[发明专利]一种水下斜拉式悬浮隧道的管节连接结构

说明书

本发明公开了一种水下斜拉式悬浮隧道的管节连接结构，包括隧道本体和一对接岸结构。隧道本体包括水中悬浮隧道和陆域斜坡隧道；水中悬浮隧道由多段预制的管节和一对接岸段管节连接而成；管节之间通过管节接头、接头紧固件、接头填缝料与接头止水材料连接；管节接头为承插式接头；接头紧固件包括接头内紧固件和接头外紧固件；接头填缝料包括接头缝隙填缝料和螺栓孔填缝料；接头止水材料包括外层止水圈和内层止水圈；一对接岸段管节的岸侧头各自位于一对接岸结构的内腔中并通过在岸侧头的外表面与接岸结构的内表面之间灌注混凝土与接岸结构固结；陆域斜坡隧道的临水端与接岸结构的背水侧连接。本发明的管节连接结构，能满足隧道受力及耐久性的要求。

技术领域

本发明涉及一种水下悬浮隧道,具体涉及一种水下斜拉式悬浮隧道的管节连接结构。

背景技术

水中悬浮隧道，英文名称为“Submerged Floating Tunnel”，简称“SFT”。在意大利又称“阿基米德桥”，简称“PDA”桥。一般由浮在水中一定深度的管状体(该管状体的空间较大，足以适应道路和铁道交通的要求)、支撑系统(锚固在海底基础上的锚缆、墩柱或水上的浮箱)及与两岸的构筑物组成。它是交通运输工具跨越被深水分隔的两岸之间的一种新型结构物，适用于所有需在水中穿行的交通运载工具，可通行火车、汽车、小型机动车和行人，还可以做成穿行各种管道和电缆的服务通道。水中悬浮隧道和传统的沉埋隧道或掘进隧道的区别是：悬浮隧道结构被水包围着，既不是位于地层上也不穿越地层，而是主要依靠其自身结构的重力、结构受到的浮力以及支撑系统的锚固力来保持在固定的位置上。悬浮隧道四周密封，这种结构具有普通隧道的所有特点，从使用的观点来看应被认为是“隧道”而不是“桥梁”。

悬浮隧道可以穿越不同的水域，如河流、峡湾、海峡、湖泊等，对那些由于考虑深水或两岸距离太大而认为不可跨越的地方提供了可能和可以接受的固定跨越结构形式。悬浮隧道修建在水下一定深度，相比于水面敞开式通道和轮渡运输，恶劣的风浪、雾、雨、雪等天气不会对悬浮隧道的全天候运营带来影响。在保证相同通航能力的前提下，与桥梁相比悬浮隧道的坡度较为平缓而且总长度也减小，悬浮隧道在修建过程和投入使用都不会对环境和自然景观造成影响；当超过一定的跨度和水深时，悬浮隧道的单位造价不会随着跨越通道长度或水道深度的增加有显著提高，而斜拉桥和悬索桥的单位造价则会随着跨度的增加明显地增加。

虽然悬浮隧道与沉管隧道、深埋隧道、桥梁等跨海通道方案相比，具有一定优势，但悬浮隧道的设计、施工仍然是一个世界性的难题，至今尚无建成的悬浮隧道。目前世界上主要有7个国家(挪威、意大利、日本、中国、瑞士、巴西、美国)在研究，研究发现的诸多技术问题主要有：总体结构布置、隧道材料、锚固系统结构型式、隧道连接型式及接岸结构设计、隧道结构可实施性、施工与营运风险等。这些问题能否解决，决定了悬浮隧道能否从可行性方案走向实际工程。

迄今为止，悬浮隧道研究中，根据悬浮隧道自身重力与所受浮力之间的关系，提出的结构型式大致可分为三类：浮筒式、锚固式、墩柱式。浮筒式悬浮隧道是通过锚索或锚链把隧道悬挂于水面的浮筒上，隧道重力大于浮力，垂直方向受潮位涨落影响很大；锚固式悬浮隧道是通过张力腿或锚索把隧道锚固于海床以下的锚碇基础上，隧道重力小于浮力，隧道会在水动力作用下发生位移或晃动；墩柱式悬浮隧道是支承在水下墩柱上的隧道桥，施工难度大且造价昂贵。由于隧道漂浮于水中，隧道的安装施工受风、浪、流及船行波等影响，上述三种型式的悬浮隧道水下定位、水下或水上对接施工难度都很大，且水下营运期舒适度及安全风险均难以预估。