多个伞状托盘中心对称式网箱锚固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固系统，更具体地，涉及一种多个伞状托盘中心对称式网箱锚固基础及其施工方法。

背景技术：
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我国20m等深线以内的海域面积约1600万公顷，40m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多个伞状托盘中心对称式网箱锚固基础及其施工方法，其结构简单，施工简便、布置灵活，能提供较大的锚泊力。

本发明的技术方案如下：

多个伞状托盘中心对称式网箱锚固基础，其特征在于，包括五个伞状托盘与一个连系支架，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；所述连系支架中心设有支座，支座上端设有系泊孔，连系支架上设有以支座为中心的四个两两对称分布的定位柱；工作时，其中一个伞状托盘通过套筒套在支座上，另外四个伞状托盘套装于定位柱上构成锚固基础，支座上的系泊孔与锚链的一端系缚固定，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。

所述多个伞状托盘中心对称式网箱锚固基础，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。

所述的多个伞状托盘中心对称式网箱锚固基础，其特征在于，所述的连系支架整体沿中心轴对称分布，其主体为两根相互成垂直的钢梁，连系支架上端面中心设有支座，支座底部与各钢梁交接对称地设有四个三角形加筋肋，支座上部设有系泊孔；在各钢梁靠近两端设有翼板，翼板与钢梁在水平面内相互垂直，翼板与钢梁交汇处上端面设有纵向的定位柱，定位柱为空心钢管，定位柱上部设有施工孔。

所述的多个伞状托盘中心对称式网箱锚固基础，其特征在于，所述的连系支架上翼板的长度不小于伞状托盘底部直径。

所述的多个伞状托盘中心对称式网箱锚固基础，其特征在于，所述的伞状托盘上的套筒内径大于定位柱及支座的外径。

所述的多个伞状托盘中心对称式网箱锚固基础，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。

一种多个伞状托盘中心对称式网箱锚固基础的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）、伞状托盘沉入海床：把一个伞状托盘基于套筒套住支座，并把锚链的一端系缚、固定在支座的系泊孔上，再把其余四个伞状托盘基于套筒分别套住连系支架上的四个定位柱，并在定位柱的施工孔上绑上施工辅助铁丝，基于锚链及施工辅助铁丝把组装后的锚固基础下沉至预定海域的海床；

2）、抛入碎石袋压住伞状托盘：把各施工辅助铁丝及锚链拉直处于铅垂线状态，沿着各施工辅助铁丝及锚链指引的位置向施工辅助铁丝及锚链四周均匀抛入足够的碎石袋，使碎石袋均匀地落在五个伞状托盘内、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；

2、本发明主要压重来源于碎石袋，而碎石袋主要装入一定粒径的块石与碎石，其取材方便、成本低廉；

3、本发明施工不需要大型起重设备，也不需要派人下水作业，施工简便，海上作业时间短；

4、本发明五个伞状托盘通过连系支架组装成整体，其刚度大、抗拔与抗倾覆能力强，能提供较大的锚泊力。

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为本发明的连系支架俯视图。

图4为本发明的连系支架仰视图。

图5为本发明的俯视立体图。

图6为本发明的仰视立体图。

图7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、底部环形板；5、钢梁；6、肋板；7、翼板；8、定位柱；9、施工孔； 10、支座；11、系泊孔；12、三角形加筋肋；13、碎石袋；14、锚链；15、网箱。

具体实施方式：

参见附图：

一种多个伞状托盘中心对称式网箱锚固基础，包括五个伞状托盘与一个连系支架，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，套筒3底部设有底部环形板4。连系支架的主体为两个相互垂直的钢梁5组成、各钢梁间设有肋板6，各钢梁的两端附近设有翼板7与定位柱8，连系支架对称轴处设有支座10，支座10上设有系泊孔11；把一个伞状托盘基于套筒3套住支座10，并把锚链14的一端系缚、固定在支座10的系泊孔11上，再把其余四个伞状托盘基于套筒3分别套住连系支架上的四个定位柱8，并在定位柱8的施工孔9上绑上施工辅助铁丝，基于锚链14及施工辅助铁丝把组装后的锚固基础下沉至预定海域的海床，再沿着施工辅助铁丝及锚链14指引的位置向施工辅助铁丝及锚链14四周抛入足够的碎石袋13，使碎石袋13压住各个伞状托盘，从而形成网箱锚固基础。

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13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8及支座10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。

连系支架整体沿中心轴对称分布，其主体为两根相互成垂直的钢梁5，中部对称轴位置处设有支座10，支座10与各钢梁交接的底部对称地设有四个三角形加筋肋12，支座10上设有系泊孔11；连系支架的各钢梁两端附近设有翼板7，翼板7的长度不小于伞状托盘底部水平圆盘的直径，翼板7与钢梁在水平面内相互垂直，在翼板7与钢梁交点处设有纵向垂直的定位柱8，定位柱8的上部设有施工孔9。

伞状托盘、连系支架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。伞状托盘与连系支架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13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13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13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。

本发明较适用于淤泥、沙泥质软质海床；由于伞状托盘上有大小不同的孔洞，在块石、碎石重力作用下其能沉入、陷入软质海床一定的深度；伞状托盘陷入软质海床的深度越大，海床对伞状托盘的吸附、包裹能力越大，故锚固基础的锚泊力越大。

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13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。

一种多个伞状托盘中心对称式网箱锚固基础的施工方法，详细描述如下：

1）、伞状托盘沉入海床

把一个伞状托盘基于套筒3套住支座10，并把锚链14的一端系缚、固定在支座10的系泊孔11上，再把其余四个伞状托盘基于套筒3分别套住连系支架上的四个定位柱8，并在定位柱8的施工孔9上绑上施工辅助铁丝，基于锚链14及施工辅助铁丝把组装后的锚固基础下沉至预定海域的海床。

需确保伞状托盘水平地与海床接触而不发生倾斜；如伞状托盘沉放姿态不佳，可基于锚链14及施工辅助铁丝拉起伞状托盘重新沉放，直至满足要求为止。

在岸上或船上把锚链14与系泊孔11连接、固定牢固，以锚链14及施工辅助铁丝为依托把伞状托盘下放、沉入预定海床中，整体重量较小，无需起重设备，施工简单方便。

2）、抛入碎石袋压住伞状托盘

把各施工辅助铁丝及锚链14拉直处于铅垂线状态，沿着各施工辅助铁丝及锚链14指引的位置向施工辅助铁丝及锚链14四周均匀抛入足够的碎石袋13，使碎石袋13均匀地落在五个伞状托盘内、压住伞状托盘。

施工中，应根据伞状托盘的直径划定碎石袋13的入水范围。碎石袋13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13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13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13，使伞状托盘尽量处于水平状态；确认足够多的碎石袋13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13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14已与系泊孔11相连，故不需再派潜水员进行水下系泊作业。

本发明结构简单，重量相对较小，可根据不同锚泊力需求制成不同面积的网形伞状，能适应不同锚泊力需求；锚固基础的压重来源于碎石袋中的块石与碎石，其取材方便、成本低廉；所提锚固基础的施工不需要大型起重设备，也不需要派人下水作业，施工简便，海上作业时间短；五个伞状托盘通过连系支架组装成整体，其刚度大、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。