本發明涉及用于海水養殖網箱的錨固系統，更具體地，涉及一種鋼樁分布于水泥墩兩側的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?？梢姡斜匾鶕煌刭|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鋼樁分布于水泥墩兩側的網箱錨固基礎及其施工方法，其結構簡單，抗傾覆能力強，能提供較大的錨泊力。

本發明的技術方案如下：

鋼樁分布于水泥墩兩側的網箱錨固基礎，其特征在于，包括兩根鋼樁、連系支架與水泥墩，鋼樁靠近上端自下至上設有托桿與固定孔；連系支架中部設有支座，連系支架靠近兩端分別設有安裝孔；水泥墩中部設有預留孔；工作時，連系支架的兩個安裝孔分別套住兩個鋼樁且壓在托桿上，用緊固件穿過固定孔固定，兩個鋼樁打入海床，水泥墩通過預留孔套在支座上，水泥墩通過連系支架與兩根鋼樁組裝構成錨固基礎。

所述的鋼樁分布于水泥墩兩側的網箱錨固基礎，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有托桿、固定孔與備用孔。

所述的鋼樁分布于水泥墩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，其主體為一根鋼梁，中部對稱軸位置處設有支座，支座與鋼梁交接處的下方設有梯形加筋板，支座上段設有系泊孔，在鋼梁的中部設有翼板，翼板與鋼梁在水平面內相互垂直，在鋼梁兩端附近設有安裝孔，安裝孔內側的鋼梁上設有吊環一。

所述的鋼樁分布于水泥墩兩側的網箱錨固基礎，其特征在于，所述的連系支架上系泊孔到支座底部的距離，大于水泥墩的高度。

所述的鋼樁分布于水泥墩兩側的網箱錨固基礎，其特征在于，所述的連系支架上的安裝孔為長條形孔，其寬度略大于空心鋼樁的外徑，其長度為空心鋼樁外徑的三倍以上。

所述的鋼樁分布于水泥墩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不小于水泥墩的長度。

所述的鋼樁分布于水泥墩兩側的網箱錨固基礎，其特征在于，所述的水泥墩為塊體狀，其長度與寬度相同、高度小于寬度，水泥墩中部設有貫穿的預留孔，水泥墩的四個側面上設有兩兩對稱的四個吊環二。

所述的鋼樁分布于水泥墩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，其孔徑大于錨鏈系縛系泊孔后的總體直徑。

一種鋼樁分布于水泥墩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：先將連系支架的兩個安裝孔分別套住兩個鋼樁且壓在托桿后，用緊固件穿過固定孔進行固定，將錨鏈的一端穿過支座上的系泊孔并鎖定、固定，再利用輔助設備將兩根鋼樁按照擬定間距打入至預定海域海床中；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：將錨鏈的另一端穿過水泥墩上的預留孔，基于水泥墩上的四個吊環二，將水泥墩平穩起吊，拉緊錨鏈并調整水泥墩的姿態，使錨鏈呈鉛垂線狀，水泥墩沿著鉛垂線狀的錨鏈下放至海水中，直至使水泥墩接觸海床；

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支座時，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支座、且原先系泊錨鏈的系泊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、本發明兩個鋼樁呈對稱性地分布在水泥墩兩側，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、本發明適用于淤泥、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俯視圖。

圖3為本發明的連系支架仰視圖。

圖4為本發明的水泥墩結構示意圖。

圖5為本發明的鋼樁與連系支架組裝后的結構示意圖。

圖6為本發明的俯視立體圖。

圖7為本發明的仰視立體圖。

圖8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、托桿；4、固定孔；5、備用孔；6、連系支架；7、安裝孔；8、翼板；9、支座；10、梯形加筋板；11、系泊孔；12、吊環一；13、水泥墩；14、吊環二；15、預留孔；16、螺栓；17、錨鏈；18、網箱。

具體實施方式：

參見附圖：

一種鋼樁分布于水泥墩兩側的網箱錨固基礎，包括兩根鋼樁2、一個連系支架6與一個水泥墩13，鋼樁2靠近上端設有托桿3與固定孔（螺栓孔）4，連系支架6對稱軸處設有支座9，水泥墩13中部設有中空的預留孔15，待連系支架6的兩個長條形孔7分別套住兩個鋼樁2且壓在托桿3后，用緊固件（螺栓）16穿過固定孔（螺栓孔）4進行固定，然后把兩個鋼樁2按照擬定間距打入海床設計深度，再把水泥墩13通過預留孔15套在支座9上，使水泥墩13通過連系支架6與兩根鋼樁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靠近上端設有托桿3，其主要作用是托住套在鋼樁2上的連系支架6，故其長度應大于連系支架6上長條形孔7的長度；鋼樁2靠近上端設有螺栓孔4，供連系支架6上長條形孔7套住鋼樁2后連接螺栓進行限位、鎖定作用；鋼樁2的最上部還設有備用孔5，供施工過程中的鋼樁吊裝使用，也可作為固定孔（螺栓孔）4的備用。

特別地，連系支架6傳遞過來的錨泊力，通過固定孔（螺栓孔）4內的緊固件（螺栓）16傳遞給鋼樁2，故固定孔（螺栓孔）4與緊固件（螺栓）16應具有足夠的強度與剛度，在受到較大荷載后不發生屈曲與失效，以滿足復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6整體沿中心軸對稱分布，其主體為一根鋼梁，中部對稱軸位置處設有支座9，支座9與鋼梁交接處的下方設有梯形加筋板10，支座9上設有系泊孔11；在鋼梁的中部設有翼板8，翼板8與鋼梁在水平面內相互垂直，翼板8的長度不小于水泥墩13的長度；在鋼梁兩端附近設有安裝孔（長條形孔）7與吊環一12。

水泥墩13的長度與寬度相同，且高度小于寬度，這樣使水泥墩13的重心較低，不容易發生傾覆；水泥墩13的四個側面上設有兩兩對稱分布的四個吊環二14，供水泥墩13的搬運、起吊使用；水泥墩13中部的預留孔15，其孔徑大于錨鏈17系縛系泊孔11后的總體直徑。

鋼樁2、連系支架6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6各部件及整體的強度，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。

連系支架6上系泊孔11到支座9底部的距離，大于水泥墩13的高度；一般地，系泊孔11到支座9底部的距離應為水泥墩13高度的兩倍以上。

兩根鋼樁2之間的間距為兩個長條形孔7中心點之間的距離；連系支架6上的安裝孔（長條形孔）7，其寬度略大于鋼樁2的外徑，其長度為鋼樁2外徑的三倍以上；安裝孔（長條形孔）7的長度大于鋼樁2的外徑，這樣使鋼樁2在貫入海床過程中具有一定的活動度與偏移量，方便工程施工。

一種鋼樁分布于水泥墩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6的兩個安裝孔（長條形孔）7分別套住兩個鋼樁2且壓在托桿3后，用緊固件（螺栓）16穿過螺栓孔4進行固定，將錨鏈17的一端穿過支座9上的系泊孔11并鎖定、固定，再利用輔助設備將兩根鋼樁2按照擬定間距打入至預定海域海床中；鋼樁2的入土深度為錐狀樁尖1至托桿3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17、吊環12上的吊繩與輔助桿件把鋼樁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

將錨鏈17的另一端穿過水泥墩13上的預留孔15，基于水泥墩13上的四個吊環二14，將水泥墩13平穩起吊，拉緊錨鏈17并調整水泥墩13的姿態，使錨鏈17呈鉛垂線狀，水泥墩13沿著鉛垂線狀的錨鏈17下放至海水中，直至使水泥墩13接觸海床。

施工時使錨鏈呈鉛垂線狀，是為了使水泥墩13能垂直的下沉套住支座9，錨鏈17起到引導、定位與糾正水泥墩13下沉方向的作用。

3）、錨固基礎姿態校核

檢查水泥墩13的沉放姿態，需確認水泥墩13是否成功套住支座9，支座9采用空心鋼管，若發現水泥墩13未套住空心鋼管9時，需再次拉起水泥墩13進行修正作業，直至確認原先系泊錨鏈17的系泊孔11已高出水泥墩13的頂面時，即完成網箱錨固基礎的施工作業；由于前期錨鏈17已與系泊孔11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；兩個鋼樁呈對稱性地分布在水泥墩兩側，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。

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。