具有破冰消浪结构的海上单桩基础的制作方法

本实用新型涉及海洋基桩领域，尤其涉及一种具有破冰消浪结构的海上单桩基础。

背景技术：

目前，国内建立的海上风电场多针对无冰海域，对于有冰海域的海上风电场建设尚缺乏经验。然而，与高纬度寒冷海域巨大风能储备相伴随的是大面积的海冰作用威胁，冰载荷成为风机基础设计的重要控制性载荷。在国内现有的众多风机基础结构形式中，单桩基础结构以其构造简单、施工成本低等特点成为了海上风机的一种主流基础结构。

在寒冷海域中，海洋石油平台抗冰构件的通用做法是在桩腿潮差段安装正、倒锥面组合体，这种构件使得冰排在直立结构前以挤压或压屈的破坏形式转换为在锥面上弯曲的破坏形式，有效减小了水平冰力。然而，这类锥面抗冰结构同时也增大了基础的水线面面积，从而使得无冰期的波浪载荷有所增加。

抗冰构件与基础结构的连接形式众多，包括焊接连接、螺栓连接、抱箍连接和灌浆连接等。如采用整体预先焊接方式可以保证抗冰构件与基础结构的刚性连接，但是在打桩过程中容易出现焊缝脱落等安全问题；而螺栓和抱箍连接方式在海上作业时间长，作业难度大。因此，需要一种更为安全可靠、经济合理的连接方式。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题在于提供一种具有破冰消浪结构的海上单桩基础，其结构牢固，受力性能好，施工简单，能够克服现有技术上的缺陷。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：一种具有破冰消浪结构的海上单桩基础，包括竖向的钢管桩，钢管桩的外壁沿周向设有垂直于钢管桩的上环板和下环板，上环板和下环板之间设有套在钢管桩上的套筒，所述钢管桩和套筒之间填充有灌浆料，所述套筒外壁沿周向设有多个竖向的破冰刃，所有破冰刃上分别开有多个消浪孔。

优选地，所述上环板和钢管桩之间设有垫板。

进一步地，沿钢管桩的周向设有多个同时连接上环板和垫板的肋板。

优选地，沿钢管桩的周向设有多个同时连接下环板和钢管桩的肋板。

进一步地，所述下环板的外缘向上延伸形成环形挡板，环形挡板、下环板和钢管桩的外壁形成环形槽；所述套筒的下缘设有环形的挡圈，所述挡圈位于所述环形槽中。

进一步地，所述挡圈和下环板之间设有密封垫。

进一步地，沿套筒的周向设有多个同时连接挡圈和套筒的肋板。

优选地，所述套筒外侧设有环形加强环，所述环形加强环与所有破冰刃固定连接。

优选地，所述破冰刃的中间部分向外侧凸出，所述环形加强环固定在所有破冰刃的凸出部分。

如上所述，本实用新型具有破冰消浪结构的海上单桩基础，具有以下有益效果：

1、本实用新型中破冰刃和套筒焊接组装工序可在地面完成，有效保证了加工质量并缩短了海上作业时间。

2、套筒通过灌浆料与钢管桩连接，同时还通过焊接连接，采用双重固定，海上施工工艺简单、施工速度快，且整个过程不破坏钢管桩主体结构，整体受力性能好。

3、本实用新型中带消浪孔的破冰刃沿钢管桩周向环形分布，既能在冰期保证较好的破冰效果，又能在无冰期缩小受浪面积，同时利用波浪与消浪孔之间的相互作用消耗波浪能量，波浪载荷亦得到有效控制。

附图说明

图1为本实用新型结构图。

图2为图1中A-A处截面图。

图3为图1中B-B处截面图。

图4为图1中C处放大图。

图5为图1中D处放大图。

图中：

1 钢管桩 11 上环板

12 下环板 2 套筒

3 灌浆料 4 破冰刃

41 消浪孔 13 垫板

14 肋板 121 环形挡板

21 挡圈 5 密封垫

6 环形加强环

具体实施方式

说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应落在本实用新型所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

结合图1-图5，本实用新型为一种具有破冰消浪结构的海上单桩基础，包括竖向的钢管桩1，钢管桩1的外壁沿周向设有垂直于钢管桩1的上环板11和下环板12，上环板11和下环板12之间设有套在钢管桩1上的套筒2，所述钢管桩1和套筒2之间填充有灌浆料3，通过灌浆料3进行连接，同时套筒2与上环板11、下环板12焊接连接。所述套筒2外壁沿周向设有多个竖向的破冰刃4，通过破冰刃4在海中进行破冰。所有破冰刃4上分别开有多个消浪孔41，从而减小无冰期波浪载荷对本实用新型的影响。所述破冰刃4与套筒2焊接连接。

结合图1-图5，本实用新型的优选施工方式是：

S1、在工厂中，先完成破冰刃4和套筒2的焊接组装工作，以及将下环板12焊接在钢管桩1的工作。为了增加结构强度，如图5所示，沿钢管桩1的周向设有多个同时连接下环板12和钢管桩1的肋板14，肋板14沿周向均匀设置。此外，为了确保套筒2和钢管桩1的相对位置达到工艺要求，所述下环板12的外缘向上延伸形成环形挡板121，环形挡板121、下环板12和钢管桩1的外壁形成环形槽。所述套筒2的下缘设有环形的挡圈21，所述挡圈21位于所述环形槽中。通过环形槽与挡圈21的配合关系，可以确保套筒2和钢管桩1之间相对位置在允许的误差范围内，进而满足工艺需要。在本步骤中，在套筒2的周向焊接多个同时连接挡圈21和套筒2的肋板14，以增加套筒2的强度。此外，结合后图1-图3，本实用新型的所述套筒2外侧设有环形加强环6，所述环形加强环6与所有破冰刃4固定连接，所述环形加强环6可以采用管状结构。通过环形加强环6将所有破冰刃4连成整体，增强受力性能。进一步地，参考图1，所述破冰刃4的中间部分向外侧凸出，所述环形加强环6固定在所有破冰刃4的凸出部分。在实际施工时，可以将破冰刃4分为上部和下部，然后分别焊接在套筒2上，从而可以避免单件结构过大。

S2、进行钢管桩1的沉桩。

S3、将套筒2由钢管桩1顶部套入到基础潮差段(此位置为预先设定，即上环板和下环板之间的位置)后，为了确保密封性，所述挡圈21和下环板12之间设有密封垫5，然后将下环板12的环形挡板121与套筒2的挡圈21进行焊接。

S4、在套筒2与钢管桩1中灌入灌浆料3进行连接。

S5、将上环板11与套筒2现场焊接。因为上环板11是最后焊接的，且钢管桩1已经沉桩到位不能随意移动，为了保证焊接时不会影响钢管桩1的结构性能，如图4所示，所述上环板11和钢管桩1之间设有垫板13，垫板13在S1中焊接在钢管桩1上，所以在本步骤焊接上环板11时，焊接热对钢管桩1的影响得到有效的减小。为了进一步增加结构强度，如图4所示，沿钢管桩1的周向设有多个同时连接上环板11和垫板13的肋板14；所述肋板14沿周向均匀设置。即具体施工时，先将上环板11与垫板13焊接，同时上环板11与套筒2焊接，最后焊接肋板14。

综上所述，本实用新型具有破冰消浪结构的海上单桩基础，有效克服了现有技术中的一些实际问题从而有很高的利用价值和使用意义。

上述实施方式仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。本实用新型还有许多方面可以在不违背总体思想的前提下进行改进，对于熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，可对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。