一种用于风电安装船的桩靴制造技术

本发明专利技术公开了一种用于风电安装船的桩靴，包括与桩腿连接的具有水密结构的桩靴，所述桩靴包括上锥面板和下表面板以及侧板，所述桩靴上还均等设置有多个圆形通孔和冲桩孔，所述圆形通孔包括与所述上锥面板连接的圆柱段和与所述下表面板连接的喇叭段，在所述圆柱段与所述喇叭段相连接的部位还设置有大小可遮挡所述圆柱段的隔板，所述隔板通过设置在其一端的耳板与设置在所述圆形通孔内侧的固定耳板通过转轴铰接连接，所述固定耳板上还设置有限制所述隔板开口的挡销。本发明专利技术结构简单、在不降低桩靴承载力的情况下，减少桩靴的拔桩面积、缩短了拔桩时间，提高了平台使用的安全性，延长了平台的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种用于风电安装船的桩靴
本专利技术涉及一种船用桩靴，特别涉及一种海上风电安装船用桩靴，属于海洋设备

技术介绍
桩靴是海上自升式安装船用于固定船体的装备，它固定于桩腿底部。其作用一是为了保护桩腿；二是为了下桩方便，因为桩靴的底部一般呈锥形状，容易切入土层中，特别是比较坚硬的土层。为了保证海上风电安装平台能够安全工作，平台的桩靴在工作海域必须满足承载能力，抗滑移能力、抗倾覆能力和拔靴能力，所以桩靴的型式和承载面积与海域地基密切相关。随着风电技术的发展，海上自升式风电安装船越来越多地运用于风机海上施工中。为了增加海上工作平台的支撑力，减少对海底地面的压强，通常在其桩腿的底部安装一个大面积的桩靴，通过与桩腿焊接，具备独立的水密封结构，能为工作平台提供支撑，并同时提供侧向抵抗力，防止平台侧移。此种桩靴一般是一个整体构件，结构型式有圆形、矩形、多边形及锥形，其目的都是为了增大与海底地面的接触面积，从而提高平台的承载能力及稳定性。目前，我国已经规划的近海风场从南到北分布，这些风场的地质条件变化较大。另外，由于我国在海岸线的治理和保护方面的工作相对较为落后，已勘探的地质条件表明我国近海均有较厚的淤泥层，因此，自升式风电安装船的入泥深度较大，不仅在风电安装船插桩、拔桩过程中消耗了较多的时间，而且增加了作业施工的风险，可能错过了很多良好的施工窗口期，大大增加了施工的成本。另外，风电安装船的桩腿长度是一定的，当入泥深度增加时，一些深水海域则无法施工，造成了设计的局限性。对此需要设计一种大尺寸的桩靴以满足各种不同海域的地质情况。增大桩靴尺寸同时也会带来其他问题：桩靴尺寸越大，在相同插深的情况下桩靴上面的覆盖土层越重，且桩靴与土层的接触面加大，则其吸附力也会增加，拔桩时和海底的土层的摩擦力就越大，拔桩的时间就越长，拔桩难度也会增加，在极端海况下，平台容易发生整体滑移，风险较大，存在一定的安全隐患。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服上述现有桩靴插桩和拔桩困难的缺陷，提供一种用于风电安装船的带圆形通孔的桩靴。本专利技术结构简单、在不降低桩靴承载力的情况下，减少桩靴的拔桩面积、缩短了拔桩时间，提高了平台使用的安全性，延长了平台的使用寿命。为达到上述目的，本专利技术所采用的具体技术方案是：一种用于风电安装船的桩靴，包括与桩腿连接的具有水密结构的桩靴，所述桩靴包括上锥面板和下表面板以及侧板，所述桩靴上还均等设置有多个圆形通孔和冲桩孔，所述圆形通孔包括与所述上锥面板连接的圆柱段和与所述下表面板连接的喇叭段，在所述圆柱段与所述喇叭段相连接的部位还设置有大小可遮挡所述圆柱段的隔板，所述隔板通过设置在其一侧的耳板与设置在所述圆形通孔内侧的固定耳板通过转轴铰接连接，所述固定耳板上还设置有限制所述隔板开口的挡销。进一步，所述桩靴的底面形状为可以为圆形或者类圆形，其等效直径大于15米。当然，所述桩靴的底面形状与普通桩靴一样也可以为矩形、正方形、多边形等，但优选底面面积为大于180平方米。进一步，所述圆形通孔均匀分布在所述桩靴上。进一步，影响桩靴拔桩的另一个重要因素是桩底的吸附力，根据已有的经验表明其数值约为其压载力的10～20％。因此，所述圆形通孔的布置原则是尽可能位于底面接触面积大的地方，其原因在于所述圆形通孔的存在，更容易使所述桩靴上部和底部贯通，大大减小拔桩时桩靴底部的真空区域，从而减小拔桩力。进一步，所述圆形通孔的个数为12个，直径为大于500毫米,小于1000毫米。因为，所述圆形通孔的直径若小于500毫米，将会导致所述桩靴上面的泥土无法有效的下降至所述桩靴底部；若其直径大于1000毫米，将会导致所述桩靴的承载力严重下降。考虑到桩靴强度以及拔桩效率，其圆形通孔的开孔率不大于40％，且不小于30％。进一步，所述冲桩孔与所述圆形通孔间隔布置。在所述圆形通孔之间设置所述冲桩孔后，可在拔桩初期通过所述冲桩孔来快速消除所述桩靴底部的真空，减小拔桩力，减少施工时间，降低成本。进一步，所述圆形通孔下部的喇叭段的纵截面为下底角为60度到70度的等腰梯形，这样的截面形式有利于所述桩靴在插桩时的泥土挤入而使所述隔板闭合和拔桩过程中所述桩靴上部的泥土下落。所述隔板的最大开口角为50度到80度，若所述隔板的最大开口角太小，则影响拔桩时所述桩靴上部泥土的下落，拔桩面积大拔桩阻力大，若所述隔板的最大开口角太大，则影响插桩时所述隔板的闭合，可能导致所述隔板损坏。作用原理：在所述桩靴上设置多个所述圆形通孔，改变了其型式和承载面积。在插桩的过程中，随着所述桩靴向土层的贯入，泥土通过所述喇叭段进入所述圆形通孔中，使所述隔板绕所述转轴向上转动至水平位置将所述圆柱段遮挡，因此，在插桩的过程中，可以保证与无所述圆形通孔的普通桩靴相比，整体受力面积大小不变，承载力没有降低。在拔桩的过程中，随着所述桩腿的拔起，所述桩靴上表面的泥土通过所述圆柱段进入所述圆形通孔中，使所述隔板绕所述转轴向下转动至最大，由所述挡销限制其最大开口，所述桩靴的拔桩面积减小，同时辅以所述冲桩孔，所述桩靴与地面的吸附力容易消除，拔桩力减小，利于拔桩。尤其对于恶劣的海况，减少拔桩时间，即可减少恶劣海况影响带来的安全隐患，还可以增加平台的使用寿命。本专利技术的优点和有益效果是：1.由于圆形通孔和冲桩孔的设置，更容易消除桩靴底部的真空和吸附力，减少了拔桩力，方便拔桩，延长了桩靴的使用寿命，减少了施工时间，降低了成本，特别适用于大桩靴；2.在插桩的过程中，由于隔板可以转动至水平位置，与传统的桩靴相比，承载能力没有减小，尽可能的保证了平台的稳定性；3.在不改变桩靴本身性能的情况下，由于圆形通孔的设置，大幅降低桩靴自身的质量，在同等地质条件下比使用传统桩靴的平台的船体更轻，提高了结构的经济性；4.可以根据实际工况在制造时改变圆形通孔的孔径，在使用中，根据工作海域和海底土质情况，有选择的开闭圆形通孔，极大地提高适用性，提高了平台的利用率。5.制作简单，结构紧凑，安全可靠。附图说明图1是本专利技术实施例示俯视图；图2是本专利技术实施例纵剖视图；图3是本专利技术实施例局部视图；图4是本专利技术实施例圆形通孔局部俯视图；图中：1.为桩靴、2.为圆形通孔、3.为隔板、4.为转轴、5.为固定耳板、6.为冲桩孔、7.桩腿、11.为上锥面板、12.为下表面板、21.为圆柱段、22.为喇叭段、31.为耳板、51.为挡销。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本专利技术实施例的附图，对本专利技术实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。本专利技术中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。如图1、2、3和4所示，为本专利技术的一种用于风电安装船的桩靴，包括与桩腿7连接的具有水密结构的桩靴1，所述桩靴1包括上锥面板11和下表面板12以及侧板，所述桩靴1上还均等设置有12个圆形通孔2和6个冲桩孔6，所述圆形通孔2包括与所述上锥面板11连接的圆柱段21和与所述下表面板12连接的喇叭段22，在所述圆柱段21与所述喇叭段22相连接的部位还设置有大小可以遮挡所述圆柱段21的隔板3，所述隔板3通过设置在其一侧的耳板31与设置在所述圆形通孔2内侧的固定耳板5通过转轴4铰接连接，所述固定耳板5上还设置有限制所述隔板3开口的挡销本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于风电安装船的桩靴，包括与桩腿(7)连接的具有水密结构的桩靴(1)，其特征在于：所述桩靴(1)包括上锥面板(11)和下表面板(12)以及侧板，所述桩靴(1)上还均等设置有多个圆形通孔(2)和冲桩孔(6)，所述圆形通孔(2)包括与所述上锥面板(11)连接的圆柱段(21)和与所述下表面板(12)连接的喇叭段(22)，在所述圆柱段(21)与所述喇叭段(22)相连接的部位还设置有大小可遮挡所述圆柱段(21)的隔板(3)，所述隔板(3)通过设置在其一侧的耳板(31)与设置在所述圆形通孔(2)内侧的固定耳板(5)通过转轴(4)铰接连接，所述固定耳板(5)上还设置有限制所述隔板(3)开口的挡销(51)。

【技术特征摘要】
1.一种用于风电安装船的桩靴，包括与桩腿(7)连接的具有水密结构的桩靴(1)，其特征在于：所述桩靴(1)包括上锥面板(11)和下表面板(12)以及侧板，所述桩靴(1)上还均等设置有多个圆形通孔(2)和多个冲桩孔(6)，所述圆形通孔(2)包括与所述上锥面板(11)连接的圆柱段(21)和与所述下表面板(12)连接的喇叭段(22)，在所述圆柱段(21)与所述喇叭段(22)相连接的部位还设置有大小可遮挡所述圆柱段(21)的隔板(3)，所述隔板(3)通过设置在其一侧的耳板(31)与设置在所述圆形通孔(2)内侧的固定耳板(5)通过转轴(4)铰接连接，所述固定耳板(5)上还设置有限制所述隔板(3)开口的挡销(51)。2.根据权利要求1所述的一种用于风电安装船的桩靴，其特征在于：所述桩靴(1)的底面形状为圆形、类圆形或多边形。3....

【专利技术属性】
技术研发人员：施兴华，张婧，江小龙，王鹏翔，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32