本發明涉及海水養殖網箱的錨固系統，更具體地，涉及一種水泥墩分布于鋼樁兩側網箱錨固基礎及其施工方法。

背景技術：
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我國沿海年均遭受數個超強臺風的襲擊，臺風路徑影響范圍內的海水網箱損毀嚴重，導致海水網箱養殖產業在一定程度上處于“靠天吃飯”的狀態。錨固系統是海上養殖網箱在水中的根基，起到固定、系泊網箱系統的作用。錨固系統在惡劣天氣下的失效會導致網箱直接損毀。如在2014年的超強臺風“威馬遜”(最大風力17級)、“海鷗”(最大風力13級)及2015年的超強臺風“燦鴻”(最大風力16級)、“蘇迪羅”(最大風力17級)襲擊下，海南省的深水網箱養殖業相繼遭到毀滅性的打擊、損失慘重，其中大部分受災深水網箱是因錨固基礎破壞而被吹走損毀的。雖然錨固基礎的造價占整個網箱系統總價的比重不大，但其失效后導致整個網箱系統全軍覆沒，具有控制網箱全局穩定的重要作用。

目前，國內海水網箱錨泊基礎主要有三種方式：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，且難以準確定位，優點是能用于海底較為復雜的海域；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生走錨現象，適合于沙泥或沙質底質的海域。

結合錨固基礎的制作、運輸、施工、造價、錨固效果等綜合因素可知，水泥墩錨是網箱錨固基礎中較受歡迎的基礎形式之一。但傳統的水泥墩錨存在使用數量多、布置分散、發揮作用不一致、單個錨點總體質量偏小、惡劣海況下容易發生走錨現象等局限性，尚有待改進。可見，有必要根據不同地質條件與錨泊力需求對包括水泥墩錨在內的傳統錨固基礎進行改進與創新設計。

技術實現要素：
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為了彌補現有技術問題的不足，本發明的目的是提供一種水泥墩分布于鋼樁兩側網箱錨固基礎及其施工方法，其結構簡單，施工方便，抗傾覆能力強，能提供較大的錨固力。

本發明的技術方案如下：

水泥墩分布于鋼樁兩側的網箱錨固基礎，其特征在于，包括鋼樁、連系支架與水泥墩，鋼樁的中上部帶有托架；所述連系支架對稱軸處設有套管，連系支架上端面兩端設有縱向的定位柱；所述水泥墩中部設有預留孔；工作時，連系支架的套管套入鋼樁上段，鋼樁打入海床，兩個水泥墩通過預留孔套在連系支架上的兩個定位柱上，兩個水泥墩通過連系支架與鋼樁組裝構成網箱錨固基礎。

所述的水泥墩分布于鋼樁兩側的網箱錨固基礎，其特征在于，所述的鋼樁為空心鋼樁，鋼樁底部設有錐狀樁尖，鋼樁外壁中上部設有托架，托架上方的鋼樁上設有系泊孔，托架由多個均勻分布在鋼樁外壁上的托板構成，托板為上端面平齊工作時頂住連系支架下端面。

所述的水泥墩分布于鋼樁兩側的網箱錨固基礎，其特征在于，所述的連系支架整體沿中心軸對稱分布，其主體為一鋼質橫梁，中部對稱軸位置處設有套管，在鋼質橫梁兩端附近設有翼板，翼板與鋼質橫梁在水平面內相互垂直，在翼板與鋼質橫梁交點處設有縱向垂直的定位柱，定位柱為定位柱，定位柱上部設有施工孔。

所述的水泥墩分布于鋼樁兩側的網箱錨固基礎，其特征在于，所述的連系支架上的套管內徑大于鋼樁的外徑。

所述的水泥墩分布于鋼樁兩側的網箱錨固基礎，其特征在于，所述的連系支架上翼板的長度與水泥墩的長度相同。

所述的水泥墩分布于鋼樁兩側的網箱錨固基礎，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。

所述的水泥墩分布于鋼樁兩側的網箱錨固基礎，其特征在于，所述的水泥墩為塊體狀，長度與寬度相同、高度小于寬度，水泥墩的四個側面上設有兩兩對稱分布的四個吊環。

所述的水泥墩分布于鋼樁兩側的網箱錨固基礎，其特征在于，所述的水泥墩中部設有貫穿的預留孔，其孔徑大于簡易繩索穿越、系縛施工孔后的總體直徑。

一種水泥墩分布于鋼樁兩側的網箱錨固基礎的施工方法，其特征在于，包括如下步驟：

1）、鋼樁貫入海床：先將連系支架上的套管套入鋼樁的上部，連系支架上兩端定位柱上的施工孔上綁定施工輔助鐵絲，再將錨鏈的一端穿過鋼樁上的系泊孔并鎖定、固定，再利用輔助設備將鋼樁打入至預定海域海床中，鋼樁的入土深度為錐狀樁尖至托板頂部之間的距離；

2）、沉放水泥墩：將兩個施工孔上綁定的施工輔助鐵絲分別穿過水泥墩上的預留孔，基于水泥墩上的四個吊環，將水泥墩平穩起吊，拉緊施工輔助鐵絲并調整水泥墩的姿態，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，直至水泥墩接觸海床；

3）、錨固基礎姿態校核：校核水泥墩的沉放姿態，若發現水泥墩未套住定位柱時，需再次拉起水泥墩進行修正作業，直至確認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，即完成網箱錨固基礎的施工作業。

本發明與現有技術相比，具有如下優點：

1、本發明鋼樁打入海床至設計深度后，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，能充分發揮各自的優勢，能抵抗水平荷載與豎向荷載隨機組合的風浪作用；

2、本發明兩個水泥墩對稱地分布于鋼樁兩側，使整體具有較大的抗傾覆剛度，能提供較大的錨泊力；

3、本發明所提的錨固系統能適用于淤泥、沙泥質軟質海床，也能適用于砂礫、軟巖、硬巖等硬質海底，適用范圍較廣。

附圖說明：

圖1為本發明的鋼樁結構示意圖。

圖2為本發明的連系支架結構示意圖。

圖3為本發明的水泥墩結構示意圖。

圖4為本發明的立體圖。

圖5為本發明的俯視立體圖。

圖6為本發明的仰視立體圖。

圖7為本發明與網箱連接的使用狀態圖。

附圖標記說明：

1、錐狀樁尖；2、鋼樁；3、托架；4、系泊孔；5、連系支架；6、翼板；7、定位柱；8、套管；9、施工孔；10、水泥墩；11、吊環；12、預留孔；13、錨鏈；14、網箱。

具體實施方式：

參見附圖：

一種水泥墩分布于鋼樁兩側的組裝式網箱錨固基礎，包括鋼樁2、連系支架5與水泥墩10，鋼樁2的中上部帶有托板3，連系支架5對稱軸處設有套管8，水泥墩10中部設有中空的預留孔12，待連系支架5的套管8套住鋼樁2后，把鋼樁2打入海床設計深度，再把兩個水泥墩10通過預留孔12套住連系支架5上的兩個定位柱7上，使兩個水泥墩10通過連系支架5與鋼樁2組裝構成錨固基礎，共同為網箱提供錨泊力。

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的中上部帶托架3，托架3由均勻、對稱分布在鋼樁2外壁上的六塊三角形托板，三角形托板的斜邊指向錐狀樁尖1方向，六塊托板的頂部在同一水平面上；鋼樁2的頂部設有系泊孔4，供系泊網箱的錨鏈使用；在打樁過程中，可用繩索基于系泊孔4對作鋼樁2進行起吊作業；也可設置多個系泊孔4，方便施工使用。

鋼樁2的入土深度為錐狀樁尖1至托板3頂面之間的距離，可根據不同的海床地質條件與錨泊力需求，設計相應的鋼樁2的入土深度。

連系支架5整體沿中心軸對稱分布，其主體為一鋼質橫梁，中部對稱軸位置處設有套管8，套管8的內徑大于鋼樁2的外徑，方便連系支架5與鋼樁2的套住連接；在鋼質橫梁兩端附近設有翼板6，翼板6與鋼質橫梁在水平面內相互垂直，翼板6的長度與水泥墩10的長度相同；在翼板6與鋼質橫梁交點處設有縱向垂直的定位柱7，定位柱7為空心鋼管，定位柱7的上部設有施工孔9。

水泥墩10的長度與寬度相同，且高度小于寬度，這樣使水泥墩10的重心較低，不容易發生傾覆，水泥墩10的四個側面上兩兩對稱設有四個吊環11，供水泥墩10的搬運、起吊使用；水泥墩10中部的預留孔12，其孔徑大于簡易繩索穿越、系縛施工孔9后的總體直徑。

鋼樁2、連系支架5的各部件均為鋼質或鐵質材料，各部件通過焊接連接成整體；鋼樁2、連系支架5各部件與整體的強度，應能承擔各類工況下錨鏈傳遞過來的錨泊力而不發生屈曲與失效。

鋼樁2上系泊孔4到托架3的距離，大于套管8的高度；系泊孔4到樁頂的距離，應滿足錨鏈作用下鋼樁應力集中的需要，即系泊孔4在錨泊力作用下不能發生屈曲與失效。

定位柱7上施工孔9到其底部的距離，大于水泥墩10的高度，一般地，施工孔9到定位柱7底部的距離應為水泥墩10高度的兩倍以上。

一種水泥墩分布于鋼樁兩側的網箱錨固基礎的施工方法，詳細描述如下：

1）、鋼樁貫入海床

先將連系支架5上的空心套管8套入鋼樁2的上部，再將錨鏈13的一端穿過鋼樁2上的系泊孔4并鎖定、固定，在岸上或船上預先完成錨鏈13與鋼樁2的連接。連系支架5上兩端的施工孔9上綁定施工輔助鐵絲，可為沉樁過程中調整連系支架的姿態。利用輔助設備將鋼樁2打入至預定海域海床中，鋼樁2的入土深度為錐狀樁尖1至托板3頂部之間的距離；

施工時，可設計、加工一個前段帶榫的鋼質輔助桿件，把榫插入鋼樁上部的空心內部，并使用簡易繩索或工程膠水使輔助桿件與鋼樁2連為一體，同時基于錨鏈13與輔助桿件把鋼樁2垂直的立于預定海床，通過錘擊輔助桿件把鋼樁2貫入海床中。鋼樁2被貫入至設計深度后，旋轉、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2的沉貫作業；

網箱主要依靠錨固基礎提供錨泊力，而對錨固基礎的變形無特別要求，若鋼樁2沉貫過程中發生幅度較小的傾斜，其對錨固作用的正常發揮影響較小。

2）、沉放水泥墩

基于連系支架5上兩端施工孔9上綁定的施工輔助鐵絲，調整連系支架5的方位，盡量使連系支架5的長軸走向與施工海域的主要水流、風暴方向相同，提高錨固基礎的抗傾覆能力；

將兩個施工孔9上綁定的施工輔助鐵絲分別穿過水泥墩10上的預留孔12，基于水泥墩10上的四個吊環11，將水泥墩10平穩起吊，拉緊施工輔助鐵絲并調整水泥墩10的姿態，使施工輔助鐵絲呈鉛垂線狀，水泥墩10沿著鉛垂線狀的施工輔助鐵絲下放至海水中，直至水泥墩10接觸海床；

施工時使施工輔助鐵絲呈鉛垂線狀，是為了使水泥墩10能垂直的下沉套住空心鋼管7，施工輔助鐵絲起到引導、定位與糾正水泥墩10下沉方向的作用。

3）、錨固基礎姿態校核

檢查水泥墩10的沉放姿態，需確認水泥墩10是否成功套住空心鋼管7；若發現水泥墩10未套住空心鋼管7時，需再次拉起水泥墩10進行修正作業，直至確認原先系泊施工輔助鐵絲的施工孔9已高出水泥墩10的頂面時，即完成網箱錨固基礎的施工作業。由于前期錨鏈13已與系泊孔4相連，故不需再派潛水員進行水下系泊作業。

本發明與現有技術相比，具有如下優點：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，充分發揮各自的優勢，可使網箱能承受較大的隨機風浪荷載；兩個水泥墩對稱地分布于鋼樁兩側，使整體具有較大的抗傾覆剛度，能提供較大的錨泊力；所提的錨固系統能適用于淤泥、沙泥質軟質海床，也能適用于砂礫、軟巖、硬巖等硬質海底，適用范圍較廣；所提的錨固基礎結構簡單，組裝施工方便，海上施工時間短。

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