本發(fā)明涉及海水養(yǎng)殖網(wǎng)箱的錨固系統(tǒng)，更具體地，涉及一種鋼樁外分布多個傘狀托盤的網(wǎng)箱錨固基礎(chǔ)及其施工方法。

背景技術(shù)：
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我國20m等深線以內(nèi)的海域面積約1600萬公頃，40m等深線以內(nèi)的海域面積約5000萬公頃，海水養(yǎng)殖的發(fā)展空間巨大。但目前我國海上養(yǎng)殖區(qū)主要集中在15 m等深線以內(nèi)的淺灣內(nèi)，而超過20 m水深的海域利用率尚不足1%，遠低于美國、日本和挪威等發(fā)達國家的水平。因此，大力發(fā)展20 m水深以上的深水網(wǎng)箱養(yǎng)殖，是解決我國食品供給保障的新途徑之一。

然而，我國沿海年均遭受數(shù)個超強臺風(fēng)的襲擊，臺風(fēng)路徑影響范圍內(nèi)的海水網(wǎng)箱損毀嚴重，導(dǎo)致海水網(wǎng)箱養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)在一定程度上處于“靠天吃飯”的狀態(tài)。

錨固系統(tǒng)是海上養(yǎng)殖網(wǎng)箱在水中的根基，起到固定、系泊網(wǎng)箱系統(tǒng)的作用。錨固系統(tǒng)在惡劣天氣下的失效會導(dǎo)致網(wǎng)箱直接損毀。如海南省的深水網(wǎng)箱養(yǎng)殖業(yè)在每年的超強臺風(fēng)中相繼遭到毀滅性的打擊、損失慘重，其中大部分受災(zāi)深水網(wǎng)箱是因錨固基礎(chǔ)破壞而被吹走損毀的。雖然錨固基礎(chǔ)的造價占整個網(wǎng)箱系統(tǒng)總價的比重不大，但其失效后導(dǎo)致整個網(wǎng)箱系統(tǒng)全軍覆沒，具有控制網(wǎng)箱全局穩(wěn)定的重要作用。

目前，國內(nèi)海水網(wǎng)箱錨泊基礎(chǔ)主要有三種方式：鐵錨、木樁錨和水泥墩錨。其中鐵錨借鑒于船舶的錨泊方法，錨體使用鑄造件，錨泊力與錨體重量成正比，要獲得足夠的錨泊力需加大投資，重量較大的鐵錨需專用工作船才能作業(yè)，且難以準確定位，優(yōu)點是能用于海底較為復(fù)雜的海域；木樁錨價格相對便宜，一般要求木樁樁徑大于40 cm、入土深度超過4.5 m、錨繩與水平海床夾角不大于17°，但其存在施工質(zhì)量難以保證和木樁容易腐蝕的缺點，適合于水深較淺且為泥沙底質(zhì)的海域；水泥墩錨價格適中，錨泊力與水泥墩重量成正比，水泥墩底部與海床之間的吸附作用力有限，在惡劣海況下容易發(fā)生走錨現(xiàn)象，適合于沙泥或沙質(zhì)底質(zhì)的海域。

因此，在吸收現(xiàn)有的各類錨固基礎(chǔ)優(yōu)點的基礎(chǔ)上，有必要發(fā)展施工簡便、造價低、錨泊力大的新型錨固基礎(chǔ)形式。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
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為了彌補現(xiàn)有技術(shù)問題的不足，本發(fā)明的目的是提供一種鋼樁外分布多個傘狀托盤的網(wǎng)箱錨固基礎(chǔ)及其施工方法，其結(jié)構(gòu)簡單，布置靈活，經(jīng)濟性較好，能提供較大的錨固力。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

鋼樁外分布多個傘狀托盤的網(wǎng)箱錨固基礎(chǔ)，其特征在于，包括一根空心鋼樁、一個連系支架與四個傘狀托盤，鋼樁中上部設(shè)有托架，托架上方設(shè)有系泊孔；所述的連系支架中心設(shè)有支座套管，連系支架上還設(shè)有以支座套管為中心兩兩對稱設(shè)置的四個定位柱；傘狀托盤由環(huán)向鋼筋與徑向鋼筋均勻焊接成傘狀，傘狀托盤底部中心設(shè)有套筒；工作時，支座套管套住鋼樁的上部，鋼樁上的系泊孔與錨鏈一端系縛固定，四個傘狀托盤通過套筒分別套在連系支架的定位柱上，鋼樁、連系支架、四個傘狀托盤構(gòu)成錨固基礎(chǔ)沉入下沉至預(yù)定海域，鋼樁打入海床，朝傘狀托盤口內(nèi)投放碎石袋，碎石袋壓住傘狀托盤構(gòu)成網(wǎng)箱錨固基礎(chǔ)。

所述的鋼樁外分布多個傘狀托盤的網(wǎng)箱錨固基礎(chǔ)，其特征在于，所述的鋼樁為空心鋼樁，其底部為錐狀樁尖，鋼樁外壁中上部設(shè)有托架，托架由六塊沿著環(huán)形均勻分布的三角形托板構(gòu)成，托板上端平齊工作時頂住傘狀托盤下端面；托架上方的鋼樁上設(shè)有系泊孔。

所述的鋼樁外分布多個傘狀托盤的網(wǎng)箱錨固基礎(chǔ)，其特征在于，所述的傘狀托盤的每根徑向鋼筋從底部邊緣向上傾斜折彎構(gòu)成，每根環(huán)向鋼筋均為圓環(huán)狀；環(huán)向鋼筋焊接在徑向鋼筋的上側(cè)；傘狀托盤底部中心設(shè)有環(huán)形板，環(huán)形板中心設(shè)有向上的套筒，環(huán)形板內(nèi)外壁分別與套筒外壁、徑向鋼筋焊接固定。

所述的鋼樁外分布多個傘狀托盤的網(wǎng)箱錨固基礎(chǔ)，其特征在于，所述的連系支架整體沿中心軸對稱分布，其主體為兩根相互垂直的鋼梁，兩兩相鄰的鋼梁之間設(shè)有肋板，連系支架中心設(shè)有支座套管，支座套管與各鋼梁上端面交接處設(shè)有三角形加筋肋；在各鋼梁靠近兩端設(shè)有翼板，翼板與鋼梁在水平面內(nèi)相互垂直，在翼板與鋼梁交點處設(shè)有縱向的定位柱，定位柱為空心鋼管，定位柱上部設(shè)有施工孔。

所述的鋼樁外分布多個傘狀托盤的網(wǎng)箱錨固基礎(chǔ)，其特征在于，所述的連系支架上的翼板長度不小于傘狀托盤底部直徑。

所述的鋼樁外分布多個傘狀托盤的網(wǎng)箱錨固基礎(chǔ)，其特征在于，所述的傘狀托盤上的套筒內(nèi)徑大于定位柱的外徑。

所述的鋼樁外分布多個傘狀托盤的網(wǎng)箱錨固基礎(chǔ)，其特征在于，所述的碎石袋為裝滿塊石、碎石的編織袋或麻布袋等，且所裝塊石、碎石的最小粒徑尺寸大于傘狀托盤上環(huán)向鋼筋與徑向鋼筋之間的孔洞。

一種鋼樁外分布多個傘狀托盤的網(wǎng)箱錨固基礎(chǔ)的施工方法，其特征在于，包括如下步驟：

1）、鋼樁貫入海床：把連系支架基于支座套管套住鋼樁的上部，再把錨鏈的一端系縛、固定在鋼樁的系泊孔上，然后把四個傘狀托盤基于空心套筒分別套住連系支架的四個定位柱，并在定位柱的施工孔上綁上施工輔助鐵絲，然后把鋼樁打入海床至設(shè)計深度；鋼樁的入土深度為錐狀樁尖至三角形托板頂部之間的距離；

2）、拋入碎石袋壓住傘狀托盤：把施工輔助鐵絲拉直處于鉛垂線狀態(tài)，沿著施工輔助鐵絲指引的位置向施工輔助鐵絲四周均勻拋入足夠的碎石袋，使碎石袋均勻地落在四個傘狀托盤內(nèi)、壓住傘狀托盤；

3）、錨固基礎(chǔ)姿態(tài)校核：校核傘狀托盤的沉放姿態(tài)，若發(fā)現(xiàn)傘狀托盤發(fā)生傾斜時，應(yīng)往向上傾斜的一側(cè)再拋入一定的碎石袋，使傘狀托盤盡量處于水平狀態(tài)；確認足夠多的碎石袋落入傘狀托盤內(nèi)且傘狀托盤能承擔(dān)既定的錨泊力時，即完成網(wǎng)箱錨固基礎(chǔ)的施工作業(yè)。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點：

1、本發(fā)明鋼樁打入海床至設(shè)計深度后，其能承受較大的水平荷載；具有足夠壓重的傘狀托盤能承受較大的豎向荷載。將鋼樁與具有壓重的傘狀托盤組合后，能充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢，能抵抗水平荷載與豎向荷載隨機組合的風(fēng)浪作用；

2、本發(fā)明所提傘狀托盤結(jié)構(gòu)簡單，重量相對較小，傘狀托盤主要由環(huán)向鋼筋與徑向鋼筋焊接而成，可根據(jù)不同錨泊力需求制成不同面積的網(wǎng)形傘狀，能兜住數(shù)量較多、累計重量較大的碎石袋；

3、本發(fā)明所提傘狀托盤的壓重來源于碎石袋，而碎石袋裝入一定粒徑的塊石與碎石，其取材方便、成本低廉；

4、本發(fā)明能適用于淤泥、沙泥質(zhì)軟質(zhì)海床，也能適用于砂礫、軟巖、硬巖等硬質(zhì)海底，適用范圍較廣；同時，剛度大、抗拔與抗傾覆能力強，能提供較大的錨泊力。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的傘狀托盤俯視圖。

圖2為本發(fā)明的傘狀托盤仰視圖。

圖3為本發(fā)明的鋼樁結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明的連系支架示意圖。

圖5為本發(fā)明的鋼樁與連系支架組裝示意圖。

圖6為本發(fā)明的俯視立體圖。

圖7為本發(fā)明的仰視立體圖。

圖8為本發(fā)明與網(wǎng)箱連接的使用狀態(tài)圖。

附圖標記說明：

1、環(huán)向鋼筋；2、徑向鋼筋；3、套筒；4、環(huán)形板；5、錐狀樁尖；6、鋼樁；7、托板；8、系泊孔；9、連系支架；10、肋板；11、翼板；12、定位柱；13、施工孔；14、支座套管；15、三角形加筋肋； 16、碎石袋；17、錨鏈；18、網(wǎng)箱。

具體實施方式：

參見附圖：

一種鋼樁外分布多個傘狀托盤的網(wǎng)箱錨固基礎(chǔ)，包括一根鋼樁6、一個連系支架9與四個傘狀托盤，鋼樁6的中上部設(shè)有三角形托板7，連系支架9對稱軸處設(shè)有支座套管14，連系支架9的各鋼梁兩端附近設(shè)有翼板11與定位柱12；傘狀托盤由環(huán)向鋼筋1與徑向鋼筋2均勻焊接而成、整體呈軸對稱分布，傘狀托盤對稱軸處設(shè)有套筒3；把連系支架9基于支座套管14套住鋼樁6的上部，再把錨鏈17的一端系縛、固定在鋼樁6的系泊孔8上，然后把四個傘狀托盤基于套筒3分別套住連系支架9的四個定位柱12，并在定位柱12的施工孔13上綁上施工輔助鐵絲，然后把鋼樁6打入海床至設(shè)計深度，再沿著施工輔助鐵絲指引的位置向施工輔助鐵絲四周拋入足夠多的碎石袋16，使碎石袋16壓住四個傘狀托盤，從而形成網(wǎng)箱錨固基礎(chǔ)。

鋼樁6底部為錐狀樁尖5，樁尖錐角一般為10o~30o，使鋼樁較為容易的貫入海床；鋼樁6的中上部對稱、均勻的設(shè)有六塊三角形托板7，其能阻擋、兜住連系支架9的支座套管14底部而使鋼樁與連系支架9組裝形成整體；六塊三角形托板7的頂部在同一水平面上；鋼樁6的頂部設(shè)有系泊孔8，供系泊網(wǎng)箱的錨鏈使用。也可設(shè)置多個系泊孔8，方便施工使用。

傘狀托盤整體呈軸對稱分布，由環(huán)向鋼筋1與徑向鋼筋2均勻焊接而成，外形類似于傘狀；環(huán)向鋼筋1呈圓形，徑向鋼筋2的形狀依次為水平與上彎傾斜；環(huán)向鋼筋1焊接在徑向鋼筋2的上部；環(huán)向鋼筋1與徑向鋼筋2均勻焊接后，形成網(wǎng)狀孔洞；碎石袋16中塊石、碎石的粒徑尺寸大于該網(wǎng)狀孔洞的尺寸，傘狀托盤能有效的兜住塊石、碎石，形成穩(wěn)定的有效配重。

傘狀托盤對稱軸處設(shè)有中空的套筒3，套筒3底部設(shè)有底部環(huán)形板4；底部環(huán)形板4與套筒3、徑向鋼筋2焊接在一起。套筒3的內(nèi)徑大于定位柱12的外徑。

可根據(jù)不同錨泊力需求制成不同面積的網(wǎng)形傘狀，即傘狀托盤的面積越大，其能兜住碎石袋的數(shù)量較多、累計重量較大，其能提供的錨泊力越大。

連系支架9整體沿中心軸對稱分布，其主體為兩根相互垂直的鋼梁，兩根鋼梁之間均勻的設(shè)有肋板10，中部對稱軸位置處設(shè)有支座套管14，支座套管14與各鋼梁交接處設(shè)有三角形加筋肋15；在各鋼梁兩端附近設(shè)有翼板11，翼板11與鋼梁在水平面內(nèi)相互垂直，在翼板11與鋼梁交點處設(shè)有縱向垂直的定位柱12，定位柱12的上部設(shè)有施工孔13。

鋼樁6、傘狀托盤與連系支架9的各部件均為鋼質(zhì)或鐵質(zhì)材料，各部件通過焊接連接成整體；鋼樁6、傘狀托盤與連系支架9各部件及整體的強度，應(yīng)能承擔(dān)各類工況下錨鏈傳遞過來的錨泊力而不發(fā)生屈曲與失效。

碎石袋16為裝滿塊石、碎石的編織袋或麻布袋等，且所裝塊石、碎石的最小粒徑尺寸大于傘狀托盤上環(huán)向鋼筋1與徑向鋼筋2之間的孔洞；碎石袋16沉入海中一段時間后編織袋或麻布袋會腐蝕、老化與破碎，最終塊石、碎石會自由散落開來；只要塊石、碎石的粒徑尺寸足夠大，其不從環(huán)向鋼筋1與徑向鋼筋2之間的孔洞中漏出，傘狀托盤的穩(wěn)定性就不會受到影響。

傘狀托盤上環(huán)向鋼筋1或徑向鋼筋2，若在碎石袋16的不均勻壓力作用下發(fā)生一定的變形，其一般不會影響錨固基礎(chǔ)錨泊力的正常發(fā)揮。

傘狀托盤整體呈扁平的軸對稱傘狀，其重心較低，抗傾覆能力較強；傘狀托盤四周向上傾斜一定的角度，使得碎石袋16中的塊石、碎石在海流作用下不容易脫離、逃逸傘狀托盤本體；優(yōu)選的，傘狀托盤四周向上傾斜的角度（與水平面的夾角）在10o~30o之間。

一種鋼樁外分布多個傘狀托盤的網(wǎng)箱錨固基礎(chǔ)的施工方法，詳細描述如下：

1）、鋼樁貫入海床

把連系支架9基于支座套管14套住鋼樁6的上部，再把錨鏈17的一端系縛、固定在鋼樁6的系泊孔8上，然后把四個傘狀托盤基于套筒3分別套住連系支架9的四個定位柱12，并在定位柱12的施工孔13上綁上施工輔助鐵絲，然后把鋼樁6打入海床至設(shè)計深度；鋼樁6的入土深度為錐狀樁尖5至三角形托板7頂部之間的距離。

施工時，可設(shè)計、加工一個前段帶榫的鋼質(zhì)輔助桿件，把榫插入鋼樁上部的空心內(nèi)部，并使用簡易繩索或工程膠水使輔助桿件與鋼樁6連為一體，同時基于錨鏈17、施工輔助鐵絲與輔助桿件把鋼樁6垂直的立于預(yù)定海床，通過錘擊輔助桿件把鋼樁6貫入海床中；鋼樁6被貫入至設(shè)計深度后，旋轉(zhuǎn)、扭動輔助桿件，破壞之前的簡易繩索或工程膠水，拔出輔助桿件即完成鋼樁6的沉貫作業(yè)。

網(wǎng)箱主要依靠錨固基礎(chǔ)提供錨泊力，而對錨固基礎(chǔ)的變形無特別要求，若鋼樁6沉貫過程中發(fā)生幅度較小的傾斜，其對錨固作用的正常發(fā)揮影響較小。

2）、拋入碎石袋壓住傘狀托盤

把施工輔助鐵絲拉直處于鉛垂線狀態(tài)，沿著施工輔助鐵絲指引的位置向施工輔助鐵絲四周均勻拋入足夠的碎石袋16，使碎石袋16均勻地落在四個傘狀托盤內(nèi)、壓住傘狀托盤。

施工中，應(yīng)根據(jù)傘狀托盤的直徑劃定碎石袋16的入水范圍。碎石袋16的入水范圍，應(yīng)略小于以鉛垂線狀態(tài)施工輔助鐵絲為中心、傘狀托盤為半徑的圓形范圍。且碎石袋16沉放順序，應(yīng)以鉛垂線狀態(tài)的施工輔助鐵絲為中心對稱、均勻地投放，以避免傘狀托盤在不均勻荷載作用下發(fā)生傾斜；碎石袋16在傘狀托盤上較合理的堆疊形狀是：以鉛垂線狀態(tài)的施工輔助鐵絲為中心對稱性分布，中部略高，四周略低，質(zhì)量分布均勻。

3）、錨固基礎(chǔ)姿態(tài)校核

校核傘狀托盤的沉放姿態(tài)，若發(fā)現(xiàn)傘狀托盤發(fā)生傾斜時，應(yīng)往向上傾斜的一側(cè)再拋入一定的碎石袋16，使傘狀托盤盡量處于水平狀態(tài)；確認足夠多的碎石袋16落入傘狀托盤內(nèi)且傘狀托盤能承擔(dān)既定的錨泊力時，即完成網(wǎng)箱錨固基礎(chǔ)的施工作業(yè)。

網(wǎng)箱主要依靠錨固基礎(chǔ)提供錨泊力，而對錨固基礎(chǔ)的變形無特別要求，若碎石袋16壓重使傘狀托盤發(fā)生幅度較小的傾斜，其對錨固作用的正常發(fā)揮影響較小；由于前期錨鏈17已與系泊孔8相連，故不需再派潛水員進行水下系泊作業(yè)。

本發(fā)明鋼樁能承受較大的水平荷載，具有足夠壓重的傘狀托盤能承受較大的豎向荷載，把鋼樁與具有壓重的傘狀托盤組合后，充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢，可使網(wǎng)箱能承受較大的隨機風(fēng)浪荷載；傘狀托盤結(jié)構(gòu)簡單，重量相對較小，其壓重來源于碎石袋，而碎石袋裝入的塊石與碎石，其取材方便、成本低廉；本發(fā)明能適用于淤泥、沙泥質(zhì)軟質(zhì)海床，也能適用于砂礫、軟巖、硬巖等硬質(zhì)海底，適用范圍較廣。所提的錨固基礎(chǔ)剛度大、抗拔與抗傾覆能力強，能提供較大的錨泊力。

本發(fā)明不局限于上述具體實施方式，根據(jù)上述內(nèi)容，按照本領(lǐng)域的普通技術(shù)知識和慣用手段，在不脫離本發(fā)明上述基本技術(shù)思想前提下，本發(fā)明還可以做出其它多種形式的等效修改、替換或變更，均落在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。