多列廢舊輪胎垂直相交形成的錨泊基礎及其施工方法與流程

2024-02-26 00:25:15

本發明涉及用於海水養殖網箱的錨泊系統，更具體地，涉及一種多列廢舊輪胎垂直相交形成的錨泊基礎及其施工方法。

背景技術：
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錨泊系統是海上養殖網箱在水中的根基，起到固定、系泊網箱系統的作用。雖然錨泊基礎的造價佔整個網箱系統總價的比重不大，但其失效後導致整個網箱系統全軍覆沒，具有控制網箱全局穩定的重要作用。

目前，水泥墩錨由於其製作簡單、施工簡便、性價比高在網箱錨泊系統中使用較為普遍，其主要依靠自身重力提供錨泊力。如海南省部分深水網箱的水泥墩錨體積達到1.5m3、重量達到3.75噸，但在12級以上颱風襲擊下仍會發生走錨、損毀現象。

另一方面，我國每年產生的廢舊輪胎居世界前列，2013年我國廢舊輪胎產生量已經達到2.99億條、重量達到1080萬噸，並以每年約8%~10%的速度增長。到2020年，我國廢舊輪胎年產量將達2000萬噸。如何安全、環保的處理與日俱增的廢舊輪胎，是亟待解決的問題。

若能夠把廢舊輪胎用於製作網箱錨泊基礎，一方面可以降低網箱錨泊基礎的成本與施工難度、提高錨泊基礎的錨泊力，另一方面也為廢舊輪胎的再利用提供新途徑，顯然符合資源再利用的發展需求。

可見，有必要開展基於廢舊輪胎製作網箱錨泊基礎的技術創新設計。

技術實現要素：
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為了彌補現有技術問題的不足，本發明的目的是提供一種多列廢舊輪胎垂直相交形成的錨泊基礎及其施工方法，其結構簡單、成本較低、施工方便，能提供較大的錨泊力。

本發明的技術方案如下：

多列廢舊輪胎垂直相交形成的錨泊基礎，其特徵在於，包括廢舊輪胎配重塊與限位支架，廢舊輪胎配重塊由廢舊輪胎內部澆築鋼筋混凝土構成，廢舊輪胎配重塊中心設有預留孔；還包括雙向套管及三根支撐杆，其中第一根支撐杆上兩端分別套裝有雙向套管，另外兩根支撐杆分別套住雙向套管內與第一根支撐杆相互垂直，每根支撐杆上交替套裝有廢舊輪胎配重塊、限位支架，相鄰兩個配重塊之間均設有一個限位支架，雙向套管的各個端面分別頂住三根支撐杆上套裝的廢舊輪胎配重塊；所述三根支撐杆兩端均依次設有擋板、螺母，螺母鎖緊擋板，擋板頂住最外側廢舊輪胎配重塊使各組件構成多列垂直相交形狀的組合體，將錨鏈系縛在組合體對稱點上，多列垂直相交狀組合體放入海中並平臥於海床上構成網箱錨泊基礎。

所述的多列廢舊輪胎垂直相交形成的錨泊基礎，其特徵在於，所述的廢舊輪胎配重塊為廢舊輪胎內部凹槽空間內綁紮構造鋼筋並澆築混凝土形成，且在中心處設有置預留孔，預留孔直徑大於支撐杆直徑。

所述的多列廢舊輪胎垂直相交形成的錨泊基礎，其特徵在於，所述的限位支架包括兩塊端板，兩端板上設有同軸的通孔，兩端板相對面之間設有多塊連接板。

所述的多列廢舊輪胎垂直相交形成的錨泊基礎，其特徵在於，所述的雙向套管為相互垂直的兩根空心鋼管構成，內部形成兩個十字交叉的直通孔洞。

所述的多列廢舊輪胎垂直相交形成的錨泊基礎，其特徵在於，所述的雙向套管為相互垂直的兩根空心鋼管構成，內孔呈十字交叉狀，每根空心鋼管內孔直徑大於鋼管直徑三倍。

多列廢舊輪胎垂直相交形成的錨泊基礎的施工方法，其特徵在於，包括如下步驟：

1）、廢舊輪胎配重塊的組裝：在第一根支撐杆上間隔、交替分布的套入一半數量的廢舊輪胎配重塊與限位支架後，把雙向套管基於一個孔洞套入第一根支撐杆，再在第一根支撐杆上間隔、交替分布的套入另一半數量的廢舊輪胎配重塊與限位支架，並按此方法採用第二根支撐杆製作同樣的組合體，再在第三根支撐杆上間隔、交替分布的套入廢舊輪胎配重塊與限位支架後，把第三根支撐杆插入第一根支撐杆上雙向套管的另一側內孔中，在第三根支撐杆再次間隔、交替分布的套入廢舊輪胎配重塊與限位支架後，把第三根支撐杆插入第二根支撐杆上雙向套管的另一側內孔中，再在第三根支撐杆上間隔、交替分布的套入多個廢舊輪胎配重塊與限位支架，各支撐杆上廢舊輪胎配重塊與限位支架的數量滿足設計要求後，在三根支撐杆的兩端套上擋板，並用螺母固定三根支撐杆的兩端，由此形成多列垂直相交的組合體；

2）、錨泊基礎沉海：把錨鏈系縛在組合體對稱點上，並在三列條狀組合體的多個部位均勻、對稱的系縛施工輔助繩索，在預定海域把垂直相交狀組合體勻速的放入海中，並基於施工輔助繩索與錨鏈控制組合體的沉海姿態，使其平臥於海床上；

3）、錨泊基礎姿態校核：若發現垂直相交狀組合體與海床接觸時發生翹曲、堆疊時，基於施工輔助繩索與錨鏈把條狀組合體的姿態進行調整，把翹曲的部位拉平，使各列廢舊輪胎配重塊與海床接觸，從而構成網箱錨泊基礎。

本發明與現有技術相比，具有如下優點：

1、本發明利用廢舊輪胎製作配重塊，一方面廢舊輪胎為外框架可省去模板，另一方面廢舊輪胎可有效保護其內槽內的鋼筋混凝土，混泥土內僅配少量構造鋼筋即可，整體價格低廉，具有經濟性與實用性;

2、本發明三列條狀組合體綁定在一起形成垂直相交形狀，整體重量與剛度大，各方向的條狀組合體能相互牽制而不發生滾動與滑動，使得錨泊基礎整體與海床緊密接觸，能提供較大的錨泊力;

3、本發明所提的錨泊基礎施工簡便，海上作業時間短，不需進行水下作業，施工成本低。

附圖說明：

圖1本發明的廢舊輪胎配重塊結構示意圖。

圖2本發明的限位支架結構示意圖。

圖3本發明的雙向套管結構示意圖。

圖4本發明的廢舊輪胎配重塊連接結構示意圖。

圖5本發明的錨泊基礎結構示意圖。

附圖標記說明：

1、廢舊輪胎；2、鋼筋混凝土；3、預留孔；4、連接板；5、端板；6、雙向套管；7、內孔；8、擋板；9、支撐杆；10、螺母；11、錨鏈。

具體實施方式：

參見附圖：

多列廢舊輪胎垂直相交形成的錨泊基礎，包括廢舊輪胎配重塊與限位支架，廢舊輪胎配重塊為在廢舊輪胎1內部澆築鋼筋混凝土2形成，工作時，在第一根支撐杆9上間隔、交替分布的套入一半數量的廢舊輪胎配重塊與限位支架後，把雙向套管6基於一個內孔7套入第一根支撐杆9，再在第一根支撐杆9上間隔、交替分布的套入另一半數量的廢舊輪胎配重塊與限位支架，並按此方法採用第二根支撐杆9製作同樣的組合體，再在第三根支撐杆9上間隔、交替分布的套入一定數量的廢舊輪胎配重塊與限位支架後，把第三根支撐杆9插入第一根支撐杆9上雙向套管6的另一側內孔7中，在第三根支撐杆9再次間隔、交替分布的套入一定數量的廢舊輪胎配重塊與限位支架後，把第三根支撐杆9插入第二根支撐杆9上雙向套管6的另一側孔洞7中，再在第三根支撐杆9上間隔、交替分布的套入一定數量的廢舊輪胎配重塊與限位支架，各支撐杆上廢舊輪胎配重塊與限位支架的數量滿足設計要求後，在三根支撐杆9的兩端套上帶孔擋板8，並用螺母10固定三根支撐杆9的兩端，由此形成多列垂直相交形狀的組合體，且將錨鏈11系縛在組合體對稱點上，再將垂直相交狀組合體整體放入海中並使其平臥，最終形成網箱錨泊基礎。

廢舊輪胎配重塊為廢舊輪胎1內部凹槽空間內綁紮構造鋼筋並澆築混凝土形成，且在對稱軸處設置預留孔3，預留孔3的直徑大於支撐杆9的直徑。

支撐杆9的兩端一定範圍內均設有螺紋，且螺母10與螺紋相匹配；擋板8的中部孔洞直徑大於支撐杆9的直徑。

限位支架為兩塊端板5之間均勻、對稱的焊接連接四塊連接板4，兩塊端板5中心設有同軸的通孔；端板5中部孔洞的直徑大於廢舊輪胎配重塊上預留孔3的直徑。

限位支架的作用是使各廢舊輪胎配重塊之間相互間隔一定的距離，各廢舊輪胎配重塊能在自重作用下陷入海床一定深度，增大廢舊輪胎配重塊與海床之間的摩擦力，使得錨泊基礎整體與海床緊密接觸，能提供較大的錨泊力。

雙向套管6為相互垂直的兩根空心鋼管構成，內部形成兩個十字交叉的直通內孔7，內孔7的直徑為支撐杆9直徑的三倍以上;孔洞7的直徑較大，能保證兩個方向的鋼管9在雙向孔洞7內相互錯開，並留有一定的自由移動空間。

雙向套管6起到連繫、固定相互垂直條狀組合體的作用，該處將產生較大的應力集中，故雙向套管6應有足夠的強度，應滿足各類惡劣工況作用而不發生屈服與失效；必要時可增加一些輔助構件，增加雙向套管6位置處的整體強度。

限位支架與雙向套管的各構件均為鋼質或鐵質，各構件通過焊接形成整體。各部件與整體的強度，應能承擔各類工況下的荷載而不發生屈曲與失效。

所提錨泊基礎較適用於淤泥質、砂質等軟質海床中，即需確保廢舊輪胎配重塊能在自重作用下陷入海床中一定深度；如在硬質海床中，海床強度較高，廢舊輪胎配重塊無法陷入海床中，導致廢舊輪胎配重塊與海床之間的摩擦力較小，錨泊基礎在外力作用下可能發生橫向與側向的滑動與滾動，導致錨泊基礎的錨固效果降低。

以常見小轎車輪胎型號195/60R15為例，其內腔體積約為0.055 m3，內槽澆築鋼筋混凝土後整體重量約為130kg。若垂直相交狀組合體共用16個該類型的廢舊輪胎配重塊，則錨泊基礎的總重量約為2.08噸；若垂直相交狀組合體共用24個該類型的廢舊輪胎配重塊，則錨泊基礎的總重量約為3.12噸；若垂直相交狀組合體共用32個該類型的廢舊輪胎配重塊，則錨泊基礎的總重量約為4.16噸。儘量選用同一型號的廢舊輪胎製作配重塊。

實際情況中，可根據錨泊力的需要來確定每列條狀組合體中廢舊輪胎配重塊與限位支架的具體數量。本發明的優勢在於，對廢舊輪胎配重塊與限位支架的數量無限制，可根據實際情況靈活選用；鑑於廢舊輪胎配重塊與限位支架的成本較低，建議儘量選用較多數量的廢舊輪胎配重塊與限位支架，使垂直相交狀網箱錨泊基礎具有足夠的安全儲備。

圖5給出了垂直相交狀錨泊基礎的結構示意圖。事實上，兩個垂直方向上廢舊輪胎配重塊的數量可以相同，也可以不同，可根據實際情況靈活變化。各鋼管上廢舊輪胎配重塊的數量配置，應儘可能使組合體整體呈對稱形狀，使整體受力均勻，增加整體的剛度與穩定性。

錨鏈11系縛在組合體對稱點上，是為了使整體受力均勻。在錨鏈11的系泊點處，應考慮應力集中的影響，可採取輔助設備加強系泊點處的強度，使系泊點能承擔各類工況下的荷載而不發生屈曲與失效。

多列廢舊輪胎垂直相交形成的錨泊基礎的施工方法，包括如下步驟：

1）、廢舊輪胎配重塊的組裝

在第一根支撐杆9上間隔、交替分布的套入一半數量的廢舊輪胎配重塊與限位支架後，把雙向套管6基於一個孔洞7套入第一根支撐杆9，再在第一根支撐杆9上間隔、交替分布的套入另一半數量的廢舊輪胎配重塊與限位支架，並按此方法採用第二根支撐杆9製作同樣的組合體，再在第三根支撐杆9上間隔、交替分布的套入一定數量的廢舊輪胎配重塊與限位支架後，把第三根支撐杆9插入第一根支撐杆9上雙向套管6的另一側內孔7中，在第三根支撐杆9再次間隔、交替分布的套入一定數量的廢舊輪胎配重塊與限位支架後，把第三根支撐杆9插入第二根支撐杆9上雙向套管6的另一側內孔7中，再在第三根支撐杆9上間隔、交替分布的套入一定數量的廢舊輪胎配重塊與限位支架，各支撐杆上廢舊輪胎配重塊與限位支架的數量滿足設計要求後，在三根支撐杆9的兩端套上帶孔擋板8，並用螺母10固定三根支撐杆9的兩端，由此形成多列垂直相交形狀的組合體。

支撐杆9兩端的螺母10應滿足各類惡劣工況作用而不發生鬆動與失效，必要時使用多個螺母進行固定，甚至可以設置插孔用插銷進行多重固定。

2）、錨泊基礎沉海

把錨鏈11系縛在組合體對稱點上，並在三列條狀組合體的多個部位均勻、對稱的系縛施工輔助繩索，在預定海域把垂直相交狀組合體勻速的放入海中，並基於施工輔助繩索與錨鏈11控制組合體的沉海姿態，使其近似水平、均勻的平臥於海床上。

在施工船上進行組裝形成垂直相交狀組合體；在把垂直相交狀組合體放入海中的過程中，可逐側、逐邊進行移動，所需推力不大，整個過程不需採用大型施工機械，最終使整體放入海中。

3）、錨泊基礎姿態校核

若發現垂直相交狀組合體與海床接觸時發生翹曲、堆疊時，基於施工輔助繩索與錨鏈11把條狀組合體的姿態進行調整，把翹曲的部位拉平，使各列廢舊輪胎配重塊與海床接觸，從而形成網箱錨泊基礎。

各廢舊輪胎配重塊在自重作用下壓迫海床發生下沉，廢舊輪胎配重塊陷入海床後，能增加與海床之間的摩擦，進而提高錨泊力，整個施工過程不需派潛水員進行水下作業。

本發明不局限於上述具體實施方式，根據上述內容，按照本領域的普通技術知識和慣用手段，在不脫離本發明上述基本技術思想前提下，本發明還可以做出其它多種形式的等效修改、替換或變更，均落在本發明的保護範圍之內。