[发明专利]一种具有缆流墩的斜拉式悬浮隧道及其施工方法

说明书

本发明公开了一种具有缆流墩的斜拉式悬浮隧道，包括水中悬浮隧道、顶推侧陆域斜坡隧道和接收侧陆域斜坡隧道、顶推侧接岸结构、接收侧接岸结构和拉索锚碇系统；在海水表面流速为0.5m/s≤S＜1.0m/s时，且为单向流的情况下，在水中悬浮隧道的逆流侧设置两座缆流墩，双向流的情况下，在水中悬浮隧道的两侧分别设置两座缆流墩；在海水表面流速为1.0m/s≤S＜1.5m/s时，且为单向流的情况下，在水中悬浮隧道的逆流侧设置四座缆流墩；双向流的情况下，在水中悬浮隧道的两侧分别设置四座缆流墩；每座缆流墩包括深水导管架、永久缆流索与锚锭缆索。本发明能减小隧道在施工和运营维护期间由于水下水流的作用而产生的水平挠度。

技术领域

本发明涉及一种水下悬浮隧道,具体涉及一种具有缆流墩的斜拉式悬浮隧道。

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结构(该结构的空间较大，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”。

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锭基础上，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；墩柱式其实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，隧道安装施工受风、浪、流及船行波等影响，三种型式的隧道水下定位、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。

为了使悬浮隧道受力更为合理，减小施工期不利海况的影响，更有利于施工期控制、营运期维护与零部件更换，提出了一种新型的悬浮隧道结构设计—水下斜拉式悬浮隧道(ZL202010063382.8)以及一种水下斜拉式悬浮隧道的顶推工艺(ZL202010063396.X)。但对于水流速度相对比较大的水域，悬浮隧道将承受比较大的水平力，该种结构型式的隧道整跨水平向挠度也会比较大。虽然斜拉索可以抵抗部分水流力，但对于水流速度比较大的水域，悬浮隧道的悬臂挠度还是比较大。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种具有缆流墩的斜拉式悬浮隧道，它能减小水中悬浮隧道在施工期间以及运营维护期间由于水下水流的作用而产生的水平挠度，同时大大提高了水下悬浮隧道的结构稳定性。