CN107810897B - 一种废旧集装箱改造的适用于软质海床的网箱锚泊基础 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种废旧集装箱改造的适用于软质海床的网箱锚泊基础，包括两个箱顶切割去除的废旧集装箱与四根钢桩，两个废旧集装箱一端两个角柱紧密接触并焊接相连，两个废旧集装箱顶部焊接有顶部连接板，前后侧分别焊接有底部连接板，底部连接板的两端伸出集装箱外侧并设有套孔；钢桩靠近上部设有间隔分布的托杆与预留孔；施工时，焊接成整体的集装箱浮运拉至指定海域，各钢桩上部分别套入套孔并用固定杆插入预留孔进行固定；网箱的锚链预先系泊在两个废旧集装箱紧密接触端上部，再使废旧集装箱整体沉入海中接触海床，并向两个废旧集装箱内装入填料，钢桩压入海床。本发明总体重量大、抗倾覆能力强，能提供较大的锚泊力，成本低廉。
Description
技术领域：
本发明涉及用于海水养殖网箱的锚泊系统，更具体地，涉及一种废旧集装箱改造的适用于软质海床的网箱锚泊基础。
背景技术：
集装箱是一种用钢材造成供货物运输的设备，主要构件包括顶梁、底梁、门框架、侧壁、端壁、箱顶、角柱、角件等，其强度大、结构牢、焊接性高、水密性好，可长期反复使用。集装箱的外形如图1所示。目前，全球94％的集装箱由中国制造，同时，我国也是集装箱的淘汰大国，国内每年淘汰出运输业的废旧集装箱达30多万个。而废旧集装箱翻修成本很高，当作废品简单的回炉炼钢既浪费且不环保，目前仅有少量的集装箱被改造成房屋、灾后临建房、流动展馆等。可见，还有待对数量庞大的废旧集装箱进行改造与利用，发掘其更大的潜在价值。
另一方面，我国沿海年均遭受数个超强台风的袭击，台风路径影响范围内的海水网箱损毁严重，导致海水网箱养殖产业在一定程度上处于“靠天吃饭”的状态。锚泊系统是海上养殖网箱在水中的根基，起到固定、系泊网箱系统的作用。锚泊系统在恶劣天气下的失效会导致网箱直接损毁。如在2014年的超强台风“威马逊”(最大风力17级)、“海鸥”(最大风力13级)及2015年的超强台风“灿鸿”(最大风力16级)、“苏迪罗”(最大风力17级)袭击下，海南省的深水网箱养殖业相继遭到毁灭性的打击、损失惨重，其中大部分受灾深水网箱是因锚泊基础破坏而被吹走损毁的。虽然锚泊基础的造价占整个网箱系统总价的比重不大，但其失效后导致整个网箱系统全军覆没，具有控制网箱全局稳定的重要作用。目前，国内海水网箱锚泊基础主要有三种方式：铁锚、木桩锚和水泥墩锚。其中铁锚借鉴于船舶的锚泊方法，锚体使用铸造件，锚泊力与锚体重量成正比，要获得足够的锚泊力需加大投资，重量较大的铁锚需专用工作船才能作业，且难以准确定位，优点是能用于海底较为复杂的海域；木桩锚价格相对便宜，一般要求木桩桩径大于40 cm、入土深度超过4.5 m、锚绳与水平海床夹角不大于17°，但其存在施工质量难以保证和木桩容易腐蚀的缺点，适合于水深较浅且为泥沙底质的海域；水泥墩锚价格适中，锚泊力与水泥墩重量成正比，水泥墩底部与海床之间的吸附作用力有限，在恶劣海况下容易发生走锚现象。
一般地，可简单的把海床分为硬质海床与软质海床，软质海床主要是淤泥、淤泥质土、松散的沙泥或沙质土体为主的地质条件。若能够把废旧集装箱进行一定的改造并运用至软质海床的网箱锚泊基础中，则一方面可以降低网箱锚泊基础的成本与施工难度、提高锚泊基础的锚泊力，另一方面也为废旧集装箱的再利用提供新途径，显然符合资源再利用的发展需求。
可见，有必要开展基于废旧集装箱制作网箱锚泊基础的技术创新设计。
发明内容：
为了弥补现有技术问题的不足，本发明的目的是提供一种废旧集装箱改造的适用于软质海床的网箱锚泊基础，其总体重量大、抗倾覆能力强，能提供较大的锚泊力。
本发明的技术方案如下：
废旧集装箱改造的适用于软质海床的网箱锚泊基础，其特征在于，包括两个去除箱顶的废旧集装箱与四根钢桩，两个废旧集装箱一端两个角柱紧密接触并焊接相连，两个废旧集装箱相邻顶梁用多道间隔设置的顶部连接板焊接，两个废旧集装箱底部前后端分别焊接有底部连接板，底部连接板的两端伸出集装箱外侧并设有套孔；
所述钢桩靠近上部设有间隔分布的托杆与预留孔，预留孔位于托杆上方；
施工时，焊接成整体的集装箱浮运拉至指定海域，各钢桩上部分别套入底部连接板的套孔并用固定杆插入预留孔进行固定；
网箱的锚链预先系泊在两个废旧集装箱紧密接触端上部角件上，再使废旧集装箱整体平稳的进水并逐渐沉入海中接触海床，并向两个废旧集装箱内装入填料，钢桩在废旧集装箱及填料的重力作用下压入海床。
所述的废旧集装箱改造的适用于软质海床的网箱锚泊基础，其特征在于，所述的两个废旧集装箱规格型号相同，焊接时，两个废旧集装箱的顶部、底部均相互平齐，两个废旧集装箱相邻长边夹角为15º~90º，两个紧密接触的角柱焊接相连。
所述的废旧集装箱改造的适用于软质海床的网箱锚泊基础，其特征在于，所述的钢桩底部为锥状桩尖，靠近上部间隔设有托杆与预留孔，预留孔位于拖杆上方，钢桩桩径小于底部连接板上的套孔内径。
所述的废旧集装箱改造的适用于软质海床的网箱锚泊基础，其特征在于，所述的废旧集装箱可自浮于海面而不渗漏；废旧集装箱底板上开设有若干孔洞，浮运时孔洞密闭封堵，浮运拉至指定海域后去除封堵使废旧集装箱进水下沉。
所述的废旧集装箱改造的适用于软质海床的网箱锚泊基础，其特征在于，所述的填料可以是疏浚船从海底吸挖的海床土体，也可以是从岸上运输过来的块石、砾石、碎石或建筑垃圾。
所述的废旧集装箱改造的适用于软质海床的网箱锚泊基础，其特征在于，所述的焊接成整体的集装箱在船舶运输至指定海域时，其两侧绑定浮桶。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
1、本发明由废旧集装箱简单改造加工而成，有效利用了集装箱强度大、结构牢、空间体积大的特点，且废旧集装箱主要集中于沿海港口经济发达的各省份，而网箱特别是深水网箱也主要分布在沿海各省(如海南、广东、浙江、江苏、山东等)，故废旧集装箱的购置与运输成本低廉，为废旧集装箱的短距离再利用提供了一种新途径；
2、本发明集装箱的空间体积大，两个废旧集装箱能装载超过40m3的填料，填料及集装箱的总重量一般超过60t，而传统的1.5m3水泥墩锚重量为3.75t，可见本发明所提锚泊基础的重量是传统水泥墩锚重量的15倍以上，故其能提供较大的锚泊力，能满足大规模深水养殖网箱的锚泊需要；
3、本发明两个废旧集装箱成一定夹角的分布，且网箱锚链系泊在两个废旧集装箱相互紧密接触一端的上部角件上，该三角形状的分布形式有助于两个废旧集装箱共同抵抗锚泊力作用而难以发生移动，从而能提供较大的锚泊力；
4、本发明设置于底部连接板上的钢桩在废旧集装箱及填料的重力作用下压入软质海床，无需水下作业，且钢桩能有效阻止废旧集装箱的移动，提高锚泊基础的抗倾覆与抗滑移能力；
5、本发明使用密封胶对废旧集装箱的边角及破损处进行防漏处理后，在废旧集装箱侧壁绑定多个浮桶后使其自浮于海面上，利用船只把其浮运拉至施工现场，有效的利用了集装箱的空腔浮力，运输成本较低；
6、本发明废旧集装箱沉入海底后向其空腔内填入填料，填料可以是疏浚船从海底吸挖的海床土体，也可以是从岸上运输过来的块石、砾石、碎石或密度较大的建筑垃圾等，可根据现场情况灵活选用，且可以分多次逐步填充，施工灵活。
附图说明：
图1为废旧集装箱结构示意图。
图2为去除箱顶后的废旧集装箱结构示意图。
图3为本发明的废旧集装箱制作的网箱锚泊基础俯视图。
图4为本发明的废旧集装箱制作的网箱锚泊基础仰视图。
图5为本发明的钢桩结构示意图。
图6为本发明的钢桩安装在废旧集装箱制作的网箱锚泊基础结构示意图。
图7为本发明的废旧集装箱制作的网箱锚泊基础海上浮运示意图。
图8为本发明所提的锚泊基础连接网箱示意图。
附图标记说明：
1、废旧集装箱；2、箱顶；3、角件；4、底部连接板；5、顶部连接板；6、套孔；7、钢桩；8、锥状桩尖；9、托杆；10、预留孔；11、固定杆；12、浮桶；13、填料；14、锚链；15、网箱；A、海平面；B、海床面。
具体实施方式：
参见附图：
一种废旧集装箱改造的适用于软质海床的网箱锚泊基础，包括两个废旧集装箱1与四根钢桩7，废旧集装箱1的箱顶被切割去除，两个废旧集装箱1成一定的夹角排列且一端的两个角柱紧密接触并焊接相连，两个废旧集装箱1顶部的相邻顶梁用多道顶部连接板5焊接，两个废旧集装箱1的两端底部用底部连接板4焊接相连，底部连接板4的两端设有套孔6且露出集装箱的外侧；钢桩7靠近上部设有托杆9与预留孔10；施工时，先在焊接成整体的集装箱两侧绑定多个浮桶12并置于海中，用船舶把整体浮运拉至指定海域，再把钢桩7的上部套入底部连接板4上的套孔6并用固定杆11插入预留孔10进行固定，网箱15的锚链14预先系泊在两个废旧集装箱1紧密接触一端的上部角件3上，再使废旧集装箱1整体平稳的进水并逐渐沉入海中接触海床，并向两个废旧集装箱1的空腔内装入足够多的填料13，钢桩7在废旧集装箱1及填料13的重力作用下压入海床，由此构成网箱锚泊基础。
下面进一步对一种废旧集装箱改造的适用于软质海床的网箱锚泊基础进行介绍与解释。
一、所提网箱锚泊基础的结构构造：
集装箱的强度大、结构牢、空间体积大，所用废旧集装箱需切割去除箱顶，而其它部分均应完整保留，如图2所示。破损比较严重、漏水且难以简易修复的集装箱不宜用于本发明所提的锚泊基础。
两个废旧集装箱1规格型号相同，焊接时，两个废旧集装箱1的顶部、底部均相互平齐，两个废旧集装箱1的夹角为15º~90º，两个紧密接触的角柱焊接相连，如图3与图4所示。
两个废旧集装箱1顶部的相邻顶梁用多道顶部连接板5焊接，如图3所示。顶部连接板5的长度仅需能搭住焊接位置处相邻顶梁即可，无需太长，太长反而影响、阻挡后续填料13进入集装箱的空腔内。
两个废旧集装箱1的两端底部用底部连接板4焊接相连，底部连接板4的两端设有套孔6且露出集装箱的外侧，如图4所示。即底部连接板4的长度应能够贯穿焊接位置处两个废旧集装箱1的底部且露出集装箱的外侧，使后续钢桩7能安装于集装箱外侧的底部连接板4端部。
用顶部连接板5与底部连接板4把两个废旧集装箱1焊接成整体，且两个废旧集装箱1上两个紧密接触的角柱也焊接相连，由此形成锚泊基础的主体。两个废旧集装箱成一定夹角的分布，且网箱锚链系泊在两个废旧集装箱相互紧密接触一端的上部角件上，该三角形状的分布形式有助于两个废旧集装箱共同抵抗锚泊力作用而难以发生移动，从而能提供较大的锚泊力。
锚链系泊在上部角件上，必要时可在拟系泊锚链的上部角件上焊接若干加强杆件，使角件能承担恶劣工况下的极限锚泊力而不发生失效与破坏。
钢桩7底部为锥状桩尖8，靠近上部设有托杆9与预留孔10，钢桩7的桩径小于底部连接板4上套孔6的内径，如图5所示。设置锥状桩尖8，是为了使钢桩7更容易的被压入软质海床。钢桩7的入土深度为锥状桩尖1至托杆9之间的距离。可根据不同的海床地质条件与锚泊力需求，设计相应的钢桩7的入土深度。
废旧集装箱1施工前应进行防锈、防漏处理，使集装箱能自浮于海面而不发生渗漏；废旧集装箱1的底板上均匀、对称的开设多个孔洞，并用后续可移除的防水材料进行临时性封堵，把集装箱用船舶浮运拉至指定海域后，去除各孔洞的封堵材料，海水通过孔洞进入集装箱内部，从而使废旧集装箱1整体平稳的进水并逐渐沉入海中接触海床。
使用密封胶对废旧集装箱的边角及破损处进行防漏处理后，在废旧集装箱侧壁绑定多个浮桶后使其自浮于海面上，利用船只把其浮运拉至施工现场，有效的利用了集装箱的空腔浮力，运输成本较低。
填料13可以是疏浚船从海底吸挖的海床土体，也可以是从岸上运输过来的块石、砾石、碎石或密度较大的建筑垃圾等，可根据现场情况灵活选用，且可以分多次逐步填充，施工灵活。
二、所提网箱锚泊基础的施工过程：
可按照下列步骤，对废旧集装箱改造的网箱锚泊基础进行施工：
第一步、选择两个型号规格相同、密闭性较好的废旧集装1，切割、去除其箱顶(如图2所示)，并制作加工钢桩7、底部连接板4与顶部连接板5等配件；
第二步、根据设计，两个废旧集装箱1成一定夹角的分布且一端的两个角柱紧密接触，且两个废旧集装箱1的顶部、底部均相互平齐，用顶部连接板5与底部连接板4把两个废旧集装箱1焊接成整体，两个紧密接触的角柱焊接相连，底部连接板4的两端设有套孔6且露出集装箱的外侧，如图3与图4所示。
第三步、对废旧集装箱1进行防锈、防漏处理，使用密封胶对废旧集装箱的边角及破损处进行防漏处理，在废旧集装箱1的底板上均匀、对称的开设多个孔洞，并用后续可移除的防水材料进行临时性封堵，在废旧集装箱侧壁绑定多个浮桶后使其自浮于海面上，利用船只把其浮运拉至施工现场，如图7所示；
第四步、把钢桩7的上部套入底部连接板4上的套孔6并用固定杆11插入预留孔10进行固定，网箱15的锚链14预先系泊在两个废旧集装箱1紧密接触一端的上部角件3上，再去除各孔洞的封堵材料、移除各浮桶12，海水通过孔洞进入集装箱内部，从而使废旧集装箱1整体平稳的进水并逐渐沉入海中接触海床。各钢桩7组装在底部连接板4上套孔6的结构示意图如图6所示。
第五步、向两个废旧集装箱1的空腔内装入足够多的填料13，填料13可以是疏浚船从海底吸挖的海床土体，也可以是从岸上运输过来的块石、砾石、碎石或密度较大的建筑垃圾等，可根据现场情况灵活选用，且可以分多次逐步填充，施工灵活。钢桩7在废旧集装箱1及填料13的重力作用下压入海床。检查、复核废旧集装箱1的沉底姿态满足要求且填料13的填筑体积达到设计要求后，即完成了所提网箱锚泊基础的施工。所提锚泊基础与网箱的连接示意图如图8所示。
三、所提网箱锚泊基础的重量估算：
以20GP规格的集装箱为例，其外部尺寸为6.058m×2.438m×2.591m，空腔体积为33.1 m3，皮重2.3t。假设填料13能填满集装箱体积的80%，填料13的重度取1.6t/ m3，则每个集装箱的填料13重量为33.1×80%×1.6=42.3t，两个集装箱的总重量(含皮重)可达到88t；若假设填料13能填满集装箱体积的70%，则每个集装箱的填料13重量为33.1×70%×1.6=37t，两个集装箱的总重量(含皮重)可达到78 t；若假设填料13能填满集装箱体积的60%，则每个集装箱的填料13重量为33.1×60%×1.6=31.7t，两个集装箱的总重量(含皮重)可达到67 t。
而传统的1.5m3水泥墩锚重量为3.75t，可见本发明所提锚泊基础的重量是传统水泥墩锚重量的15倍以上，故其能提供较大的锚泊力，能满足大规模深水养殖网箱的锚泊需要。
另外，20GP规格的集装箱皮重2.3t，其仅需排开约2.3 m3的海水体积即能自浮于海面上；集装箱的底面尺寸为6.058m×2.438m，可反算出集装箱底部浸水深度0.16米即能自浮于海面上。可见，集装箱能够自浮于海面上，但集装箱浮运过程中的关键点是预防倾覆，故在废旧集装箱侧壁绑定多个浮桶，增强其抗倾覆能力。两个废旧集装箱焊接在一起成整体后，其浮运过程中的自身抗倾覆能力也大大加强。
附图中仅展示了两个废旧集装箱按一定夹角焊接组成网箱锚泊基础的情况，按照所提思路，可以变更废旧集装箱的数量、废旧集装箱的排列方式、钢桩的数量、钢桩的形式、钢桩的位置等参数，形成不同外形的基于废旧集装箱改造形成的网箱锚泊基础，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。
Claims (1)
1.一种废旧集装箱改造的适用于软质海床的网箱锚泊基础，其特征在于，包括两个去除箱顶的废旧集装箱与四根钢桩，两个废旧集装箱一端两个角柱紧密接触并焊接相连，两个废旧集装箱相邻顶梁用多道间隔设置的顶部连接板焊接，两个废旧集装箱底部前后端分别焊接有底部连接板，底部连接板的两端伸出集装箱外侧并设有套孔； 所述钢桩靠近上部设有间隔分布的托杆与预留孔，预留孔位于托杆上方； 施工时，焊接成整体的集装箱浮运拉至指定海域，各钢桩上部分别套入底部连接板的 套孔并用固定杆插入预留孔进行固定；网箱的锚链预先系泊在两个废旧集装箱紧密接触端上部角件上，再使废旧集装箱整体 平稳的进水并逐渐沉入海中接触海床，并向两个废旧集装箱内装入填料，钢桩在废旧集装 箱及填料的重力作用下压入海床；
所述的两个废旧集装箱规格型号相同，焊接时，两个废旧集装箱的顶部、底部均相互平齐，两个废旧集装箱相邻长边夹角为15º ~ 90º，两个紧密接触的角柱焊接相连；
所述的钢桩底部为锥状桩尖，靠近上部间隔设有托杆与预留孔，预留孔位于拖杆上方，钢桩桩径小于底部连接板上的套孔内径；
所述的废旧集装箱可自浮于海面而不渗漏；废旧集装箱底板上开设有若干孔洞，浮运时孔洞密闭封堵，浮运拉至指定海域后去除封堵使废旧集装箱进水下沉；
所述的填料是疏浚船从海底吸挖的海床土体，或者是从岸上运输过来的块石、 砾石、碎石或建筑垃圾；
所述的焊接成整体的集装箱在船舶运输至指定海域时，其两侧绑定浮桶。
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