本發(fā)明涉及海水養(yǎng)殖網(wǎng)箱的錨固系統(tǒng)，更具體地，涉及一種水泥墩分布于鋼樁兩側(cè)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(fēng)的襲擊，臺風(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導(dǎo)致網(wǎng)箱直接損毀。如在2014年的超強臺風(fēng)“威馬遜”(最大風(fēng)力17級)、“海鷗”(最大風(fēng)力13級)及2015年的超強臺風(fēng)“燦鴻”(最大風(fēng)力16級)、“蘇迪羅”(最大風(fēng)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(dǎo)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(zhǔn)確定位，優(yōu)點是能用于海底較為復(fù)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(jìn)?？梢?，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(jìn)行改進(jìn)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水泥墩分布于鋼樁兩側(cè)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：

水泥墩分布于鋼樁兩側(cè)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，鋼樁的中上部帶有托架；所述連系支架對稱軸處設(shè)有套管，連系支架上端面兩端設(shè)有縱向的定位柱；所述水泥墩中部設(shè)有預(yù)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(yù)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(gòu)成網(wǎng)箱錨固基礎(chǔ)。

所述的水泥墩分布于鋼樁兩側(cè)的網(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)有托架，托架上方的鋼樁上設(shè)有系泊孔，托架由多個均勻分布在鋼樁外壁上的托板構(gòu)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(cè)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，其主體為一鋼質(zhì)橫梁，中部對稱軸位置處設(shè)有套管，在鋼質(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，在翼板與鋼質(zhì)橫梁交點處設(shè)有縱向垂直的定位柱，定位柱為定位柱，定位柱上部設(shè)有施工孔。

所述的水泥墩分布于鋼樁兩側(cè)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。

所述的水泥墩分布于鋼樁兩側(cè)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。

所述的水泥墩分布于鋼樁兩側(cè)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。

所述的水泥墩分布于鋼樁兩側(cè)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)。

所述的水泥墩分布于鋼樁兩側(cè)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(yù)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(cè)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，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(shè)備將鋼樁打入至預(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(yù)留孔，基于水泥墩上的四個吊環(huán)，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)水泥墩未套住定位柱時，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，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(fēng)浪作用；

2、本發(fā)明兩個水泥墩對稱地分布于鋼樁兩側(cè)，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。

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)明的立體圖。

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(huán)；12、預(yù)留孔；13、錨鏈；14、網(wǎng)箱。

具體實施方式：

參見附圖：

一種水泥墩分布于鋼樁兩側(cè)的組裝式網(wǎng)箱錨固基礎(chǔ)，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(shè)有套管8，水泥墩10中部設(shè)有中空的預(yù)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(shè)計深度，再把兩個水泥墩10通過預(yù)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(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(shè)有系泊孔4，供系泊網(wǎng)箱的錨鏈?zhǔn)褂?；在打樁過程中，可用繩索基于系泊孔4對作鋼樁2進(jìn)行起吊作業(yè)；也可設(shè)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(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5整體沿中心軸對稱分布，其主體為一鋼質(zhì)橫梁，中部對稱軸位置處設(shè)有套管8，套管8的內(nèi)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(zhì)橫梁兩端附近設(shè)有翼板6，翼板6與鋼質(zhì)橫梁在水平面內(nèi)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(zhì)橫梁交點處設(shè)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(shè)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(fā)生傾覆，水泥墩10的四個側(cè)面上兩兩對稱設(shè)有四個吊環(huán)11，供水泥墩10的搬運、起吊使用；水泥墩10中部的預(yù)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(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5各部件與整體的強度，應(yīng)能承擔(dān)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4到托架3的距離，大于套管8的高度；系泊孔4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4在錨泊力作用下不能發(fā)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(yīng)為水泥墩10高度的兩倍以上。

一種水泥墩分布于鋼樁兩側(cè)的網(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(yù)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(diào)整連系支架的姿態(tài)。利用輔助設(shè)備將鋼樁2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至托板3頂部之間的距離；

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13與輔助桿件把鋼樁2垂直的立于預(yù)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

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(diào)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(fēng)暴方向相同，提高錨固基礎(chǔ)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(yù)留孔12，基于水泥墩10上的四個吊環(huán)11，將水泥墩10平穩(wěn)起吊，拉緊施工輔助鐵絲并調(diào)整水泥墩10的姿態(tài)，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(dǎo)、定位與糾正水泥墩10下沉方向的作用。

3）、錨固基礎(chǔ)姿態(tài)校核

檢查水泥墩10的沉放姿態(tài)，需確認(rèn)水泥墩10是否成功套住空心鋼管7；若發(fā)現(xiàn)水泥墩10未套住空心鋼管7時，需再次拉起水泥墩10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9已高出水泥墩10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13已與系泊孔4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：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(fēng)浪荷載；兩個水泥墩對稱地分布于鋼樁兩側(cè)，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；所提的錨固基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)簡單，組裝施工方便，海上施工時間短。

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(hù)范圍之內(nèi)。