多列钢桩与废旧轮胎对称分布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，涉及一种多列钢桩与废旧轮胎对称分布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：
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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多列钢桩与废旧轮胎对称分布的锚泊基础及其施工方法，其结构简单、成本较低、施工方便，能提供较大的锚固力。

本发明的技术方案如下：

多列钢桩与废旧轮胎对称分布的锚泊基础，其特征在于，包括废旧轮胎配重块、钢桩与连系支架；所述连系支架包括呈“十”字形分布的主连接板，其中一个主连接板两端分别设有与另一个主连接板相互平行的次连接板，两根主连接板相互连接处设有吊环，两根次连接板及与之平行的主连接板靠近两端均设有套管、套筒，套筒位于外侧，所有套管的上部均设置施工孔；

工作时，六个套筒内均套有钢桩，还包括锚链，锚链系缚固定在吊环上，六个套管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，基于施工辅助铁丝分别向六个套管上套入废旧轮胎配重块，废旧轮胎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。

所述的多列钢桩与废旧轮胎对称分布的锚泊基础，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，且在中心处设有预留孔，预留孔直径大于套管直径。

所述的多列钢桩与废旧轮胎对称分布的锚泊基础，其特征在于，所述的连系支架整体沿中心轴对称分布，两个主连接板相互连接处的上端面设有十字交叉状的吊环，两个主连接板相交的四个拐角处、主连接板与次连接板相交的内侧拐角均设有肋板，套管穿过主连接板、次连接板且穿出段下端与二者底面均设有四个三角形加筋肋；所述的托板与主连接板在同一水平面内垂直，主连接板、次连接板与套管在竖直平面内垂直。

所述的多列钢桩与废旧轮胎对称分布的锚泊基础，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，钢桩的上顶部附近设有固定孔。

所述的多列钢桩与废旧轮胎对称分布的锚泊基础，其特征在于，所述的套筒内径大于钢桩外径。

多列钢桩与废旧轮胎对称分布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：先把六个钢桩分别套入连系支架的六个套筒中，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，并在六个套管的施工孔绑上施工辅助铁丝，在预定海域把连系支架放入海中，使六个钢桩上的锥状桩尖接触海床；

2）、沉放废旧轮胎配重块：把废旧轮胎配重块通过预留孔套住施工辅助铁丝，将施工辅助铁丝拉直使其垂直海面，再使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；基于施工辅助铁丝分别向六个套管上套入废旧轮胎配重块，配重块压住连系支架并把钢桩压入海床，构成锚泊基础；

3）、锚泊基础姿态校核：校核废旧轮胎配重块的沉放姿态，若发现锚泊基础发生倾斜时，可在向上翘起一侧的套管上套入额外的配重块，直至确认废旧轮胎配重块均套住套管、且连系支架水平分布时，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、本发明六列堆叠的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，使得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，无需大型起重设备，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本发明的连系支架俯视图。

图3本发明的连系支架仰视图。

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、横向连接板；5、肋板；6、纵向连接板；7、托板；8、套管；9、施工孔；10、吊环；11、三角形加筋肋；12、套筒；13、钢桩；14、托杆；15、固定孔；16、倒刺；17、锥状桩尖；18、连接件；19、锚链。

具体实施方式：

参见附图：

多列钢桩与废旧轮胎对称分布的锚泊基础，包括废旧轮胎配重块、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；所述连系支架主体为相互垂直的两根主连接板4与两根次连接板6，在两根主连接板4相互连接处设有吊环10，其中第一根主连接板4的两端附近设有托板7与套管8，第二根主连接板4的两端附近与次连接板6垂直相连，两根次连接板6的两端附近设有托板7与套管8，所有套管8的上部均设置施工孔9，在第一根主连接板4与两根次连接板6的端部均设有套筒12；工作时，把六个钢桩13分别套入六个套筒12并用连接件（螺栓与螺母）18固定，把锚链19系缚固定在吊环10上，并在六个套管8的施工孔9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六个套管8上均匀、对称的套入数量相同的废旧轮胎配重块，废旧轮胎配重块压住连系支架并把钢桩13压入海床，从而构成网箱锚泊基础。

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的直径大于套管8的直径。

连系支架整体沿中心轴对称分布，其主体为相互垂直的两根主连接板4与两根次连接板6，在两根主连接板4相互连接处设有吊环10，第一根主连接板4的两端附近设有托板7与套管8，第二根主连接板4的两端附近与次连接板6垂直相连，两根次连接板6的两端附近设有托板7与套管8，所有套管8的上部均设置施工孔9，主连接板4与次连接板6之间均匀、对称地设有肋板5，套管8与连接板相连处的下部设有四个三角形加筋肋11，在第一根主连接板4与两根次连接板6的端部均设有套筒12。

连系支架上的横向连接板4与纵向连接板6与托板7、肋板5共同在一个平面内，而套管8与该平面垂直，如图2所示。套管8的长度，应满足套入所设计废旧轮胎配重块数量的要求，即套管8的高度应大于所套入废旧轮胎配重块数量的总高度，且施工孔9应超出最上方废旧轮胎配重块的顶面。通常每个套管8上可设置两个施工孔9供使用。托板7的长度等于废旧轮胎1的直径。

套管8与连接板相连处的下部设有四个三角形加筋肋11，是为了加强套管8与连接板4的连接，防止外力作用下发生变形与屈服。横向连接板4与纵向连接板6的几何尺寸完全相同，相互在中心点处焊接连成整体。

钢桩13为空心钢桩，其底部为锥状桩尖17，锥状桩尖17的根部设有四个倒刺16，靠近钢桩的上部设有托杆14，钢桩的上顶部附近设有固定孔（螺栓孔）15；套筒12的中空内径大于钢桩13的直径，托杆14的长度大于横向连接板4与纵向连接板6宽度的两倍以上。

钢桩13底部为锥状桩尖17，桩尖锥角一般为10º~30º，使钢桩较为容易的贯入海床；钢桩13靠近上端设有托杆14，其主要作用是托住套在钢桩13上的连系支架；钢桩13靠近上端设有固定孔（螺栓孔）15，供钢桩13套入套筒12后连接连接件（螺栓与螺母）18进行限位、锁定作用。

施工过程中，废旧轮胎配重块压在连系支架上，连系支架再基于托杆14把钢桩13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13将基于连接件（螺栓与螺母）18把连系支架拉住，约束、限制连系支架的变形与变位。

钢桩13的入土深度为锥状桩尖17至托杆14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13长度。若钢桩13长度过大，在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13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13，供不同的海床地质条件使用。

连系支架与钢桩13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。多列钢桩与废旧轮胎对称分布的锚泊基础，如每列使用6个该类型的废旧轮胎配重块，总重量约为4.68吨；如每列使用8个该类型的废旧轮胎配重块，总重量约为6.24吨；如每列使用10个该类型的废旧轮胎配重块，总重量约为7.80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。

特别地，所提锚泊基础应置于地质均匀的海床，六个套管8上套入的废旧轮胎配重块数量相同，连系支架在对称荷载作用下发生均匀沉降，整体稳定性有保障。若海床地质条件不均匀，连系支架在配重块作用下发生不均匀沉降，再与锚链传递过来的拉力叠加，可能导致整个锚泊基础发生倾覆而失效。

为了提高锚泊基础的抗倾覆能力，可增大连系支架中六个套管8之间的相互距离。六个套管8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13能贯入海床。如在硬质海床中，海床强度较高，钢桩13无法在配重块作用下压入海床，导致多列废旧轮胎配重块有发生倾覆的潜在危险。

多列钢桩与废旧轮胎对称分布的锚泊基础的施工方法，包括如下步骤：

1）、沉放点定位

先把六个钢桩13分别套入连系支架的六个套筒12中，并用连接件（螺栓与螺母）18穿过固定孔（螺栓孔）15进行固定，再把锚链19的一端与连系支架上的吊环10系缚与固定，并在六个套管8的施工孔9绑上施工辅助铁丝，在预定海域把连系支架放入海中，使六个钢桩13上的锥状桩尖17接触海床。

所选海域的地质条件应比较均匀，且海床平面比较平整，使工作状态的锚泊基础不均匀沉降较小；理想状态下，六个钢桩13上的锥状桩尖17接触海床后，连系支架处于水平状态。

2）、沉放废旧轮胎配重块

把废旧轮胎配重块通过预留孔3套住施工辅助铁丝，并把施工辅助铁丝拉直使其垂直海面，再使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8上；基于施工辅助铁丝依次向六个套管8上均匀、对称的套入数量相同的废旧轮胎配重块，配重块压住连系支架并把钢桩13压入海床，从而形成锚泊基础。

施工孔9上的施工辅助铁丝起到引导、定位废旧轮胎配重块下沉的作用。保持施工辅助铁丝竖直状态，使废旧轮胎配重块能够准确的基于预留孔3套住套管8；施工过程中若废旧轮胎配重块发生偏移而未套住套管8直接沉海，应采取补救措施，使废旧轮胎配重块套住套管8，否则影响后续废旧轮胎配重块的下沉作业。

沉放废旧轮胎配重块过程中，应维持连系支架的水平状态，六个套管8上均匀、对称的套入数量相同的配重块，使得六根钢桩13被均匀的压入海床。

3）、锚泊基础姿态校核

校核废旧轮胎配重块的沉放姿态，若发现锚泊基础发生倾斜时，可在向上翘起一侧的套管8上套入额外的配重块，直至确认废旧轮胎配重块均套住套管8、且连系支架近似水平分布时，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。