CN113216262A - 一种海底水下悬浮隧道结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种海底水下悬浮隧道结构，属于隧道技术领域。包括隧道本体，所述隧道本体包括隧道主体段以及分别对称设置在隧道主体段两侧的两个隧道第一支段和两个隧道第二支段，且两个隧道第一支段和两个隧道第二支段均与隧道主体段的内部相连通，隧道主体段的一端设有位于洞口正下方的承接机构；它还公开了施工方法。本发明不仅结构设计合理，而且对接方式简单有效，隧道对接通过浇筑连接的方式，提高了隧道对接的稳定性，对施工的过程加入海底观察和密封性能测试的功能，这样不仅实现了海底施工易操作，提高隧道对接的精准性和效率，而且还提供了非常安全的施工环境，同时整个隧道设计了逃生应急通道，对隧道的整体安全性能进行了提高。

Description

一种海底水下悬浮隧道结构及其施工方法

技术领域

本发明属于隧道技术领域，涉及一种海底水下悬浮隧道结构及其施工方法。

背景技术

悬浮隧道，又名阿基米德桥，它是一个圆形或椭圆形的管道结构，被悬挂在数个浮体(浮桥船)下，形成可供通行的水下隧道。为避免影响水上交通及被天气影响，隧道建于水底，但为免承受过大水压，常建于20-50米深，也便于大吨位船只通行。为保持水中深度，隧道以钢索及浮台固定，防止太浅或太深。水下悬浮隧道横截面可以为椭圆形或圆形，长度可达几千米，宽度可达几十米，可通行汽车，也可建成多通道，同时通行汽车和火车。

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。

悬浮隧道目前在世界上尚未形成系统、完备的理论体系，需要突破长跨度悬浮结构流固耦合机理、深水环境下悬浮隧道结构承载力特性、恶劣海况下结构支撑系统稳定性等重大核心科学难题，以及结构设计标准体系制定、高韧性高强度特殊结构新材料研发、深水复杂条件施工工艺、工法、装备制造、风险评估等一系列工程技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明为了解决现有悬浮隧道结构存在设计不合理、不便于海底施工、不便于相互稳定对接，影响悬浮隧道运行稳定性以及使用寿命的问题，提供一种海底水下悬浮隧道结构及其施工方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种海底水下悬浮隧道结构，包括隧道本体，所述隧道本体包括隧道主体段以及分别对称设置在隧道主体段两侧的两个隧道第一支段和两个隧道第二支段，且两个隧道第一支段和两个隧道第二支段均与隧道主体段的内部相连通，隧道主体段的一端设有位于洞口正下方的承接机构，隧道主体段的两端分别设有用于对隧道主体段内部进行封堵的前封堵机构和后封堵机构，且前封堵机构靠近承接机构，隧道主体段与隧道第二支段之间设有同一组施工观察机构，隧道主体段与隧道第一支段之间设有同一组用于对施工观察机构进行支撑的支撑机构，隧道主体段上设有悬浮机构，隧道主体段的两端设有用于对两个隧道主体对接时进行防水密封的密封机构，隧道第一支段远离隧道主体段内部的洞口处设有结构相同、尺寸不同的承接机构、前封堵机构和密封机构，隧道第二支段远离隧道主体段内部的洞口处设有结构相同、尺寸不同的后封堵机构。

进一步，所述承接机构包括固定浇筑在隧道主体段一端的梯形混凝土砌块，梯形混凝土砌块的顶部均布有多个混凝土浇筑槽，梯形混凝土砌块上等距固定套设有多个防水密封圈，且多个防水密封圈分别与多个混凝土浇筑槽交叉排布，隧道主体段远离梯形混凝土砌块的一端设有与梯形混凝土砌块对应配合使用的插接口。

进一步，所述隧道主体段的底部内壁均布有多个与插接口内部相通的井道，且井道的数量与混凝土浇筑槽的大小和数量均一致，多个井道内均密封设有井盖，多个井盖的顶部均贯穿固定连接有第二排水管，多个第二排水管上均设有控制阀。

进一步，所述前封堵机构包括固定连接在隧道主体段一端洞口处的前部环形钢板，前部环形钢板靠隧道外的一侧通过螺栓固定连接有多个外部密封板，且多个外部密封板呈上下排列并密封接触，前部环形钢板的一侧固定连接有与多个外部密封板均紧密接触的外部密封圈。

进一步，所述后封堵机构包括固定连接在隧道主体段另一端洞口处的后部环形钢板，后部环形钢板靠隧道内的一侧通过螺栓固定连接有多个内部密封板，且多个内部密封板呈上下排列并密封接触，后部环形钢板的一侧固定连接有与多个内部密封板均紧密接触的内部密封圈，位于下方的其中一个内部密封板上贯穿固定连接有第一排水管，第一排水管上设有控制阀。

进一步，所述施工观察机构包括固定浇筑在隧道第二支段远离隧道第一支段一侧的人行隧道，人行隧道的一端与隧道第二支段的内部相连通，人行隧道的另一端为封口设置，人行隧道靠近隧道主体段的一侧设有钢化玻璃透视窗，人行隧道的两侧分别通过多个第一连接柱与隧道主体段的一侧和隧道第二支段的一侧支撑连接。

进一步，所述支撑机构包括固定浇筑在隧道第一支段远离隧道第二支段一侧的混凝土支撑柱，混凝土支撑柱远离隧道第一支段的一端设有与人行隧道对应配合使用的支撑槽，混凝土支撑柱与隧道主体段之间通过多个第二连接柱支撑连接。

进一步，所述悬浮机构包括隧道主体段相互远离的一侧均对称浇筑的两个混凝土支块，多个混凝土支块的顶部均固定连接有内螺纹柱，位于同一侧的两个内螺纹柱上固定套设有同一个悬浮气垫。

进一步，所述密封机构包括固定浇筑在隧道主体段靠近承接机构一端的环形对接块，且承接机构和隧道洞口均位于环形对接块的内侧，环形对接块远离隧道主体段的一侧固定连接有防水密封环，隧道主体段的另一端设有与环形对接块对应配合使用的环形对接槽，隧道主体段的一侧呈环形等距开设有多个与环形对接槽相通的排水孔。

一种海底水下悬浮隧道结构的施工方法，包括如下步骤：

S1、首先将梯形混凝土砌块插入另一个隧道本体上的插接口内，完成对两个隧道本体的定位对接，通过防水密封圈与插接口内壁的密封接触，可以对插接口起到密封的效果，防止外界的海水进入插接口内，影响后期的浇注连接工作；

S2、当梯形混凝土砌块插入插接口的同时，通过第二排水管外接抽水泵，并通过排水管将插接口内的水再次抽入进海里，以此保证梯形混凝土砌块可以在插接口内继续深入移动；

S3、在梯形混凝土砌块继续深入后，此时环形对接块延伸进环形对接槽内，并将环形对接槽内的水通过排水孔挤出，以此便于环形对接块的插接，此时完成对两个隧道主体段的密封对接；

S4、在隧道主体段对接的同时，隧道第一支段和隧道第二支段以相同的方式进行密封对接；

S5、在隧道主体段对接的同时，人行隧道的一端延伸进支撑槽内，以此提高人行隧道的支撑稳定性和整个隧道本体的对接稳定性；

S6、两个隧道本体对接完成后，两个隧道本体上的前封堵机构与后封堵机构之间形成一个密封空间，此时通过第一排水管外接抽水泵，并通过排水管将该密封空间里的水抽入进海里，当排水管不出水时，则表明该空间内的水已经被抽完，以此证明两个隧道本体对接后的密封性好，当排水管一直处于排水状态，则表明该空间出现渗水的情况，其密封性没做好，则需要重新进行对接工作；

S7、当密封空间内的水抽完时，也保证了该空间的安全性和可操作性，这时从上到下依次卸下外部密封板，在卸下最上面的外部密封板时，可以进行前期的安全检查，确保安全后再继续往下卸掉全部外部密封板，此时可以进入该空间进行进一步的密封加强工作；

S8、当插接口内的水抽完后，此时打开井盖，而井道正好与混凝土浇筑槽相对应，可以再次通过抽水管将混凝土浇筑槽内的水抽取干净，以此便于操作人员进入施工；

S9、在混凝土浇筑槽和井道内铺设钢筋，然后浇筑混凝土形成混凝土支柱，以此完成对梯形混凝土砌块与隧道主体段的浇筑加固工作，最后将井道进行填埋覆盖，铺设成汽车行驶道路；

S10、将两个隧道本体对接加固完成后，将内部密封板全部拆下，在拆取最上面的内部密封板时，仍然可以先进行安全检查，确保没有渗水情况后再进行全部拆除，以此可以进入下一个隧道主体段进行施工操作；

S11、将前部环形钢板和后部环形钢板也同时拆除，并在两个隧道主体段的对接处进行道路铺设以及壁面的填补，形成一段完整的隧道；

S12、在两个隧道本体对接时，工作人员可以通过隧道第二支段进入人行隧道内，并通过钢化玻璃透视窗可以近距离观察两个隧道本体的对接情况，可以与海面上的操作人员进行对话沟通，提高对接的精准度和效率，在观察时可以利用强光通过钢化玻璃透视窗照射进海里进行观察；

S13、对接完成后，将人行隧道的洞口利用砖块和水泥等方式进行防水封堵，防止长时间受压导致钢化玻璃透视窗的碎裂，进而导致隧道渗水，引发安全事故；

S14、最后在悬浮气垫的作用下，可以将隧道本体进行悬浮托起，提高隧道整体的稳定性；

S15、当隧道第一支段和隧道第二支段对接相通后，可以形成一条紧急逃生通道，也可以作为紧急救援通道，不仅加强了隧道的连接，使其悬浮稳定性更好，而且还提高了隧道的安全性能。

本发明的有益效果在于：

1、本发明所公开的一种海底水下悬浮隧道结构，通过梯形混凝土砌块与插接口的配合，可以对隧道起到定位对接的效果，便于整体的对接，同时通过防水密封圈可以对插接口起到密封的效果，防止海水的进入。

2、本发明所公开的一种海底水下悬浮隧道结构，通过井道、井盖和第二排水管的设计，可以对插接口和混凝土浇筑槽内的水进行抽取，不仅保证了梯形混凝土砌块的顺利插接，还可以实现对密封性能的测试，同时通过井道与混凝土浇筑槽的配合，可以使梯形混凝土砌块与隧道主体段进行浇筑固定，提高隧道整个的对接强度。

3、本发明所公开的一种海底水下悬浮隧道结构，通过前封堵机构、后封堵机构和密封机构的配合，不仅可以对隧道主体段的内部起到密封防水的作用，还能在两个隧道本体对接后，形成一个密封空间，便于对密封性能的测试，也同时便于后期的对接施工，给施工带来了更多的可能性和安全性。

4、本发明所公开的一种海底水下悬浮隧道结构，通过施工观察机构和支撑机构的配合，不仅可以对施工观察机构起到支撑的作用，提高工作人员工作环境的安全性，还可以对整个隧道起到进一步的稳定对接效果，同时通过对隧道本体的对接情况进行观察，可以提高隧道本体对接的精准度和效率。

5、本发明所公开的一种海底水下悬浮隧道结构，通过悬浮气垫可以将隧道本体进行悬浮托起，提高隧道整体的稳定性，并且通过内螺纹柱便于对隧道本体与起吊装置的连接，进而便于对隧道整体的运输操作。

6、本发明所公开的一种海底水下悬浮隧道结构，通过隧道第一支段和隧道第二支段对接相通后，可以形成一条紧急逃生通道，也可以作为紧急救援通道，不仅加强了隧道的连接，使其悬浮稳定性更好，而且还提高了隧道的安全性能。

本发明不仅结构设计合理，而且对接方式简单有效，隧道对接通过浇筑连接的方式，提高了隧道对接的稳定性，对施工的过程加入海底观察和密封性能测试的功能，这样不仅实现了海底施工易操作，提高隧道对接的精准性和效率，而且还提供了非常安全的施工环境，同时整个隧道设计了逃生应急通道，对隧道的整体安全性能进行了提高。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为本发明一种海底水下悬浮隧道结构的主体施工结构示意图；

图2为本发明一种海底水下悬浮隧道结构中多个隧道本体对接结构示意图；

图3为本发明一种海底水下悬浮隧道结构中单个隧道本体整体结构俯视图；

图4为本发明一种海底水下悬浮隧道结构中单个隧道本体整体结构剖视图；

图5为本发明一种海底水下悬浮隧道结构的隧道本体段局部结构立体图；

图6为本发明一种海底水下悬浮隧道结构图5的另一视角结构示意图；

图7为本发明一种海底水下悬浮隧道结构图5去掉外部密封板的结构示意图；

图8为本发明一种海底水下悬浮隧道结构图6去掉内部密封板的结构示意图；

图9为本发明一种海底水下悬浮隧道结构图7的整体结构剖视图；

图10为本发明一种海底水下悬浮隧道结构图8的整体结构剖视图；

图11为本发明一种海底水下悬浮隧道结构图9的进一步结构剖视图；

图12为本发明一种海底水下悬浮隧道结构图11的进一步结构剖视图；

图13为本发明一种海底水下悬浮隧道结构中井盖结构立体图；

图14为本发明一种海底水下悬浮隧道结构的多个隧道本体对接结构立体图。

附图标记：1、隧道主体段；2、隧道第一支段；3、隧道第二支段；4、承接机构；41、梯形混凝土砌块；42、混凝土浇筑槽；43、防水密封圈；5、前封堵机构；51、前部环形钢板；52、外部密封圈；53、外部密封板；6、后封堵机构；61、后部环形钢板；62、内部密封圈；63、内部密封板；64、第一排水管；7、施工观察机构；71、人行隧道；72、钢化玻璃透视窗；73、第一连接柱；8、支撑机构；81、混凝土支撑柱；82、支撑槽；83、第二连接柱；9、悬浮机构；91、混凝土支块；92、内螺纹柱；93、悬浮气垫；10、插接口；11、井道；12、井盖；13、第二排水管；14、环形对接块；141、防水密封环；15、环形对接槽；16、排水孔。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

实施例一

如图2-14所示，一种海底水下悬浮隧道结构，包括隧道本体，隧道本体包括隧道主体段1以及分别对称设置在隧道主体段1两侧的两个隧道第一支段2和两个隧道第二支段3，且两个隧道第一支段2和两个隧道第二支段3均与隧道主体段1的内部相连通，隧道主体段1的一端设有位于洞口正下方的承接机构4，隧道主体段1的两端分别设有用于对隧道主体段1内部进行封堵的前封堵机构5和后封堵机构6，且前封堵机构5靠近承接机构4，隧道主体段1与隧道第二支段3之间设有同一组施工观察机构7，隧道主体段1与隧道第一支段2之间设有同一组用于对施工观察机构7进行支撑的支撑机构8，隧道主体段1上设有悬浮机构9，隧道主体段1的两端设有用于对两个隧道主体对接时进行防水密封的密封机构，隧道第一支段2远离隧道主体段1内部的洞口处设有结构相同、尺寸不同的承接机构4、前封堵机构5和密封机构，隧道第二支段3远离隧道主体段1内部的洞口处设有结构相同、尺寸不同的后封堵机构6。

本发明不仅结构设计合理，而且对接方式简单有效，隧道对接通过浇筑连接的方式，提高了隧道对接的稳定性，对施工的过程加入海底观察和密封性能测试的功能，这样不仅实现了海底施工易操作，提高隧道对接的精准性和效率，而且还提供了非常安全的施工环境，同时整个隧道设计了逃生应急通道，对隧道的整体安全性能进行了提高。

本发明中，承接机构4包括固定浇筑在隧道主体段1一端的梯形混凝土砌块41，梯形混凝土砌块41的顶部均布有多个混凝土浇筑槽42，梯形混凝土砌块41上等距固定套设有多个防水密封圈43，且多个防水密封圈43分别与多个混凝土浇筑槽42交叉排布，隧道主体段1远离梯形混凝土砌块41的一端设有与梯形混凝土砌块41对应配合使用的插接口10，通过梯形混凝土砌块41与插接口10的配合，可以使两个隧道本体进行支撑对接，并通过防水密封圈43可以对海水起到隔断阻挡的效果。

本发明中，前封堵机构5包括固定连接在隧道主体段1一端洞口处的前部环形钢板51，前部环形钢板51靠隧道外的一侧通过螺栓固定连接有多个外部密封板53，且多个外部密封板53呈上下排列并密封接触，前部环形钢板51的一侧固定连接有与多个外部密封板53均紧密接触的外部密封圈52，通过前封堵机构5可以对隧道主体段1的一端进行防水封堵。

本发明中，后封堵机构6包括固定连接在隧道主体段1另一端洞口处的后部环形钢板61，后部环形钢板61靠隧道内的一侧通过螺栓固定连接有多个内部密封板63，且多个内部密封板63呈上下排列并密封接触，后部环形钢板61的一侧固定连接有与多个内部密封板63均紧密接触的内部密封圈62，位于下方的其中一个内部密封板63上贯穿固定连接有第一排水管64，第一排水管64上设有控制阀，通过后封堵机构6可以对隧道主体段1的另一端进行防水封堵，配合前封堵机构5可以对隧道主体段1的内部起到密封的作用，防止海水进入。

本发明中，悬浮机构9包括隧道主体段1相互远离的一侧均对称浇筑的两个混凝土支块91，多个混凝土支块91的顶部均固定连接有内螺纹柱92，位于同一侧的两个内螺纹柱92上固定套设有同一个悬浮气垫93，通过悬浮机构9可以将隧道本体进行悬浮托起，提高隧道整体的稳定性。

本发明中，密封机构包括固定浇筑在隧道主体段1靠近承接机构4一端的环形对接块14，且承接机构4和隧道洞口均位于环形对接块14的内侧，环形对接块14远离隧道主体段1的一侧固定连接有防水密封环141，隧道主体段1的另一端设有与环形对接块14对应配合使用的环形对接槽15，隧道主体段1的一侧呈环形等距开设有多个与环形对接槽15相通的排水孔16，通过密封机构可以加强两个隧道本体对接的密封性，同时也给工作人员提供了施工的可能性和安全性。

实施例二

本实施例作为上一实施例的进一步改进：如图2-14所示，一种海底水下悬浮隧道结构，包括隧道本体，隧道本体包括隧道主体段1以及分别对称设置在隧道主体段1两侧的两个隧道第一支段2和两个隧道第二支段3，且两个隧道第一支段2和两个隧道第二支段3均与隧道主体段1的内部相连通，隧道主体段1的一端设有位于洞口正下方的承接机构4，隧道主体段1的两端分别设有用于对隧道主体段1内部进行封堵的前封堵机构5和后封堵机构6，且前封堵机构5靠近承接机构4，隧道主体段1与隧道第二支段3之间设有同一组施工观察机构7，隧道主体段1与隧道第一支段2之间设有同一组用于对施工观察机构7进行支撑的支撑机构8，隧道主体段1上设有悬浮机构9，隧道主体段1的两端设有用于对两个隧道主体对接时进行防水密封的密封机构，隧道第一支段2远离隧道主体段1内部的洞口处设有结构相同、尺寸不同的承接机构4、前封堵机构5和密封机构，隧道第二支段3远离隧道主体段1内部的洞口处设有结构相同、尺寸不同的后封堵机构6。

本发明不仅结构设计合理，而且对接方式简单有效，隧道对接通过浇筑连接的方式，提高了隧道对接的稳定性，对施工的过程加入海底观察和密封性能测试的功能，这样不仅实现了海底施工易操作，提高隧道对接的精准性和效率，而且还提供了非常安全的施工环境，同时整个隧道设计了逃生应急通道，对隧道的整体安全性能进行了提高。

本发明中，承接机构4包括固定浇筑在隧道主体段1一端的梯形混凝土砌块41，梯形混凝土砌块41的顶部均布有多个混凝土浇筑槽42，梯形混凝土砌块41上等距固定套设有多个防水密封圈43，且多个防水密封圈43分别与多个混凝土浇筑槽42交叉排布，隧道主体段1远离梯形混凝土砌块41的一端设有与梯形混凝土砌块41对应配合使用的插接口10，通过梯形混凝土砌块41与插接口10的配合，可以使两个隧道本体进行支撑对接，并通过防水密封圈43可以对海水起到隔断阻挡的效果。

本发明中，隧道主体段1的底部内壁均布有多个与插接口10内部相通的井道11，且井道11的数量与混凝土浇筑槽42的大小和数量均一致，多个井道11内均密封设有井盖12，多个井盖12的顶部均贯穿固定连接有第二排水管13，多个第二排水管13上均设有控制阀，通过井道11与混凝土浇筑槽42的配合，可以对梯形混凝土砌块41与隧道主体段1进行浇筑连接，从而提高隧道本体的连接稳定性，并通过第二排水管13可以对插接口10内的水进行抽取，便于进行施工操作以及对密封性能的测试。

本发明中，前封堵机构5包括固定连接在隧道主体段1一端洞口处的前部环形钢板51，前部环形钢板51靠隧道外的一侧通过螺栓固定连接有多个外部密封板53，且多个外部密封板53呈上下排列并密封接触，前部环形钢板51的一侧固定连接有与多个外部密封板53均紧密接触的外部密封圈52，通过前封堵机构5可以对隧道主体段1的一端进行防水封堵。

本发明中，后封堵机构6包括固定连接在隧道主体段1另一端洞口处的后部环形钢板61，后部环形钢板61靠隧道内的一侧通过螺栓固定连接有多个内部密封板63，且多个内部密封板63呈上下排列并密封接触，后部环形钢板61的一侧固定连接有与多个内部密封板63均紧密接触的内部密封圈62，位于下方的其中一个内部密封板63上贯穿固定连接有第一排水管64，第一排水管64上设有控制阀，通过后封堵机构6可以对隧道主体段1的另一端进行防水封堵，配合前封堵机构5可以对隧道主体段1的内部起到密封的作用，防止海水进入。

本发明中，施工观察机构7包括固定浇筑在隧道第二支段3远离隧道第一支段2一侧的人行隧道71，人行隧道71的一端与隧道第二支段3的内部相连通，人行隧道71的另一端为封口设置，人行隧道71靠近隧道主体段1的一侧设有钢化玻璃透视窗72，人行隧道71的两侧分别通过多个第一连接柱73与隧道主体段1的一侧和隧道第二支段3的一侧支撑连接，通过施工观察机构7便于对隧道本体的对接情况进行观察，可以提高隧道本体对接的精准度和效率。

本发明中，支撑机构8包括固定浇筑在隧道第一支段2远离隧道第二支段3一侧的混凝土支撑柱81，混凝土支撑柱81远离隧道第一支段2的一端设有与人行隧道71对应配合使用的支撑槽82，混凝土支撑柱81与隧道主体段1之间通过多个第二连接柱83支撑连接，通过支撑机构8不仅可以对施工观察机构7起到支撑的作用，提高工作人员工作环境的安全性，还可以对整个隧道起到进一步的稳定对接。

本发明中，悬浮机构9包括隧道主体段1相互远离的一侧均对称浇筑的两个混凝土支块91，多个混凝土支块91的顶部均固定连接有内螺纹柱92，位于同一侧的两个内螺纹柱92上固定套设有同一个悬浮气垫93，通过悬浮机构9可以将隧道本体进行悬浮托起，提高隧道整体的稳定性。

本发明中，密封机构包括固定浇筑在隧道主体段1靠近承接机构4一端的环形对接块14，且承接机构4和隧道洞口均位于环形对接块14的内侧，环形对接块14远离隧道主体段1的一侧固定连接有防水密封环141，隧道主体段1的另一端设有与环形对接块14对应配合使用的环形对接槽15，隧道主体段1的一侧呈环形等距开设有多个与环形对接槽15相通的排水孔16，通过密封机构可以加强两个隧道本体对接的密封性，同时也给工作人员提供了施工的可能性和安全性。

实施例二相对于实施例一的优点在于：

一、通过井道11与混凝土浇筑槽42的配合，可以对梯形混凝土砌块41与隧道主体段1进行浇筑连接，从而提高隧道本体的连接稳定性，并通过第二排水管13可以对插接口10内的水进行抽取，便于进行施工操作以及对密封性能的测试；

二、通过施工观察机构7便于对隧道本体的对接情况进行观察，可以提高隧道本体对接的精准度和效率；

三、通过支撑机构8不仅可以对施工观察机构7起到支撑的作用，提高工作人员工作环境的安全性，还可以对整个隧道起到进一步的稳定对接。

一种海底水下悬浮隧道结构的施工方法，包括如下步骤：

S1、首先将梯形混凝土砌块41插入另一个隧道本体上的插接口10内，完成对两个隧道本体的定位对接，通过防水密封圈43与插接口10内壁的密封接触，可以对插接口10起到密封的效果，防止外界的海水进入插接口10内，影响后期的浇注连接工作；

S2、当梯形混凝土砌块41插入插接口10的同时，通过第二排水管13外接抽水泵，并通过排水管将插接口10内的水再次抽入进海里，以此保证梯形混凝土砌块41可以在插接口10内继续深入移动；

S3、在梯形混凝土砌块41继续深入后，此时环形对接块14延伸进环形对接槽15内，并将环形对接槽15内的水通过排水孔16挤出，以此便于环形对接块14的插接，此时完成对两个隧道主体段1的密封对接；

S4、在隧道主体段1对接的同时，隧道第一支段2和隧道第二支段3以相同的方式进行密封对接；

S5、在隧道主体段1对接的同时，人行隧道71的一端延伸进支撑槽82内，以此提高人行隧道71的支撑稳定性和整个隧道本体的对接稳定性；

S6、两个隧道本体对接完成后，两个隧道本体上的前封堵机构5与后封堵机构6之间形成一个密封空间，此时通过第一排水管64外接抽水泵，并通过排水管将该密封空间里的水抽入进海里，当排水管不出水时，则表明该空间内的水已经被抽完，以此证明两个隧道本体对接后的密封性好，当排水管一直处于排水状态，则表明该空间出现渗水的情况，其密封性没做好，则需要重新进行对接工作；

S7、当密封空间内的水抽完时，也保证了该空间的安全性和可操作性，这时从上到下依次卸下外部密封板53，在卸下最上面的外部密封板53时，可以进行前期的安全检查，确保安全后再继续往下卸掉全部外部密封板53，此时可以进入该空间进行进一步的密封加强工作；

S8、当插接口10内的水抽完后，此时打开井盖12，而井道11正好与混凝土浇筑槽42相对应，可以再次通过抽水管将混凝土浇筑槽42内的水抽取干净，以此便于操作人员进入施工；

S9、在混凝土浇筑槽42和井道11内铺设钢筋，然后浇筑混凝土形成混凝土支柱，以此完成对梯形混凝土砌块41与隧道主体段1的浇筑加固工作，最后将井道11进行填埋覆盖，铺设成汽车行驶道路；

S10、将两个隧道本体对接加固完成后，将内部密封板63全部拆下，在拆取最上面的内部密封板63时，仍然可以先进行安全检查，确保没有渗水情况后再进行全部拆除，以此可以进入下一个隧道主体段1进行施工操作；

S11、将前部环形钢板51和后部环形钢板61也同时拆除，并在两个隧道主体段1的对接处进行道路铺设以及壁面的填补，形成一段完整的隧道；

S12、在两个隧道本体对接时，工作人员可以通过隧道第二支段3进入人行隧道71内，并通过钢化玻璃透视窗72可以近距离观察两个隧道本体的对接情况，可以与海面上的操作人员进行对话沟通，提高对接的精准度和效率，在观察时可以利用强光通过钢化玻璃透视窗72照射进海里进行观察；

S13、对接完成后，将人行隧道71的洞口利用砖块和水泥等方式进行防水封堵，防止长时间受压导致钢化玻璃透视窗72的碎裂，进而导致隧道渗水，引发安全事故；

S14、最后在悬浮气垫93的作用下，可以将隧道本体进行悬浮托起，提高隧道整体的稳定性；

S15、当隧道第一支段2和隧道第二支段3对接相通后，可以形成一条紧急逃生通道，也可以作为紧急救援通道，不仅加强了隧道的连接，使其悬浮稳定性更好，而且还提高了隧道的安全性能。

如图1所示，本发明还提供了海底施工的对接方法：首先在陆域靠近海域50-100m的位置挖出20-50m深、100-200m宽的施工井道，在施工井道靠近海域的一侧做上防水加固层，将隧道初始段穿过陆域并延伸至海域，同时做好防水加固工作，而隧道初始段靠近施工井道的一端为开口，延伸至海域的一端设有相应的后封堵机构6、插接口10和环形对接槽15，通过在岸边先设置起吊装置将第一对接段放入海里与隧道初始段进行对接，而第一对接段相比第二对接段该段为本发明提出的隧道结构只缺少了隧道第一支段2的结构，其对接方式参照前面提出的一种海底水下悬浮隧道结构的施工方法，由于第一节点靠近陆域，因此起吊装置设在岸上即可，而水下观察作业可以通过系上安全绳索进行潜水等方式进行施工操作，当对接第二节点和之后节点时，由于离陆域相对较远，可以利用海洋工程船配合安装起吊装置进行隧道吊装工作，这时工作人员就可以进入人行隧道71进行施工观察，通过在内螺纹柱92内螺纹连接吊装螺杆，可以通过与起吊装置的配合实现对隧道的吊装连接，并且在隧道对接完成后，单独控制每个吊装螺杆转动即可脱离与内螺纹柱92的连接，吊装方式简单、稳定，并且后期便于拆卸分离，同时可实现连续性的对接工作。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种海底水下悬浮隧道结构，包括隧道本体，其特征在于，所述隧道本体包括隧道主体段(1)以及分别对称设置在隧道主体段(1)两侧的两个隧道第一支段(2)和两个隧道第二支段(3)，且两个隧道第一支段(2)和两个隧道第二支段(3)均与隧道主体段(1)的内部相连通，隧道主体段(1)的一端设有位于洞口正下方的承接机构(4)，隧道主体段(1)的两端分别设有用于对隧道主体段(1)内部进行封堵的前封堵机构(5)和后封堵机构(6)，且前封堵机构(5)靠近承接机构(4)，隧道主体段(1)与隧道第二支段(3)之间设有同一组施工观察机构(7)，隧道主体段(1)与隧道第一支段(2)之间设有同一组用于对施工观察机构(7)进行支撑的支撑机构(8)，隧道主体段(1)上设有悬浮机构(9)，隧道主体段(1)的两端设有用于对两个隧道主体对接时进行防水密封的密封机构，隧道第一支段(2)远离隧道主体段(1)内部的洞口处设有结构相同、尺寸不同的承接机构(4)、前封堵机构(5)和密封机构，隧道第二支段(3)远离隧道主体段(1)内部的洞口处设有结构相同、尺寸不同的后封堵机构(6)。

2.如权利要求1所述的一种海底水下悬浮隧道结构，其特征在于，所述承接机构(4)包括固定浇筑在隧道主体段(1)一端的梯形混凝土砌块(41)，梯形混凝土砌块(41)的顶部均布有多个混凝土浇筑槽(42)，梯形混凝土砌块(41)上等距固定套设有多个防水密封圈(43)，且多个防水密封圈(43)分别与多个混凝土浇筑槽(42)交叉排布，隧道主体段(1)远离梯形混凝土砌块(41)的一端设有与梯形混凝土砌块(41)对应配合使用的插接口(10)。

3.如权利要求2所述的一种海底水下悬浮隧道结构，其特征在于，所述隧道主体段(1)的底部内壁均布有多个与插接口(10)内部相通的井道(11)，且井道(11)的数量与混凝土浇筑槽(42)的大小和数量均一致，多个井道(11)内均密封设有井盖(12)，多个井盖(12)的顶部均贯穿固定连接有第二排水管(13)，多个第二排水管(13)上均设有控制阀。

4.如权利要求1所述的一种海底水下悬浮隧道结构，其特征在于，所述前封堵机构(5)包括固定连接在隧道主体段(1)一端洞口处的前部环形钢板(51)，前部环形钢板(51)靠隧道外的一侧通过螺栓固定连接有多个外部密封板(53)，且多个外部密封板(53)呈上下排列并密封接触，前部环形钢板(51)的一侧固定连接有与多个外部密封板(53)均紧密接触的外部密封圈(52)。

5.如权利要求1所述的一种海底水下悬浮隧道结构，其特征在于，所述后封堵机构(6)包括固定连接在隧道主体段(1)另一端洞口处的后部环形钢板(61)，后部环形钢板(61)靠隧道内的一侧通过螺栓固定连接有多个内部密封板(63)，且多个内部密封板(63)呈上下排列并密封接触，后部环形钢板(61)的一侧固定连接有与多个内部密封板(63)均紧密接触的内部密封圈(62)，位于下方的其中一个内部密封板(63)上贯穿固定连接有第一排水管(64)，第一排水管(64)上设有控制阀。

6.如权利要求1所述的一种海底水下悬浮隧道结构，其特征在于，所述施工观察机构(7)包括固定浇筑在隧道第二支段(3)远离隧道第一支段(2)一侧的人行隧道(71)，人行隧道(71)的一端与隧道第二支段(3)的内部相连通，人行隧道(71)的另一端为封口设置，人行隧道(71)靠近隧道主体段(1)的一侧设有钢化玻璃透视窗(72)，人行隧道(71)的两侧分别通过多个第一连接柱(73)与隧道主体段(1)的一侧和隧道第二支段(3)的一侧支撑连接。

7.如权利要求6所述的一种海底水下悬浮隧道结构，其特征在于，所述支撑机构(8)包括固定浇筑在隧道第一支段(2)远离隧道第二支段(3)一侧的混凝土支撑柱(81)，混凝土支撑柱(81)远离隧道第一支段(2)的一端设有与人行隧道(71)对应配合使用的支撑槽(82)，混凝土支撑柱(81)与隧道主体段(1)之间通过多个第二连接柱(83)支撑连接。

8.如权利要求1所述的一种海底水下悬浮隧道结构，其特征在于，所述悬浮机构(9)包括隧道主体段(1)相互远离的一侧均对称浇筑的两个混凝土支块(91)，多个混凝土支块(91)的顶部均固定连接有内螺纹柱(92)，位于同一侧的两个内螺纹柱(92)上固定套设有同一个悬浮气垫(93)。

9.如权利要求1所述的一种海底水下悬浮隧道结构，其特征在于，所述密封机构包括固定浇筑在隧道主体段(1)靠近承接机构(4)一端的环形对接块(14)，且承接机构(4)和隧道洞口均位于环形对接块(14)的内侧，环形对接块(14)远离隧道主体段(1)的一侧固定连接有防水密封环(141)，隧道主体段(1)的另一端设有与环形对接块(14)对应配合使用的环形对接槽(15)，隧道主体段(1)的一侧呈环形等距开设有多个与环形对接槽(15)相通的排水孔(16)。

10.一种海底水下悬浮隧道结构的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、首先将梯形混凝土砌块(41)插入另一个隧道本体上的插接口(10)内，完成对两个隧道本体的定位对接，通过防水密封圈(43)与插接口(10)内壁的密封接触，能够对插接口(10)起到密封的效果，防止外界的海水进入插接口(10)内，影响后期的浇注连接工作；

S2、当梯形混凝土砌块(41)插入插接口(10)的同时，通过第二排水管(13)外接抽水泵，并通过排水管将插接口(10)内的水再次抽入进海里，以此保证梯形混凝土砌块(41)能够在插接口(10)内继续深入移动；

S3、在梯形混凝土砌块(41)继续深入后，此时环形对接块(14)延伸进环形对接槽(15)内，并将环形对接槽(15)内的水通过排水孔(16)挤出，以此便于环形对接块(14)的插接，此时完成对两个隧道主体段(1)的密封对接；

S4、在隧道主体段(1)对接的同时，隧道第一支段(2)和隧道第二支段(3)以相同的方式进行密封对接；

S5、在隧道主体段(1)对接的同时，人行隧道(71)的一端延伸进支撑槽(82)内，以此提高人行隧道(71)的支撑稳定性和整个隧道本体的对接稳定性；

S6、两个隧道本体对接完成后，两个隧道本体上的前封堵机构(5)与后封堵机构(6)之间形成一个密封空间，此时通过第一排水管(64)外接抽水泵，并通过排水管将该密封空间里的水抽入进海里，当排水管不出水时，则表明该空间内的水已经被抽完，以此证明两个隧道本体对接后的密封性好，当排水管一直处于排水状态，则表明该空间出现渗水的情况，其密封性没做好，则需要重新进行对接工作；

S7、当密封空间内的水抽完时，也保证了该空间的安全性和可操作性，这时从上到下依次卸下外部密封板(53)，在卸下最上面的外部密封板(53)时，能够进行前期的安全检查，确保安全后再继续往下卸掉全部外部密封板(53)，此时能够进入该空间进行进一步的密封加强工作；

S8、当插接口(10)内的水抽完后，此时打开井盖(12)，而井道(11)正好与混凝土浇筑槽(42)相对应，能够再次通过抽水管将混凝土浇筑槽(42)内的水抽取干净，以此便于操作人员进入施工；

S9、在混凝土浇筑槽(42)和井道(11)内铺设钢筋，然后浇筑混凝土形成混凝土支柱，以此完成对梯形混凝土砌块(41)与隧道主体段(1)的浇筑加固工作，最后将井道(11)进行填埋覆盖，铺设成汽车行驶道路；

S10、将两个隧道本体对接加固完成后，将内部密封板(63)全部拆下，在拆取最上面的内部密封板(63)时，仍然能够先进行安全检查，确保没有渗水情况后再进行全部拆除，以此能够进入下一个隧道主体段(1)进行施工操作；

S11、将前部环形钢板(51)和后部环形钢板(61)也同时拆除，并在两个隧道主体段(1)的对接处进行道路铺设以及壁面的填补，形成一段完整的隧道；

S12、在两个隧道本体对接时，工作人员能够通过隧道第二支段(3)进入人行隧道(71)内，并通过钢化玻璃透视窗(72)能够近距离观察两个隧道本体的对接情况，能够与海面上的操作人员进行对话沟通，提高对接的精准度和效率，在观察时能够利用强光通过钢化玻璃透视窗(72)照射进海里进行观察；

S13、对接完成后，将人行隧道(71)的洞口利用砖块和水泥等方式进行防水封堵，防止长时间受压导致钢化玻璃透视窗(72)的碎裂，进而导致隧道渗水，引发安全事故；

S14、最后在悬浮气垫(93)的作用下，能够将隧道本体进行悬浮托起，提高隧道整体的稳定性；

S15、当隧道第一支段(2)和隧道第二支段(3)对接相通后，能够形成一条紧急逃生通道，也能够作为紧急救援通道，不仅加强了隧道的连接，使其悬浮稳定性更好，而且还提高了隧道的安全性能。

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