[实用新型]一种基于水压自承特性的复合型海底隧道结构

说明书

一种基于水压自承特性的复合型海底隧道结构，属于土木工程领域。针对传统隧道结构和施工方法难以满足复杂地质条件下长距离水下隧道的施工建设要求、抗震性能差、易发生突水事故等问题，该复合型海底隧道结构包括一次盾构掌子面、围岩锚喷支护层、顶管固定弹性支座、半刚性顶管、抗震层、引水孔、中空注浆锚杆、钢缆和剪力键。与现有隧道结构及施工方法相比，解决了传统长距离海底隧道易透水、难施工、抗震能力差的问题。

技术领域

本专利属于土木工程领域，涉及一种长距离复杂地质条件下海底隧道的施工结构，尤其涉及一种利用水压自平衡能力及柔性充填材料进行隧道支护、抗震及防水的组合式隧道结构及施工方法。

背景技术

21世纪被称为“海洋的世纪”，在陆地交通高速发展的背景下，海洋交通运输领域将成为未来巨大的发展空间。水下隧道作为新兴的交通方式，横跨江海、沟通两岸，近年来在我国得到了广泛的应用。相较于传统的水上桥梁类工程，隧道结构抵抗风浪的能力强，对水上交通、航运的影响小，使得空间运输效率更加合理高效。

但海底复杂的地质条件以及不稳定的海况条件给海底隧道尤其是长距离海底隧道的设计施工提出了巨大挑战，海域内分布的侵蚀陡坎、潮流沙脊、海底滑坡等不良地质条件等会进一步的增加海底隧道的设计施工难度。目前世界上最长的成功修建并运营的水下隧道为日本的青函海底铁路隧道，全长53.85公里。而我国目前处于规划设计中的烟大海底隧道施工里程预计可达123公里，横跨渤海海峡，海域海底地质条件复杂多变，部分地段淤泥沉积承载力差，超长的施工里程也使得施工技术难度加大，施工的安全性难以得到保证。

传统的隧道施工方法对应不同的地质条件有不各自的优缺点，矿山法施工断面利用率高、施工手段灵活，但地质勘探的难度大，对复杂地层适应性较差；盾构法较多在软弱地层中挖掘隧道时使用，其优势在于在盾构机内进行开挖和衬砌，作业安全，操作机械化节省人力，但在软硬不均地层以及纵坡转换时掘进困难、管片抗浮与防水要求高，应对事故能力差、海底检修和盾构对接难度大。沉埋顶管法作业，构建大多在工厂中预制完成，安全性高整体防水性好，但对基础的稳定性要求高，且施工中下沉定位及水下连接的难度很大。

在长距离海底隧道的施工过程中，海底地质条件复杂多变极易发生透水事故，传统的施工方法难以满足技术需要。本实用新型提供的一种连通式自平衡海底隧道结构及施工方法，利用水压自平衡特性减少水下隧道围岩受力，利用柔性充填材料进行隧道支护、抗震及防水，将传统施工方法进行创新组合，具有施工安全性高、可监测性强、适应复杂不良的海底地质条件等优点，对于解决长距离、复杂地质条件海底隧道的施工建设有重要的参考意义。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种连通式自平衡海底隧道结构及施工方法，以实现复杂海底地质条件下长里程海底隧道的设计施工。该方法基于水压自平衡特性和组合施工理念，利用柔性充填材料进行隧道支护、抗震及防水，结合了盾构法和顶管法施工的优点，很好的避免了突水事故造成的损失，使在不良地质条件下的施工更加安全稳定。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种基于水压自承特性的复合型海底隧道结构，该复合型海底隧道结构包括一次盾构掌子面1、围岩锚喷支护层2、顶管固定弹性支座3、半刚性顶管4、抗震层5、引水孔6、中空注浆锚杆7、钢缆8和剪力键9；