本發(fā)明涉及用于海水養(yǎng)殖網(wǎng)箱的錨固系統(tǒng)，更具體地，涉及一種二根鋼樁與多個(gè)水泥墩組裝式網(wǎng)箱錨固基礎(chǔ)及其施工方法。

背景技術(shù)：
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我國(guó)沿海年均遭受數(shù)個(gè)超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)的襲擊，臺(tái)風(fēng)路徑影響范圍內(nèi)的海水網(wǎng)箱損毀嚴(yán)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(huì)導(dǎo)致網(wǎng)箱直接損毀。如在2014年的超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“威馬遜”(最大風(fēng)力17級(jí))、“海鷗”(最大風(fēng)力13級(jí))及2015年的超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“燦鴻”(最大風(fēng)力16級(jí))、“蘇迪羅”(最大風(fēng)力17級(jí))襲擊下，海南省的深水網(wǎng)箱養(yǎng)殖業(yè)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(jià)占整個(gè)網(wǎng)箱系統(tǒng)總價(jià)的比重不大，但其失效后導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)箱系統(tǒng)全軍覆沒(méi)，具有控制網(wǎng)箱全局穩(wěn)定的重要作用。

目前，國(guó)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(zhǔn)確定位，優(yōu)點(diǎn)是能用于海底較為復(fù)雜的海域；木樁錨價(jià)格相對(duì)便宜，一般要求木樁樁徑大于40 cm、入土深度超過(guò)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(diǎn)，適合于水深較淺且為泥沙底質(zhì)的海域；水泥墩錨價(jià)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。

結(jié)合錨固基礎(chǔ)的制作、運(yùn)輸、施工、造價(jià)、錨固效果等綜合因素可知，水泥墩錨是網(wǎng)箱錨固基礎(chǔ)中較受歡迎的基礎(chǔ)形式之一。但傳統(tǒng)的水泥墩錨存在使用數(shù)量多、布置分散、發(fā)揮作用不一致、單個(gè)錨點(diǎn)總體質(zhì)量偏小、惡劣海況下容易發(fā)生走錨現(xiàn)象等局限性，尚有待改進(jìn)。可見(jiàn)，有必要根據(jù)不同地質(zhì)條件與錨泊力需求對(duì)包括水泥墩錨在內(nèi)的傳統(tǒng)錨固基礎(chǔ)進(jìn)行改進(jìn)與創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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為了彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)問(wèn)題的不足，本發(fā)明的目的是提供一種二根鋼樁與多個(gè)水泥墩組裝式網(wǎng)箱錨固基礎(chǔ)及其施工方法，其抗傾覆與抗拔能力強(qiáng)，能提供較大的錨泊力。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

二根鋼樁與多個(gè)水泥墩組裝式網(wǎng)箱錨固基礎(chǔ)，其特征在于，包括兩根鋼樁、連系支架與多個(gè)水泥墩，鋼樁上設(shè)有托桿與固定孔；連系支架對(duì)稱軸處及其兩側(cè)設(shè)有三個(gè)間隔分布的支座，連系支架端部與外側(cè)支座之間對(duì)稱設(shè)有安裝孔，連系支架上還設(shè)有多個(gè)對(duì)稱分布在支座連線兩側(cè)的定位柱；水泥墩中部設(shè)有預(yù)留孔；工作時(shí)，連系支架上的安裝孔分別套住兩個(gè)鋼樁且壓在托桿后，利用緊固件穿過(guò)固定孔固定，把兩個(gè)鋼樁打入海床，再把四個(gè)水泥墩通過(guò)預(yù)留孔依次套在四個(gè)定位柱上，使四個(gè)水泥墩通過(guò)連系支架與兩根鋼樁組裝構(gòu)成錨固基礎(chǔ)。

所述的二根鋼樁與多個(gè)水泥墩組裝式網(wǎng)箱錨固基礎(chǔ)，其特征在于，所述的鋼樁為空心鋼樁，其底部為錐狀樁尖上部自下至上依次間隔設(shè)有托桿、固定孔、備用孔。

所述的二根鋼樁與多個(gè)水泥墩組裝式網(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(duì)稱分布，其主體為一根主連梁與兩根次連梁，次連梁與主連梁在水平平面內(nèi)垂直相交，次連梁與主連梁相交處設(shè)有肋板；中部對(duì)稱軸位置處、次連梁與主連梁相交處均設(shè)有支座；支座與鋼梁交接處設(shè)有三角形加筋肋，支座上段自上至下間隔設(shè)有系泊孔與系泊環(huán)；在次連梁的兩端附近設(shè)有翼板，翼板與次連梁在水平平面內(nèi)相互垂直；在翼板與次連梁交點(diǎn)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；在主連梁兩端附近分別設(shè)有安裝孔；所述的支座外周的主連梁、次連梁對(duì)稱設(shè)有六個(gè)吊環(huán)一。

所述的二根鋼樁與多個(gè)水泥墩組裝式網(wǎng)箱錨固基礎(chǔ)，其特征在于，所述的連系支架上的安裝孔為長(zhǎng)條形孔，其寬度略大于鋼樁的外徑，其長(zhǎng)度為鋼樁外徑的三倍以上。

所述的二根鋼樁與多個(gè)水泥墩組裝式網(wǎng)箱錨固基礎(chǔ)，其特征在于，所述的連系支架上翼板的長(zhǎng)度不小于水泥墩的長(zhǎng)度。

所述的二根鋼樁與多個(gè)水泥墩組裝式網(wǎng)箱錨固基礎(chǔ)，其特征在于，所述的定位柱上的施工孔到其底部的距離，大于水泥墩的高度。

所述的二根鋼樁與多個(gè)水泥墩組裝式網(wǎng)箱錨固基礎(chǔ)，其特征在于，所述的水泥墩為塊體狀，其長(zhǎng)度與寬度相同、高度小于寬度，水泥墩中部設(shè)有貫穿的預(yù)留孔，水泥墩的四個(gè)側(cè)面兩兩對(duì)稱設(shè)有四個(gè)吊環(huán)二。

所述的二根鋼樁與多個(gè)水泥墩組裝式網(wǎng)箱錨固基礎(chǔ)，其特征在于，所述的水泥墩中部的預(yù)留孔，其孔徑大于施工用簡(jiǎn)易繩索系縛施工孔后的總體直徑。

一種二根鋼樁與多個(gè)水泥墩組裝式網(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：先將連系支架的兩個(gè)安裝孔分別套住兩個(gè)鋼樁且壓在托桿后，用緊固件穿過(guò)固定孔進(jìn)行固定，連系支架上的四個(gè)施工孔上綁定施工輔助鐵絲，將錨鏈的一端穿過(guò)支座上的系泊孔或系泊環(huán)并鎖定、固定，再利用輔助設(shè)備將兩根鋼樁按照擬定間距打入至預(yù)定海域海床中；鋼樁的入土深度為錐狀樁尖至托桿之間的距離；

2）、沉放水泥墩：將四個(gè)施工孔上綁定的施工輔助鐵絲分別穿過(guò)四個(gè)水泥墩上的預(yù)留孔，基于水泥墩上的四個(gè)吊環(huán)二，將水泥墩平穩(wěn)起吊，拉緊施工輔助鐵絲并調(diào)整水泥墩的姿態(tài)，使施工輔助鐵絲呈鉛垂線狀，水泥墩沿著鉛垂線狀的施工輔助鐵絲下放至海水中，直至使四個(gè)水泥墩依次接觸海床；

3）、錨固基礎(chǔ)姿態(tài)校核：校核水泥墩的沉放姿態(tài)，若發(fā)現(xiàn)水泥墩未套住定位柱時(shí)，需再次拉起水泥墩進(jìn)行修正作業(yè)，直至確認(rèn)水泥墩成功套住定位柱、且原先系泊施工輔助鐵絲的施工孔已高出水泥墩的頂面時(shí)，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(diǎn)：

1、本發(fā)明鋼樁打入海床至設(shè)計(jì)深度后，其能承受較大的水平荷載；水泥墩具有較大的重量，其能承受較大的豎向荷載。將水泥墩與鋼樁組合后，能充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，能抵抗水平荷載與豎向荷載隨機(jī)組合的風(fēng)浪作用；

2、本發(fā)明四個(gè)水泥墩與兩個(gè)鋼樁呈對(duì)稱性分布，使整體具有較大的抗拔與抗傾覆剛度，能提供較大的錨泊力；

3、本發(fā)明適用于淤泥、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。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的鋼樁結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明的連系支架結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明的水泥墩結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明的鋼樁與連系支架組裝后的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明的俯視立體圖。

圖6為本發(fā)明的仰視立體圖。

圖7為本發(fā)明與網(wǎng)箱連接的使用狀態(tài)圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明：

1、錐狀樁尖；2、鋼樁；3、托桿；4、固定孔；5、備用孔；6、連系支架；7、次連梁；8、翼板；9、安裝孔；10、支座；11、系泊孔；12、系泊環(huán)；13、定位柱；14、三角形加筋肋；15、吊環(huán)一；16、肋板； 17、施工孔；18、緊固件；19、水泥墩；20、吊環(huán)二；21、預(yù)留孔；22、錨鏈；23、網(wǎng)箱。

具體實(shí)施方式：

參見(jiàn)附圖：

一種二根鋼樁與多個(gè)水泥墩組裝式網(wǎng)箱錨固基礎(chǔ)，包括兩根鋼樁2、一個(gè)連系支架6與四個(gè)水泥墩19，鋼樁2靠近上部設(shè)有托桿3與固定孔（螺栓孔）4，連系支架6對(duì)稱軸處及次連梁處共設(shè)有三個(gè)支座10，水泥墩19中部設(shè)有中空的預(yù)留孔21，待連系支架6的兩個(gè)安裝孔（長(zhǎng)條形孔）9分別套住兩個(gè)鋼樁2且壓在托桿3后，用緊固件（螺栓）18穿過(guò)固定孔（螺栓孔）4進(jìn)行固定，然后把兩個(gè)鋼樁2按照擬定間距打入海床設(shè)計(jì)深度，再把四個(gè)水泥墩19通過(guò)預(yù)留孔21依次套在四個(gè)定位柱13上，使四個(gè)水泥墩19通過(guò)連系支架6與兩根鋼樁2組裝形成錨固基礎(chǔ)，共同為網(wǎng)箱提供錨泊力。

鋼樁2底部為錐狀樁尖1，樁尖錐角一般為10o~30o，使鋼樁較為容易的貫入海床；鋼樁2靠近上部設(shè)有托桿3，其主要作用是托住套在鋼樁2上的連系支架6，故其長(zhǎng)度應(yīng)大于連系支架6上長(zhǎng)條形孔9的長(zhǎng)度；鋼樁2靠近上部設(shè)有固定孔（螺栓孔）4，供連系支架6上的長(zhǎng)條形孔9套住鋼樁2后連接緊固件（螺栓）18進(jìn)行限位、鎖定作用；鋼樁2的最上部還設(shè)有備用孔5，供施工過(guò)程中的鋼樁吊裝使用，也可作為螺栓孔4的備用孔。

特別地，連系支架6傳遞過(guò)來(lái)的錨泊力，通過(guò)螺栓孔4內(nèi)的螺栓18傳遞給鋼樁2，故固定孔（螺栓孔）4與緊固件（螺栓）18應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度與剛度，在受到較大荷載后不發(fā)生屈曲與失效，以滿足復(fù)雜工況下荷載的傳遞需要。

鋼樁2的入土深度為錐狀樁尖1至托桿3之間的距離；可根據(jù)不同的海床地質(zhì)條件與錨泊力需求，設(shè)計(jì)相應(yīng)的鋼樁2的入土深度。

連系支架6整體沿中心軸對(duì)稱分布，其主體為一根主連梁與兩根次連梁7，次連梁7與主連梁在水平平面內(nèi)垂直相交，次連梁7與主連梁相交處設(shè)有肋板16；中部對(duì)稱軸位置處設(shè)有支座10，次連梁7與主連梁相交處也設(shè)有支座10；支座10與鋼梁交接處設(shè)有三角形加筋肋14，支座10上部自上至下間隔設(shè)有系泊孔11與系泊環(huán)12；故網(wǎng)箱的錨鏈既可以系縛在系泊孔11上，也可以系縛在系泊環(huán)12上；連系支架6共設(shè)有三個(gè)支座10，故可同時(shí)供多個(gè)網(wǎng)箱系泊使用。

連系支架6上次連梁7的兩端附近設(shè)有翼板8，翼板8與次連梁7在水平平面內(nèi)相互垂直，翼板8的長(zhǎng)度不小于水泥墩19的長(zhǎng)度；在翼板8與次連梁7交點(diǎn)處設(shè)有縱向垂直的定位柱13，定位柱13的上部設(shè)有施工孔17；在主連梁兩端附近設(shè)有長(zhǎng)條形孔9；連系支架6上對(duì)稱地共設(shè)六個(gè)吊環(huán)15一。

水泥墩19的長(zhǎng)度與寬度相同，且高度小于寬度，這樣使水泥墩19的重心較低，不容易發(fā)生傾覆；水泥墩19的四個(gè)側(cè)面上兩兩對(duì)稱設(shè)有四個(gè)吊環(huán)二20，供水泥墩19的搬運(yùn)、起吊使用；水泥墩19中部的預(yù)留孔21，其孔徑大于施工用簡(jiǎn)易繩索系縛施工孔17后的總體直徑。

鋼樁2、連系支架6的各部件均為鋼質(zhì)或鐵質(zhì)材料，各部件通過(guò)焊接連接成整體。鋼樁2、連系支架6各部件及整體的強(qiáng)度，應(yīng)能承擔(dān)各類工況下錨鏈傳遞過(guò)來(lái)的錨泊力而不發(fā)生屈曲與失效。

連系支架6上施工孔17到定位柱13底部的距離，大于水泥墩19的高度；一般地，施工孔17到定位柱13底部的距離應(yīng)為水泥墩19高度的兩倍以上。

兩根鋼樁2之間的間距為兩個(gè)安裝孔（長(zhǎng)條形孔）9中心點(diǎn)之間的距離；兩個(gè)水泥墩19之間的間距為同一次連梁上兩個(gè)定位柱13中心點(diǎn)之間的距離；連系支架6上的安裝孔（長(zhǎng)條形孔）9，其寬度略大于鋼樁2的外徑，其長(zhǎng)度為鋼樁2外徑的三倍以上；長(zhǎng)條形孔9的長(zhǎng)度大于鋼樁2的外徑，這樣使鋼樁2在貫入海床過(guò)程中具有一定的活動(dòng)度與偏移量，方便工程施工。

一種二根鋼樁與多個(gè)水泥墩組裝式網(wǎng)箱錨固基礎(chǔ)的施工方法，詳細(xì)描述如下：

1）、鋼樁貫入海床

先將連系支架6的兩個(gè)安裝孔（長(zhǎng)條形孔）9分別套住兩個(gè)鋼樁2且壓在托桿3后，用固定孔（螺栓）18穿過(guò)緊固件（螺栓孔）4進(jìn)行固定，連系支架6上的四個(gè)施工孔17上綁定施工輔助鐵絲，將錨鏈22的一端穿過(guò)支座10上的系泊孔11或系泊環(huán)12并鎖定、固定，再利用輔助設(shè)備將兩根鋼樁2按照擬定間距打入至預(yù)定海域海床中；鋼樁2的入土深度為錐狀樁尖1至托桿3之間的距離。

施工時(shí)，可設(shè)計(jì)、加工一個(gè)前段帶榫的鋼質(zhì)輔助桿件，把榫插入鋼樁2上部的空心內(nèi)部，并使用簡(jiǎn)易繩索或工程膠水使輔助桿件與鋼樁2連為一體，同時(shí)基于錨鏈22、吊環(huán)一15上的吊繩與輔助桿件把鋼樁2垂直的立于預(yù)定海床，通過(guò)錘擊輔助桿件把鋼樁2貫入海床中；鋼樁2被貫入至設(shè)計(jì)深度后，旋轉(zhuǎn)、扭動(dòng)輔助桿件，破壞之前的簡(jiǎn)易繩索或工程膠水，拔出輔助桿件即完成鋼樁2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(duì)錨固基礎(chǔ)的變形無(wú)特別要求，若鋼樁2沉貫過(guò)程中發(fā)生幅度較小的傾斜，其對(duì)錨固作用的正常發(fā)揮影響較小。

2）、沉放水泥墩

將四個(gè)施工孔17上綁定的施工輔助鐵絲分別穿過(guò)四個(gè)水泥墩19上的預(yù)留孔21，基于水泥墩19上的四個(gè)吊環(huán)20，將水泥墩19平穩(wěn)起吊，拉緊施工輔助鐵絲并調(diào)整水泥墩19的姿態(tài)，使施工輔助鐵絲呈鉛垂線狀，水泥墩19沿著鉛垂線狀的施工輔助鐵絲下放至海水中，直至使四個(gè)水泥墩19依次接觸海床。

施工時(shí)使施工輔助鐵絲呈鉛垂線狀，是為了使水泥墩19能垂直的下沉套住定位柱13，施工輔助鐵絲起到引導(dǎo)、定位與糾正水泥墩19下沉方向的作用。

3）、錨固基礎(chǔ)姿態(tài)校核

檢查水泥墩19的沉放姿態(tài)，需確認(rèn)水泥墩19是否成功套住定位柱13；若發(fā)現(xiàn)水泥墩19未套住定位柱13時(shí)，需再次拉起水泥墩19進(jìn)行修正作業(yè)，直至確認(rèn)原先系泊施工輔助鐵絲的施工孔17已高出水泥墩19的頂面時(shí)，即完成網(wǎng)箱錨固基礎(chǔ)的施工作業(yè)；由于前期錨鏈22已與系泊孔11或系泊環(huán)12相連，故不需再派潛水員進(jìn)行水下系泊作業(yè)。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：鋼樁能承受較大的水平荷載，水泥墩能承受較大的豎向荷載，把水泥墩與鋼樁組合后，充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，可使網(wǎng)箱能承受較大的隨機(jī)風(fēng)浪荷載；四個(gè)水泥墩與兩個(gè)鋼樁呈對(duì)稱性分布，使整體具有較大的抗拔與抗傾覆剛度，能提供較大的錨泊力，并可同時(shí)系泊多個(gè)網(wǎng)箱；所提的錨固系統(tǒng)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。

本發(fā)明不局限于上述具體實(shí)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(shí)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(hù)范圍之內(nèi)。