本发明涉及海洋浮式平台或深水网箱的锚泊技术领域，具体是一种施工时多桶互嵌组合式锚泊基础。
背景技术：
针对海床的特殊地质条件，自1990年以来出现了一种海洋平台特殊基础形式——桶形基础(也称吸力桩，suctionpile)，其多为底端开口、顶端封闭的倒扣大直径钢制圆桶。安装时，首先在预定海域依靠桶体自重使其部分插入土中以形成密闭空间，然后抽出桶内和土体之间的气体或液体，从而使桶体内外形成压力差，逐步压入至海床内预定深度完成安装。
后来，工程人员基于桶形基础在海上贯入海床较为方便的特征，把桶形基础发展至作为海洋锚泊基础的一种施工工具。有的国家已有实力较强的海洋工程施工企业(如荷兰的sptoffshore公司)，能利用桶形基础开展各类海洋工程施工的能力，自动化、智能化程度非常高。我国虽然是个海洋大国，拥有面积较大的海域，但在利用桶形基础开展海洋工程的施工方面与国外还具有一定的差距。
目前，能利用桶形基础进行施工的锚泊基础主要包括：埋入式吸力锚(embeddedsuctionanchor)与吸力贯入式平板锚(suctionembeddedplateanchor)。
埋入式吸力锚的抗拔承载力主要由圆桶四周与土体的摩擦及部分海床土体的自重产生，具体与系泊点位置、海床土体类型、沉贯深度等有关。一般地，埋入式吸力锚的表面积有限，故其与土体的摩擦力也有限；另一方面，埋入式吸力锚沿锚链垂直方向的投影面积也非常有限，故其沿锚链方向能兜住的海床土体的面积较小，海床土体的自重对锚泊力的贡献也较小。若通过增大埋入式吸力锚的长度与直径来提高其抗拔承载力，则大大增加施工难度，也是不可取的。
吸力贯入式平板锚的平面形状为矩形，安装时竖直固定在桶形基础中，桶形基础在自重和抽水造成的负压作用下贯入至预定深度。桶形基础与平板锚分离后被拔出，留在黏土海床中的平板锚在锚链牵引下旋转，直至板面与锚链接近垂直或者施加的拉力达到设计值。在张拉锚链使锚板旋转的过程中，锚板会向上运动而产生埋深损失。锚板中心在旋转前后的高度差被定义为最终丢失埋深。在强度通常随深度成正比例增加的海床条件下，旋转调节过程中的埋深损失会带来承载力的下降，这一减小量可高达20%。可见，平板锚也具有一定的局限性。
可见，还需对基于桶形基础的吸力贯入式锚泊基础的构型进行创新性设计，使其具有较大的抗拔承载力，且施工较为方便。
技术实现要素：
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种施工时多桶互嵌组合式锚泊基础，其由多个圆桶互嵌堆叠而成，在海床中展开后各个圆桶基于系泊孔联系在一起，各个圆桶的姿态不尽相同，能最大可能的增加与海床土体的摩擦力，从而提高了整体的抗拔承载力。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种施工时多桶互嵌组合式锚泊基础，其特征在于：包括多个中空的圆桶，多个圆桶从内至外依次同轴嵌套组合，内外层相邻的两个圆桶中，位于内层的圆桶轴向上端桶口从相邻的位于外层的圆桶对应端桶口伸出，位于外层的圆桶轴向下端桶口内壁设有向内突出的卡槽，位于内层的圆桶轴向下端桶口压在其相邻的位于外层的圆桶内的卡槽上，多个圆桶相同方向一侧分别连接有沿径向伸展的孔座，孔座中设有垂直贯通孔座的系泊孔，除了最内层的圆桶外，其余每个圆桶侧面位于孔座轴向上方分别设有卡口，卡口上端延伸至所在圆桶轴向上端桶口边沿，多个圆桶嵌套组合时，内外层相邻的两个圆桶中，位于内层的圆桶连接的孔座嵌入位于外层的圆桶的卡口中，且孔座沿径向从卡口穿出使系泊孔露出至圆桶外，多个圆桶的系泊孔之间通过钢索连接使个各圆桶形成串联结构，最内层圆桶的系泊孔中连接有锚链。
所述的一种施工时多桶互嵌组合式锚泊基础，其特征在于：内外侧相邻两个圆桶中，位于外层的圆桶内径大于或等于位于内层的圆桶外径，位于外层的圆桶轴向下端桶口内的卡槽能兜住其相邻内层圆桶。
所述的一种施工时多桶互嵌组合式锚泊基础，其特征在于：最外层圆桶的外壁上设置有不少于两个的翼板，翼板呈均匀分布并分别沿圆桶径向伸展。
所述的一种施工时多桶互嵌组合式锚泊基础，其特征在于：内外层相邻的两个圆桶之间还同轴嵌入有成对的半圆形桶，半圆形桶的桶壁弧度为70°~90°，每个半圆形桶上外弧面分别通过孔座连接有系泊孔，其中一个半圆形桶外弧面位于孔座轴向上方设有卡口，卡口上端延伸至所在半圆形桶轴向上端边沿，每个半圆形桶轴向下端内弧面均设置有向内突出的卡槽，两半圆形桶相邻内层的圆桶轴向下端桶口压在两半圆形桶的卡槽上，两半圆形桶的轴向下端压在相邻外层的圆桶轴向下端桶口内的卡槽上，两半圆形桶相邻外层的圆桶对应半圆形桶每个孔座位置分别设有卡口，两半圆形桶其孔座嵌入相邻外层的圆桶的卡口中，具有卡口的半圆形桶其卡口供相邻内层的圆桶的孔座卡入，且孔座均沿径向穿出卡口使系泊孔露出，所述钢索亦连接两个半圆形桶的系泊孔。
一种施工时多桶互嵌组合式锚泊基础的施工贯入设备，其特征在于：包括桶形基础，桶形基础同轴装入最内层的圆桶中，最内层的圆桶轴向下端桶口内设有向内凸起的卡槽，桶形基础轴向下端压在最内层的圆桶内的卡槽上，依靠桶形基础把锚泊基础贯入至海床设计深度，然后移除桶形基础，再通过对锚链施加拉力使各个圆桶依次发生自由移动，直至施加的拉力达到设计值时，完成施工时多桶互嵌组合式锚泊基础的施工贯入。
所述的一种施工时多桶互嵌组合式锚泊基础的施工贯入设备，其特征在于：最内层圆桶的内径略大于桶形基础的外径，最内层圆桶底部向内突出的卡槽能兜住桶形基础的桶壁。
与现有技术相比，本发明的优点为：
1、本发明所提的锚泊基础由多个圆桶及半圆形桶相互串联组装而成，施工时各构件互嵌、堆叠与紧贴在一起，其沿沉贯方向的面积非常小，利用桶形基础进行沉贯施工较为方便，阻力相对较小。
2、本发明所提的锚泊基础施工时各构件互嵌、堆叠与紧贴在一起，整体外漏表面积小方便沉贯施工，而展开后各构件表面积大有利于增大与土体的摩擦，通常锚泊基础展开后的面积为施工时堆叠面积的数倍以上，这为锚泊基础的设计提供了一种创新性思路。
3、本发明所提的锚泊基础在锚链拉力作用下的各个圆桶将发生自由移动，各个圆桶或半圆形桶的姿态不尽相同，能最大可能的增加与海床土体的摩擦力，从而提高了锚泊基础总体的抗拔承载力。
4、所提锚泊基础结构简单、制作方便，成本较低，可根据不同需求设置不同尺寸与数量的圆桶或半圆形桶，满足不同情况下海洋工程的锚泊需要。
附图说明
图1为本发明的最内层圆桶三维结构示意图。
图2为本发明的非最内层圆桶三维结构示意图。
图3为本发明实施例1中桶形基础依靠自重下沉接触海床结构示意图。
图4为本发明实施例1与桶形基础连接详图。
图5为图4中i-i剖面详图。
图6本发明实施例1中的桶形基础在负压吸力作用下贯入海床结构示意图。
图7为桶形基础移除后的组合式锚泊基础位置示意图。
图8为本发明实施例1的可能工作状态之一。
图9为本发明的半圆形桶三维结构示意图。
图10为本发明与半圆形桶匹配的非最内层圆桶三维结构示意图。
图11为本发明半圆形桶与非最内层圆桶互嵌结构示意图。
图12为本发明实施例2组合式锚泊基础互嵌结构示意图。
图13为本发明实施例2的可能工作状态之一。
图14为本发明带翼板的最外层圆桶三维结构示意图。
图15为本发明实施例3组合式锚泊基础互嵌结构示意图。
图16为本发明实施例3的可能工作状态之一。
附图标记说明：1、最内层圆桶；2、卡槽；3、系泊孔；4、非最内层圆桶；5、卡口；6、锚链；7、桶形基础；8、钢索；9、半圆形桶；10、翼板；a、海平面；b、海床面。
具体实施方式
如图1-图16所示，一种施工时多桶互嵌组合式锚泊基础，包括不少于两个的圆桶；圆桶为中空的圆柱体状，圆桶的外侧设置有系泊孔3，圆桶的底部设置有向内突出的卡槽2；圆桶按位置关系分为最内层圆桶1与非最内层圆桶4，其中非最内层圆桶4需设置卡口5，使嵌于其内部的所有圆桶上的系泊孔3能伸出其桶壁外部；施工时，按照各圆桶的直径关系进行互嵌与堆叠，使内层圆桶的底部压在其相邻外侧圆桶的卡槽2上，内层圆桶上的系泊孔3基于外层圆桶上的卡口5伸出外部，用钢索8从内到外依次连接各圆桶的系泊孔3使各圆桶组成串联形状，把锚链6的一端系泊在最内层圆桶1的系泊孔3上，再把桶形基础7的底部嵌入最内层圆桶1的内部并压在最内层圆桶1的卡槽2上，依靠桶形基础7把锚泊基础贯入至海床设计深度，然后移除桶形基础7，再通过对锚链6施加拉力使各个圆桶依次发生自由移动，直至施加的拉力达到设计值时，施工结束，由此形成一种施工时多桶互嵌组合式锚泊基础。
上述提及的“底部”方位词，是基于所提锚泊基础施工时的姿态来确定的。施工时所提锚泊基础固定、连接在桶形基础的底部，且处于铅锤状态逐步贯入海床中，如图3与图4所示。在此姿态下，“底部”即为沿铅锤线方向的最下方。说明书中其它地方所提的方位词也按此姿态推定得到。上述方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者构件必须具有特定的方位、构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
圆桶为中空的圆柱体状，圆桶的外侧设置有系泊孔3，圆桶的底部设置有向内突出的卡槽2；最内层圆桶1的内径略大于桶形基础7的外径，最内层圆桶1底部向内突出的卡槽2能兜住桶形基础7的桶壁，如图1、图3~图5所示。优选地，最内层圆桶1的系泊孔3应设置在外侧上部，这样可以降低其相邻外层圆桶上卡口5的深度。
非最内层圆桶4需设置卡口5，使嵌于其内部的所有圆桶上的系泊孔3能伸出其桶壁外部，如图2所示。如果内层圆桶或半圆形桶上累计有多个系泊孔3，则其相邻的外侧圆桶上应相应设置多个卡口5，如图10所示。
锚泊基础的各圆桶中，外层圆桶的内径略大于其相邻内层圆桶的外径，外层圆桶底部向内突出的卡槽2能兜住其相邻内层圆桶的桶壁，如图4与图5所示。可见，各圆桶的互嵌与堆叠时，依靠卡槽2实现相邻圆桶之间的联系与荷载传递。故各圆桶的卡槽2厚度与强度应足够大，满足沉贯施工时的应力传递需要。
可根据需要采用不同数量与形状的圆桶，形成不同的实施方式。下面介绍几种实施例。
实施例1：如图1~图5所示，锚泊基础共采用三个圆桶，最内层圆桶1如图1所示，非最内层圆桶4如图2所示，各圆桶的互嵌与堆叠如图3~图5所示。
根据图4与图5可知，三个圆桶互嵌与堆叠在一起时，其整体表面积为大约为一个圆桶的表面积，而展开后为三个圆桶的表面积之和，展开后的面积为施工时堆叠面积的三倍左右。施工时锚泊基础整体的表面积越小越好，这样便于沉贯施工；展开后各圆桶的表面积越大越好，这样有利于增大与土体的摩擦而提高抗拔承载力。而所提锚泊基础能把这两点结合起来，显然为锚泊基础的设计提供了一种创新性思路。
所提的一种施工时多桶互嵌组合式锚泊基础的施工方法，介绍如下：
1、连接锚泊基础；
按照各圆桶的直径关系进行互嵌与堆叠，使内层圆桶的底部压在其相邻外侧圆桶的卡槽2上，内层圆桶上的系泊孔3基于外层圆桶上的卡口5伸出外部，用钢索8从内到外依次连接各圆桶的系泊孔3使各圆桶组成串联形状，把锚链6的一端系泊在最内层圆桶1的系泊孔3上，再把桶形基础7的底部嵌入最内层圆桶1的内部并压在最内层圆桶1的卡槽2上，如图4与图5所示。
应采取辅助措施对各圆桶及桶形基础7进行简易的相互固定，使其在施工期间不会松散。比如可采用强度较低的工程胶简单粘连，后续各圆桶在锚链拉力作用下可破坏相互之间的工程胶而使相互脱离、分开。
当然，还需要一些辅助构件来实现锚泊基础与桶形基础之间的后续可解脱的固定与连接，该部分构件过于复杂而未在附图中体现，但现有公知技术可现实该操作，此处不再详细描述。
桶形基础也称吸力桩(suctionpile)，为底端开口、顶端封闭的倒扣大直径钢制圆桶，安装时，首先在预定海域依靠桶体自重使其部分插入土中以形成密闭空间，然后抽出桶内和土体之间的气体或液体，从而使桶体内外形成压力差，逐步压入至海床内预定深度完成安装。
2、桶形基础依靠自重下沉接触海床；
起吊桶形基础7，使其进入海水中并处于铅锤状态，逐渐下放桶形基础7，使其在自重作用下下沉接触海床并压入海床一定深度，如图3所示。
3、抽取负压使桶形基础贯入海床至设计深度；
桶形基础7的顶部设置有进出水(气)阀，把连接管与进出水(气)阀固定相连，通过连接管抽出桶形基础内部的空气，形成内外压力差，从而把桶形基础7贯入至海床土体中，最终桶形基础底部锚泊基础被压入海床土体至设计深度，如图6所示。
所提的锚泊基础由多个圆桶及半圆形桶相互串联组装而成，施工时各构件互嵌、堆叠与紧贴在一起，其沿沉贯方向的面积非常小，利用桶形基础进行沉贯施工较为方便，阻力相对较小。
4、移除桶形基础；
待锚泊基础被压入海床至设计深度后，松开锚泊基础与桶形基础7的连接，使锚泊基础脱离桶形基础7，通过连接管对桶形基础7内部充气，使桶形基础7逐渐上浮，最终起吊、移除桶形基础。桶形基础移除后，仅剩锚泊基础在海床土体中，如图7所示。
5、张拉锚链使锚泊基础达到设计要求。
通过对锚链6施加拉力使各圆桶相互脱离并发生自由移动，直至施加的拉力达到设计值时，施工结束，由此形成一种吸力贯入组装式锚泊基础，如图8所示。
锚链6的拉力是从最上部的圆桶向下部的圆桶逐渐依次传递，即锚链6的拉力减去最上部圆桶的阻力将传递给第二个圆桶，锚链6的拉力减去最上部与第二个圆桶的阻力将传递给第三个圆桶，以此类推。可见，最上部的圆桶受到的荷载最大，其抗拔承载力最先被消耗用尽，故其发生移动的幅度最大，从上到下圆桶受到的荷载与移动幅度逐渐减小。因此，在锚泊基础未失效前，各圆桶的位移姿态一般各不相同，且锚链的拉力方向也时刻在发生变化。因此，实际情况中各圆桶的姿态是难以预测的，图8仅给出了其可能的工作状态之一。各圆桶的位置姿态相差越大，其整体上与海床土体的接触关系越复杂，圆桶与土体的摩擦与阻力更大，能最大可能的增加与海床土体的摩擦力，从而提高了锚泊基础总体的抗拔承载力。
实施例2：如图9~图12所示，锚泊基础共采用两个圆桶及一对半圆形桶9，最内层圆桶1如图1所示，半圆形桶9如图9所示，最外层圆桶如图10所示，各构件的互嵌与堆叠如图11与图12所示。
锚泊基础的圆桶之间嵌入成对分布的半圆形桶9，半圆形桶9的桶壁弧度为70°~90°，半圆形桶9上设置有系泊孔3与卡口5，半圆形桶9底部设置有向内突出的卡槽2。
用钢索8连接最内层圆桶1与第一个半圆形桶9的系泊孔3，用钢索8连接第一个半圆形桶9与第二个半圆形桶9的系泊孔3，用钢索8连接第二个半圆形桶9与最外层圆桶的系泊孔3，锚链6的一端系泊在最内层圆桶1的系泊孔3上，如此形成各构件的串联形状。施工方法与实施例1相同。
图13给出了其可能的工作状态之一。采用一对半圆形桶9，其对沉贯施工无影响，半圆形桶9在串联的锚泊基础中将呈现更为复杂的移动关系，使各构件与土体的摩擦力更大，从而提高了锚泊基础总体的抗拔承载力。
实施例3：如图14与图15所示，最外层圆桶的外壁对称的设置四块翼板10，其余情况与实施例1相同。翼板10为矩形钢板，焊接在圆桶的外侧。翼板10能进一步增加锚泊基础与土体的摩擦力，从而提高了锚泊基础总体的抗拔承载力。基于圆桶互嵌的原因，只能在最外层圆桶的外壁设置翼板10。图16给出了其可能的工作状态之一。
所提锚泊基础结构简单、制作方便，成本较低，可根据不同需求设置不同尺寸与数量的圆桶或半圆形桶，满足不同情况下海洋工程的锚泊需要。
附图中仅展示了圆桶与半圆形桶的部分形状及部分连接方式的情况，按照所提思路，可以改变圆桶的形状与数量、翼板的形状与数量、相互的连接方式，或增设其它辅助构件，形成其他相关类型的互嵌组合式锚泊基础，其均属于本技术的等效修改与变更，此处不再赘述。
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的；相同或相似的标号对应相同或相似的部件；附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
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。