本發(fā)明涉及海水養(yǎng)殖網(wǎng)箱的錨固系統(tǒng)，更具體地，涉及一種鋼樁外品字形分布水泥墩的網(wǎng)箱錨固基礎(chǔ)及其施工方法。

背景技術(shù)：
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我國沿海年均遭受數(shù)個超強臺風的襲擊，臺風路徑影響范圍內(nèi)的海水網(wǎng)箱損毀嚴重，導致海水網(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致網(wǎng)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(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)的造價占整個網(wǎng)箱系統(tǒng)總價的比重不大，但其失效后導致整個網(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。

結(jié)合錨固基礎(chǔ)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(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、單個錨點總體質(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。可見，有必要根據(jù)不同地質(zhì)條件與錨泊力需求對包括水泥墩錨在內(nèi)的傳統(tǒng)錨固基礎(chǔ)進行改進與創(chuàng)新設(shè)計。

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品字形分布水泥墩的網(wǎng)箱錨固基礎(chǔ)及其施工方法，其結(jié)構(gòu)簡單，施工方便，抗傾覆能力強，能提供較大的錨固力。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

鋼樁外品字形分布水泥墩的網(wǎng)箱錨固基礎(chǔ)，其特征在于，包括鋼樁、連系支架與水泥墩，鋼樁中上部設(shè)有托板；所述的連系支架對稱軸處設(shè)有與鋼樁相配合的套管，連系支架上端面設(shè)有三根以套管為中心呈品字形分布的定位柱；水泥墩中部設(shè)有預留孔；工作時待連系支架的套管套入鋼樁后，鋼樁打入海床，三個水泥墩通過預留孔套在連系支架上的三個定位柱上，三個水泥墩通過連系支架與鋼樁組裝構(gòu)成網(wǎng)箱錨固基礎(chǔ)。

所述的鋼樁外品字形分布水泥墩的網(wǎng)箱錨固基礎(chǔ)，其特征在于，所述的鋼樁為空心鋼樁，底部為錐狀樁尖，中上部設(shè)有圓形托板，圓形托板下端面與鋼樁連接處設(shè)有梯形加筋板，鋼樁的靠近頂部設(shè)有系泊孔。

所述的鋼樁外品字形分布水泥墩的網(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，其主體為三根相互夾角為120o的鋼梁，三根鋼梁之間設(shè)有肋板，中部對稱軸位置處設(shè)有套管，套管與鋼梁交接處設(shè)有三角形加筋板，在各鋼質(zhì)橫梁兩端附近設(shè)有翼板，翼板與鋼質(zhì)橫梁在水平面內(nèi)相互垂直，各鋼梁與肋板交界處上端面設(shè)有吊環(huán)一，在翼板與鋼質(zhì)橫梁交點處設(shè)有縱向的定位柱，定位柱為鋼管，定位柱的上部設(shè)有施工孔。

所述的鋼樁外品字形分布水泥墩的網(wǎng)箱錨固基礎(chǔ)，其特征在于，所述的連系支架上的套管內(nèi)徑大于鋼樁的外徑。

所述的鋼樁外品字形分布水泥墩的網(wǎng)箱錨固基礎(chǔ)，其特征在于，所述的連系支架上翼板的長度與水泥墩的長度相同。

所述的鋼樁外品字形分布水泥墩的網(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。

所述的鋼樁外品字形分布水泥墩的網(wǎng)箱錨固基礎(chǔ)，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(cè)面上設(shè)有兩兩對稱分布的四個吊環(huán)二。

所述的鋼樁外品字形分布水泥墩的網(wǎng)箱錨固基礎(chǔ)，其特征在于，所述的水泥墩中部設(shè)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。

一種鋼樁外品字形分布水泥墩的網(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：先將連系支架上的套管套入鋼樁的上部，定位柱上三個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(shè)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圓形托板之間的距離；

2）、沉放水泥墩：將各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(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，直至使三個水泥墩接觸海床；

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)水泥墩未套住鋼管時，需再次拉起水泥墩進行修正作業(yè)，直至確認水泥墩成功套住鋼管、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(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；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，能抵抗水平荷載與豎向荷載隨機組合的風浪作用；

2、本發(fā)明三個水泥墩對稱地分布于鋼樁四周，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(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。

附圖標記說明：

1、錐狀樁尖；2、鋼樁；3、梯形加筋板；4、圓形托板；5、系泊孔；6、連系支架；7、肋板；8、翼板；9、定位柱；10、套管；11、三角形加筋板；12、吊環(huán)一；13、施工孔；14、水泥墩；15、吊環(huán)二；16、預留孔；17、錨鏈；18、網(wǎng)箱。

具體實施方式：

參見附圖：

一種三個水泥墩均勻分布于鋼樁周邊的組裝式網(wǎng)箱錨固基礎(chǔ)，包括鋼樁2、連系支架6與水泥墩14，鋼樁2的中上部帶有圓形托板4，連系支架6對稱軸處設(shè)有套管10，水泥墩14中部設(shè)有貫穿的預留孔16，待連系支架6的套管10套住鋼樁2后，把鋼樁2打入海床設(shè)計深度，再把三個水泥墩14通過預留孔16套住連系支架6上的三個定位柱9上，使三個水泥墩14通過連系支架6與鋼樁2組裝構(gòu)成錨固基礎(chǔ)，共同為網(wǎng)箱提供錨泊力。

鋼樁2為空心鋼樁，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的中上部設(shè)有圓形托板4，圓形托板4的平面與鋼樁的軸線相互垂直；圓形托板4與鋼樁連接處均勻、對稱地設(shè)有六塊梯形加筋板3，確保圓形托板4受到較大荷載后不發(fā)生屈曲與失效；鋼樁2的頂部設(shè)有系泊孔5，供系泊網(wǎng)箱的錨鏈使用；在打樁過程中，可用繩索基于系泊孔5對作鋼樁2進行起吊作業(yè)；也可設(shè)置多個系泊孔5，方便施工使用。

鋼樁2的入土深度為錐狀樁尖1至圓形托板4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)計相應(yīng)的鋼樁2的入土深度。

連系支架6整體沿中心軸對稱分布，其主體為三根相互夾角為120o的鋼梁，三根鋼梁之間設(shè)有肋板7，中部對稱軸位置處設(shè)有套管10，套管10的內(nèi)徑大于鋼樁2的外徑，方便連系支架6與鋼樁2的套住連接；套管10與鋼梁交接處設(shè)有三角形加筋板11；在各鋼質(zhì)橫梁兩端附近設(shè)有翼板8，翼板8與鋼質(zhì)橫梁在水平面內(nèi)相互垂直，翼板8的長度與水泥墩14的長度相同；各鋼梁上均勻、對稱設(shè)有吊環(huán)12，在翼板8與鋼質(zhì)橫梁交點處設(shè)有縱向垂直的定位柱9，定位柱9采用鋼管，定位柱9的上部設(shè)有施工孔13。

水泥墩14為塊體狀，長度與寬度相同，且高度小于寬度，這樣使水泥墩14的重心較低，不容易發(fā)生傾覆；水泥墩14的四個側(cè)面設(shè)有兩兩對稱分布的四個吊環(huán)15，供水泥墩14的搬運、起吊使用；水泥墩14中部的預留孔16，其孔徑大于簡易繩索穿越、系縛施工孔13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(yīng)能承擔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。

鋼樁2上系泊孔5到圓形托板4的距離，大于套管10的高度；系泊孔5到樁頂?shù)木嚯x，應(yīng)滿足錨鏈作用下鋼樁應(yīng)力集中的需要，即系泊孔5在錨泊力作用下不能發(fā)生屈曲與失效。

連系支架6上施工孔13到定位柱9底部的距離，大于水泥墩14的高度；一般地，施工孔13到定位柱9底部的距離應(yīng)為水泥墩14高度的兩倍以上。

一種三個水泥墩均勻分布于鋼樁周邊的組裝式網(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

先將連系支架6上的空心套管10套入鋼樁2的上部，再將錨鏈17的一端穿過鋼樁2上的系泊孔5并鎖定、固定，在岸上或船上預先完成錨鏈17與鋼樁2的連接；連系支架6上三個施工孔13上綁定施工輔助鐵絲，可為沉樁過程中調(diào)整連系支架6的姿態(tài)。利用輔助設(shè)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至圓形托板4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2連為一體，同時基于錨鏈17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(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，而對錨固基礎(chǔ)的變形無特別要求，若鋼樁2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）、沉放水泥墩

將各施工孔13上綁定的施工輔助鐵絲分別穿過水泥墩14上的預留孔16，基于水泥墩14上的四個吊環(huán)15，將水泥墩14平穩(wěn)起吊，拉緊施工輔助鐵絲并調(diào)整水泥墩14的姿態(tài)，使施工輔助鐵絲呈鉛垂線狀，水泥墩14沿著鉛垂線狀的施工輔助鐵絲下放至海水中，直至三個水泥墩14均接觸海床。

施工時使施工輔助鐵絲呈鉛垂線狀，是為了使水泥墩14能垂直的下沉套住定位柱9，施工輔助鐵絲起到引導、定位與糾正水泥墩14下沉方向的作用。

3）、錨固基礎(chǔ)姿態(tài)校核

檢查水泥墩14的沉放姿態(tài)，需確認水泥墩14是否成功套住定位柱9；若發(fā)現(xiàn)水泥墩14未套住定位柱9時，需再次拉起水泥墩14進行修正作業(yè)，直至確認原先系泊施工輔助鐵絲的施工孔13已高出水泥墩14的頂面時，即完成網(wǎng)箱錨固基礎(chǔ)的施工作業(yè)；由于前期錨鏈17已與系泊孔5相連，故不需再派潛水員進行水下系泊作業(yè)。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點：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，可使網(wǎng)箱能承受較大的隨機風浪荷載；三個水泥墩對稱地分布于鋼樁四周，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(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)。