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，涉及一種單根鋼樁與單個(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)?？梢?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單根鋼樁與單個(gè)水泥墩組裝式網(wǎng)箱錨固基礎(chǔ)及其施工方法，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工方便，抗傾覆能力強(qiáng)，能提供較大的錨固力。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

單根鋼樁與單個(gè)水泥墩組裝式網(wǎng)箱錨固基礎(chǔ)，其特征在于，包括鋼樁與水泥墩，鋼樁外壁上設(shè)有托架，水泥墩中部設(shè)有預(yù)留孔，工作時(shí)，鋼樁打入海床，水泥墩通過(guò)預(yù)留孔套住鋼樁且壓在托架上，鋼樁與水泥墩組裝構(gòu)成網(wǎng)箱錨固基礎(chǔ)。

所述的單根鋼樁與單個(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，鋼樁底部設(shè)有錐狀樁尖，鋼樁外壁中上部設(shè)有十字形的托架，托架上下側(cè)的鋼樁外壁上分別設(shè)有四個(gè)對(duì)稱分布的梯形狀翼板、系泊孔。

所述的單根鋼樁與單個(gè)水泥墩組裝式網(wǎng)箱錨固基礎(chǔ)，其特征在于，所述的托架由四根鋼棒呈水平十字形分布在鋼樁外壁中上部構(gòu)成，在一條直線上的兩根兩端距離與水泥墩的長(zhǎng)度相同，托架下端面與鋼樁連接處的底部設(shè)有三角形加筋板。

所述的單根鋼樁與單個(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，水泥墩長(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)面上設(shè)有兩兩對(duì)稱分布的四個(gè)吊環(huán)。

所述的單根鋼樁與單個(gè)水泥墩組裝式網(wǎng)箱錨固基礎(chǔ)，其特征在于，所述的水泥墩中部設(shè)有貫穿的預(yù)留孔，其孔徑大于錨鏈穿越、鎖定、系縛系泊孔后的總體直徑。

所述的單根鋼樁與單個(gè)水泥墩組裝式網(wǎng)箱錨固基礎(chǔ)，其特征在于，所述的鋼樁上系泊孔到托架的距離，大于水泥墩的高度。

7、一種單根鋼樁與單個(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：在預(yù)定海域，先將錨鏈的一端穿過(guò)系泊孔并鎖定、固定，再利用輔助設(shè)備將鋼樁打入至海床中，鋼樁的入土深度為錐狀樁尖至托架之間的距離；

2）、沉放水泥墩：將錨鏈的另一端穿過(guò)水泥墩上的預(yù)留孔，基于水泥墩上的四個(gè)吊環(huán)，將水泥墩平穩(wěn)起吊，拉緊錨鏈并調(diào)整水泥墩的姿態(tài)，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，直至水泥墩接觸海床面；

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)水泥墩未套住空心鋼樁時(shí)，需再次拉起水泥墩進(jìn)行修正作業(yè)，直至確認(rèn)原先系泊錨鏈的系泊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)明鋼樁上設(shè)有四個(gè)對(duì)稱分布的翼板，其能有效阻止錨固基礎(chǔ)在風(fēng)浪作用下的扭矩與轉(zhuǎn)動(dòng)；

3、本發(fā)明所提的錨固系統(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；

4、本發(fā)明所提的錨固基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工方便，抗傾覆能力強(qiáng)，能提供較大的錨固力。

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)明的水泥墩結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明的立體圖。

圖4為本發(fā)明的仰視立體圖。

圖5為本發(fā)明與網(wǎng)箱連接的使用狀態(tài)。

附圖標(biāo)記說(shuō)明：

1、錐狀樁尖；2、鋼樁；3、托架；4、加筋板；5、系泊孔；6、翼板；7、水泥墩；8、吊環(huán)；9、預(yù)留孔；10、錨鏈；11、網(wǎng)箱。

具體實(shí)施方式：

參見(jiàn)附圖：

一種單根鋼樁與單個(gè)水泥墩組裝式網(wǎng)箱錨固基礎(chǔ)，包括鋼樁2與水泥墩7，鋼樁2的中上部帶有托架3，水泥墩7中部設(shè)有中空的預(yù)留孔9，待空心鋼樁2打入海床設(shè)計(jì)深度后，把水泥墩7通過(guò)預(yù)留孔9套住空心鋼樁2且壓在鋼棒托架3上，使鋼樁與水泥墩組裝構(gòu)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的中下部帶四個(gè)對(duì)稱分布的翼板6，呈梯形狀，且使有坡角的斜邊指向錐狀樁尖1方向，方便鋼樁的貫入；鋼樁2的中上部帶十字架狀的托架3，其每邊的長(zhǎng)度與水泥墩7的長(zhǎng)度相同；鋼棒托架3與空心鋼樁2連接處的底部設(shè)有三角形加筋板4，防止托架3在水泥墩7的重力作用下發(fā)生較大變形；鋼樁2的頂部設(shè)有系泊孔5，供系泊網(wǎng)箱的錨鏈?zhǔn)褂?。在打樁過(guò)程中，可用繩索基于系泊孔5對(duì)作空心鋼樁2進(jìn)行起吊作業(yè)；也可設(shè)置多個(gè)系泊孔5，方便施工使用。

鋼樁2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的入土深度為錐狀樁尖1至托架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長(zhǎng)度；鋼樁2各部件與整體的強(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。

鋼樁2上系泊孔5到十字形托架3的距離，大于水泥墩7的高度；一般地，系泊孔5到十字架狀鋼棒托架3的距離應(yīng)為水泥墩7高度的兩倍以上；特別地，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)生變形與屈曲。

水泥墩7的長(zhǎng)度與寬度相同，且高度小于寬度，這樣使水泥墩7的重心較低，不容易發(fā)生傾覆；水泥墩7的四個(gè)側(cè)面兩兩對(duì)稱地設(shè)有四個(gè)吊環(huán)8，吊環(huán)一般位于各個(gè)面的中部，供水泥墩7的搬運(yùn)、起吊使用。

水泥墩7中部設(shè)有貫穿的預(yù)留孔9，其孔徑大于錨鏈10穿越、鎖定、系縛系泊孔5后的總體直徑，這樣可使錨鏈10在岸上或船上提前與系泊孔5進(jìn)行固定連接，不需在水下連接作業(yè)，且不影響水泥墩7的沉放施工；即錨鏈10連接系泊孔5后，水泥墩7還能較容易、方便的穿過(guò)系泊孔5而下沉、套住鋼樁2。

一種單根鋼樁與單個(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

先將錨鏈10的一端穿過(guò)系泊孔5并鎖定、固定，在岸上或船上預(yù)先完成錨鏈10與空心鋼樁2的連接。在預(yù)定海域，利用輔助設(shè)備將空心鋼樁2打入至海床中?？招匿摌?的入土深度為錐狀樁尖1至鋼棒托架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空心鋼樁2連為一體，同時(shí)基于錨鏈10與輔助桿件把空心鋼樁2垂直的立于預(yù)定海床，通過(guò)錘擊輔助桿件把空心鋼樁2貫入海床中?？招匿摌?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空心鋼樁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，若空心鋼樁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

將錨鏈10的另一端穿過(guò)水泥墩7上的預(yù)留孔9，基于水泥墩7上的四個(gè)吊環(huán)8，將水泥墩7平穩(wěn)起吊，拉緊錨鏈并調(diào)整水泥墩7的姿態(tài)，使錨鏈呈鉛垂線狀，水泥墩7沿著鉛垂線狀的錨鏈下放至海水中，直至水泥墩7接觸海床。

施工時(shí)使錨鏈呈鉛垂線狀，是為了使水泥墩7能垂直的下沉套住空心鋼樁2，錨鏈起到引導(dǎo)、定位與糾正水泥墩7的下沉方向作用；水泥墩7垂直下沉過(guò)程中，與錨鏈的摩擦較小。

3）、錨固基礎(chǔ)姿態(tài)校核

檢查水泥墩7的沉放姿態(tài)，需確認(rèn)水泥墩7是否成功套住空心鋼樁2。若發(fā)現(xiàn)水泥墩7未套住空心鋼樁2時(shí)，需再次拉起水泥墩7進(jìn)行修正作業(yè)，直至確認(rèn)原先系泊錨鏈10的系泊孔5已高出水泥墩7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10已與系泊孔5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；鋼樁上設(shè)有四個(gè)對(duì)稱分布的翼板，其能有效阻止錨固基礎(chǔ)在風(fēng)浪作用下的扭轉(zhuǎn)；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；所提的錨固基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工方便，抗傾覆能力強(qiáng)，能提供較大的錨固力。

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)。