CN103556655A - 一种悬索钢-混组合结构水中悬浮隧道及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及的是一种悬索钢-混组合结构水中悬浮隧道及其施工方法，这种悬索钢-混组合结构水中悬浮隧道的隧道筒体为钢混凝土组合壳体，壳体外轮廓直径10～15米，隧道筒体内设有支撑框，支撑框由纵隔板和横隔板连接形成，支撑框与壳体之间形成副通道和空隙，支撑框构成行车车道，行车车道为两车道，隧道筒体部分通过抗浮悬索与水底抗拔桩相连；钢混凝土组合壳体由内、外两层钢板间喷灌筑细石混凝土形成；输送管线铺设于副通道内，输送管线上铺设隔板又形成通道；隧道筒体侧壁处的一个副通道为紧急疏散通道，该副通道设置有疏散口；隧道筒体上部设置有自动排水装置和通风口，通风口安装自动通风装置。本发明稳定性好，保证隧道的结构安全及行车平稳，施工方法简单，制作方便，它可有效降低隧道钢材的使用量。
Description
一、 技术领域：
本发明涉及的是道路桥涵和海洋工程领域水中悬浮隧道及其制作和安装方法，具体涉及的是一种悬索钢-混组合结构水中悬浮隧道及其施工方法。
二、背景技术：
现已提出的悬浮隧道由于使用钢材量大，费用高且水中稳定措施及施工方法繁琐，技术实施难度大，隧道在水中的稳定性和安全舒适性难以保障，安全系数性较差。
三、发明内容：
本发明的目的是提供一种悬索钢-混组合结构水中悬浮隧道及其施工方法，它用于解决现有悬浮隧道使用钢材量大、施工方法繁琐的问题，本发明的另一个问题是提供这种悬索钢-混组合结构水中悬浮隧道的施工方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种悬索钢-混组合结构水中悬浮隧道的隧道筒体为钢混凝土组合壳体，壳体外轮廓直径10～15米，隧道筒体内设有支撑框，支撑框由纵隔板和横隔板连接形成，支撑框与壳体之间形成副通道和空隙，支撑框构成行车车道，行车车道为两车道，隧道筒体部分通过抗浮悬索与水底抗拔桩相连；钢混凝土组合壳体由内、外两层钢板间喷灌筑细石混凝土形成；输送管线铺设于副通道内，输送管线上铺设隔板又形成通道；隧道筒体侧壁处的一个副通道为紧急疏散通道，该副通道设置有疏散口；隧道筒体上部设置有自动排水装置和通风口，通风口安装自动通风装置。
上述方案中隧道筒体截面为多边形或圆形。
上述方案中隧道筒体为单个筒体。
上述方案中隧道筒体由多个筒体并排排列构成，相邻的两个筒体在侧壁处通过连接装置互相连成一体。
上述悬索钢-混组合结构水中悬浮隧道的施工方法：
先形成内、外两层钢板层，然后两个钢板层间用压力喷枪喷灌细石混凝土作为内衬，形成筒体壳体，内部加设支撑框形成隧道的主要结构单元；钢板侧壁焊接预埋件，筒体采用分段潜水的方法，即将整个隧道筒体分成若干段，每段两侧采用封堵板临时封堵，内填平衡用的混凝土块；每段潜入要求的水深20～30米后，将预先拉结在抗拔桩上的悬索与筒体上的预埋件连接；每段筒体两端设有连接套管，安装时两个分段的端头先对接，然后采用带螺纹的套管扭紧连接，各段连接完成后去掉临时封堵板形成行车通道，并将临时平衡用的混凝土块运出隧道；水中隧道与堤岸上的隧道连通，实现施工顺序可从堤岸的一边开始向中间组装节段，亦可从两侧堤岸同时向中间组装节段，大跨度隧道采用后者。
有益效果：
1、本发明中隧道筒体采用双层钢板内衬混凝土，内设纵横向隔板支承。钢-混组合结构具有更好的材料性能，内设纵横向隔板支承可提高结构的稳定性，结构安全可靠，施工方法简单，制作方便，它可有效降低隧道钢材的使用量。
2、本发明中筒体通过悬索与置于水底或海底的抗拔桩相连。隧道通过悬索的拉力和结构自重抵抗波流作用力和水浮力，稳定性好，保证隧道的结构安全及行车平稳。
3、本发明中的主通道为行车车道，副通道内部可铺设输送管道。功能多样化，技能满足交通运输的要求，又可以满足水中输送管道的输送要求；输送管道铺设在隧道内施工、检修及维护方便，经济合理。
4、本发明中的隧道设有自动通风装置，可避免水通过通风孔进入隧道内，并设有紧急疏散通道，保证意外发生时造成人员伤亡。
5、本发明水中悬浮隧道可实现水底交通，不受气候天气和水面船只的不利影响。比跨越大桥更加安全经济。
四、附图说明：
图1是本发明水中悬浮隧道布置示意图；
图2是本发明第一种悬浮隧道单筒结构示意图；
图3是本发明第二种悬浮隧道双筒连接结构示意图；
图4是图3的断面图；
图5是本发明中连接装置的结构示意图。
1悬浮隧道 2抗浮悬索 3抗拔桩 4外层钢板 5内层钢板 6混凝土 7支撑框 8高强螺栓 9自动排水装置 10通风口 11疏散口 12 连接装置 13行车车道 14副通道。
五、具体实施方式：
下面结合附图对本发明做进一步的说明：
实施例1：
如图2所示，这种悬索钢-混组合结构水中悬浮隧道的隧道筒体为钢混凝土组合壳体，壳体外轮廓直径10～15米，隧道筒体部分通过抗浮悬索2与水底抗拔桩3相连，依靠悬索的拉力和结构所受的浮力使悬浮隧道1稳定在水中，将隧道的位移变形控制在允许的范围之内，保证隧道的结构安全和行车平稳。钢混凝土组合壳体由内层钢板5、外层钢板4间喷灌筑细石混凝土6形成，将两个钢板层作为悬浮隧道筒体的最外层和内侧壳体，两个钢板层间用压力喷枪喷灌筑细石混凝土6作为内衬，形成钢混凝土组合壳体；本实施方式中隧道筒体为单个筒体，隧道筒体截面为八边形，当然，隧道筒体截面还可以为圆形。
本发明水中悬浮隧道1布置示意图见图1。
钢材具有较高的抗拉性能，混凝土具有较高的抗压性能，在钢板内喷射混凝土形成外包钢内衬混凝土的结构，使混凝土处于三向受压状态，限制了混凝土的横向变形，提高了混凝土的抗压性能，内衬混凝土对薄壁钢板提供侧向支撑和拉结，能有效防止钢板的屈曲失稳。钢板和混凝土之间的协同工作可克服两张材料性能的缺点，使各自的材料性能得到充分发挥。
隧道筒体内设有支撑框7，支撑框7由纵隔板和横隔板连接形成，支撑框7与壳体之间形成副通道14和空隙，支撑框构成行车车道13，行车车道13为主通道，具是两车道。输送管线铺设于副通道14内，输送管线上铺设隔板又形成通道，隧道中的输送管线铺设隔板形成的副通道14内，输送管线既起到运输油气或水等的作用，同时间接起到配重的作用，可增加结构的自重减小水浮力和波流的作用。壳体与内部加设纵横隔板共同形成组合悬浮隧道，附加支承提供侧向支撑力，保证壳体的强度和稳定性能，可减小壳体的厚度，并形成隔层，成为副通道供管线穿越。
隧道筒体侧壁处的一个副通道为紧急疏散通道，该副通道设置有疏散口11；隧道筒体上部设置有自动排水装置9和通风口10，通风口10安装自动通风装置。
上述悬索钢-混组合结构水中悬浮隧道的施工方法：
先形成内、外两层钢板层，然后两个钢板层间用压力喷枪喷灌细石混凝土作为内衬，形成筒体壳体，内部加设支撑框7形成隧道的主要结构单元；钢板侧壁焊接预埋件，筒体采用分段潜水的方法，即将整个隧道筒体分成若干段，每段两侧采用封堵板临时封堵，内填平衡用的混凝土块；每段潜入要求的水深20～30米后，将预先拉结在抗拔桩3上的悬索与筒体上的预埋件连接；每段筒体两端设有连接套管，安装时两个分段的端头先对接，然后采用带螺纹的套管扭紧连接，各段连接完成后去掉临时封堵板形成行车通道，并将临时平衡用的混凝土块运出隧道；水中隧道与堤岸上的隧道连通，实现施工顺序可从堤岸的一边开始向中间组装节段，亦可从两侧堤岸同时向中间组装节段，大跨度隧道采用后者。
本发明结构安全可靠，施工方法简单，制作方便，隧道稳定性好，行车平稳；输送管道铺设在隧道内，施工、检修及维护方便，经济合理；隧道设有自动通风装置，可避免水通过通风孔进入隧道内，并设有紧急疏散通道，防止意外发生时造成人员伤亡。
实施例2：
结合图3、图4所示，这种悬索钢-混组合结构水中悬浮隧道的隧道筒体由两个筒体并排排列构成，两个筒体在侧壁处通过高强螺栓8互相连成一体。隧道筒体内设有支撑框7，支撑框7由纵隔板和横隔板连接形成。支撑框7与壳体之间形成副通道14和空隙，支撑框构成行车车道13，行车车道13为两车道。输送管线铺设于副通道14内，输送管线上铺设隔板又形成通道。隧道筒体侧壁处的一个副通道为紧急疏散通道，该副通道设置有疏散口11；隧道筒体上部设置有自动排水装置9和通风口10，通风口10安装自动通风装置。
如图5所示，连接装置12为分别固定在两个筒体上的连接板，两个连接板上设置有螺栓孔，两个连接板叠加到一起后通过螺栓固定。
本发明隧道筒体为单个筒体还是多个筒体，可按交通运输要求进行选择。
本发明即能保证结构的安全可靠性，又能节约钢材的使用量降低工程造价和后期钢材水中维护的费用。此外，与纯钢水中悬浮隧道相比，在大型隧道工程中优势明显。该组合结构形成的隧道自重大，可有效抵抗低隧道所受浮力的作用和波流作用，更利于水中稳定。与不带纵横向支承的悬浮隧道相比，结构更安全，稳定性更好，且减小了壳体的厚度，并附有供管线穿越的隔层，利用率更高，经济性更好。
Claims (5)
1.一种悬索钢-混组合结构水中悬浮隧道，其特征在于：这种悬索钢-混组合结构水中悬浮隧道的隧道筒体为钢混凝土组合壳体，壳体外轮廓直径10～15米，隧道筒体内设有支撑框，支撑框由纵隔板和横隔板连接形成，支撑框与壳体之间形成副通道和空隙，支撑框构成行车车道，行车车道为两车道，隧道筒体部分通过抗浮悬索与水底抗拔桩相连；钢混凝土组合壳体由内、外两层钢板间喷灌筑细石混凝土形成；输送管线铺设于副通道内，输送管线上铺设隔板又形成通道；隧道筒体侧壁处的一个副通道为紧急疏散通道，该副通道设置有疏散口；隧道筒体上部设置有自动排水装置和通风口，通风口安装自动通风装置。
2.根据权利要求1所述的悬索钢-混组合结构水中悬浮隧道，其特征在于：所述的隧道筒体截面为多边形或圆形。
3.根据权利要求2所述的悬索钢-混组合结构水中悬浮隧道，其特征在于：所述的隧道筒体为单个筒体。
4.根据权利要求2所述的悬索钢-混组合结构水中悬浮隧道，其特征在于：所述的隧道筒体由多个筒体并排排列构成，相邻的两个筒体在侧壁处通过连接装置互相连成一体。
5.一种权利要求3所述的悬索钢-混组合结构水中悬浮隧道的施工方法，其特征在于：悬索钢-混组合结构水中悬浮隧道的施工方法：
先形成内、外两层钢板层，然后两个钢板层间用压力喷枪喷灌细石混凝土作为内衬，形成筒体壳体，内部加设支撑框形成隧道的主要结构单元；钢板侧壁焊接预埋件，筒体采用分段潜水的方法，即将整个隧道筒体分成若干段，每段两侧采用封堵板临时封堵，内填平衡用的混凝土块；每段潜入要求的水深20～30米后，将预先拉结在抗拔桩上的悬索与筒体上的预埋件连接；每段筒体两端设有连接套管，安装时两个分段的端头先对接，然后采用带螺纹的套管扭紧连接，各段连接完成后去掉临时封堵板形成行车通道，并将临时平衡用的混凝土块运出隧道；水中隧道与堤岸上的隧道连通，实现施工顺序从堤岸的一边开始向中间组装节段，或从两侧堤岸同时向中间组装节段，大跨度隧道采用后者。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20140205 |