置还设有将流体排放到管状桩基的管状壳体的内部空间的部件，并且该压紧元件还设置有旋转的偏心质量块作为振动部。

2、专利fr2418301描述了一种通过外部固定在桩上的振动平台将桩钻入土壤的方法。当桩抵达阻力更强的层时，螺旋钻式钻头被降低到桩中。土壤开始从桩中清除。

3、专利wo03/085208描述了一种用于安装相邻管状元件的可伸缩钻头。管状元件可以连接形成所谓的深壁。钻头设有旋转开挖部件，其直径大于管状桩。进入管内的土壤可以使用压力略高于周围水的水流冲走。

4、专利nl2006722描述了一种用于将空心桩打入地下的钻孔和振动系统。该振动系统安装在桩的上端。该钻头在空心桩中心的地面上钻洞。旋转移动钻头通过向下延伸到钻头的钻柱从桩的上端驱动。

5、公知地，振动锤可以在水下基床中打入桩基，正如专利wo03/100178所述。在本方法中，所谓单桩的管状桩基使用夹在桩基上端的振动装置来进入海床。该振动装置可能重达40-50吨，可以是专利us5653556中描述的一种。振动锤的一个缺点是会对海洋生物产生过多的噪音，且金属桩基可能会因振动锤的应力而损坏。

6、现有技术的设备的一个缺点在于渗透速度不够高，尤其是当要渗透更密集的水下基床和/或当桩基的直径大于（例如）1米时，例如用于风力涡轮机的地基。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种用于垂直设置的管状桩基的可拆卸流化装置，该装置不存在现有技术设计的缺陷。

2、所述目的是通过以下的可拆卸流化装置实现的。该可拆卸流化装置用于垂直设置的管状桩基，该桩基具有桩轴，该可拆卸流化装置包含中心元件和径向延伸的固定部，

3、其中所述径向延伸的固定部具有：在使用时使中心元件径向固定在管状桩基的内部的第一位置，以及允许流化装置沿管状桩基的轴的长度方向移动的第二位置，

4、其中当可拆卸流化装置处于其使用朝向时，所述中心元件在其下端具有旋转下端，所述旋转下端在使用中可以沿桩轴在旋转方向上旋转，并且，

5、其中所述旋转下端具有水平延伸的转臂，每个转臂上都设有高压注水喷嘴和从转臂沿旋转方向延伸的机械切割元件。

6、申请人发现，通过提供具有多于一个的机械切割元件和高压注水喷嘴的旋转下端，提供了能够与振动锤结合使用的喷射枪，与单独使用振动锤相比，其应力可减少70%。这也是一种降噪的措施。

7、下面将更详细地描述本发明。水平、垂直、上和下仅用于描述本发明的正常使用，但是并不意味着限制本发明于特定方向上。

8、所述高压注水喷嘴优选为旋转喷嘴。所述高压注水喷嘴优选为旋转喷嘴。所述旋转喷嘴优选地设置为与垂直方向形成0°至90°之间的角度，更优选地，形成30°至60°之间的角度。

9、所述高压注水喷嘴优选地沿着从中心元件延伸出的转臂单排设置。

10、优选地，从中心元件延伸出两个转臂。

11、优选地，所述机械切割元件为位于所述转臂一侧的切割齿。所述切割齿设置在所述转臂在旋转方向的一侧，使得其随着所述转臂旋转而切割土壤

12、所述径向延伸的固定部可以如前文提到的专利wo2020/207903所述。优选地，所述支臂通过液压系统从第一位置移动至第二位置。所述固定部可以设有滚轮，以在管状桩基中轴向地以及垂直向上地引导所述可拆卸流化装置。

13、所述高压注水喷嘴通过高压水管与泵适当地连接。这些泵优选设置在桩基的外部，例如在浮船上。因此，高压水管的长度至少为桩基的长度至桩基长度的两倍或者三倍。

14、所述旋转喷嘴优选地包括非旋转的固定部分和存在于喷嘴头腔室内的旋转喷嘴头，

15、其中，所述旋转喷嘴头具有上端和下端；

16、其中，所述喷嘴头腔室具有形成该腔室的壁和位于其下端的开口，所述开口具有侧面，且所述喷嘴头腔室的壁具有一个或多个用于将水射流排放到所述喷嘴头腔室的开孔；

17、其中，所述旋转喷嘴头的下端存在于所述喷嘴头腔室的开口中，使得旋转喷嘴头和喷嘴头腔室的开口的侧面之间留有套筒开口；

18、其中该非旋转部分设有加压水入口和用于将加压水通到加压水入口的管道，该管道位于旋转喷嘴头的上端，所述加压水入口流体连接一个或多个喷嘴出口，该喷嘴出口位于旋转喷嘴头的下端，在使用中射流从中射出；并且

19、其中，所述旋转喷嘴头还设置有水平的水轮，该水轮的上端有垂直的旋转轴，该水轮与所述一个或多个用于将水射流排放到所述喷嘴头腔室的开孔在功能上一致，使得所述旋转喷嘴头旋转。

20、喷射到喷嘴头腔室中的一个或多个水射流的加压水和供给非旋转部分的加压水可适当地来自同一源头。优选地，在所述转臂中设有用于加压水的共有或者单独的歧管。水管将一个或多个歧管与喷嘴头腔室的侧壁上的一个或多个开孔、以及所述非旋转部分的加压水入口进行流体连接。旋转喷嘴头与喷嘴头腔室的开口的侧面之间的套筒开口可以让供给喷嘴头腔室的水从喷嘴头腔室排出。水流防止土壤积聚在所述旋转喷嘴头上，并为喷嘴头腔室内的旋转喷嘴头提供水润滑。

21、本发明还针对上述旋转喷嘴（单独地或者作为移土装置的一部分），以及其在移土中的应用。

22、本发明特别针对一种振动锤和根据本发明的可拆卸流化装置的组合，其中所述振动锤通过长度可变的电缆与所述可拆卸流化装置连接。

23、优选的组合还包括连接到所述振动锤的框架，并设有用于高压水管的导向部和用于长度可变的电缆的绞盘。

24、本发明还针对以下用于在水下基床上放置垂直设置的桩基的方法，

25、其中，使用本发明所述的组合；

26、其中，所述振动锤位于所述桩基的顶端，所述可拆卸流化装置降低至所述桩基的底端，在该底端处，所述可拆卸流化装置径向固定在桩基的内壁上；

27、其中，所述振动锤振动所述桩基；

28、其中，高压水供给所述可拆卸流化装置，旋转下端旋转并从注水喷嘴中喷射出水射流，以使水下基床的土壤被机械切割元件切割。所述旋转下端由液压马达或者电机驱动旋转。

29、优选地，供给注水喷嘴的水压至少为5 bar，更优选地在20 bar – 500 bar之间。

30、优选地，旋转下端以每分钟1-120转（rpm）的速度旋转，更优选地转速为5 rpm -60 rpm之间。

31、该方法尤其适用于放置内径为1 m – 20 m之间的桩基。

32、该方法适用于包含一层沙子、淤泥、软质粘土、超硬质粘土或球粘土（boom clay）或上述组分的任何组合的水下基床。