技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及用于海水養(yǎng)殖網(wǎng)箱的錨泊系統(tǒng)，更具體地，涉及一種適用于淤泥質(zhì)海床的重力式剛性錨泊基礎(chǔ)及其施工方法。

背景技術(shù)：
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錨泊系統(tǒng)是網(wǎng)箱在水中的根基，其性能直接影響網(wǎng)箱的安全性。在惡劣天氣情況下，網(wǎng)箱因錨泊系統(tǒng)失效而被風(fēng)浪損毀、擊沉的案例數(shù)不勝數(shù)。我國(guó)沿海年均遭受數(shù)個(gè)超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)的襲擊，臺(tái)風(fēng)路徑影響范圍內(nèi)的海水網(wǎng)箱損毀嚴(yán)重，導(dǎo)致海水網(wǎng)箱養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)在一定程度上處于“靠天吃飯”的狀態(tài)。如海南省的深水網(wǎng)箱養(yǎng)殖業(yè)在每年的超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)中相繼遭到毀滅性的打擊、損失慘重，其中大部分受災(zāi)深水網(wǎng)箱是因錨固基礎(chǔ)破壞而被吹走損毀的。雖然錨固基礎(chǔ)的造價(jià)占整個(gè)網(wǎng)箱系統(tǒng)總價(jià)的比重不大，但其失效后導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)箱系統(tǒng)全軍覆沒(méi)，具有控制網(wǎng)箱全局穩(wěn)定的重要作用。

目前，國(guó)內(nèi)海水網(wǎng)箱錨泊基礎(chǔ)主要有三種方式：鐵錨、木樁錨和水泥墩錨。其中鐵錨借鑒于船舶的錨泊方法，錨體使用鑄造件，錨泊力與錨體重量成正比，要獲得足夠的錨泊力需加大投資，重量較大的鐵錨需專(zhuān)用工作船才能作業(yè)，且難以準(zhǔn)確定位，優(yōu)點(diǎn)是能用于海底較為復(fù)雜的海域；木樁錨價(jià)格相對(duì)便宜，一般要求木樁樁徑大于40cm、入土深度超過(guò)4.5m、錨繩與水平海床夾角不大于17°，但其存在施工質(zhì)量難以保證和木樁容易腐蝕的缺點(diǎn)，適合于水深較淺且為泥沙底質(zhì)的海域；水泥墩錨價(jià)格適中，錨泊力與水泥墩重量成正比，水泥墩底部與海床之間的吸附作用力有限，在惡劣海況下容易發(fā)生走錨現(xiàn)象，適合于沙泥或沙質(zhì)底質(zhì)的海域。

可見(jiàn)，性?xún)r(jià)比較高、使用較普遍的還是重力式水泥墩錨。但水泥墩錨的錨泊力取決于其體積與重量，個(gè)體重量越大所能提供的錨泊力越大。水泥墩錨的體積與重量越大，其制作、運(yùn)輸施工越困難。若能夠采用“化整為零”的方法，使單個(gè)配重塊的重量較小，由較多的配重塊累積成重量較大的錨泊基礎(chǔ)，可使重力式錨泊基礎(chǔ)能提供較大的錨泊力。

另一方面，隨著工業(yè)化、城市化進(jìn)程的加速，建筑業(yè)相伴而產(chǎn)生的建筑垃圾日益增多，中國(guó)建筑垃圾的數(shù)量已占到城市垃圾總量的1/3以上。建筑垃圾含較多、重量較大的混凝土塊、碎石塊、磚瓦碎塊、瀝青塊等。若能把這些建筑垃圾應(yīng)用至重力式網(wǎng)箱錨泊基礎(chǔ)中去，廢物再利用，為建筑垃圾的處理提供一種新途徑，具有經(jīng)濟(jì)性與實(shí)用性。

因此，有必要發(fā)展施工簡(jiǎn)便、造價(jià)低、錨泊力大的新型重力式網(wǎng)箱錨泊基礎(chǔ)形式。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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為了彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)問(wèn)題的不足，本發(fā)明的目的是提供一種適用于淤泥質(zhì)海床的重力式剛性錨泊基礎(chǔ)及其施工方法，其造價(jià)低，穩(wěn)定性大，施工簡(jiǎn)便，能提供較大的錨泊力。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

適用于淤泥質(zhì)海床的重力式剛性錨泊基礎(chǔ)，其特征在于，包括基礎(chǔ)框架與網(wǎng)兜，基礎(chǔ)框架整體呈帶底半球弧形網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)框架頂部和外壁中部分別設(shè)有開(kāi)口與系泊環(huán)，基礎(chǔ)框架內(nèi)套裝有與其架內(nèi)腔尺寸相匹配的帶底半球弧形網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的網(wǎng)兜；工作時(shí)系泊環(huán)上系泊有錨鏈，基礎(chǔ)框架沉至預(yù)定海域的海床上，基礎(chǔ)框架上部開(kāi)口的上方拋入壓重袋并填滿(mǎn)網(wǎng)兜內(nèi)部空腔。

所述的適用于淤泥質(zhì)海床的重力式剛性錨泊基礎(chǔ)，其特征在于，所述的基礎(chǔ)框架采用鋼管與鋼筋在縱向與橫向上交替焊接構(gòu)成的帶底半球弧形網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其中鋼管為基礎(chǔ)框架的受力骨架，基礎(chǔ)框架的頂部開(kāi)口，基礎(chǔ)框架的鋼管外壁上設(shè)系泊環(huán)，系泊環(huán)位置處增設(shè)多道加固用斜向鋼管連接。

所述的適用于淤泥質(zhì)海床的重力式剛性錨泊基礎(chǔ)，其特征在于，所述的網(wǎng)兜采用高強(qiáng)度纖維繩編織構(gòu)成，網(wǎng)兜為與基礎(chǔ)框架內(nèi)腔相匹配的帶底半球弧形網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其網(wǎng)格尺寸比基礎(chǔ)框架的網(wǎng)格尺寸小。

所述的適用于淤泥質(zhì)海床的重力式剛性錨泊基礎(chǔ)，其特征在于，所述的壓重袋為裝滿(mǎn)混凝土塊、碎石塊、磚瓦碎塊、瀝青塊等建筑垃圾的編織袋或麻布袋，且所裝建筑垃圾的最小粒徑尺寸大于網(wǎng)兜的網(wǎng)格尺寸。

一種適用于淤泥質(zhì)海床的重力式剛性錨泊基礎(chǔ)的施工方法，其特征在于，包括如下步驟：

1）、組裝錨泊基礎(chǔ)：

將網(wǎng)兜套入、均勻綁定在基礎(chǔ)框架的內(nèi)腔，網(wǎng)兜與基礎(chǔ)框架的內(nèi)壁接觸緊密，再把錨鏈固定、系泊在基礎(chǔ)框架的系泊環(huán)上；

2）、沉入預(yù)定海域：

在基礎(chǔ)框架的頂部開(kāi)口四周均勻的多根綁定細(xì)繩，細(xì)繩的另一端綁定顏色鮮艷的氣球，把組裝好的基礎(chǔ)框架整體平穩(wěn)的沉至預(yù)定海域的海床，使基礎(chǔ)框架的底部處于水平狀態(tài)，調(diào)節(jié)細(xì)繩的長(zhǎng)度使各氣球直立漂浮于海面；

3）、拋入壓重袋：

各氣球圍成的內(nèi)部區(qū)域即為基礎(chǔ)框架上部開(kāi)口的外輪廓區(qū)域，在海面向各氣球圍成的內(nèi)部區(qū)域均勻、對(duì)稱(chēng)的拋入足夠多的壓重袋，使基礎(chǔ)框架的內(nèi)部空間裝滿(mǎn)壓重袋；

4）、沉放姿態(tài)校核：

基礎(chǔ)框架在壓重作用下逐步陷入淤泥質(zhì)海床，確認(rèn)足夠多的壓重袋7落入基礎(chǔ)框架內(nèi)且錨泊基礎(chǔ)能承擔(dān)既定的錨泊力時(shí)，即完成重力式剛性錨泊基礎(chǔ)的施工作業(yè)。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作方便，成本較低，可根據(jù)不同錨泊力需求制成不同尺寸的基礎(chǔ)框架，使其能兜住數(shù)量較多、累計(jì)重量較大的壓重袋；

2、本發(fā)明的壓重來(lái)源于壓重袋，而壓重袋主要裝入一定粒徑的重量較大的建筑垃圾，其取材方便、成本低廉，為建筑垃圾的經(jīng)濟(jì)再利用提供了一條新途徑；

3、本發(fā)明框架重心低，抗傾覆能力強(qiáng)，且上部開(kāi)口較小，內(nèi)部的壓重袋難以逃逸基礎(chǔ)框架，能提供較大的錨泊力；

4、本發(fā)明的施工不需要大型起重設(shè)備，也不需要派人下水作業(yè)，施工簡(jiǎn)便，海上作業(yè)時(shí)間短。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的基礎(chǔ)框架結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明的基礎(chǔ)框架受力鋼管結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明的網(wǎng)兜結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明的網(wǎng)兜套入基礎(chǔ)框架結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明的壓重袋拋入基礎(chǔ)框架示意圖。

圖6為本發(fā)明的錨泊基礎(chǔ)系泊網(wǎng)箱示意圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明：

1、鋼管；2、鋼筋；3、系泊環(huán)；4、網(wǎng)兜；5、錨鏈；6、氣球；7、壓重袋；8、網(wǎng)箱；a、海平面；b、海床面。

具體實(shí)施方式：

參見(jiàn)附圖：

一種適用于淤泥質(zhì)海床的重力式剛性錨泊基礎(chǔ)，包括基礎(chǔ)框架與網(wǎng)兜4，基礎(chǔ)框架是由鋼管1與鋼筋2在縱向與橫向交替焊接形成的帶底半球弧形網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)框架上設(shè)頂部開(kāi)口與系泊環(huán)3，網(wǎng)兜4是由高強(qiáng)度纖維繩編織而成、與基礎(chǔ)框架內(nèi)腔尺寸相匹配的帶底半球弧形網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，施工時(shí)先將網(wǎng)兜4套入、綁定在基礎(chǔ)框架的內(nèi)腔，把錨鏈5固定、系泊在系泊環(huán)3上，再把基礎(chǔ)框架平穩(wěn)的沉至預(yù)定海域的海床，在基礎(chǔ)框架上部開(kāi)口的上方拋入足夠多的壓重袋7，使基礎(chǔ)框架的內(nèi)部空間裝滿(mǎn)壓重袋7，從而形成重力式剛性錨泊基礎(chǔ)。

所述的基礎(chǔ)框架是由鋼管1與鋼筋2在縱向與橫向交替焊接形成的帶底半球弧形網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，如圖1所示。鋼管1形成基礎(chǔ)框架的受力骨架，如圖2所示?；A(chǔ)框架上設(shè)頂部開(kāi)口與系泊環(huán)3，系泊環(huán)3位置處增設(shè)多道鋼管1斜向連接進(jìn)行局部加固，應(yīng)滿(mǎn)足應(yīng)力集中的需要。基礎(chǔ)框架各構(gòu)件及焊接點(diǎn)的強(qiáng)度應(yīng)滿(mǎn)足在各類(lèi)工況作用下不發(fā)生屈曲與破壞。

基礎(chǔ)框架呈半球弧形網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，底部為半球直徑處，整體重心較低?；A(chǔ)框架頂部設(shè)開(kāi)口，壓重袋7從頂部開(kāi)口處拋入、下沉進(jìn)入其內(nèi)部。頂部開(kāi)口的面積不能太小，以影響壓重袋7的順利沉入；當(dāng)然頂部開(kāi)口的面積也不能太大，確保使用過(guò)程中壓重袋7難以逃逸基礎(chǔ)框架。

所述的網(wǎng)兜4是由高強(qiáng)度纖維繩編織而成、與基礎(chǔ)框架內(nèi)腔尺寸相匹配的帶底半球弧形網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其網(wǎng)格尺寸比基礎(chǔ)框架的網(wǎng)格尺寸更小，如圖3所示。網(wǎng)兜4所用高強(qiáng)纖維繩具有強(qiáng)度高、抗老化、耐腐蝕、耐酸緘、耐磨、耐海水腐蝕、彈性好等特點(diǎn)，能滿(mǎn)足較多壓重袋7壓在網(wǎng)兜4上的強(qiáng)度需要。

網(wǎng)兜4的外形尺寸與基礎(chǔ)框架的外形尺寸相同，網(wǎng)兜4能完整的嵌入基礎(chǔ)框架的內(nèi)腔，可使用輔助繩索把網(wǎng)兜4綁扎、系縛在基礎(chǔ)框架的內(nèi)腔，使網(wǎng)兜4處于完全舒展?fàn)顟B(tài)，如圖4所示。

所述的壓重袋7為裝滿(mǎn)混凝土塊、碎石塊、磚瓦碎塊、瀝青塊等建筑垃圾的編織袋或麻布袋，且所裝建筑垃圾的最小粒徑尺寸大于網(wǎng)兜4的網(wǎng)格尺寸。盡量選用密度較大、尺寸較大的建筑垃圾裝入壓重袋中。

只要累計(jì)壓重袋7的重量足夠大，壓重袋7壓在基礎(chǔ)框架的底部，使基礎(chǔ)框架陷入軟質(zhì)海床一定的深度。錨鏈需把整個(gè)錨泊基礎(chǔ)拖動(dòng)、滑移或傾覆，才能使錨泊基礎(chǔ)破壞與失效。

假設(shè)基礎(chǔ)框架形成的球面直徑為16.0m，壓重袋7累計(jì)體積按70%半球體體積計(jì)算約為750m³，假設(shè)壓重袋的重度19kn/m³，則錨泊基礎(chǔ)有效自重為6750kn。錨泊基礎(chǔ)的豎向自重與水平向摩擦力的組合即為能提供的最大錨泊力。常見(jiàn)的水泥墩錨體積為1.5m³有效重量為22.5kn，本技術(shù)所提錨泊基礎(chǔ)的自重可達(dá)傳統(tǒng)水泥墩錨自重的250倍以上，故所提錨泊基礎(chǔ)能提供較大的錨泊力。還可根據(jù)需要，把多個(gè)所提錨泊基礎(chǔ)聯(lián)合在一起，能提供更大的錨泊力。

對(duì)于淤泥質(zhì)海床來(lái)說(shuō)，其壓縮性大、強(qiáng)度小，裝入一定重量壓重袋7的基礎(chǔ)框架能陷入淤泥質(zhì)海床較大的深度。網(wǎng)箱受到的風(fēng)浪荷載通過(guò)錨鏈傳遞給基礎(chǔ)框架，基礎(chǔ)框架相應(yīng)發(fā)生一定的變形與變位，但由于基礎(chǔ)框架的重心較低、上部開(kāi)口的面積較小，故錨泊基礎(chǔ)難以發(fā)生傾覆破壞，內(nèi)部的壓重袋7也難以逃離錨泊基礎(chǔ)，故所提錨泊基礎(chǔ)能提供較大、持久的錨泊力。

所提錨泊基礎(chǔ)較適用于淤泥質(zhì)海床。事實(shí)上，只要海床表面較平整，本技術(shù)所提錨泊基礎(chǔ)也能適用于沙泥底甚至巖石等硬質(zhì)海床，故所提錨泊基礎(chǔ)具有廣泛的適用性。

本技術(shù)所提基礎(chǔ)框架形成的重力式剛性錨泊基礎(chǔ)的較可能破壞形態(tài)為：內(nèi)腔裝滿(mǎn)壓重袋7的基礎(chǔ)框架在較大錨泊力作用下沿海床發(fā)生拖動(dòng)與滑移，即形成走錨現(xiàn)象。而只要累計(jì)壓重袋7的重量足夠大，就能杜絕走錨現(xiàn)象的發(fā)生。

優(yōu)選地，網(wǎng)兜4所用高強(qiáng)纖維繩的抗拉強(qiáng)度大于所述裝滿(mǎn)壓重袋7錨泊基礎(chǔ)中網(wǎng)兜纖維繩所承受最大拉力的兩倍以上；

優(yōu)選地，網(wǎng)兜4的網(wǎng)格尺寸不大于10cm×10cm；

優(yōu)選地，基礎(chǔ)框架的網(wǎng)格尺寸不大于20cm×20cm。

一種適用于淤泥質(zhì)海床的重力式剛性錨泊基礎(chǔ)的施工方法，詳細(xì)描述如下：

1）、組裝錨泊基礎(chǔ)：

將網(wǎng)兜4套入、均勻綁定在基礎(chǔ)框架的內(nèi)腔，網(wǎng)兜4與基礎(chǔ)框架的內(nèi)壁接觸緊密，在水流作用下網(wǎng)兜4不會(huì)發(fā)生卷曲與纏繞，如圖4所示。再把錨鏈5固定、系泊在基礎(chǔ)框架的系泊環(huán)3上。

用輔助繩索把網(wǎng)兜4綁扎、固定在基礎(chǔ)框架的內(nèi)腔，使網(wǎng)兜4處于完全展開(kāi)狀態(tài)，網(wǎng)兜4在水流沖擊作用下不會(huì)發(fā)生體積明顯變化。

2）、沉入預(yù)定海域：

在基礎(chǔ)框架的頂部開(kāi)口四周均勻的多根綁定細(xì)繩，細(xì)繩的另一端綁定顏色鮮艷的氣球6，把組裝好的基礎(chǔ)框架整體平穩(wěn)的沉至預(yù)定海域的海床，使基礎(chǔ)框架的底部處于水平狀態(tài)，調(diào)節(jié)細(xì)繩的長(zhǎng)度使各氣球6直立漂浮于海面，如圖5所示。

所選海域海床面應(yīng)相對(duì)較平整，使基礎(chǔ)框架平穩(wěn)的坐落在海床面上。使用細(xì)繩綁定氣球6直立漂浮于海面，是為了標(biāo)記海底基礎(chǔ)框架的輪廓與方位，是一種廉價(jià)的標(biāo)記方法。

3）、拋入壓重袋：

各氣球6圍成的內(nèi)部區(qū)域即為基礎(chǔ)框架上部開(kāi)口的外輪廓區(qū)域，在海面向各氣球6圍成的內(nèi)部區(qū)域均勻、對(duì)稱(chēng)的拋入足夠多的壓重袋7，使基礎(chǔ)框架的內(nèi)部空間裝滿(mǎn)壓重袋7。

應(yīng)根據(jù)基礎(chǔ)框架的尺寸與壓重袋7的體積預(yù)先計(jì)算錨泊基礎(chǔ)所需壓重袋7的總體數(shù)量，實(shí)際中按略高于該數(shù)量進(jìn)行物料準(zhǔn)備。

由于沉入水中方位的不同，不同壓重袋7之間難以緊密堆疊，必然存在一定的相互架立空間，錨泊基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)考慮到這種因素，使基礎(chǔ)框架能夠兜住足夠多的壓重袋7。

在后續(xù)使用過(guò)程中風(fēng)浪作用下，各壓重袋7之間將逐漸堆疊緊密，整體向中下部移動(dòng)、鋪展開(kāi)來(lái)，對(duì)提高錨泊基礎(chǔ)的抗傾覆能力有利。

4）、沉放姿態(tài)校核：

基礎(chǔ)框架在壓重作用下逐步陷入淤泥質(zhì)海床，確認(rèn)足夠多的壓重袋7落入基礎(chǔ)框架內(nèi)且錨泊基礎(chǔ)能承擔(dān)既定的錨泊力時(shí)，即完成重力式剛性錨泊基礎(chǔ)的施工作業(yè)。

網(wǎng)箱主要依靠錨固基礎(chǔ)提供錨泊力，而對(duì)錨固基礎(chǔ)的變形無(wú)特別要求，若壓重袋7使基礎(chǔ)框架發(fā)生幅度較小的傾斜，其對(duì)錨固作用的正常發(fā)揮影響較小。由于前期錨鏈5已與系泊環(huán)3相連，故不需再派潛水員進(jìn)行水下系泊作業(yè)。

本發(fā)明不局限于上述具體實(shí)施方式，根據(jù)上述內(nèi)容，按照本領(lǐng)域的普通技術(shù)知識(shí)和慣用手段，在不脫離本發(fā)明上述基本技術(shù)思想前提下，本發(fā)明還可以做出其它多種形式的等效修改、替換或變更，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。