三组环状废旧轮胎与钢桩形成的锚泊基础及其施工方法与流程

本发明涉及用于海水养殖网箱的锚泊系统，更具体地，涉及一种三组环状废旧轮胎与钢桩形成的锚泊基础及其施工方法。

背景技术：
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锚泊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。虽然锚泊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，水泥墩锚由于其制作简单、施工简便、性价比高在网箱锚泊系统中使用较为普遍，其主要依靠自身重力提供锚泊力。如海南省部分深水网箱的水泥墩锚体积达到1.5m³、重量达到3.75吨，但在12级以上台风袭击下仍会发生走锚、损毁现象。

另一方面，我国每年产生的废旧轮胎居世界前列，2013年我国废旧轮胎产生量已经达到2.99亿条、重量达到1080万吨，并以每年约8%~10%的速度增长。到2020年，我国废旧轮胎年产量将达2000万吨。如何安全、环保的处理与日俱增的废旧轮胎，是亟待解决的问题。

若能够把废旧轮胎用于制作网箱锚泊基础，一方面可以降低网箱锚泊基础的成本与施工难度、提高锚泊基础的锚泊力，另一方面也为废旧轮胎的再利用提供新途径，显然符合资源再利用的发展需求。

可见，有必要开展基于废旧轮胎制作网箱锚泊基础的技术创新设计。

技术实现要素：

为了弥补现有技术问题的不足，本发明的目的是提供一种三组环状废旧轮胎与钢桩形成的锚泊基础及其施工方法，其结构简单、成本较低、施工方便，能提供较大的锚泊力。

本发明的技术方案如下：

三组环状废旧轮胎与钢桩形成的锚泊基础，其特征在于，包括环状废旧轮胎配重块、钢桩与连系支架，每组环状废旧轮胎配重块由钢索把若干个废旧轮胎配重块系缚成环状构成；所述连系支架包括底板，底板外边缘设有三根间隔分布的连接板，底板上端面设有吊环，每根连接板上端面设有套管、套筒，套筒位于外侧，套管上部设置施工孔；

工作时，把三个钢桩套入三个套筒并用连接件固定，把锚链系缚固定在吊环上，并在三个套管的施工孔上绑上施工辅助铁丝，然后把连系支架放入海中接触海床，基于施工辅助铁丝向三个套管上套入环状废旧轮胎配重块，配重块压住连系支架并把钢桩压入海床构成网箱锚泊基础。

所述的三组环状废旧轮胎与钢桩形成的锚泊基础，其特征在于，所述的废旧轮胎配重块为废旧轮胎内部凹槽空间内绑扎构造钢筋并浇筑混凝土形成，且在中心处设置预留孔，预留孔直径大于钢索直径。

所述的三组环状废旧轮胎与钢桩形成的锚泊基础，其特征在于，所述的连系支架整体沿中心轴对称分布，底板为圆形板，底板上端面设有十字交叉状的吊环，底板边缘设有三根相互成120º夹角的连接板，底板上端面设有吊环，三根连接板相互之间设有肋板，每根连接板上端面靠近两端均设有套管、套筒，套筒位于外侧，套管外壁上设有对称分布的多根防脱杆，防脱杆上方的套管外壁上设有多个间隔分布的径向施工孔，套管与连接板相连处设有三角形加筋肋。

所述的三组环状废旧轮胎与钢桩形成的锚泊基础，其特征在于，所述的防脱杆数量为四根且向下倾斜，其与水平面的夹角为45º。

所述的三组环状废旧轮胎与钢桩形成的锚泊基础，其特征在于，所述的钢桩包括桩体，其底部为锥状桩尖，锥状桩尖的根部设有四个倒刺，靠近钢桩的上部设有托杆，钢桩的顶部设有固定孔。

一种三组环状废旧轮胎与钢桩形成的锚泊基础的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）、沉放点定位：先把三个钢桩分别套入连系支架的三个套筒中，并用连接件穿过固定孔进行固定，再把锚链的一端与连系支架上的吊环系缚与固定，并在三个套管上的施工孔绑上施工辅助铁丝，然后在预定海域把连系支架放入海中，使其水平的接触海床；

2）、沉放废旧轮胎配重块：将环状废旧轮胎配重块的环形钢索上均匀、对称的系缚施工辅助绳索，把施工辅助铁丝拉直使其垂直海面，再使环状废旧轮胎配重块在自重作用下沿着竖直的施工辅助铁丝滑入海中，使其套在套管上；三个套管上各套入一组环状废旧轮胎配重块，配重块压住连系支架并把钢桩压入海床，从而形成锚泊基础；

3）、锚泊基础姿态校核：校核环状废旧轮胎配重块的沉放姿态，若发现钢索局部位置高于防脱杆时，应基于钢索上的施工辅助绳索调整环状废旧轮胎配重块的姿态，使其完全套住套管且整体处在防脱杆的下方，即完成网箱锚泊基础的施工作业。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

1、本发明利用废旧轮胎制作配重块，一方面废旧轮胎为外框架可省去模板，另一方面废旧轮胎可有效保护其内槽内的钢筋混凝土，混泥土内仅配少量构造钢筋即可，整体价格低廉，具有经济性与实用性。

2、本发明三组环状废旧轮胎配重块呈对称分布，整体重量大、刚度大、抗倾覆能力强，钢桩压入海床后能承受较大的水平荷载，使锚泊基础能提供较大的锚泊力。

3、本发明所提的锚泊基础施工简便，海上作业时间短，不需进行水下作业，施工成本低。

附图说明：

图1本发明的废旧轮胎配重块结构示意图。

图2本发明的废旧轮胎配重块连接示意图。

图3本发明的连系支架结构示意图。

图4本发明的钢桩结构示意图。

图5本发明的钢桩与连系支架连接示意图。

图6本发明的锚泊基础结构示意图。

附图标记说明：

1、废旧轮胎；2、钢筋混凝土；3、预留孔；4、钢索；5、连接板；6、肋板；7、圆形板；8、吊环；9、三角形加筋肋；10、套管；11、防脱杆；12、施工孔；13、套筒；14、钢桩；15、托杆；16、固定孔；17、倒刺；18、锥状桩尖；19、连接件；20、锚链。

具体实施方式：

参见附图：

三组环状废旧轮胎与钢桩形成的锚泊基础，包括环状废旧轮胎配重块、钢桩与连系支架，废旧轮胎配重块为在废旧轮胎1内部浇筑钢筋混凝土2形成，用钢索4把若干个废旧轮胎配重块系缚在一起形成环状；所述连系支架主体为三根相互成120º夹角的连接板5，三根连接板5通过圆形板7相连，圆形板7上设有吊环8，连接板5的另一端附近设有套管10、端部设有套筒13，套管10的中上部设置防脱杆11与施工孔12；工作时，把三个钢桩14套入三个套筒13并用连接件（螺栓）19固定，把锚链20系缚固定在吊环8上，并在三个套管10的施工孔12上绑上施工辅助铁丝，然后把连系支架放入海中接触海床，基于施工辅助铁丝依次向三个套管10上套入环状废旧轮胎配重块，配重块压住连系支架并把钢桩14压入海床形成网箱锚泊基础。

废旧轮胎配重块为废旧轮胎1内部凹槽空间内绑扎构造钢筋并浇筑混凝土形成，且在对称轴处设置预留孔3。预留孔3的直径大于钢索4的直径。用钢索4穿过预留孔3把若干个废旧轮胎配重块系缚、捆绑在一起形成一组环状配重块。每个套管10上套入一组环状废旧轮胎配重块。

连系支架整体沿中心轴对称分布，其主体为三根相互成120º夹角的连接板5，三根连接板5通过圆形板7相连，圆形板7上设有吊环8，三根连接板5相互之间设有肋板6，连接板5的另一端附近设有套管10，套管10的中上部设置对称分布的四根防脱杆11，套管10的上部设置两个施工孔12，套管10与连接板5相连处设有两个三角形加筋肋9，连接板5的端部设有中空的套筒13。

连系支架上的连接板5与肋板6共同在一个平面内，而套管10与该平面垂直，如图3所示。套管10的长度，应满足套入一组环状废旧轮胎配重块的高度要求，可取废旧轮胎直径的两倍。通常每个套管10上可设置两个施工孔12供使用。套管10与连接板5相连处设有两个三角形加筋肋9，是为了加强套管10与连接板5的连接，防止外力作用下发生变形与屈服。

连系支架上的防脱杆11向下倾斜，其与水平面的夹角为45º。防脱杆11的作用是，防止套入套管10的环状废旧轮胎配重块在各类工况中滑出、脱离套管10而造成锚泊基础的失效。防脱杆11向下倾斜，方便的环状废旧轮胎配重块滑入、套入套管10中，也有利于阻止环状废旧轮胎配重块滑出、逃离套管10。

钢桩14为空心钢桩，其底部为锥状桩尖18，锥状桩尖18的根部设有四个倒刺17，靠近钢桩的上部设有托杆15，钢桩的顶部附近设有固定孔（螺栓孔）16。套筒13的中空内径大于钢桩14的直径，托杆15的长度大于连接板5宽度的两倍以上。

钢桩14底部为锥状桩尖18，桩尖锥角一般为10º~30º，使钢桩较为容易的贯入海床；钢桩14靠近上端设有托杆15，其主要作用是托住套在钢桩14上的连系支架；钢桩14靠近上端设有固定孔（螺栓孔）16，供钢桩14套入套筒13后连接连接件（螺栓）19进行限位、锁定作用。

施工过程中，环状废旧轮胎配重块压在连系支架上，连系支架再基于托杆15把钢桩14压入海床中。工作过程中，若连系支架某一侧受到上拔力，该侧的钢桩14将基于连接件（螺栓）19把连系支架拉住，约束、限制连系支架的变形与变位。

钢桩14的入土深度为锥状桩尖18至托杆15之间的距离。应根据不同的海床地质条件与配重块重量，设计相应的钢桩14长度。若钢桩14长度过大，在废旧轮胎配重块的作用下没有全部压入海床，出现连系支架未接触海床的现象，显然对锚泊基础的稳定性不利。若钢桩14长度过小，虽然全部能压入海床，但其能发挥的作用有限。可制作不同长度的系列钢桩14，供不同的海床地质条件使用。

工作时，锚链20传递过来的锚泊力使连系支架发生移动，而基于钢索4套在连系支架上环状配重块在自身重力作用下能有效阻止连系支架的移动，三个钢桩14也能阻止连系支架的移动，从而维持锚泊基础的基本位置不变，起到系泊网箱的作用。

连系支架与钢桩14的各构件均为钢质或铁质，各构件通过焊接形成整体。各部件、整体及焊缝处的强度，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。

以常见小轿车轮胎型号195/60R15为例，其内腔体积约为0.055 m³，内槽浇筑钢筋混凝土后整体重量约为130kg。三组环状废旧轮胎与钢桩形成的锚泊基础，如每个环状组合体使用8个该类型的废旧轮胎配重块，总重量约为3.12吨；如每个环状组合体使用10个该类型的废旧轮胎配重块，总重量约为3.90吨；如每个环状组合体使用12个该类型的废旧轮胎配重块，总重量约为4.68吨。尽量选用同一型号的废旧轮胎制作配重块。

实际情况中，可根据锚泊力的需要来确定废旧轮胎配重块的具体数量。本发明的优势在于，对废旧轮胎配重块的数量无限制，可根据实际情况灵活选用。鉴于废旧轮胎配重块的成本较低，建议尽量选用较多数量的废旧轮胎配重块，使形成的网箱锚泊基础具有足够的安全储备。

连系支架的不均匀沉降对锚泊力的发挥影响较小。为了提高锚泊基础的抗倾覆能力，可增大连系支架中三个套管10之间的相互距离。三个套管10之间的距离越大， 整体的刚度越大，抗倾覆能力越强。实际情况中，可根据锚泊力需求及地质条件设计相应的连系支架具体尺寸。

所提锚泊基础较适用于淤泥质、砂质等软质海床中，即需确保钢桩14能贯入海床。如在硬质海床中，海床强度较高，钢桩14无法在配重块作用下压入海床，导致锚泊基础有发生倾覆的危险。

三组环状废旧轮胎与钢桩形成的锚泊基础的施工方法，包括如下步骤：

1）、沉放点定位

先把三个钢桩14分别套入连系支架的三个套筒13中，并用连接件（螺栓）19穿过固定孔（螺栓孔）16进行固定，再把锚链20的一端与连系支架上的吊环8系缚与固定，并在三个套管10上的施工孔12绑上施工辅助铁丝，然后在预定海域把连系支架放入海中，使其水平的接触海床。

理想状态下，三个钢桩14上的锥状桩尖18接触海床后，连系支架基本处于水平状态。

2）、沉放废旧轮胎配重块

用钢索4穿过预留孔3把若干个废旧轮胎配重块系缚、捆绑在一起形成环状，并在环形钢索上均匀、对称的系缚施工辅助绳索。把施工辅助铁丝拉直使其垂直海面，再使环状废旧轮胎配重块在自重作用下沿着竖直的施工辅助铁丝滑入海中，使其套在套管10上；三个套管10上各套入一组环状废旧轮胎配重块，配重块压住连系支架并把钢桩14压入海床，从而形成锚泊基础。

施工孔12上的施工辅助铁丝起到引导、定位环状废旧轮胎配重块下沉的作用；保持施工辅助铁丝竖直状态，使环状废旧轮胎配重块能够方便、准确的套住套管10；施工过程中若环状废旧轮胎配重块发生偏移而未套住套管10直接沉海，应采取补救措施，使环状废旧轮胎配重块套住套管10。

3）、锚泊基础姿态校核

校核环状废旧轮胎配重块的沉放姿态，若发现钢索局部位置高于防脱杆11时，应基于钢索上的施工辅助绳索调整环状废旧轮胎配重块的姿态，使其完全套住套管10且整体处在防脱杆11的下方，即完成网箱锚泊基础的施工作业；整个过程不需派潜水员进行水下作业。

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。