CN111424716A - 一种人工岛接力延伸的斜拉锚碇式悬浮隧道结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种人工岛接力延伸的斜拉锚碇式悬浮隧道结构，包括一对接岸结构、水中悬浮隧道、若干座接力人工岛和拉索锚碇系统。一对接岸结构各自连接在水中悬浮隧道的两端与一对陆域斜坡隧道之间。水中悬浮隧道由多段管节连接而成；接力人工岛沿水中悬浮隧道的轴线方向间隔设置，使整个水中悬浮隧道被分成若干跨悬浮隧道。拉索锚碇系统包括若干对拉索锚碇人工岛和多组斜拉索。拉索锚碇人工岛均设在每跨悬浮隧道的两侧跨中位置；每组斜拉索设在每跨悬浮隧道与每对拉索锚碇人工岛之间；每座拉索锚碇人工岛上均设置一组岛壁拉索管道和拉索保护套管、一组拉索转向墩、拉索坡道和拉索锚碇墩；本发明的悬浮隧道结构，使水中悬浮隧道的长度大大提高。

Description

一种人工岛接力延伸的斜拉锚碇式悬浮隧道结构

技术领域

本发明涉及一种水下悬浮隧道,具体涉及一种人工岛接力延伸的斜拉锚碇式悬浮隧道结构。

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。

水中悬浮隧道的长度超过一定范围时，隧道受力控制难度越来越大，且隧道内通风、逃生的难度将不断加大，施工风险也不断加大。为了给超长水下隧道提供更好地的通风条件、缩短逃生路径，降低超长隧道施工风险，更有利于施工期控制、营运期维护、零部件更换以及远程服务区的建设，特提出一种采用人工岛接力延伸的斜拉锚碇式悬浮隧道结构。

发明内容

本发明的目的在于填补现有技术的空白而提供一种人工岛接力延伸的斜拉锚碇式悬浮隧道结构，它的受力更为合理，降低了施工期不利海况的影响，更有利于施工期的控制和营运期的维护与零部件更换，同时，使得水中悬浮隧道的设计长度能大大提高，并解决了超长距离水下悬浮隧道通风、逃生等难题，甚至能利用接力人工岛建设公路的远程服务区。

本发明的目的是这样实现的：一种人工岛接力延伸的斜拉锚碇式悬浮隧道结构，包括陆域斜坡隧道、接岸结构、水中悬浮隧道、若干座接力人工岛和拉索锚碇系统；所述陆域斜坡隧道包括顶推侧陆域斜坡隧道和接收侧陆域斜坡隧道；所述接岸结构包括一一对应地设在顶推侧海岸上和接收侧海岸上的顶推侧接岸结构和接收侧接岸结构；所述顶推侧陆域斜坡隧道的临水端和接收侧陆域斜坡隧道的临水端一一对应地与顶推侧接岸结构的背水端和接收侧接岸结构的背水端连接；所述水中悬浮隧道由多段管节连接而成，每段管节内均通过上隔板和下隔板分隔成隧道上层、隧道中层和隧道下层，隧道上层空间为工艺室；隧道中层为隧道交通室；隧道下层为给排水室；若干座接力人工岛沿所述水中悬浮隧道的轴线方向间隔设置，使整个水中悬浮隧道被分成若干跨悬浮隧道；其中，

所述顶推侧接岸结构由海域至陆域依次包括：水下护岸段、起步段、洞口段挡墙、洞口段、临水侧墙体、止推段、密封段、对接段、顶推段、水平运输段和背水侧墙体；所述对接段和顶推段设在能开启和封闭的管节连接箱内；所述接收侧接岸结构由海域至陆域依次包括：水下护岸段、接收段、洞口段挡墙、洞口段、临水侧墙体、管节稳定段、密封段、管节固结段、牵引锚碇段和背水侧墙体；

所述水中悬浮隧道的多段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；最后一跨悬浮隧道的最后一段管节的尾部外表面与顶推侧接岸结构内的管节连接箱内表面之间通过灌注混凝土固结；第一跨悬浮隧道的第一段管节的头部外表面与接收侧接岸结构内的管节固结段的内表面之间通过灌注混凝土固结；

每座接力人工岛均设置管节连接系统，该管节连接系统设置在接力人工岛的地下并包括相对顶推侧海岸设置的人工岛接收侧接岸结构和相对接收侧海岸设置人工岛顶推侧接岸结构；所述人工岛接收侧接岸结构包括由海域至岛内依次设置的人工岛接收段、人工岛接收侧岛壁段、人工岛接收侧止推段、人工岛锚固连接段和人工岛牵引锚碇段；所述人工岛顶推侧接岸结构包括由岛内至海域依次设置的人工岛顶推段、人工岛管节连接段、人工岛顶推侧止推段、人工岛顶推侧岛壁段和人工岛起步段；进入接力人工岛中的后序跨悬浮隧道的第一段管节的头部外表面与所述人工岛锚固连接段的内表面之间通过灌注混凝土固结；顶推遗留在接力人工岛中的前续跨悬浮索道的最后一段管节的尾部外表面与所述人工岛顶推段至人工岛管节连接段的内表面之间通过灌注混凝土固结；

所述拉索锚碇系统采用双向单索面或双向双索面并包括若干对斜拉索锚碇人工岛和多组斜拉索；每对拉索锚碇人工岛对称地设在每跨悬浮隧道的跨中两侧；每组斜拉索设在每跨悬浮隧道与每对拉索锚碇人工岛之间；每组斜拉索包括多道斜拉索；每座斜拉索锚碇人工岛均包括下部的岛基和上部的由筒式岛壁和岛内体构成的直立式岛体；每座拉索锚碇人工岛上均设置一组岛壁拉索管道、一组拉索转向墩、斜拉索接收房和拉索坡道；一组岛壁拉索管道预埋在拉索锚碇人工岛的筒式岛壁中，并且一组岛壁斜拉索管道的轴线一一对应地与多道锚固在悬浮隧道一侧外表面的斜拉索的轴线一致；一组拉索转向墩与一组岛壁拉索管道一一对应地设在拉索锚碇人工岛内并靠近筒式岛壁的内壁；所述斜拉索接收房设在所述拉索锚碇人工岛的岛内体的高出水面的地面上，该斜拉索接收房的下部设置拉索锚碇墩；所述拉索坡道设在一组拉索转向墩与拉索锚碇墩之间；多道斜拉索的一端间隔地锚固在每跨悬浮隧道的两侧外表面的拉索锚上，多道斜拉索的另一端一一对应地穿过设在一对拉索锚碇人工岛上的一组岛壁拉索管道后，再通过一组拉索转向墩转向，然后沿拉索坡道向上引伸至地面上，最后锚固于拉索锚碇墩上；

上述的人工岛接力延伸的斜拉锚碇式悬浮隧道结构，其中，

所述顶推侧接岸结构的水下护岸段位于接岸结构临水侧的水下边坡上，坡面上抛石防止冲刷；

所述顶推侧接岸结构的起步段为所述洞口段挡墙至水下护岸段的坡顶线之间的水平段，该起步段的设计高程为水中悬浮隧道断面的设计底高程，形成水中悬浮隧道两岸的搁置面；

所述顶推侧接岸结构的洞口段设在所述洞口段挡墙与所述临水侧墙体之间；所述顶推侧接岸结构的洞口段在临水侧墙体的前侧面上还设置临时封门及相应的止水装置；所述临时封门上设置堵水塞；

所述顶推侧接岸结构的止推段位于临水侧墙体的后侧并为密封箱室结构，该止推段的顶部开设人孔并设置嵌入式盖板，止推段内设置抱箍式止推装置；

所述顶推侧接岸结构的密封段位于所述止推段的后侧，该密封段为一堵开设了墙洞的密封墙体，该密封墙体的前、后侧面上各自沿所述墙洞的一周设置密封抱箍，并在墙洞与管节的外表面之间设置止水条；

所述顶推侧接岸结构的对接段位于所述密封段的后侧，即在管节顶推前行后遗留外露在密封段的后侧用于与后续的管节对接的位置，该对接段的长度为管节遗留外露的长度；

所述顶推侧接岸结构的顶推段位于对接段的后侧，该顶推段的底部设置搬运气囊；该顶推段的后部设置顶推台车就位段，并在管节连接箱的两侧壁的中部各自设置一个牛腿，并在两个牛腿上各自设置一根顶推台车轨道，并在管节连接箱的两个牛腿上的管节对接位置设置止推座；

所述顶推侧接岸结构的水平运输段的长度不小于每段隧道管节的长度，该水平运输段的底部设置由千斤顶驱动的顶升梁；

所述接收侧接岸结构的水下护岸段、接收段、洞口段挡墙、洞口段、临水侧墙体、密封段和背水侧墙体的结构一一对应地与顶推侧接岸结构的水下护岸段、起步段、洞口段挡墙、洞口段、临水侧墙体、密封段和背水侧墙体的结构相同；

所述接收侧接岸结构的临水侧墙体上开设墙洞，该临水侧墙体的迎水面上沿墙洞设置止水装置；

所述管节稳定段位于临水侧墙体的后方并为钢筋混凝土箱体结构，内设抱箍式稳定装置；

所述密封段位于管节稳定段的后方，该密封段为一堵开设了墙洞的密封墙，该密封墙的迎水面上沿墙洞也设置止水装置；

所述管节固结段位于所述密封段的后方并设置能开启和封闭的管节锚固箱，其结构与并与管节稳定段的结构相同，该管节锚固箱的尾部设置钢封门；

所述牵引锚碇段位于所述管节锚固箱的钢封门与所述背水侧墙体之间，该牵引锚碇段的底部设置一个钢筋混凝土墩台，墩台下设桩基，墩台上设大功率的牵引索的牵引装置。

上述的人工岛接力延伸的斜拉锚碇式悬浮隧道结构，其中，

所述管节接头为承插式接头，并在每段管节的承口的外表面和插口的内表面上各自均布并对应地径向开设多个埋头式接头螺栓孔；

所述接头紧固件包括接头内紧固件和接头外紧固件；所述接头内紧固件为插设在所述接头螺栓孔中的高强不锈钢螺栓、螺母及垫片并采用垂直锚固型式；所述接头外紧固件包括若干个设置在每段管节的内表面上并靠近管口的锚碇座和通过锚具连接在两段对接的管节的锚碇座之间的钢绞线或预应力钢筋；

所述接头填缝料包括填设在两段对接的管节的承口的内表面和插口的外表面之间的接头缝隙填缝料和填设在两段对接的管节的接头螺栓孔内的螺栓孔填缝料；

所述接头止水材料包括设在两段对接的管节的承口的端面与插口的止封面之间的外层止水圈和设在插口的端面和承口的止封面之间的内层止水圈。

上述的人工岛接力延伸的斜拉锚碇式悬浮隧道结构，其中，每座接力人工岛的立面包括下部的岛基和上部的由筒式岛壁和岛内体构成的直立式岛体；

所述人工岛接收段为上层岛基至筒式岛壁外的水平段，该人工岛接收段的设计高程为悬浮隧道断面的设计底高程；

所述人工岛接收侧岛壁段为筒式岛壁的预留洞口；

所述人工岛接收侧止推段位于人工岛接收侧岛壁段的前侧并位于各自开设了墙洞的接收侧止推段前密封墙和接收侧止推段后密封墙之间的一个密封箱室内，该密封箱室的顶部开设人孔并设置嵌入式盖板；在人工岛接收侧止推段内设置抱箍式止推装置；所述接收侧止推段前密封墙和接收侧止推段后密封墙上各自沿所述墙洞的一周设置止水装置，并在墙洞与管节的外表面之间设置止水条；

所述人工岛锚固连接段位于所述人工岛接收侧止推段的前侧，人工岛锚固连接段设置能开启和封闭的人工岛管节锚固箱，该人工岛锚固连接段的长度至少为一段管节的长度；

所述人工岛牵引锚碇段位于所述人工岛锚固连接段的前侧，该人工岛牵引锚碇段内设置牵引索的牵引装置；

所述人工岛顶推侧止推段、人工岛顶推侧岛壁段和人工岛起步段一一对应地与所述人工岛接收侧止推段、人工岛接收侧岛壁段和人工岛接收段的结构相同；

所述人工岛管节连接段和人工岛顶推段均位于一个能开启和封闭的人工岛管节连接箱内；

所述人工岛管节连接段位于人工岛顶推侧止推段的后侧，即在管节顶推前行后遗留外露在顶推侧止推段后密封墙的后侧用于与后续的管节对接的位置，该人工岛管节连接段的长度为管节遗留外露的长度；

所述人工岛顶推段位于人工岛管节连接段的后侧，该人工岛顶推段的后部设置顶推台车就位段；在人工岛管节连接箱的两侧壁的中部各自设置一个牛腿，并在两个牛腿上各自设置一根顶推台车轨道；

所述接力人工岛上还设置管节供给系统，该管节供给系统包括管节水平转向段和运输斜坡道，所述管节水平转向段位于所述人工岛牵引锚碇段与人工岛顶推段之间；所述运输斜坡道垂直于隧道轴线设置且下端口与所述管节水平转向段连通、上端口位于接力人工岛的地面。

上述的人工岛接力延伸的斜拉锚碇式悬浮隧道结构，其中，一组岛壁拉索管道的数量与一组拉索转向墩的数量均与一组斜拉索的数量相同；每个岛壁拉索管道的内腔中还各自设置一根拉索保护套管；

每个岛壁拉索管道的外端底部均高于水中悬浮隧道的高程且不高于航道最小底高程；

每个拉索转向墩的底部均高于水中悬浮隧道的高程且不高于航道底高程；一组拉索转向墩的内部一一对应地沿一组岛壁斜拉索管道的轴线方向各自设置一条拉索通道，每条拉索通道上均预埋有转向导缆器；

所述斜拉索接收房的拉索锚碇墩的上部为斜拉索锚碇监控室，该斜拉索锚碇监控室内设置拉索应力监控系统；

所述拉索锚碇墩上朝着悬浮隧道的一侧设置一组导缆器，一组导缆器的数量与一组斜拉索的数量相同，在一组导缆器的后方一一对应地开设一组索力监测槽，每个索力监测槽内均设置索力监测器，每个索力监测槽的前、后端一一对应地设置前、后锚碇块，每个后锚碇块的后方均设置一个电动锚机；

上述的人工岛接力延伸的斜拉锚碇式悬浮隧道结构，其中，所述顶推侧陆域斜坡隧道和接收侧陆域斜坡隧道均由地面向下依次设明挖现浇隧道和矿山掘进法隧道；明挖现浇隧道由地面向下依次设敞开段、光栅段和暗埋段。

上述的人工岛接力延伸的斜拉锚碇式悬浮隧道结构，其中，所述岛基采用在超大型混凝土浮箱下潜形成的围堰中回填砂构筑；所述筒式岛壁由钢筒式格体和其内部的密实填料共同构成，所述岛内体采用回填砂构筑。

本发明的人工岛接力延伸的斜拉锚碇式悬浮隧道结构具有以下特点：

1)本发明采用人工岛进行水下悬浮隧道接力延伸，使得隧道长度大大提高，且有效解决了超长隧道通风、逃生等问题。

2)本发明的水下悬浮隧道结构简单，为直线型，悬浮隧道总长度最短，比曲线型的成本低。

3)本发明的水下悬浮隧道结构完全位于水下，不会影响水面船舶通行。

4)本发明的水下悬浮隧道结构总高度仅为拉索转向墩中间的拉索转向处高程至管节底面高程之间的高差，斜拉索占用水下空间比国际上至今提出的漂浮式、锚固式、墩柱式小，从而减小了对水下潜水器的影响范围。

5)本发明采用人工岛进行水下悬浮隧道接力延伸，使得超长悬浮隧道能够多点同时施工，大大节省了施工工期。

6)与锚固式悬浮隧道相比，本发明的水下拉索锚碇结构采用人工岛型式，大大减少了锚碇结构的数量，成本相应也小。

7)与漂浮式悬浮隧道相比，本发明的水中悬浮隧道不受潮涨潮落的影响，受力更为合理且比较明确。

8)本发明的斜拉索引至地面，可用于水中悬浮隧道安装时的定位，陆域操控使得实际操作变得很方便，为悬浮隧道管体安装提供了一种便捷的限位装置和方法。

9)本发明的斜拉索可在隧道营运期进行索力监测与拉索维护及更换，而其它形式的悬浮隧道的锚固系统位于水底，维护、更换极为困难。

10)本发明的斜拉索为水中悬浮隧道提供了向上的拉力，能使水中悬浮隧道永不沉没，大大降低了隧道营运期的安全风险。

附图说明

图1是本发明的人工岛接力延伸的斜拉锚碇式悬浮隧道结构的平面图；

图2是本发明的人工岛接力延伸的斜拉锚碇式悬浮隧道结构的纵剖面图；

图3是本发明的悬浮隧道结构采用双向双索面的断面图；

图4是本发明的悬浮隧道结构中的顶推侧接岸结构的纵剖面图；

图5是本发明的悬浮隧道结构中的顶推侧接岸结构的止推段的断面图；

图6是本发明的悬浮隧道结构中的顶推侧接岸结构的顶推段的断面图；

图7是本发明的悬浮隧道结构中的接收侧接岸结构的纵剖面图；

图8是本发明的悬浮隧道结构中的管节连接的纵剖面图；

图9是本发明的悬浮隧道结构中的管节连接的横剖面图；

图10是本发明的悬浮隧道结构中的最后一段管节与顶推侧接岸结构固接的横剖面图；

图11是本发明的悬浮隧道结构中的最后一段管节与顶推侧接岸结构固接的纵剖面图；

图12是本发明的悬浮隧道结构中的人工岛管节连接系统的平面图；

图13是本发明的人工岛管节连接系统中的人工岛接收侧接岸结构的纵剖面图；

图14是本发明的人工岛管节连接系统中的人工岛顶推侧接岸结构的纵剖面图；

图15是本发明的人工岛管节连接系统在隧道施工时的连接结构纵剖面图；

图16是本发明的人工岛接力延伸的斜拉式悬浮隧道的拉索锚碇系统的结构示意图；

图17是本发明的拉索锚碇系统中拉索锚碇人工岛的立面图；

图18是本发明的拉索锚碇系统中拉索锚碇人工岛的筒式岛壁的平面图；

图19是本发明的拉索锚碇系统中拉索转向墩的结构示意图；

图20是本发明的拉索锚碇系统中拉索锚碇墩的结构示意图；

图21是本发明的悬浮隧道结构采用顶推施工工艺的状态图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

请参阅图1至图20，本发明的人工岛接力延伸的斜拉锚碇式悬浮隧道结构，包括隧道本体、接岸结构、若干座接力人工岛7和拉索锚碇系统，还包括浮重比调节系统、防撞警示系统、逃生系统和隧道附属设施。接岸结构包括一一对应地设在顶推侧海岸上和接收侧海岸上的顶推侧接岸结构2和接收侧接岸结构；隧道本体包括水中悬浮隧道1、顶推侧陆域斜坡隧道6和接收侧陆域斜坡隧道；顶推侧陆域斜坡隧道6的临水端和接收侧陆域斜坡隧道的临水端一一对应地与顶推侧接岸结构2的背水端和接收侧接岸结构的背水端连接。顶推侧陆域斜坡隧道6和接收侧陆域斜坡隧道均由地面向下依次设明挖现浇隧道和矿山法掘进隧道；明挖现浇隧道由地面向下依次设敞开段、光栅段和暗埋段。水中悬浮隧道1由多段管节10连接而成，每段管节10均通过上隔板10和下隔板1B分隔成隧道上层10A、隧道中层10B和隧道下层10C，隧道上层10A空间为工艺室；隧道中层10B为隧道交通室；隧道下层10C为给排水室。

顶推侧接岸结构2由海域至陆域依次包括：水下护岸段21、起步段22、洞口段挡墙2A、洞口段23、临水侧墙体2B、止推段24、密封段25、对接段26、顶推段27、水平运输段28和背水侧墙体2C；其中，

水下护岸段21位于顶推侧接岸结构2临水侧的水下边坡上，坡面上抛石防护，防止冲刷；坡面的防护长度根据背水侧墙体2C至水下护岸段21整体圆弧滑动面进行设计。

起步段22为洞口段挡墙2A至水下护岸段21的坡顶线之间的水平段，该起步段22的设计高程为水中悬浮隧道1断面的设计底高程，形成水中悬浮隧道1两岸的搁置面，为达到水中悬浮隧道1永不沉没的目的创造条件；该起步段22的隧道基床由局部岸坡开挖后形成，基床顶面由碎石垫层和块石构成；基床顶面还布置高压水枪，以防因淤积造成隆起；为确保墙外隧道两侧岸坡稳定，该起步段22的隧道顶部回填块石220。设计起步段22的长度时，首先必须满足接岸结构外水下边坡整体圆弧滑动稳定要求，另外，接岸结构的墙外岸坡顶宽需满足围护结构施工的宽度要求，因此起步段22的长度为10m～12m；

起步段22的墙外隧道两侧防护导墙按悬臂结构进行设计计算；岸坡顶宽范围可采用地连墙结构，外侧采用钢管锁扣桩进行防护；

洞口段23设在洞口段挡墙2A至临水侧墙体2B之间,洞口段23的洞口直径为管节的外径+2×斜拉索的直径+富裕间隙，富裕间隙为6～10cm。

顶推侧接岸结构2的洞口段23在临水侧墙体2B的前侧面上还设置临时封门231及相应的止水装置，临时封门231上设置堵水塞，利用临水侧墙体2B外深水压力紧固临时封门231；顶推时，打开堵水塞，使内外水压平衡，可轻易顶开临时封门231；临时封门231采用钢封门且直径为洞口直径+100cm；

止推段24位于临水侧墙体2B的后侧并为密封箱室结构，该止推段24的长度为60m～80m；该止推段24的顶部开设人孔240并设置嵌入式盖板，用于检修；止推段24内设置抱箍式止推装置241，利用抱箍式止推装置241与管节10之间的摩擦力止推；

密封段25位于止推段24的后侧，用于管节10顶推后进行干湿环境转换时临时止水，为取得更好的密封效果并承受较大的深水压力，该密封段25为一堵开设了墙洞的密封墙体，前一段管节10顶推后，尾端遗留在密封墙体内，用于后续的管节10的对接，该密封墙体25的前、后侧面上各自沿墙洞的一周设置密封抱箍，并在墙洞与管节10的外表面之间设置止水条；

对接段26位于密封段25的后侧，即在管节10顶推前行后遗留外露在密封墙体的后侧用于与后续的管节对接的位置，该对接段26的长度为管节10遗留外露的长度；对接段26的长度为100cm～120cm，该对接段26的底部设置阶梯式管节对接坑260，用于人员站位。该管节对接坑260的宽度为1m，深度为1.5m；

由于水中悬浮隧道1的管节10对接是在干环境下施工，为形成干环境，对接段26和顶推段27均设在能开启和封闭的管节连接箱2D内，因此管节连接箱2D可设计为加顶盖的矩形水槽型式，该管节连接箱2D在管节10的两侧各预留60cm～100cm宽的人行通道，底部预留100cm～120cm的净高；在管节连接箱2D内设置大功率的抽水设备，管节10顶推后，经止推和密封后，在管节连接箱2D内抽水，形成干环境。为便于管节10对接与张紧，在管节连接箱2D的对接段26的墙体上布置拉环，或在顶推段27的后端设置锚机；

顶推段27位于对接段26的后侧，用于管节10连接、张紧与顶推作业；该顶推段27的底部设置搬运气囊；为便于管节10顶推，该顶推段27的后部设置顶推台车就位段，并在管节连接箱2D的两侧壁的中部各自设置牛腿271，并在两个牛腿271上各自设置顶推台车轨道272，用于顶推台车270前行，并在管节连接箱2D的两个牛腿271上的管节对接位置设置止推座，用于顶推台车270限位；顶推段27的长度为每段管节10的长度与顶推台车就位段的长度之和；

水平运输段28的长度不小于每段管节10的长度；水平运输段28用于隧道管节10由顶推侧陆域斜坡隧道6运输至顶推侧接岸结构2的坡道转换、管节卸车及二次舾装，在悬浮隧道营运期可用作车站站台及会车中转区；为便于隧道管节10的二次舾装；管节10的运输平车可直接开到水平运输段28；该水平运输段28的底部设置由千斤顶驱动的顶升梁，顶升梁顶起后，运输平车退出，进行二次舾装；二次舾装完成后，在管节10下与顶升梁之间穿入搬运气囊，搬运气囊充气后将管节10移动至顶推段27进行对接。

接收侧接岸结构由海域至陆域依次包括：水下护岸段21、接收段22’、洞口段挡墙2A、洞口段23、临水侧墙体2B、管节稳定段24’、密封段25、管节固结段26’、牵引锚碇段27’和背水侧墙体2C；其中，

接收侧接岸结构的水下护岸段21、接收段22’、洞口段挡墙2A、洞口段23、临水侧墙体2B、密封段25以及背水侧墙体2C的结构一一对应地与顶推侧接岸结构2内的水下护岸段21、起步段22、洞口段挡墙2A、洞口段23、临水侧墙体2B、密封段25和背水侧墙体2C的结构相同；管节稳定段24’、管节固结段26’和牵引锚固段27’一一对应对应的与顶推侧接岸结构2内的止推段24、顶推段27、水平运输段28类似，纵向长度可减少。

接收侧接岸结构的临水侧墙体2B上开设墙洞,用于管节10顶入，该临水侧墙体2B的迎水面上沿墙洞设置止水装置232，止水装置232采用密封抱箍，密封抱箍上安装橡胶止水条；

管节稳定段24’位于临水侧墙体2B后方，为钢筋混凝土箱体结构，顶部开设人孔并设置嵌入式盖板，管节稳定段24’内设置抱箍式管节稳定装置，用于管节10顶推进入后姿态的稳定控制。

密封段25位于管节稳定段24’后方，该密封段25为一堵开设了墙洞的密封墙，该密封墙的迎水面上沿墙洞也设置止水装置232，止水装置232采用密封抱箍，密封抱箍上安装橡胶止水条；

管节固结段26’位于密封段25的后侧，并设置能开启和封闭的管节锚固箱，其结构与管节稳定段24’的结构相同，也为钢筋混凝土箱体结构，管节锚固箱的尾部设置钢封门26A，与管节固结段26’形成密封舱结构，防止海水倒灌；在管节10顶推进入管节固结段26’后，开启临水侧墙体2B上的止水装置232和密封段25上的止水装置232，再将管节固结段26’抽水形成干施工环境，浇筑位于管节固结段26’内的管节10头部外表面的混凝土与接收侧接岸结构形成固结。

牵引锚碇段27’位于管节固结段26’的钢封门26A与背水侧墙体2C之间，该牵引锚碇段27’的底部设置一个钢筋混凝土墩台，墩台下设桩基，墩台上设大功率的牵引索8的牵引装置27A；管节顶推到位并固结后拆除该墩台和牵引装置27A，再采用现浇钢筋混凝土将第一段管节的头部与接收侧陆域斜坡隧道6’连通。

本发明的顶推侧接岸结构和接收侧接岸结构在悬浮隧道营运期可用作中转车站，还可用于陆域斜坡隧道施工的始发井，并在施工期与营运期对悬浮隧道的浮重比进行调节，用途较广。顶推侧接岸结构和接收侧接岸结构均为地下钢筋混凝土结构，基础下设桩基，以增加垂直与水平承载力。根据地质条件，顶推侧接岸结构和接收侧接岸结构的施工可采用地连墙逆作法、沉井法或冷冻法；顶推侧接岸结构和接收侧接岸结构的洞口段采用围堰法施工。

水中悬浮隧道1的多段管节10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；其中，

管节接头为承插式接头，并在每段管节10的承口的外表面和插口的内表面上各自均布并对应地径向开设多个埋头式接头螺栓孔；

接头紧固件包括接头内紧固件和接头外紧固件；接头内紧固件为插设在接头螺栓孔中的高强不锈钢螺栓11、螺母及垫片并采用垂直锚固型式；接头外紧固件包括若干个设置在每段管节10的内表面上并靠近管口的锚碇座12和通过锚具连接在两段对接的管节的锚碇座12之间的钢绞线或预应力钢筋13；

接头填缝料包括填设在两段对接的管节10的承口的内表面和插口的外表面之间的接头缝隙填缝料14和填设在两段对接的管节10的接头螺栓孔内的螺栓孔填缝料(图中未示)；

接头止水材料包括设在两段对接的管节10的承口的端面与插口的止封面之间的外层止水圈15和设在插口的端面和承口的止封面之间的内层止水圈16。

最后一段管节10’的尾部和第一段管节的头部一一对应地位于顶推侧接岸结构内2和接收侧接岸结构内，最后一段管节10’的尾部外表面与顶推侧接岸结构2内的管节连接箱2D的内表面之间通过灌注混凝土20’固结；第一段管节的头部外表面接收侧接岸结构内的管节固结段26’的内表面之间通过灌注混凝土固结。

本发明采用的接头内紧固螺栓垂直锚固比水平螺栓丝扣锚固更为牢靠；还采用接头外紧固件，即体外预应力结构，不仅能用于管节对接时的张紧，还能在隧道营运期参与承受水平拉力；不仅能适应水中悬浮隧道的管节水下顶推安装工艺的要求，并能满足隧道结构受力及耐久性的要求。

若干座接力人工岛7沿水中悬浮隧道1的轴线方向间隔设置，并且每座接力人工岛7的两端各自与水中悬浮隧道1固结，使整个水中悬浮隧道1被分成若干跨悬浮隧道；每座斜拉索锚碇人工岛7包括岛基和由筒式岛壁和岛内体构成的直立式岛体；鉴于施工难度，接力人工岛7宜设在水深40～100m的海域。每座接力人工岛7的平面呈缺口的圆形或椭圆形并分为岛内部分与岛外部分；岛外部分包括材料码头71、防波堤72与港池73，缺口为港池73的口门。岛内部分设置人工岛管节连接系统和人工岛管节供给系统。

本发明的人工岛管节连接系统应同时具备管节接收和管节顶推功能，该人工岛管节连接系统设置在接力人工岛7的地下并包括相对顶推侧海岸设置的人工岛接收侧接岸结构7A和相对接收侧海岸设置人工岛顶推侧接岸结构7B。

人工岛接收侧接岸结构7A具有顶推牵引、接收管节10的功能并包括由海域至岛内依次设置的人工岛接收段71a、人工岛接收侧岛壁段72a、人工岛接收侧止推段73a、人工岛锚固连接段74a和人工岛牵引锚碇段75a。人工岛接收侧止推段73a位于各自开设了墙洞的接收侧止推前密封墙731和接收侧止推后密封墙732之间的一个密封箱室内，在该密封箱室内设置抱箍式止推装置730利用抱箍式止推装置730与管节10之间的摩擦力止推；在接收侧止推前密封墙731和接收侧止推后密封墙732上各自沿墙洞的一周设置止水装置735，止水装置735为密封抱箍。

人工岛接收侧接岸结构7A内的人工岛接收侧岛壁段72a、人工岛接收侧止推段73a、人工岛锚固连接段74a和人工岛牵引锚碇段75a的结构一一对应地与接收侧接岸结构内的洞口段21、管节稳定段24’、密封段25、管节固结段26’和牵引锚碇段27’的结构相同，并且所起的作用也相同；人工岛锚固连接段74a设置能开启和封闭的人工岛管节锚固箱76，该人工岛管节锚固箱76内设置大功率的抽水设备。

人工岛顶推侧接岸结构7B具有管节干对接、湿顶推的功能并包括由岛内至海域依次设置的人工岛顶推段75b、人工岛管节连接段74b、人工岛顶推侧止推段73b、人工岛顶推侧岛壁段72b和人工岛起步段71b。人工岛顶推侧止推段73b位于各自开设了墙洞的顶推侧止推前密封墙733和顶推侧止推后密封墙734之间的一个密封箱室内，在该密封箱室内设置抱箍式止推装置730，利用抱箍式止推装置730与管节10之间的摩擦力止推；在顶推侧止推前密封墙733和顶推侧止推后密封墙734上各自沿墙洞的一周设置止水装置735，止水装置735为密封抱箍，并在墙洞与管节10的外表面之间设置止水条。人工岛管节连接段74b的底部设置阶梯式管节对接坑740，用于作业人员站位，该管节对接坑740的宽度为1m，深度为1.5m。

人工岛顶推侧接岸结构内的人工岛顶推段75b、人工岛管节连接段74b、人工岛顶推侧止推段73b和人工岛顶推侧岛壁段72b的结构一一对应地与顶推侧接岸结构2的顶推段27、对接段26、密封段25、止推段24和洞口段21的结构相同,并且所起的作用也相同；人工岛管节连接段74b和人工岛顶推段75b均设在能开启和封闭的管节连接箱77内，该人工岛管节连接箱77内设置大功率的抽水设备。

进入接力人工岛7中的后序跨悬浮隧道的第一段管节的头部外表面与人工岛锚固连接段74的内表面之间通过灌注混凝土固结；顶推遗留在接力人工岛7中的前续跨悬浮索道的最后一段管节的尾部外表面与人工岛顶推段75b至人工岛管节连接段74b的内表面之间通过灌注混凝土固结。

人工岛管节供给系统包括管节水平转向段74和斜坡道75；其中，管节水平转向段74位于人工岛牵引锚碇段75a与人工岛顶推段75b之间；斜坡道75垂直于隧道轴线设置且下端口与管节水平转向段74连通、上端口位于接力人工岛7的地面。

本发明的接力人工岛独立设置于水中，在水中悬浮隧道施工期起到对每跨悬浮隧道接收与始发的作用，使水中悬浮隧道通过接力人工岛在海中不断延伸。在隧道营运期起到通风、逃生、服务区等作用。水中悬浮隧道与接力人工岛的连接型式为刚性连接。岛内的“接岸结构”为地下钢筋混凝土结构，基础下设桩基，以增加垂直与水平承载力。接力人工岛内的人工岛接收侧接岸结构和人工岛接收侧接岸结构均采用岛内现浇工艺，并且应在岛内地基处理后进行施工。

拉索锚碇系统采用双向单索面或双向双索面并包括若干对拉索锚碇人工岛4和若干组斜拉索；若干对拉索锚碇人工岛4均设在每跨悬浮隧道的两侧跨中位置。每组斜拉索设在每跨悬浮隧道与每对拉索锚碇人工岛4之间；每组斜拉索包括多道斜拉索3。

拉索锚碇人工岛4的平面上呈椭圆形布置，顺水流方向布设，以减小水流对人工岛结构稳定性的影响。鉴于深海人工岛的施工难度，每座拉索锚碇人工岛4均包括下部的岛基4a和上部的直立式岛体，立面呈倒T形；岛基4a分层构筑，每层采用在超大型混凝土浮箱下潜形成的围堰中充填砂石进行构筑；每层的外围尺寸按1：1～1：1.5的坡度向上逐渐减小，使岛基4a的外形呈“金字塔”形；直立式岛体由筒式岛壁4b和岛内体4c构成；筒式岛壁4b是由钢质大圆筒主格41b与格型钢板桩副格42b相互连接形成的筒式格体和填筑在筒式格体内的密实填料,填料为回填砂；岛内体4c为填筑在筒式岛壁4b内的回填砂，且填筑顶标高应满足筒式岛壁4b稳定的要求。

每座拉索锚碇人工岛4上设置一组岛壁拉索管道5b、一组拉索转向墩5、斜拉索接收房4A、拉索坡道50和动力站46；其中，

一组岛壁拉索管道5b的数量与一组斜拉索3的数量相同；一组岛壁拉索管道5b预埋在拉索锚碇人工岛4的筒式岛壁4b上，并且一组岛壁斜拉索管道5b的轴线一一对应地与多道锚固在悬浮隧道一侧外表面的斜拉索3的轴线一致；每个岛壁拉索管道5b的外端底部均高于水中悬浮隧道的高程且不高于航道最小底高程；每个岛壁拉索管道5b均由预埋在筒式岛壁4b内的钢套管和安装在钢套管内的拉索保护套构成，该拉索保护套采用防腐蚀套管，如加筋塑料管；设置岛壁拉索管道5b是为了斜拉索3穿越筒式岛壁4b；

一组拉索转向墩5的数量与一组斜拉索3的数量相同；一组拉索转向墩5与一组岛壁拉索管道5b一一对应地设在拉索锚碇人工岛4内并靠近筒式岛壁4b的内壁，每个拉索转向墩5的底部均高于水中悬浮隧道的高程且不高于航道最小底高程；一组拉索转向墩5的内部一一对应地沿一组岛壁斜拉索管道5b的轴线方向各自设置一条拉索通道，每条拉索通道上均预埋有转向导缆器51；每个拉索转向墩5均为下部设桩基础的钢筋混凝土墩式结构，以增加抗拔力；

斜拉索接收房4A设在拉索锚碇人工岛4的岛内体4c中高出水面的地面上，该斜拉索接收房4A的下部设置拉索锚碇墩40，该斜拉索接收房4A的上部为斜拉索锚碇监控室4B，该斜拉索锚碇监控室4B内设置拉索应力监控系统45；

拉索锚碇墩40为下部设桩基础的钢筋混凝土墩式结构，以增加抗拔力；该拉索锚碇墩40上朝着悬浮隧道的一侧设置一组导缆器41，一组导缆器的数量与一组斜拉索3的数量相同，以接纳每跨悬浮隧道一侧所有的斜拉索3，使每跨悬浮隧道一侧所有的斜拉索3转为水平方向；并在一组导缆器41的后方一一对应地开设一组索力监测槽，每个索力监测槽内均设置索力监测器42，每个索力监测槽的前、后端一一对应地设置前、后锚碇块43、43’，每个后锚碇块43’的后方设置一个电动锚机44；前锚碇块43和后锚碇块43’均用于斜拉索3锚固；电动锚机44用于斜拉索3张紧；

拉索坡道50设在一组拉索转向墩5与拉索锚碇墩40之间；拉索坡道50的结构至下而上依次为碎石垫层和混凝土面层；

动力站46设在拉索锚碇墩40的一旁，为电动锚机44和拉索应力监控系统45等提供动力源；

多道斜拉索3的一端间隔地锚固在每跨悬浮隧道的两侧外表面的拉索锚上；多道斜拉索3的另一端一一对应地穿过设在一对拉索锚碇人工岛4上的一组岛壁拉索管道5b后进入拉索锚碇人工岛4的岛内体4c，再通过一组拉索转向墩5上的转向导缆器51改变方向，然后沿拉索坡道50向上引伸至地面上，最后锚固于拉索锚碇墩40上。

拉索锚碇人工岛4的功能是将斜拉索3由水下引伸至水面以上，从而便于斜拉索3的施工、监测、维修与更换。

斜拉索3主要用于抵抗水流力等水平力，同时为了保持水中悬浮隧道1的水下稳定，水中悬浮隧道1的重力略大于浮力，同时考虑到营运期水中悬浮隧道1的自重可能会加大，因此斜拉索3同时承受部分隧道管节的重量产生的垂直力，斜拉索3必须具备耐磨、耐腐、抗拉强度高及便于更换等性能要求，因此斜拉索3采用超高分子量聚乙烯纤维缆，并且斜拉索3的水中浮重比为1。每道斜拉索3单独配置一个拉索转向墩5，拉索转向墩5是用于斜拉索3的转向并且是为了降低斜拉索3在水中标高，使之不影响通航，同时减小斜拉索3的拉力；斜拉索3由拉索转向墩5中的转向导缆器51的下部穿过，然后沿着拉索坡道50引伸至水面之上，以便于斜拉索3的张紧操作；拉索锚碇墩40是斜拉索3的接受与锚固结构，同时具备斜拉索3拉力调整和监控的功能。拉索锚碇墩40设置在无水环境中，是为了方便操作斜拉索3的张紧，不受现场风浪流等条件影响。拉索锚碇墩40上布置索力监测器43与电动锚机44，用于索力监控。斜拉索3的索力监控、营运期的更换在拉索锚碇墩40上方的斜拉索锚碇监控室4B内进行。拉索坡道50的坡面为整体式，即包括每跨悬浮隧道一侧所有的斜拉索3的范围，防止斜拉索3受到磨损。

本发明的人工岛接力延伸的斜拉式悬浮隧道的拉索锚碇系统，主要用于固定水中悬浮隧道1，其基本原理是斜拉索3提供给每跨悬浮隧道斜向上的拉力，与每跨悬浮隧道所承受的重力、水流力、波浪力等产生力的平衡，使每跨悬浮隧道能够稳定于设计位置。力的传递方式为每跨悬浮隧道所受的荷载通过斜拉索3传递至拉索锚碇墩40。拉索锚碇系统需满足悬浮隧道施工期隧道管节水下顶推安装工艺要求和悬浮隧道使用期斜拉索3的锚碇与受力监控要求。

浮重比调节系统是保持悬浮隧道的漂浮深度和稳定的保障系统，按照水中悬浮隧道1的浮重比近似于1能保证水中悬浮隧道1施工时的重力平衡以及基本固定的漂浮深度；营运期通过浮重比自动调节系统来平衡由于海中附着物生成等因素导致的隧道重力的变化。浮重比是水中悬浮隧道的重要控制参量，本发明的水下斜拉式悬浮隧道按隧道承受的浮力按小于其自身重力(即浮重比小于1)进行设计。本发明的悬浮隧道的浮重比在不计算车辆荷载及其它使用荷载作用下的参考值为0.75～0.95，理论上浮重比需要根据水流、波浪引起的隧道振动幅度与频率进行选择，为了直观方便，一般按水流的流速进行选择，水流的流速越小浮重比就越大。水中悬浮隧道的各段管节内设置浮重比调节装置来控制隧道实际的浮重比，以满足施工期稳定性与营运期舒适度的要求。

防撞警示系统包括警示浮标系统和水下警示锚缆系统，防撞警示系统应能警示水面上的通航物，也能警示水中的潜航器，能有效减少悬浮隧道被撞击的风险。

逃生系统由三部分组成：自动报警系统、逃生时间延长系统、人员逃生系统。逃生系统的结构及设施布置于水中悬浮隧道内、顶推侧接岸结构、接收侧接岸结构和接力人工岛内。逃生系统可使一般隧道漏水得到有效处理而不需要进行人员撤离；在隧道受破坏程度过大而需要人员撤离的情况下，也大大增加了撤离时间。

本发明的人工岛接力延伸的斜拉锚碇式悬浮隧道，是利用接力人工岛作为过渡岸基，且采用拉索锚碇人工岛作为锚碇体、斜拉索向上斜拉锚碇的水下悬浮隧道。

本发明利用接力人工岛作为过渡岸基的目的：一是为了水中悬浮隧道接力延伸；二是为了满足水中悬浮隧道的通风、逃生需求；三是为了解决长跨度的水中悬浮隧道安装难以控制的问题；四是为了使得超长的水中悬浮隧道能够多跨同时施工，或者多跨连续施工时的接力与控制；五是为了超长公路隧道建立中间服务区的需要。

本发明的接力人工岛应按照斜拉式悬浮隧道施工期与使用期的受力特点及悬浮隧道总体施工工艺要求进行设计布置。接力人工岛必须满足承载力、抗倾、抗滑、整体稳定性要求。筒式岛壁结构内宜回填砂。原始海床应进行地基处理，回填砂应进行密实处理。岛内的拉索锚碇结构应在岛内地基处理后进行施工。拉索转向墩、拉索坡道、拉索锚碇井结构施工可在岛内现浇。

本发明采用拉索锚碇人工岛作为锚碇体的目的：一是加大水中悬浮隧道单跨的长度；二是为了减少深水锚碇块体的数量，减小恶劣海况对施工的制约；三是为了使水中悬浮隧道锚碇体系从海上施工转为陆上施工，提高施工进度与便捷性。

本发明的拉索锚碇人工岛独立设置于海中，用于水中悬浮隧道的斜拉索锚碇。视水深情况而定，宜位于水深较浅处，且必须满足承载力、抗倾、抗滑、整体稳定性要求。

本发明的水中悬浮隧道采用斜拉索向上锚碇在隧道两侧的拉索锚碇人工岛中，主要是为了斜拉索锚碇点的位置水深相对较浅，施工方便；另外，斜拉索为水中悬浮隧道提供了向上的拉力，可以使得水中悬浮隧道永不沉没，大大降低了水中悬浮隧道营运期的安全风险。

本发明的水中悬浮隧道上的斜拉索均设于水下，不受潮位涨落影响。水中悬浮隧道所受浮力与其重力比(浮重比)小于1，并接近于1，以保持其漂浮深度。斜拉索承担少量的隧道重力，主要承受水流力等水平力作用。

本发明的斜拉锚碇式悬浮隧道承受的浮力按小于其自身重力(即浮重比小于1)进行设计。浮重比是悬浮隧道结构的重要控制参量，本发明的悬浮隧道浮重比在不计算车辆荷载及其它使用荷载作用下的参考值为0.75～0.95，理论上浮重比需根据水流、波浪引起的隧道振动幅度与频率进行选择，为了直观方便，推荐按水流流速大小进行选择，水流流速越大，浮重比越大。在水中悬浮隧道各段管节内设置浮重比调节装置来控制隧道实际的浮重比，以满足施工期稳定性与营运期舒适度的要求。

本发明的人工岛接力延伸的斜拉锚碇式悬浮隧道，在平面方向与纵向均采用直线型布置，包括陆域斜坡隧道、接岸结构、水中悬浮隧道、斜拉索锚碇人工岛和接力人工岛等。水中悬浮隧道一般位于水下较深位置处，水中悬浮隧道在岸边与接岸结构相连，通过陆域斜坡隧道与地面道路连接；水中悬浮隧道在水中与接力人工岛相连，以满足隧道长距离的设计要求。水中悬浮隧道上设置斜拉索并固于水中悬浮隧道两侧的斜拉索锚碇人工岛中的拉索锚碇墩上形成稳定的受力体系。

根据隧道地址海流方向的不同，并考虑到隧道营运期安全风险，本发明的斜拉索在海沟水流为双向流(涨落潮)，且流速很小的情况下，采用双向单索面隧道；在海沟水流为双向流(涨落潮)，且流速较大的情况下，采用双向双索面隧道。

为减小水流力的影响，水中悬浮隧道的横断面主要考虑两种型式：圆形和棱形(棱形的尖端夹角≤60°)，为节省成本，推荐采用圆形断面。隧道的横向宽度根据车道数量而定，水中悬浮隧道的横断面布置考虑两种型式：单管断面、双管断面(双管之间设联络通道)。考虑到水下营运期安全性，推荐采用双管断面，除自身设置逃生结构或设施外，其间联络通道可用作逃生通道。双管的间距设计需考虑遮流和绕流影响。

本发明的接岸结构位于岸坡附近稳定地基上，起到水中悬浮隧道与陆上斜坡隧道衔接转换的功能。为确保接岸结构及岸坡稳定，接岸结构临水侧原水下边坡需进行防护加固。水下悬浮隧道与接岸结构内隧道管段的连接型式为刚性连接。由于水中悬浮隧道埋深较深，要求接岸结构的深度也较深，其下部用于布置隧道结构及隧道辅助设施用房，上部可作停车场等其他用途。

本发明的隧道由岸向海总体纵向布置主要包括管节预制厂、陆域斜坡隧道、接岸结构、水下悬浮隧道、接力人工岛、水下悬浮隧道……。陆域斜坡隧道连接地面道路并位于接岸结构与地面道路之间，施工期可作为隧道管节的运输通道。为了便于海上多点作业，接力人工岛的横向可设置管节预制厂，也可设置预制好的管节接受船坞，在附近岸边设置管节预制厂及出运船坞，预制的管节采用半潜驳运输。

本发明的人工岛接力延伸的斜拉锚碇式悬浮隧道推荐采用顶推工艺，隧道管节长度采用60m～80m较为合适。

请参阅图21，本发明的水下悬浮隧道的施工方法按照顶推工艺进行，步骤如下：

步骤一：顶推侧接岸结构2、接收侧接岸结构、接力人工岛7与斜拉索锚碇人工岛4施工，同时陆域斜坡隧道顶部明挖隧道(敞开段、过渡段)施工。

步骤二：陆域斜坡隧道的暗埋段和管节预制厂9施工，同时进行接力人工岛7内的人工岛接收侧接岸结构7A、人工岛顶推侧接岸结构7B以及拉索锚碇人工岛4内的拉索锚碇墩40施工。

步骤三：水下悬浮隧道的管节预制及舾装件安装，同时，顶推侧接岸结构2的起步段22、接收侧接岸结构的接收段22’及接力人工岛7上的人工岛接收段71a和人工岛起步段71b开挖与边坡加固。

步骤四：预制好的管节通过顶推侧陆域斜坡隧道6运输至顶推侧接岸结构2内。

步骤五：在顶推侧接岸结构2内进行管节的二次舾装(安装顶推导梁和斜拉索的牵引索等)。

步骤六：采用起重船将牵引索8牵引至离顶推侧接岸结构2最近的接力人工岛7内并连接在牵引装置750上，同时将悬浮隧道的第一道斜拉索3牵引至拉索锚碇人工岛4上。

步骤七：在顶推侧接岸结构2内进行管节对接。

步骤八：在顶推侧接岸结构2内进行管节对接段密封，开启顶推侧接岸结构的临水侧密封门，顶推管节。

步骤九：在顶推侧接岸结构2内进行管节的临时止推固定，然后开启对接段的密封门，同时运输后一段管节至顶推侧接岸结构2内进行二次舾装(穿斜拉索和测控仪器等)。

步骤十：在顶推侧接岸结构2内进行后一段管节与前一段管节对接。

步骤十一：顶推侧接岸结构2内对接段密封，顶推后一段管节。

步骤十二：重复步骤九至步骤十一，直至最后一跨悬浮隧道的最后一段管节顶推完毕，使最后一段管节的尾部遗留在顶推侧接岸结构2的对接段26内，第一段管节的头部进到离顶推侧接岸结构2最近的接力人工岛7的人工岛锚固连接段74内。

步骤十三：抽干管节连接箱20内的水，并移除液压顶推台车270，再通过在最后一段管节的尾部外表面与顶推侧接岸结构2的管节连接箱20的内表面之间灌注混凝土固结在顶推侧接岸结构2内，同时抽干接力人工岛7的人工岛管节锚固箱76内的水，拆除顶推导梁和牵引索8，并移除人工岛牵引锚碇段75a内的墩台和牵引装置750，再通过将第一段管节的头部外表面与接力人工岛7的人工岛管节锚固箱76的内表面之间灌注混凝土固结在接力人工岛7内；

步骤十四：逐段对管节的给排水室灌水调节浮重比，然后逐道调整斜拉索索力。

步骤十五：悬浮隧道内后续附属设施施工。

本发明的水下悬浮隧道可以每跨悬浮隧道同时施工，并参照上述步骤四至步骤十五。

以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。

Claims (7)

1.一种人工岛接力延伸的斜拉锚碇式悬浮隧道结构，包括陆域斜坡隧道、接岸结构、水中悬浮隧道、若干座接力人工岛和拉索锚碇系统；所述陆域斜坡隧道包括顶推侧陆域斜坡隧道和接收侧陆域斜坡隧道；所述接岸结构包括一一对应地设在顶推侧海岸上和接收侧海岸上的顶推侧接岸结构和接收侧接岸结构；所述顶推侧陆域斜坡隧道的临水端和接收侧陆域斜坡隧道的临水端一一对应地与顶推侧接岸结构的背水端和接收侧接岸结构的背水端连接；所述水中悬浮隧道由多段管节连接而成，每段管节内均通过上隔板和下隔板分隔成隧道上层、隧道中层和隧道下层，隧道上层空间为工艺室；隧道中层为隧道交通室；隧道下层为给排水室；若干座接力人工岛沿所述水中悬浮隧道的轴线方向间隔设置，使整个水中悬浮隧道被分成若干跨悬浮隧道；其特征在于，

所述顶推侧接岸结构由海域至陆域依次包括：水下护岸段、起步段、洞口段挡墙、洞口段、临水侧墙体、止推段、密封段、对接段、顶推段、水平运输段和背水侧墙体；所述对接段和顶推段设在能开启和封闭的管节连接箱内；所述接收侧接岸结构由海域至陆域依次包括：水下护岸段、接收段、洞口段挡墙、洞口段、临水侧墙体、管节稳定段、密封段、管节固结段、牵引锚碇段和背水侧墙体；

所述水中悬浮隧道的多段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；最后一跨悬浮隧道的最后一段管节的尾部外表面与顶推侧接岸结构内的管节连接箱内表面之间通过灌注混凝土固结；第一跨悬浮隧道的第一段管节的头部外表面与接收侧接岸结构内的管节固结段的内表面之间通过灌注混凝土固结；

每座接力人工岛均设置管节连接系统，该管节连接系统设置在接力人工岛的地下并包括相对顶推侧海岸设置的人工岛接收侧接岸结构和相对接收侧海岸设置人工岛顶推侧接岸结构；所述人工岛接收侧接岸结构包括由海域至岛内依次设置的人工岛接收段、人工岛接收侧岛壁段、人工岛接收侧止推段、人工岛锚固连接段和人工岛牵引锚碇段；所述人工岛顶推侧接岸结构包括由岛内至海域依次设置的人工岛顶推段、人工岛管节连接段、人工岛顶推侧止推段、人工岛顶推侧岛壁段和人工岛起步段；进入接力人工岛中的后序跨悬浮隧道的第一段管节的头部外表面与所述人工岛锚固连接段的内表面之间通过灌注混凝土固结；顶推遗留在接力人工岛中的前续跨悬浮索道的最后一段管节的尾部外表面与所述人工岛顶推段至人工岛管节连接段的内表面之间通过灌注混凝土固结；

所述拉索锚碇系统采用双向单索面或双向双索面并包括若干对斜拉索锚碇人工岛和多组斜拉索；每对拉索锚碇人工岛对称地设在每跨悬浮隧道的跨中两侧；每组斜拉索设在每跨悬浮隧道与每对拉索锚碇人工岛之间；每组斜拉索包括多道斜拉索；每座斜拉索锚碇人工岛均包括下部的岛基和上部的由筒式岛壁和岛内体构成的直立式岛体；每座拉索锚碇人工岛上均设置一组岛壁拉索管道、一组拉索转向墩、斜拉索接收房和拉索坡道；一组岛壁拉索管道预埋在拉索锚碇人工岛的筒式岛壁中，并且一组岛壁斜拉索管道的轴线一一对应地与多道锚固在悬浮隧道一侧外表面的斜拉索的轴线一致；一组拉索转向墩与一组岛壁拉索管道一一对应地设在拉索锚碇人工岛内并靠近筒式岛壁的内壁；所述斜拉索接收房设在所述拉索锚碇人工岛的岛内体的高出水面的地面上，该斜拉索接收房的下部设置拉索锚碇墩；所述拉索坡道设在一组拉索转向墩与拉索锚碇墩之间；多道斜拉索的一端间隔地锚固在每跨悬浮隧道的两侧外表面的拉索锚上，多道斜拉索的另一端一一对应地穿过设在一对拉索锚碇人工岛上的一组岛壁拉索管道后，再通过一组拉索转向墩转向，然后沿拉索坡道向上引伸至地面上，最后锚固于拉索锚碇墩上。

2.根据权利要求1所述的人工岛接力延伸的斜拉锚碇式悬浮隧道结构，其特征在于，

所述顶推侧接岸结构的水下护岸段位于接岸结构临水侧的水下边坡上，坡面上抛石防止冲刷；

所述顶推侧接岸结构的起步段为所述洞口段挡墙至水下护岸段的坡顶线之间的水平段，该起步段的设计高程为水中悬浮隧道断面的设计底高程，形成水中悬浮隧道两岸的搁置面；

所述顶推侧接岸结构的洞口段设在所述洞口段挡墙与所述临水侧墙体之间；所述顶推侧接岸结构的洞口段在临水侧墙体的前侧面上还设置临时封门及相应的止水装置；所述临时封门上设置堵水塞；

所述顶推侧接岸结构的止推段位于临水侧墙体的后侧并为密封箱室结构，该止推段的顶部开设人孔并设置嵌入式盖板，止推段内设置抱箍式止推装置；

所述顶推侧接岸结构的密封段位于所述止推段的后侧，该密封段为一堵开设了墙洞的密封墙体，该密封墙体的前、后侧面上各自沿所述墙洞的一周设置密封抱箍，并在墙洞与管节的外表面之间设置止水条；

所述顶推侧接岸结构的对接段位于所述密封段的后侧，即在管节顶推前行后遗留外露在密封段的后侧用于与后续的管节对接的位置，该对接段的长度为管节遗留外露的长度；

所述顶推侧接岸结构的顶推段位于对接段的后侧，该顶推段的底部设置搬运气囊；该顶推段的后部设置顶推台车就位段，并在管节连接箱的两侧壁的中部各自设置一个牛腿，并在两个牛腿上各自设置一根顶推台车轨道，并在管节连接箱的两个牛腿上的管节对接位置设置止推座；

所述顶推侧接岸结构的水平运输段的长度不小于每段隧道管节的长度，该水平运输段的底部设置由千斤顶驱动的顶升梁；

所述接收侧接岸结构的水下护岸段、接收段、洞口段挡墙、洞口段、临水侧墙体、密封段和背水侧墙体的结构一一对应地与顶推侧接岸结构的水下护岸段、起步段、洞口段挡墙、洞口段、临水侧墙体、密封段和背水侧墙体的结构相同；

所述接收侧接岸结构的临水侧墙体上开设墙洞，该临水侧墙体的迎水面上沿墙洞设置止水装置；

所述管节稳定段位于临水侧墙体的后方并为钢筋混凝土箱体结构，内设抱箍式稳定装置；

所述密封段位于管节稳定段的后方，该密封段为一堵开设了墙洞的密封墙，该密封墙的迎水面上沿墙洞也设置止水装置；

所述管节固结段位于所述密封段的后方并设置能开启和封闭的管节锚固箱，其结构与并与管节稳定段的结构相同，该管节锚固箱的尾部设置钢封门；

所述牵引锚碇段位于所述管节锚固箱的钢封门与所述背水侧墙体之间，该牵引锚碇段的底部设置一个钢筋混凝土墩台，墩台下设桩基，墩台上设大功率的牵引索的牵引装置。

3.根据权利要求1所述的人工岛接力延伸的斜拉锚碇式悬浮隧道结构，其特征在于，

所述管节接头为承插式接头，并在每段管节的承口的外表面和插口的内表面上各自均布并对应地径向开设多个埋头式接头螺栓孔；

所述接头紧固件包括接头内紧固件和接头外紧固件；所述接头内紧固件为插设在所述接头螺栓孔中的高强不锈钢螺栓、螺母及垫片并采用垂直锚固型式；所述接头外紧固件包括若干个设置在每段管节的内表面上并靠近管口的锚碇座和通过锚具连接在两段对接的管节的锚碇座之间的钢绞线或预应力钢筋；

所述接头填缝料包括填设在两段对接的管节的承口的内表面和插口的外表面之间的接头缝隙填缝料和填设在两段对接的管节的接头螺栓孔内的螺栓孔填缝料；

所述接头止水材料包括设在两段对接的管节的承口的端面与插口的止封面之间的外层止水圈和设在插口的端面和承口的止封面之间的内层止水圈。

4.根据权利要求1所述的人工岛接力延伸的斜拉锚碇式悬浮隧道结构，其特征在于，每座接力人工岛的立面包括下部的岛基和上部的由筒式岛壁和岛内体构成的直立式岛体；

所述人工岛接收段为上层岛基至筒式岛壁外的水平段，该人工岛接收段的设计高程为悬浮隧道断面的设计底高程；

所述人工岛接收侧岛壁段为筒式岛壁的预留洞口；

所述人工岛接收侧止推段位于人工岛接收侧岛壁段的前侧并位于各自开设了墙洞的接收侧止推段前密封墙和接收侧止推段后密封墙之间的一个密封箱室内，该密封箱室的顶部开设人孔并设置嵌入式盖板；在人工岛接收侧止推段内设置抱箍式止推装置；所述接收侧止推段前密封墙和接收侧止推段后密封墙上各自沿所述墙洞的一周设置止水装置，并在墙洞与管节的外表面之间设置止水条；

所述人工岛锚固连接段位于所述人工岛接收侧止推段的前侧，人工岛锚固连接段设置能开启和封闭的人工岛管节锚固箱，该人工岛锚固连接段的长度至少为一段管节的长度；

所述人工岛牵引锚碇段位于所述人工岛锚固连接段的前侧，该人工岛牵引锚碇段内设置牵引索的牵引装置；

所述人工岛顶推侧止推段、人工岛顶推侧岛壁段和人工岛起步段一一对应地与所述人工岛接收侧止推段、人工岛接收侧岛壁段和人工岛接收段的结构相同；

所述人工岛管节连接段和人工岛顶推段均位于一个能开启和封闭的人工岛管节连接箱内；

所述人工岛管节连接段位于人工岛顶推侧止推段的后侧，即在管节顶推前行后遗留外露在顶推侧止推段后密封墙的后侧用于与后续的管节对接的位置，该人工岛管节连接段的长度为管节遗留外露的长度；

所述人工岛顶推段位于人工岛管节连接段的后侧，该人工岛顶推段的后部设置顶推台车就位段；在人工岛管节连接箱的两侧壁的中部各自设置一个牛腿，并在两个牛腿上各自设置一根顶推台车轨道；

所述接力人工岛上还设置管节供给系统，该管节供给系统包括管节水平转向段和运输斜坡道，所述管节水平转向段位于所述人工岛牵引锚碇段与人工岛顶推段之间；所述运输斜坡道垂直于隧道轴线设置且下端口与所述管节水平转向段连通、上端口位于接力人工岛的地面。

5.根据权利要求1所述的人工岛接力延伸的斜拉锚碇式悬浮隧道结构，其特征在于，一组岛壁拉索管道的数量与一组拉索转向墩的数量均与一组斜拉索的数量相同；每个岛壁拉索管道的内腔中还各自设置一根拉索保护套管；

每个岛壁拉索管道的外端底部均高于水中悬浮隧道的高程且不高于航道最小底高程；

每个拉索转向墩的底部均高于水中悬浮隧道的高程且不高于航道底高程；一组拉索转向墩的内部一一对应地沿一组岛壁斜拉索管道的轴线方向各自设置一条拉索通道，每条拉索通道上均预埋有转向导缆器；

所述斜拉索接收房的拉索锚碇墩的上部为斜拉索锚碇监控室，该斜拉索锚碇监控室内设置拉索应力监控系统；

所述拉索锚碇墩上朝着悬浮隧道的一侧设置一组导缆器，一组导缆器的数量与一组斜拉索的数量相同，在一组导缆器的后方一一对应地开设一组索力监测槽，每个索力监测槽内均设置索力监测器，每个索力监测槽的前、后端一一对应地设置前、后锚碇块，每个后锚碇块的后方均设置一个电动锚机。

6.根据权利要求1所述的人工岛接力延伸的斜拉锚碇式悬浮隧道结构，其特征在于，所述顶推侧陆域斜坡隧道和接收侧陆域斜坡隧道均由地面向下依次设明挖现浇隧道和矿山掘进法隧道；明挖现浇隧道由地面向下依次设敞开段、光栅段和暗埋段。

7.根据权利要求1或4所述的人工岛接力延伸的斜拉锚碇式悬浮隧道结构，其特征在于，所述岛基采用在超大型混凝土浮箱下潜形成的围堰中回填砂构筑；所述筒式岛壁由钢筒式格体和其内部的密实填料共同构成，所述岛内体采用回填砂构筑。

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