專利名稱：懸浮法海底隧道的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種海底隧道及施工方法，屬于道路交通和海洋工程領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，海底隧道工程主要有兩種方法一種是在距海底一定深度的巖層或土層中挖孔建成海底隧道(簡稱挖掘法海底隧道)，這種方法建海底隧道工期長，施工難度高，工程造價(jià)大；另一種是將分節(jié)預(yù)制的筒狀結(jié)構(gòu)件放置于海底表層或淺土層中，做止水連接而形成海底隧道(簡稱沉管法海底隧道)，這種隧道因具有施工質(zhì)量保證、地質(zhì)水文條件適應(yīng)性強(qiáng)、施工工期短、工程造價(jià)低等特點(diǎn)逐步被采用，如廣州珠江隧道、寧波甬江隧道等。但是，沉管法海底隧道與挖掘法海底隧道同樣需要依附海底土層，隧道的深度受海底深度的影響，海底越深隧道也就越深。受坡度的限制，隧道兩岸的引道就要加長，工程造價(jià)因此加大。此外，沉管法隧道需要在水中做止水連接，當(dāng)達(dá)到一定深度時(shí)，水壓過高，防滲漏技術(shù)難度增大，甚至受潛水深度的限制使工程無法實(shí)施。因此，從經(jīng)濟(jì)效益和技術(shù)難度的角度來看，無論沉管法還是挖掘法都不適用于深海水域建造隧道。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種能懸浮于水下一定深度(根據(jù)通航要求設(shè)定)的海底隧道及施工方法。這種隧道的深度不受海底過深的影響，具有施工難度低、工程造價(jià)小、適應(yīng)深海水域的特點(diǎn)。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下在一邊岸上分節(jié)預(yù)制管段，分組連接好后，把第一組管段前端口用隔板臨時(shí)密封起來，再一組連接一組后，象新船下水一樣把管段沿著預(yù)先建好的雙軌滑道推、拉入海水中。管段入水前其每組掛環(huán)都掛上一對(duì)穩(wěn)定錨，使其入水后基本處于懸浮狀態(tài)，并用拖船牽引著。當(dāng)整個(gè)隧道到達(dá)預(yù)定位置后，掛上所有預(yù)先擱置在海底錨墊上的下墜錨與下墜拉桿組件，同時(shí)御下對(duì)應(yīng)的穩(wěn)定錨，使之與穩(wěn)定拉桿的一端連接好，然后將穩(wěn)定拉桿的另一端掛接到對(duì)應(yīng)管段的掛環(huán)上，再把穩(wěn)定錨慢慢沉放入海底，將隧道的懸浮部分錨定。近岸部分管段為埋藏管段，用穩(wěn)定錨及沙土填埋固定。
本發(fā)明方法的管段為長度100米左右的筒狀物，橫截面為橢圓環(huán)，長軸水平，短軸垂直；管段的1/4和3/4處外表兩側(cè)沿長軸方向分別設(shè)有4組掛環(huán)，每組由若干個(gè)環(huán)組成，可通過插銷分別與下墜拉桿、穩(wěn)定錨、穩(wěn)定拉桿連接；管段端口處內(nèi)側(cè)和外側(cè)都設(shè)有若干對(duì)連接環(huán)，可通過防漏膠圈、螺桿、螺帽將前后兩管段連接起來。內(nèi)側(cè)連接環(huán)還可以連接一塊橢圓形的隔板，將管段臨時(shí)密封起來；管段的上浮力等于其4組掛環(huán)上連接的4個(gè)穩(wěn)定錨在海水中的重力，這個(gè)上浮力既大于設(shè)計(jì)最大車輛載荷，又小于2個(gè)下墜錨在海水中的下墜力。
上述下墜拉桿的最大拉力大于1/2下墜錨重力。
上述穩(wěn)定拉桿的最大拉力大于穩(wěn)定錨的重力，穩(wěn)定拉桿與水平面的夾角少于30度。
上述防漏膠圈的斷口截面為十字型，厚度和彈性足可以讓管段間的接口彎折2至3度角。
隧道建成后，不論管段內(nèi)是否承受車輛載荷，都有上浮的趨勢，但始終被擱置在海底錨墊上的2個(gè)下墜錨牽引著，受力平衡，既不能上升也不會(huì)下沉，處于懸浮狀態(tài)。當(dāng)管段受到水流沖激時(shí)，若干對(duì)穩(wěn)定錨可將管段錨定在水中。因此，只要不超過設(shè)計(jì)最大車輛載荷，隧道就能安全通行。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)1、拓寬了沉管法隧道的適用范圍，為溝通洲際之間、國家之間和本土與島嶼之間的跨海工程提供多一種選擇；2、與其它跨海工程相比，工程造價(jià)不會(huì)因海底過深、地質(zhì)水文條件惡劣而急劇升；3、與其它海底隧道相比，無需進(jìn)行大規(guī)模的海底土方工程，減少對(duì)海洋環(huán)境的破壞；4、工程技術(shù)難度低、風(fēng)險(xiǎn)少；5、工期短，投資收效快。


圖1是隧道縱向2是待掛接的下墜錨3是管段端口半剖4是管段入水時(shí)的橫向截面5是隧道建成后的橫向截面6是隧道建成后近岸部分管段的橫向截面圖
具體實(shí)施例方式
先在準(zhǔn)備修建隧道的兩岸邊各鋪設(shè)一條雙軌滑道AB及EF(如圖1所示)，然后在A岸上預(yù)制管段1、下墜錨2、錨墊3、穩(wěn)定錨4、下墜拉桿5、穩(wěn)定拉桿6、連桿7等，下墜拉桿5和穩(wěn)定拉桿6的長度根據(jù)隧道設(shè)計(jì)深度以及對(duì)應(yīng)管段所處的位置進(jìn)行推算，所有裸露的金屬組件要預(yù)先進(jìn)行高度防銹蝕處理。在C、D兩點(diǎn)的預(yù)定位置上各打兩支臨時(shí)鋼管樁8，鋼管樁8的末端必須高出海平面。此后，用船將對(duì)應(yīng)的錨墊3、下墜錨2與下墜拉桿5組件運(yùn)送到位，然后提高錨墊3、下墜錨2與下墜拉桿5組件，讓鋼管樁8穿過它們的定位孔，使它們沿著鋼管樁8慢慢下沉到位，然后用鋼纜將下墜拉桿5栓在臨時(shí)鋼管樁8上(如圖2所示)，再用定位船牽引著以抵擋水流沖激。如此類推，將CD段所有的錨墊3、下墜錨2與下墜拉桿5組件沉放到位。當(dāng)下墜錨2與下墜拉桿5組件不再下沉?xí)r，準(zhǔn)確測量下墜錨2的深度，計(jì)算出下墜拉桿5的準(zhǔn)確長度。與此同時(shí)，在A岸上用防漏膠墊10，螺栓11等分組連接好所有管段1，用隔板9臨時(shí)密封好第一組管段1的前端口(如圖3所示)，選擇一個(gè)既沒有臺(tái)風(fēng)，也沒有結(jié)冰的時(shí)段，將管段1一組連接一組后，象新船下水一樣把管段沿著雙軌滑道AB推、拉入海水中。管段1入水前要用防水劑噴涂，還要用防水膠布包裹好，其每組掛環(huán)都要用插銷12掛上穩(wěn)定錨4，再用連桿7將相對(duì)的穩(wěn)定錨連成一對(duì)(如圖4所示)，使管段1入水后基本處于懸浮狀態(tài)，并用拖船牽引著沿著臨時(shí)鋼管樁8圍成的航道前進(jìn)。當(dāng)隧道(管段1的連接體)前端到達(dá)E點(diǎn)后，將隧道前部沿著雙軌滑道EF推、拉上F岸，使整個(gè)隧道到達(dá)預(yù)定位置。此時(shí)，把海底的下墜錨2與下墜拉桿5組件提高，根據(jù)前面計(jì)算所得的數(shù)據(jù)，修正下墜拉桿5的長度后，讓潛水員在水下用插銷12將所有下墜錨2與下墜拉桿5組件掛接到對(duì)應(yīng)管段1的掛環(huán)上，同時(shí)御下對(duì)應(yīng)的穩(wěn)定錨4，使之與穩(wěn)定拉桿6的一端連接好，然后將穩(wěn)定拉桿的另一端掛接到對(duì)應(yīng)管段1的掛環(huán)上。此時(shí)，可進(jìn)入隧道內(nèi)部調(diào)整螺栓11加固管段間的連接，并進(jìn)行內(nèi)部裝修。如管段1的深度有誤差，可往下墜錨2與錨墊3之間的空隙噴灌水泥沙漿來調(diào)整管段1的深度。調(diào)整好后，把穩(wěn)定錨慢慢沉放到海底的預(yù)定位置上(如圖5所示)。如兩對(duì)個(gè)穩(wěn)定錨不足以錨定隧道，可再增加穩(wěn)定錨的對(duì)數(shù)，直至將隧道錨定。當(dāng)CD段隧道被錨定后，撤去臨時(shí)鋼管樁8，然后松開AC和DF段管段1的穩(wěn)定錨4，讓穩(wěn)定錨4的一頭連接管段1，另一頭擱置到海底上(如圖6所示)，把管段1固定，再往AC、DF段管段1填埋沙土，直至將埋藏部分的管段1覆蓋。
權(quán)利要求
1.一種海底隧道及施工方法，其特征在于在一邊岸上分節(jié)預(yù)制管段，分組連接好后，把第一組管段前端口用隔板臨時(shí)密封起來，再一組連接一組后，象新船下水一樣沿著預(yù)先建好的雙軌滑道推、拉入海水中。管段入水前4組掛環(huán)都掛上一個(gè)穩(wěn)定錨，入水后基本處于懸浮狀態(tài)，并用拖船牽引著。當(dāng)整個(gè)隧道到達(dá)預(yù)定位置后，掛上所有預(yù)先擱置在海底錨墊上的下墜錨與下墜拉桿組件，同時(shí)御下對(duì)應(yīng)的穩(wěn)定錨，使之與穩(wěn)定拉桿的一端連接好，然后將穩(wěn)定拉桿的另一端掛接到對(duì)應(yīng)管段的掛環(huán)上，再把穩(wěn)定錨慢慢沉放入海底，將隧道的懸浮部分錨定。近岸部分管段為埋藏管段，用穩(wěn)定錨及沙土填埋固定。
2.如權(quán)利要求1所述的管段，其特征在于管段為長度100米左右的筒狀物，橫截面為橢圓環(huán)，長軸水平，短軸垂直。
3.如權(quán)利要求1或2所述的管段，其特征在于管段的1/4和3/4處外表兩側(cè)沿長軸方向分別設(shè)有4組掛環(huán)，每組由若干個(gè)環(huán)組成，可通過插銷分別與下墜拉桿、穩(wěn)定錨、穩(wěn)定拉桿連接。
4.如權(quán)利要求1或2所述的管段，其特征在于管段的端口處內(nèi)側(cè)和外側(cè)都設(shè)有若干對(duì)連接環(huán)，可通過防漏膠圈、螺桿、螺帽將前后兩管段連接起來。內(nèi)側(cè)連接環(huán)還可以連接一塊橢圓形的隔板，臨時(shí)將管段密封起來。
5.如權(quán)利要求1或2所述的管段，其特征在于管段的上浮力等于其4組掛環(huán)上連接的4個(gè)穩(wěn)定錨在海水中的重力，這個(gè)上浮力既大于設(shè)計(jì)最大車輛載荷，又小于2個(gè)下墜錨在海水中的下墜力。
6.如權(quán)利要求1或3所述的下墜拉桿，其特征在于下墜拉桿的最大拉力大于1/2下墜錨重力。
7.如權(quán)利要求1或3所述的穩(wěn)定拉桿，其特征在于穩(wěn)定拉桿的最大拉力大于穩(wěn)定錨的重力。
8.如權(quán)利要求1或3所述的穩(wěn)定拉桿，其特征在于穩(wěn)定拉桿與水平面的夾角少于30度。
9.如權(quán)利要求4所述的防漏膠圈，其特征在于防漏膠圈的斷口截面為十字型，厚度和彈性足可以讓管段間的接口彎折2至3度角。
全文摘要
一種適用于深海水域的海底隧道及施工方法，屬于道路交通和海洋工程領(lǐng)域。隧道由若干節(jié)橫截面為橢圓環(huán)的管段連接而成，由于管段的上浮力大于設(shè)計(jì)最大車輛載荷，所以不論管段內(nèi)是否通行車輛，都有上浮的趨勢，但又始終被擱置在海底錨墊上的下墜力大于管段上浮力的2個(gè)下墜錨牽引著，既不能上升也不會(huì)下沉，處于懸浮狀態(tài)。當(dāng)管段受到水流沖激時(shí)，匿干對(duì)穩(wěn)定錨能將管段錨定在水中。本發(fā)明用于建造深海隧道時(shí)，隧道的深度不受海底過深的影響，既可降低施工難度，又不用增加隧道引道的長度，還避免了大規(guī)模的海底土方工程，使工程造價(jià)大大降低。
文檔編號(hào)E02D29/067GK1854397SQ20051003430
公開日2006年11月1日 申請(qǐng)日期2005年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月27日
發(fā)明者黎達(dá)明 申請(qǐng)人:黎達(dá)明