技術領域：

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

背景技術：
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錨泊系統(tǒng)是網箱在水中的根基，其性能直接影響網箱的安全性。在惡劣天氣情況下，網箱因錨泊系統(tǒng)失效而被風浪損毀、擊沉的案例數不勝數。我國沿海年均遭受數個超強臺風的襲擊，臺風路徑影響范圍內的海水網箱損毀嚴重，導致海水網箱養(yǎng)殖產業(yè)在一定程度上處于“靠天吃飯”的狀態(tài)。如海南省的深水網箱養(yǎng)殖業(yè)在每年的超強臺風中相繼遭到毀滅性的打擊、損失慘重，其中大部分受災深水網箱是因錨固基礎破壞而被吹走損毀的。雖然錨固基礎的造價占整個網箱系統(tǒng)總價的比重不大，但其失效后導致整個網箱系統(tǒng)全軍覆沒，具有控制網箱全局穩(wěn)定的重要作用。

目前，國內海水網箱錨泊基礎主要有三種方式：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用工作船才能作業(yè)，且難以準確定位，優(yōu)點是能用于海底較為復雜的海域；木樁錨價格相對便宜，一般要求木樁樁徑大于40cm、入土深度超過4.5m、錨繩與水平海床夾角不大于17°，但其存在施工質量難以保證和木樁容易腐蝕的缺點，適合于水深較淺且為泥沙底質的海域；水泥墩錨價格適中，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，適合于沙泥或沙質底質的海域。

可見，性價比較高、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、運輸施工越困難。若能夠采用“化整為零”的方法，使單個配重塊的重量較小，由較多的配重塊累積成重量較大的錨泊基礎，可使重力式錨泊基礎能提供較大的錨泊力。

另一方面，隨著工業(yè)化、城市化進程的加速，建筑業(yè)相伴而產生的建筑垃圾日益增多，中國建筑垃圾的數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用至重力式網箱錨泊基礎中去，廢物再利用，為建筑垃圾的處理提供一種新途徑，具有經濟性與實用性。

因此，有必要發(fā)展施工簡便、造價低、錨泊力大的新型重力式網箱錨泊基礎形式。

技術實現(xiàn)要素：
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為了彌補現(xiàn)有技術問題的不足，本發(fā)明的目的是提供一種適用于淤泥質海床的重力式剛性錨泊基礎及其施工方法，其造價低，穩(wěn)定性大，施工簡便，能提供較大的錨泊力。

本發(fā)明的技術方案如下：

適用于淤泥質海床的重力式剛性錨泊基礎，其特征在于，包括基礎框架與網兜，基礎框架整體呈帶底半球弧形網狀結構，基礎框架頂部和外壁中部分別設有開口與系泊環(huán)，基礎框架內套裝有與其架內腔尺寸相匹配的帶底半球弧形網狀結構的網兜；工作時系泊環(huán)上系泊有錨鏈，基礎框架沉至預定海域的海床上，基礎框架上部開口的上方拋入壓重袋并填滿網兜內部空腔。

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

所述的適用于淤泥質海床的重力式剛性錨泊基礎，其特征在于，所述的網兜采用高強度纖維繩編織構成，網兜為與基礎框架內腔相匹配的帶底半球弧形網狀結構，其網格尺寸比基礎框架的網格尺寸小。

所述的適用于淤泥質海床的重力式剛性錨泊基礎，其特征在于，所述的壓重袋為裝滿混凝土塊、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兜的網格尺寸。

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

1）、組裝錨泊基礎：

將網兜套入、均勻綁定在基礎框架的內腔，網兜與基礎框架的內壁接觸緊密，再把錨鏈固定、系泊在基礎框架的系泊環(huán)上；

2）、沉入預定海域：

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

3）、拋入壓重袋：

各氣球圍成的內部區(qū)域即為基礎框架上部開口的外輪廓區(qū)域，在海面向各氣球圍成的內部區(qū)域均勻、對稱的拋入足夠多的壓重袋，使基礎框架的內部空間裝滿壓重袋；

4）、沉放姿態(tài)校核：

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

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有如下優(yōu)點：

1、本發(fā)明結構簡單，制作方便，成本較低，可根據不同錨泊力需求制成不同尺寸的基礎框架，使其能兜住數量較多、累計重量較大的壓重袋；

2、本發(fā)明的壓重來源于壓重袋，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，為建筑垃圾的經濟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，且上部開口較小，內部的壓重袋難以逃逸基礎框架，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備，也不需要派人下水作業(yè)，施工簡便，海上作業(yè)時間短。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的基礎框架結構示意圖。

圖2為本發(fā)明的基礎框架受力鋼管結構示意圖。

圖3為本發(fā)明的網兜結構示意圖。

圖4為本發(fā)明的網兜套入基礎框架結構示意圖。

圖5為本發(fā)明的壓重袋拋入基礎框架示意圖。

圖6為本發(fā)明的錨泊基礎系泊網箱示意圖。

附圖標記說明：

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

具體實施方式：

參見附圖：

一種適用于淤泥質海床的重力式剛性錨泊基礎，包括基礎框架與網兜4，基礎框架是由鋼管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狀結構，基礎框架上設頂部開口與系泊環(huán)3，網兜4是由高強度纖維繩編織而成、與基礎框架內腔尺寸相匹配的帶底半球弧形網狀結構，施工時先將網兜4套入、綁定在基礎框架的內腔，把錨鏈5固定、系泊在系泊環(huán)3上，再把基礎框架平穩(wěn)的沉至預定海域的海床，在基礎框架上部開口的上方拋入足夠多的壓重袋7，使基礎框架的內部空間裝滿壓重袋7，從而形成重力式剛性錨泊基礎。

所述的基礎框架是由鋼管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狀結構，如圖1所示。鋼管1形成基礎框架的受力骨架，如圖2所示?；A框架上設頂部開口與系泊環(huán)3，系泊環(huán)3位置處增設多道鋼管1斜向連接進行局部加固，應滿足應力集中的需要。基礎框架各構件及焊接點的強度應滿足在各類工況作用下不發(fā)生屈曲與破壞。

基礎框架呈半球弧形網狀結構，底部為半球直徑處，整體重心較低?；A框架頂部設開口，壓重袋7從頂部開口處拋入、下沉進入其內部。頂部開口的面積不能太小，以影響壓重袋7的順利沉入；當然頂部開口的面積也不能太大，確保使用過程中壓重袋7難以逃逸基礎框架。

所述的網兜4是由高強度纖維繩編織而成、與基礎框架內腔尺寸相匹配的帶底半球弧形網狀結構，其網格尺寸比基礎框架的網格尺寸更小，如圖3所示。網兜4所用高強纖維繩具有強度高、抗老化、耐腐蝕、耐酸緘、耐磨、耐海水腐蝕、彈性好等特點，能滿足較多壓重袋7壓在網兜4上的強度需要。

網兜4的外形尺寸與基礎框架的外形尺寸相同，網兜4能完整的嵌入基礎框架的內腔，可使用輔助繩索把網兜4綁扎、系縛在基礎框架的內腔，使網兜4處于完全舒展狀態(tài)，如圖4所示。

所述的壓重袋7為裝滿混凝土塊、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兜4的網格尺寸。盡量選用密度較大、尺寸較大的建筑垃圾裝入壓重袋中。

只要累計壓重袋7的重量足夠大，壓重袋7壓在基礎框架的底部，使基礎框架陷入軟質海床一定的深度。錨鏈需把整個錨泊基礎拖動、滑移或傾覆，才能使錨泊基礎破壞與失效。

假設基礎框架形成的球面直徑為16.0m，壓重袋7累計體積按70%半球體體積計算約為750m³，假設壓重袋的重度19kn/m³，則錨泊基礎有效自重為6750kn。錨泊基礎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。常見的水泥墩錨體積為1.5m³有效重量為22.5kn，本技術所提錨泊基礎的自重可達傳統(tǒng)水泥墩錨自重的250倍以上，故所提錨泊基礎能提供較大的錨泊力。還可根據需要，把多個所提錨泊基礎聯(lián)合在一起，能提供更大的錨泊力。

對于淤泥質海床來說，其壓縮性大、強度小，裝入一定重量壓重袋7的基礎框架能陷入淤泥質海床較大的深度。網箱受到的風浪荷載通過錨鏈傳遞給基礎框架，基礎框架相應發(fā)生一定的變形與變位，但由于基礎框架的重心較低、上部開口的面積較小，故錨泊基礎難以發(fā)生傾覆破壞，內部的壓重袋7也難以逃離錨泊基礎，故所提錨泊基礎能提供較大、持久的錨泊力。

所提錨泊基礎較適用于淤泥質海床。事實上，只要海床表面較平整，本技術所提錨泊基礎也能適用于沙泥底甚至巖石等硬質海床，故所提錨泊基礎具有廣泛的適用性。

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

優(yōu)選地，網兜4所用高強纖維繩的抗拉強度大于所述裝滿壓重袋7錨泊基礎中網兜纖維繩所承受最大拉力的兩倍以上；

優(yōu)選地，網兜4的網格尺寸不大于10cm×10cm；

優(yōu)選地，基礎框架的網格尺寸不大于20cm×20cm。

一種適用于淤泥質海床的重力式剛性錨泊基礎的施工方法，詳細描述如下：

1）、組裝錨泊基礎：

將網兜4套入、均勻綁定在基礎框架的內腔，網兜4與基礎框架的內壁接觸緊密，在水流作用下網兜4不會發(fā)生卷曲與纏繞，如圖4所示。再把錨鏈5固定、系泊在基礎框架的系泊環(huán)3上。

用輔助繩索把網兜4綁扎、固定在基礎框架的內腔，使網兜4處于完全展開狀態(tài)，網兜4在水流沖擊作用下不會發(fā)生體積明顯變化。

2）、沉入預定海域：

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

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

3）、拋入壓重袋：

各氣球6圍成的內部區(qū)域即為基礎框架上部開口的外輪廓區(qū)域，在海面向各氣球6圍成的內部區(qū)域均勻、對稱的拋入足夠多的壓重袋7，使基礎框架的內部空間裝滿壓重袋7。

應根據基礎框架的尺寸與壓重袋7的體積預先計算錨泊基礎所需壓重袋7的總體數量，實際中按略高于該數量進行物料準備。

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，錨泊基礎的設計過程中應考慮到這種因素，使基礎框架能夠兜住足夠多的壓重袋7。

在后續(xù)使用過程中風浪作用下，各壓重袋7之間將逐漸堆疊緊密，整體向中下部移動、鋪展開來，對提高錨泊基礎的抗傾覆能力有利。

4）、沉放姿態(tài)校核：

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

網箱主要依靠錨固基礎提供錨泊力，而對錨固基礎的變形無特別要求，若壓重袋7使基礎框架發(fā)生幅度較小的傾斜，其對錨固作用的正常發(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行水下系泊作業(yè)。

本發(fā)明不局限于上述具體實施方式，根據上述內容，按照本領域的普通技術知識和慣用手段，在不脫離本發(fā)明上述基本技術思想前提下，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)明的保護范圍之內。