本发明涉及深海浮式平台或深水网箱的锚泊技术领域，具体是一种带可展开钢板的吸力贯入式锚泊基础。
背景技术：
埋入式吸力锚(embeddedsuctionanchor)是一种利用吸力桩(suctionpile，也称桶形基础)安装的海洋永久性锚泊基础，它的横截面为圆形且直径与安装用的吸力桩直径相同，安装时埋入式吸力锚固定在吸力桩的端部，在吸力桩的作用下沉贯至设计深度，具有造价低、施工就位准确、安装时间短的特点。
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。
可见，若要提高埋入式吸力锚的抗拔承载力，还需对吸力锚的构型进行创新性设计，使其沿锚链方向能兜住更大面积的海床土体，从而提高其抗拔承载力。
技术实现要素：
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种带可展开钢板的吸力贯入式锚泊基础，平直旋转板设置在中部钢板上，利用桶形基础沉贯就位后向上回拔一定的距离，回拔过程中平直旋转板逐步旋转并最终搭在圆桶上，所提锚泊基础既有与土体产生摩擦的圆弧形钢板、又有能兜住较多海床土体的平直旋转板，从而大大提高了锚泊基础的抗拔承载力。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种带可展开钢板的吸力贯入式锚泊基础，其特征在于：包括圆桶，圆桶两对称外侧分别紧贴设置有圆弧钢板，两圆弧钢板形状和大小相同，圆桶内部位于同时垂直于两圆弧钢板平行于圆桶轴向的中间线的直径位置连接有中部钢板，所述中部钢板整体平行于圆桶轴向，中部钢板中设有垂直贯通中部钢板的锚孔，锚孔中连接有锚链，中部钢板两侧面还分别转动连接有平直旋转板，两平直旋转板按中部钢板呈相互对称，两平直旋转板转动至竖起时分别向中部钢板对应侧面靠拢。
所述的一种带可展开钢板的吸力贯入式锚泊基础，其特征在于：所述中部钢板两侧面分别设置有至少一个套筒，套筒的中心轴线平行于中部钢板对应侧面，每个平直旋转板端部分别设置有旋转轴，每个平直旋转板端部的旋转轴一一对应转动装配在中部钢板对应侧面的套筒中，由套筒和旋转轴实现平直旋转板与中部钢板的转动连接。
所述的一种带可展开钢板的吸力贯入式锚泊基础，其特征在于：圆桶的上表面呈水平状；圆桶的高度在竖向平分各圆弧钢板的位置处最大，圆桶的高度在竖向平分平直旋转板的对称轴处最小，中间呈线性过渡。
所述的一种带可展开钢板的吸力贯入式锚泊基础，其特征在于：所述的圆弧钢板的内径与圆桶的外径相等，圆弧钢板的弧度在70°~90°之间取值。
所述的一种带可展开钢板的吸力贯入式锚泊基础，其特征在于：平直旋转板的长度大于中部钢板在平行于圆桶轴向上的高度，平直旋转板转动至竖起并分别向中部钢板靠拢时，两平直旋转板彼此相对的板面上分别垂直连接有至少一个限位棒，两个平直旋转板向中部钢板靠拢旋转至最大角度时，通过限位棒抵住对方平直旋转板，使两个平直旋转板的最大旋转角度不大于85°；平直旋转板还可旋转至垂直于圆桶轴向，垂直于圆桶轴向时平板旋转板平搭在圆桶上。
一种带可展开钢板的吸力贯入式锚泊基础的的施工贯入设备，其特征在于：包括桶形基础，桶形基础两对称侧分别设有槽口，槽口分别平行于桶形基础轴向，两槽口相同方向一端分别沿桶形基础轴向延伸至桶形基础对应方向的桶口边沿位置形成开口，所述桶形基础通过两侧槽口呈竖直状态卡在收拢至中部钢板对应侧面的两平直旋转板上，且桶形基础下端支撑在圆桶上，锚链向上伸入桶形基础内并进行后续可解脱的固定；
依靠桶形基础把锚泊基础贯入至海床设计深度，然后对桶形基础进行充气使锚泊基础回拔一定的距离，回拔过程中平直旋转板逐渐产生旋转并最终平搭在圆桶上，最后移除桶形基础完成施工贯入。
所述的带可展开钢板的吸力贯入式锚泊基础的的施工贯入设备，其特征在于：所述的圆桶的内径、外径均分别与桶形基础的内径、外径相等。
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沉贯过程中平直旋转板向上旋转至基本竖直状态，圆弧钢板与平直旋转板沿沉贯方向的面积非常小，利用桶形基础开展沉贯施工较为方便，阻力相对较小。
2、本发明所提的锚泊基础的平直旋转板展开后，能兜住较大面积的海床土体，其既有与土体产生摩擦的圆弧形钢板、又有能兜住较多海床土体的平直旋转板，从而大大提高了锚泊基础的抗拔承载力，能为海上浮动平台、海水养殖网箱等提供较大的锚泊力。
3、所提锚泊基础结构简单、制作方便，成本较低，锚泊基础的抗拔承载力取决于平直旋转板与圆弧钢板的总面积，可根据需求制作不同平直旋转板与圆弧钢板面积的锚泊基础，满足不同情况下海洋工程的锚泊需要。
附图说明
图1为本发明所提锚泊基础俯视图。
图2为本发明所提锚泊基础主视图。
图3为本发明所提锚泊基础三维结构示意图。
图4为本发明所提锚泊基础中圆桶的主视图。
图5为本发明所提锚泊基础中圆桶的俯视图。
图6为本发明所提锚泊基础中圆桶的三维结构示意图。
图7为本发明所提锚泊基础的中部钢板的三维结构示意图。
图8为本发明所提锚泊基础中圆桶与中部钢板连接示意图。
图9为本发明所提锚泊基础的平直旋转板的三维结构示意图。
图10为本发明所提锚泊基础的平直旋转板与中部钢板连接详图。
图11为本发明所提锚泊基础的圆弧钢板与圆桶连接详图。
图12为本发明所提锚泊基础的沉贯姿态示意图。
图13为本发明所提锚泊基础的平直旋转板向上旋转位置示意图。
图14为本发明所提锚泊基础的平直旋转板旋转示意图。
图15为本发明所提锚泊基础施工时桶形基础依靠自重下沉接触海床结构示意图。
图16为本发明所提锚泊基础施工时桶形基础与锚泊基础连接详图。
图17为本发明所提锚泊基础施工时桶形基础在负压吸力作用下贯入海床结构示意图。
图18为本发明所提锚泊基础施工时桶形基础移除后的位置示意图。
图19为本发明所提锚泊基础工作状态示意图。
附图标记说明：1、平直旋转板；2、圆桶；3、中部钢板；4、系泊孔；5、圆弧钢板；6、限位棒；7、锚链；8、套筒；9、旋转轴；10、套筒；11、桶形基础；β、旋转角度；a、海平面；b、海床面。
具体实施方式
参见附图。一种带可展开钢板的吸力贯入式锚泊基础，包括圆桶2、中部钢板3、两块对称分布的平直旋转板1与圆弧钢板5；两块圆弧钢板5对称的焊接在圆桶2的外侧；圆桶2内部在竖向平分各圆弧钢板5的直径位置焊接中部钢板3，中部钢板3两侧对称的焊接有套筒8；平直旋转板1端部的旋转轴9插入中部钢板3上的套筒8并进行焊接固定，平直旋转板1可绕套筒8进行旋转；施工时，把锚链7的一端系泊在中部钢板3的系泊孔4上，锚链7置于桶形基础11的内部并进行后续可解脱的固定，把平直旋转板1向上旋转至最大角度后，把桶形基础11的底部接触于圆桶2的顶面并进行固定，依靠桶形基础11把锚泊基础贯入至海床设计深度，然后对桶形基础11进行充气使锚泊基础回拔一定的距离，回拔过程中平直旋转板1逐渐产生旋转并最终搭在圆桶2上，最后移除桶形基础11，由此形成一种带可展开钢板的吸力贯入式锚泊基础。
上述提及的“竖向”、“向上”、“底部”等方位词，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11的底部，且处于铅锤状态逐步贯入海床中，如图15~图17所示。在此姿态下，“竖向”即为铅锤方向、“向上”即为重力方向相反的方向、“底部”即为锚泊基础的最下部。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2的内径、外径均分别与桶形基础11的内径、外径相等，圆桶2的上表面呈水平状；圆桶2的高度在竖向平分各圆弧钢板5的位置处最大，圆桶2的高度在竖向平分平直旋转板1的对称轴处最小，中间呈线性过渡，如图4~图6所示。
可见，圆桶2的横截面尺寸与桶形基础11的横截面尺寸完全相同，圆桶2的上表面呈水平状，其能与桶形基础11的底部平稳相接。当然，还需要一些辅助构件来实现两者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，但实际工程中的现有公知技术可现实该操作，此处不再详细描述。圆桶2的主要作用是：①把直旋转板1、圆弧钢板5与中部钢板3连接形成整体；②在施工时实现与桶形基础11的有效连接。因此，圆桶2的高度不需要太大，可在能满足上述功能的情况下尽可能降低其高度。
圆弧钢板5的内径与圆桶2的外径相等，圆弧钢板5的弧度在70°~90°之间取值，如图1~图3所示。所提锚泊基础中含有两块圆弧钢板5与两块直旋转板1，优选地，各圆弧钢板5与直旋转板1所占据圆桶2的弧度均相等，即各圆弧钢板5与直旋转板1所占据圆桶2的弧度大致为90°（当然还需考虑相互间设置较小的缝隙）。圆弧钢板5的高度越大，其与土体的摩擦力越大，所产生的抗拔承载力越高；但圆弧钢板5的高度越大，施工时的沉贯难度越大。因此，圆弧钢板5的高度因根据施工情况及承载力需求综合确定。通常，圆桶2可焊接在圆弧钢板5的中部；当然也可根据地质条件进行调整，使圆桶2上下方圆弧钢板5的长度不相等。
中部钢板3焊接于圆桶2内部的直径位置处，中部钢板3两侧对称的焊接有套筒8，每侧焊接的套筒8不少于2个，中部钢板3的中上部设有系泊孔4，如图7与图8所示。
平直旋转板1的一端端部设有与套筒8匹配的旋转轴9，旋转轴9插入套筒8并进行焊接固定后平直旋转板1可绕套筒8进行旋转；平直旋转板1的上表面焊接多个限位棒6，两个平直旋转板1向上旋转到最大角度时限位棒6可抵住对方，使两个平直旋转板1向上的旋转角度β不大于85°；平直旋转板1向下旋转至水平时将平搭在圆桶2上，如图9~图12所示。
平直旋转板1向上旋转至最大角度后的结构示意图如图13与图14所示，平直旋转板1向上旋转至最大角度后限位棒6可抵住对方，平直旋转板1的最大旋转角度记为β。可见，限位棒6的作用是控制平直旋转板1的竖向状态，使平直旋转板1不完全处于铅锤状态。若平直旋转板1完全处于铅锤状态，在回拔锚泊基础的过程中，平直旋转板1与海床土体的接触面积过小，有可能导致平直旋转板1无法旋转展开而丧失功能，所提锚泊基础的抗拔承载力一部分来源于平直旋转板1兜住海床土体产生的。优选地，限位棒6使两块平直旋转板1向上旋转至最大角度后，平直旋转板1与铅垂线之间的夹角不小于5°，即限位棒6用来限制与控制平直旋转板1的旋转角度β使其不大于85°。
本发明所提锚泊基础的抗拔承载力一部分来源于平直旋转板1展开后兜住海床土体产生的，故在回拔过程中平直旋转板1需顺利展开。若回拔过程中平直旋转板1无法展开，导致锚泊基础的抗拔承载力远小于期望值而无法使用。事实上，还可以设置一些辅助机关确保回拔过程中平直旋转板1顺利展开，该部分构件过于复杂而未在附图中体现，但实际工程中的现有公知技术已可现实该操作，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。
所提的一种带可展开钢板的吸力贯入式锚泊基础的施工方法，描述如下：
1、连接锚泊基础；
把锚链7的一端系泊在中部钢板3的系泊孔4上，锚链7置于桶形基础11的内部并进行后续可解脱的固定，把平直旋转板1向上旋转至最大角度后，把桶形基础11的底部接触于圆桶2的顶面并进行固定，如图16所示。
圆桶2的横截面尺寸与桶形基础11的横截面尺寸完全相同且上表面呈水平状，其能与桶形基础11的底部平稳相接。需要一些辅助构件来实现两者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。
2、桶形基础依靠自重下沉接触海床；
起吊桶形基础11，使其进入海水中并处于铅锤状态，逐渐下放桶形基础11，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15所示。
特别地，桶形基础11在自重作用下压入海床的深度应大于圆桶2下部的圆弧钢板5的长度，使桶形基础11的底部被海床土体封住，其内部形成封闭的空间，为后续的抽取空气形成负压提供必要的条件。
3、抽取负压使桶形基础贯入海床至设计深度；
桶形基础11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11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17所示。
4、基于桶形基础的上浮力回拔一定的距离；
待锚泊基础压入海床至设计深度后，通过连接管对桶形基础11内部充气，使桶形基础11逐渐上浮，桶形基础11逐渐拉紧锚泊基础上的锚链7，从而逐步通过锚链7把锚泊基础向上回拔一定的距离，回拔过程中平直旋转板1逐渐产生旋转并最终搭在圆桶2上。施工过程中应采取技术手段来判断与辨别平直旋转板1的展开是否达到设计要求。锚泊基础压入海床至设计深度时的状态如图18所示，回拔使平直旋转板1完全展开时的状态如图19所示。
5、移除桶形基础。
确定平直旋转板1完全展开后，松开锚泊基础与桶形基础11之间的连接，使锚泊基础与桶形基础11相互分离，通过继续对桶形基础11内部充气，使桶形基础11逐渐继续上浮，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19所示。
本发明所提的锚泊基础沉贯过程中平直旋转板向上旋转至基本竖直状态，圆弧钢板与平直旋转板沿沉贯方向的面积非常小，利用桶形基础开展沉贯施工较为方便，阻力相对较小；所提的锚泊基础的平直旋转板展开后，能兜住较大面积的海床土体，其既有与土体产生摩擦的圆弧形钢板、又有能兜住较多海床土体的平直旋转板，从而大大提高了锚泊基础的抗拔承载力，能为海上浮动平台、海水养殖网箱等提供较大的锚泊力；所提锚泊基础结构简单、制作方便，成本较低，锚泊基础的抗拔承载力取决于平直旋转板与圆弧钢板的总面积，可根据需求制作不同平直旋转板与圆弧钢板面积的锚泊基础，以便满足不同情况下海洋工程的锚泊需要。
附图中仅展示了部分圆弧钢板与平直旋转板形状、部分连接方式的情况，按照所提思路，可以改变圆弧钢板与平直旋转板的形状、相互的连接方式，形成其他类型的带可展开钢板的锚泊基础，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。