提供较大锚固力的网箱锚固基础及其施工方法与流程

本发明涉及海水养殖网箱的锚固系统，更具体地，涉及一种提供较大锚固力的网箱锚固基础及其施工方法。

背景技术：
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我国20 m等深线以内的海域面积约1600万公顷，40 m等深线以内的海域面积约5000万公顷，海水养殖的发展空间巨大。但目前我国海上养殖区主要集中在15 m等深线以内的浅湾内，而超过20 m水深的海域利用率尚不足1%，远低于美国、日本和挪威等发达国家的水平。因此，大力发展20 m水深以上的深水网箱养殖，是解决我国食品供给保障的新途径之一。

然而，我国沿海年均遭受数个超强台风的袭击，台风路径影响范围内的海水网箱损毁严重，导致海水网箱养殖产业在一定程度上处于“靠天吃饭”的状态。

锚固系统是海上养殖网箱在水中的根基，起到固定、系泊网箱系统的作用。锚固系统在恶劣天气下的失效会导致网箱直接损毁。如海南省的深水网箱养殖业在每年的超强台风中相继遭到毁灭性的打击、损失惨重，其中大部分受灾深水网箱是因锚固基础破坏而被吹走损毁的。虽然锚固基础的造价占整个网箱系统总价的比重不大，但其失效后导致整个网箱系统全军覆没，具有控制网箱全局稳定的重要作用。

目前，国内海水网箱锚泊基础主要有三种方式：铁锚、木桩锚和水泥墩锚。其中铁锚借鉴于船舶的锚泊方法，锚体使用铸造件，锚泊力与锚体重量成正比，要获得足够的锚泊力需加大投资，重量较大的铁锚需专用工作船才能作业，且难以准确定位，优点是能用于海底较为复杂的海域；木桩锚价格相对便宜，一般要求木桩桩径大于40 cm、入土深度超过4.5 m、锚绳与水平海床夹角不大于17°，但其存在施工质量难以保证和木桩容易腐蚀的缺点，适合于水深较浅且为泥沙底质的海域；水泥墩锚价格适中，锚泊力与水泥墩重量成正比，水泥墩底部与海床之间的吸附作用力有限，在恶劣海况下容易发生走锚现象，适合于沙泥或沙质底质的海域。

因此，在吸收现有的各类锚固基础优点的基础上，有必要发展施工简便、造价低、锚泊力大的新型锚固基础形式。

技术实现要素：
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为了弥补现有技术问题的不足，本发明的目的是提供一种提供较大锚固力的网箱锚固基础及其施工方法，其结构简单，布置灵活，能提供较大的锚固力。

本发明的技术方案如下：

提供较大锚固力的网箱锚固基础，其特征在于，包括一个桶形基础、一个连系支架与四个伞状托盘，桶形基础的桶顶中部设有支座，支座中上部设有系泊孔；所述的连系支架上端面中心设有支座套管，连系支架上端面还设有四个以支座套管为中心两两对称分布的定位柱；所述的伞状托盘由环向钢筋与径向钢筋均匀焊接成伞状，伞状托盘底部中心设有套筒；工作时，支座套管套在桶形基础上的支座上，支座上的系泊孔与锚链一端系缚固定，四个伞状托盘通过套筒分别套住四个定位柱上，桶形基础、连系支架、四个伞状托盘构成锚固基础，锚固基础下沉至预定海域的海床，朝伞状托盘口内投放碎石袋，碎石袋压住伞状托盘构成网箱锚固基础。

所述的提供较大锚固力的网箱锚固基础，其特征在于，所述的桶形基础为底部开口、顶部封闭的中空圆柱形钢结构基础，桶形基础的桶顶中心设有支座，支座中上部设有系泊孔，桶形基础侧壁靠近顶部处设有进出水阀。

所述的提供较大锚固力的网箱锚固基础，其特征在于，所述的伞状托盘的每根径向钢筋从底部边缘向上倾斜折弯构成，每根环向钢筋均为圆环状；环向钢筋焊接在径向钢筋的上侧；伞状托盘底部中心设有环形板，环形板中心设有向上的套筒，环形板内外壁分别与套筒外壁、径向钢筋焊接固定。

所述的提供较大锚固力的网箱锚固基础，其特征在于，所述的连系支架整体沿中心轴对称分布，其主体为两根相互垂直的钢梁，连系支架上端面中心设有支座套管，两根钢梁之间设有以支座套管为中心的环形肋板；在各钢梁靠近两端处设有翼板，翼板与钢梁在水平面内相互垂直，在翼板与钢梁交点处设有纵向定位柱，定位柱为空心钢管，定位柱上部设有施工孔。

所述的提供较大锚固力的网箱锚固基础，其特征在于，所述的连系支架上环形肋板与钢梁在同一平面内，且环形肋板的内径与外径均在桶形基础顶板直径的1/2~3/4之间取值。

所述的提供较大锚固力的网箱锚固基础，其特征在于，所述的连系支架上的支座套管内径大于桶形基础上支座外径。

所述的提供较大锚固力的网箱锚固基础，其特征在于，所述的连系支架上的翼板长度不小于伞状托盘底部直径。

所述的提供较大锚固力的网箱锚固基础，其特征在于，所述的伞状托盘上的套筒内径大于定位柱外径。

所述的提供较大锚固力的网箱锚固基础，其特征在于，所述的碎石袋为装满块石、碎石的编织袋或麻布袋等，且所装块石、碎石的最小粒径尺寸大于伞状托盘上环向钢筋与径向钢筋之间的孔洞。

一种提供较大锚固力的网箱锚固基础的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）、桶形基础贯入海床：把连系支架基于支座套管套住桶形基础上的支座，再把锚链的一端系缚、固定在支座的系泊孔上，然后把四个伞状托盘基于套筒分别套住连系支架的四个定位柱，并在定位柱的施工孔上绑上施工辅助铁丝，然后通过进出水阀抽取负压把桶形基础沉贯至设计深度；

2）、抛入碎石袋压住伞状托盘：把施工辅助铁丝拉直处于铅垂线状态，沿着施工辅助铁丝指引的位置向施工辅助铁丝四周均匀抛入足够的碎石袋，使碎石袋均匀地落在四个伞状托盘内、压住伞状托盘；

3）、锚固基础姿态校核：校核伞状托盘的沉放姿态，若发现伞状托盘发生倾斜时，应往向上倾斜的一侧再抛入一定的碎石袋，使伞状托盘尽量处于水平状态；确认足够多的碎石袋落入伞状托盘内且伞状托盘能承担既定的锚泊力时，即完成网箱锚固基础的施工作业。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

1、本发明桶形基础沉贯至设计深度后，其能承受较大的水平荷载；具有足够压重的伞状托盘能承受较大的竖向荷载。将桶形基础与具有压重的伞状托盘组合后，能充分发挥各自的优势，能抵抗水平荷载与竖向荷载随机组合的风浪作用；

2、本发明所提伞状托盘结构简单，重量相对较小，伞状托盘主要由环向钢筋与径向钢筋焊接而成，可根据不同锚泊力需求制成不同面积的网形伞状，能兜住数量较多、累计重量较大的碎石袋；

3、本发明所提伞状托盘的压重来源于碎石袋，而碎石袋装入一定粒径的块石与碎石，其取材方便、成本低廉。

附图说明

图1为本发明的伞状托盘俯视图。

图2为本发明的伞状托盘仰视图。

图3为本发明的桶形基础结构示意图。

图4为本发明的连系支架示意图。

图5为本发明的桶形基础与连系支架组装示意图。

图6为本发明的俯视立体图。

图7为本发明的仰视立体图。

图8为本发明与网箱连接的使用状态图。

附图标记说明：

1、环向钢筋；2、径向钢筋；3、套筒；4、环形板；5、桶形基础；6、支座；7、系泊孔；8、进出水阀；9、连系支架；10、翼板；11、环形肋板；12、支座套管；13、定位柱；14、施工孔；15、碎石袋；16、锚链；17、网箱。

具体实施方式：

参见附图：

本发明的技术方案如下：一种提供较大锚固力的网箱锚固基础，包括一个桶形基础5、一个连系支架9与四个伞状托盘，桶形基础5的桶顶中部设有支座6，连系支架9对称轴处设有支座套管12，连系支架9的两个钢梁两端附近设有翼板10与定位柱13；伞状托盘由环向钢筋1与径向钢筋2均匀焊接而成、整体呈轴对称分布，伞状托盘对称轴处设有套筒3；把连系支架9基于支座套管12套住桶形基础5的支座6，再把锚链16的一端系缚、固定在支座6的系泊孔7上，然后把四个伞状托盘基于套筒3分别套住连系支架9的四个定位柱13，并在定位柱13的施工孔14上绑上施工辅助铁丝，然后把桶形基础5负压沉贯至设计深度，再沿着施工辅助铁丝指引的位置向施工辅助铁丝四周抛入足够多的碎石袋15，使碎石袋15压住四个伞状托盘，从而形成网箱锚固基础。

桶形基础5为底部开口、顶部封闭的中空圆柱形钢结构基础，桶形基础5的桶顶中部设有支座6，支座6的中上部设有系泊孔7，桶形基础5的顶部附近侧面设有进出水阀8；通过进出水阀8抽取负压，可使桶形基础5在负压及自重的作用下贯入海床；把进出水阀8设置在桶基侧面，是为了使桶顶的连系支架9触碰不到进出水阀8，以免造成进出水阀8的损坏。

伞状托盘整体呈轴对称分布，由环向钢筋1与径向钢筋2均匀焊接而成，外形类似于伞状；环向钢筋1呈圆形，径向钢筋2的形状依次为水平与上弯倾斜。环向钢筋1焊接在径向钢筋2的上部；环向钢筋1与径向钢筋2均匀焊接后，形成网状孔洞；碎石袋15中块石、碎石的粒径尺寸大于该网状孔洞的尺寸，伞状托盘能有效的兜住块石、碎石，形成稳定的有效配重。

伞状托盘对称轴处设有中空的套筒3，套筒3底部设有底部环形板4；底部环形板4与套筒3、径向钢筋2焊接在一起；套筒3的内径大于定位柱13的外径。

可根据不同锚泊力需求制成不同面积的网形伞状，即伞状托盘的面积越大，其能兜住碎石袋的数量较多、累计重量较大，其能提供的锚泊力越大。

连系支架9整体沿中心轴对称分布，其主体为两根相互垂直的钢梁，中部对称轴位置处设有支座套管12，两根钢梁之间以支座套管12为对称轴设有环形肋板11；环形肋板11与钢梁在同一平面内，且环形肋板11的内径与外径均在桶形基础5顶板直径的1/2~3/4之间取值；环形肋板11的作用是使连系支架9与桶形基础5顶板之间有较大面积的接触，避免连系支架9发生倾斜与扭曲，对锚固基础的整体稳定性有利。

在连系支架9各钢梁两端附近设有翼板10，翼板10与钢梁在水平面内相互垂直，在翼板10与钢梁交点处设有纵向垂直的定位柱13，定位柱13的上部设有施工孔14。

桶形基础5、伞状托盘与连系支架9的各部件均为钢质或铁质材料，各部件通过焊接连接成整体；桶形基础5、伞状托盘与连系支架9各部件及整体的强度，应能承担各类工况下锚链传递过来的锚泊力而不发生屈曲与失效。

碎石袋15为装满块石、碎石的编织袋或麻布袋等，且所装块石、碎石的最小粒径尺寸大于伞状托盘上环向钢筋1与径向钢筋2之间的孔洞；碎石袋15沉入海中一段时间后编织袋或麻布袋会腐蚀、老化与破碎，最终块石、碎石会自由散落开来；只要块石、碎石的粒径尺寸足够大，其不从环向钢筋1与径向钢筋2之间的孔洞中漏出，伞状托盘的稳定性就不会受到影响。

伞状托盘上环向钢筋1或径向钢筋2，若在碎石袋15的不均匀压力作用下发生一定的变形，其一般不会影响锚固基础锚泊力的正常发挥。

伞状托盘整体呈扁平的轴对称伞状，其重心较低，抗倾覆能力较强。伞状托盘四周向上倾斜一定的角度，使得碎石袋15中的块石、碎石在海流作用下不容易脱离、逃逸伞状托盘本体；优选的，伞状托盘四周向上倾斜的角度（与水平面的夹角）在10º~30º之间。

一种提供较大锚固力的网箱锚固基础的施工方法，详细描述如下：

1）、桶形基础贯入海床

把连系支架9基于支座套管12套住桶形基础5上的支座6，再把锚链16的一端系缚、固定在支座6的系泊孔7上，然后把四个伞状托盘基于套筒3分别套住连系支架9的四个定位柱13，并在定位柱13的施工孔14上绑上施工辅助铁丝，然后通过进出水阀8抽取负压把桶形基础5沉贯至设计深度。

桶形基础5的沉贯深度为桶底到桶顶的距离；同时基于锚链16、施工辅助铁丝与辅助杆件把桶形基础5及连系支架9垂直的立于预定海床，通过抽取负压使桶形基础5逐渐贯入海床；若桶形基础5沉贯过程中发生幅度较小的倾斜，其对锚固作用的正常发挥影响较小。

2）、抛入碎石袋压住伞状托盘

把施工辅助铁丝拉直处于铅垂线状态，沿着施工辅助铁丝指引的位置向施工辅助铁丝四周均匀抛入足够的碎石袋15，使碎石袋15均匀地落在四个伞状托盘内、压住伞状托盘。

施工中，应根据伞状托盘的直径划定碎石袋15的入水范围。碎石袋15的入水范围，应略小于以铅垂线状态施工辅助铁丝为中心、伞状托盘为半径的圆形范围；且碎石袋15沉放顺序，应以铅垂线状态的施工辅助铁丝为中心对称、均匀地投放，以避免伞状托盘在不均匀荷载作用下发生倾斜；碎石袋15在伞状托盘上较合理的堆叠形状是：以铅垂线状态的施工辅助铁丝为中心对称性分布，中部略高，四周略低，质量分布均匀。

3）、锚固基础姿态校核

校核伞状托盘的沉放姿态，若发现伞状托盘发生倾斜时，应往向上倾斜的一侧再抛入一定的碎石袋15，使伞状托盘尽量处于水平状态；确认足够多的碎石袋15落入伞状托盘内且伞状托盘能承担既定的锚泊力时，即完成网箱锚固基础的施工作业。

网箱主要依靠锚固基础提供锚泊力，而对锚固基础的变形无特别要求，若碎石袋15压重使伞状托盘发生幅度较小的倾斜，其对锚固作用的正常发挥影响较小；由于前期锚链16已与系泊孔7相连，故不需再派潜水员进行水下系泊作业。

本发明桶形基础能承受较大的水平荷载，具有足够压重的伞状托盘能承受较大的竖向荷载，把桶形基础与具有压重的伞状托盘组合后，充分发挥各自的优势，可使网箱能承受较大的随机风浪荷载；伞状托盘结构简单，重量相对较小，其压重来源于碎石袋，而碎石袋装入的块石与碎石，其取材方便、成本低廉；整体刚度大、抗拔与抗倾覆能力强，能提供较大的锚泊力。

本发明不局限于上述具体实施方式，根据上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的等效修改、替换或变更，均落在本发明的保护范围之内。