CN113863378A - 一种海底隧道施工方法及隧道沉管连接结构 - Google Patents

一种海底隧道施工方法及隧道沉管连接结构 Download PDF

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Abstract

本发明提供的一种海底隧道施工方法及隧道沉管连接结构，通过将漂浮胶囊与隧道沉管连接，使隧道沉管能够漂浮还在水面，同时将所有的隧道通过密封结构进行连接，使相邻两个隧道柔性连接并保证密封，然后通过对漂浮胶囊放弃，使其缓慢沉入海底的槽沟中，并通过地锚进行固定，该方法通过岸上施工使所有的隧道沉管进行固定，大大提高了施工效率，同时相邻两个隧道沉管通过密封圈进行连接，保证密封性的同时，使相邻两个隧道沉管能够进行位置调节，降低施工难度，因此能够大大提高水底隧道的效率，实现隧道的提前贯通。

Description

一种海底隧道施工方法及隧道沉管连接结构
技术领域
本发明涉及隧道施工技术领域，具体为一种海底隧道施工方法及隧道沉管连接结构。
背景技术
在陆地交通高速发展的背景下，海洋交通运输领域将成为未来巨大的发展空间。目前跨海交通的方式有两种，一种是在距离海底面有一定深度的岩石或土体中挖孔衬砌构造成海底隧道，该种形式的海底隧道施工期限长，施工难度高，工程造价高，固定不牢固；另一种就是建筑跨海大桥，但是跨海大桥的施工造价更高，同时建造难度也比较大。
针对上述问题，有必要设计一种新型的施工方式，以降低建造成本同时加快施工进度。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种海底隧道施工方法，小地区施工的技术问题,提出一种沉管隧道施工系统及施工工艺,能够提高施工效率、降低隧道的施工成本。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种海底隧道施工方法，包括以下步骤：
步骤1、在干坞预制隧道沉管；
步骤2、在首节隧道沉管的顶部安装漂浮胶囊，并将隧道的前端进行密封；
步骤3，在首节隧道沉管的末端设置第二节隧道沉管，在两节隧道沉管之间安装密封圈并通过锚索进行固定，然后在第二节隧道沉管上安装漂浮胶囊；
步骤4、重复步骤3直至连接预定数量的隧道沉管；
步骤5，采用工作船将前端若干节接隧道沉管拖拽至水中并位于施工区，通过漂浮胶囊使隧道悬浮在水中，同时使后端的至少一节隧道沉管位于陆地；
步骤6，重复步骤3-5，直至首节隧道沉管移动至对岸的预定位置；
步骤7，对漂浮胶囊进行逐个放气，使隧道沉管缓慢下沉至河床的槽沟中；
步骤8，在隧道内部打地锚，使隧道沉管与槽沟进行固定；
步骤9，最后对隧道沉管进行填埋。
优选的，当隧道沉管下沉至河床的槽沟中，断开漂浮胶囊与隧道沉管的连接，使漂浮胶囊上浮进行回收。
优选的，在执行步骤8之前，先在隧道内采用夯机振动整平夯实。
优选的，步骤8中在隧道沉管底部两侧分别打入地锚，两个地锚呈八字型设置，并且地锚与隧道的拼接处进行密封处理。
优选的，所述隧道沉管上预留锚孔，并对锚孔的外端通过木塞进行密封，当打入地锚时，通过地锚将木塞进行顶出，同时在地锚上套设密封垫，打入地锚的同时密封垫压缩起到密封作用，避免海水进入隧道。
一种隧道沉管连接结构，包括密封圈，以及埋置在其内部的柔性支撑件；
所述密封圈包括同心的第一密封橡胶圈和第二密封橡胶圈，第一密封橡胶圈位于第二密封橡胶圈的外部，第一密封橡胶圈和第二密封橡胶圈之间设置有过渡密封段，过渡密封段的侧壁内凹的弧面，第二密封橡胶圈和过渡密封段的下端平滑连接；柔性支撑件为环向封闭结构，多个柔性支撑件埋置在密封圈中，并与密封圈同轴；第一密封橡胶圈的外壁上包覆有钢箍，密封圈上沿轴向设置有锚索孔，紧固件穿过连接孔用于将密封圈与沉管连接。
优选的，所述第一密封橡胶圈和第二密封橡胶圈的截面均为矩形，并且第一密封橡胶圈的宽度大于第二密封橡胶圈的宽度，同时第一密封橡胶圈的截面积大于第二密封橡胶圈的截面积。
优选的，所述柔性支撑件为环形橡胶棒。
优选的，所述柔性支撑件的数量为三个，三个橡胶棒的截面呈倒三角排布。
优选的，所述第一密封橡胶圈的圆周面上设置有环形凹槽，钢箍嵌置在凹槽中。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明提供的一种海底隧道施工方法，通过将漂浮胶囊与隧道沉管连接，使隧道沉管能够漂浮还在水面，同时将所有的隧道通过密封结构进行连接，使相邻两个隧道柔性连接并保证密封，然后通过对漂浮胶囊放弃，使其缓慢沉入海底的槽沟中，并通过地锚进行固定，该方法通过岸上施工使所有的隧道沉管进行固定，大大提高了施工效率，同时相邻两个隧道沉管通过密封圈进行连接，保证密封性的同时，使相邻两个隧道沉管能够进行位置调节，降低施工难度，因此能够大大提高水底隧道的效率，实现隧道的提前贯通。
附图说明
图1为本发明密封连接件的结构示意图；
图2为本发明密封连接件的截面图；
图3为本发明沉管的连接示意图；
图4为本发明沉管的与海床的连接示意图；
图5为本发明锚孔的结构示意图。
图中：1、密封圈；2、胶棒；3、锚索孔；4、沉管；5、锚索；6、地锚7、密封垫；8、木塞；9、钢箍。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
参阅图1-5，一种隧道沉管连接结构，包括密封圈1，以及埋置在其内部的柔性支撑件。
所述密封圈1包括同心的第一密封橡胶圈和第二密封橡胶圈，第一密封橡胶圈位于第二密封橡胶圈的外部，第一密封橡胶圈和第二密封橡胶圈之间设置有过渡密封段，过渡密封段的侧壁内凹的弧面，第二密封橡胶圈和过渡密封段的下端平滑连接；柔性支撑件为环向封闭结构，多个柔性支撑件埋置在密封圈1中，并与密封圈1同轴，第一密封橡胶圈的外壁上设置有钢箍9，密封圈上沿轴向设置有锚索孔，紧固件穿过连接孔用于将密封圈与沉管连接。
所述第一密封橡胶圈和第二密封橡胶圈的截面均为矩形，并且第一密封橡胶圈的宽度大于第二密封橡胶圈的宽度，同时第一密封橡胶圈的截面积大于第二密封橡胶圈的截面积。
所述第一密封橡胶圈的圆周面上设置有环形凹槽，钢箍嵌置在凹槽中。所述柔性支撑件为橡胶棒，所述柔性支撑件的数量为三个，三个橡胶棒的截面呈倒三角排布。
所述紧固件为锚索5，密封圈周向阵列排布有多个锚索孔，锚索5穿过锚索孔将沉管与密封圈连接，使密封圈位于两个沉管之间，锚索5为钢丝绳，钢丝绳的两端设置有螺栓。
通过密封圈使相邻两个隧道密封，同时由于橡胶具有弹性，因此能够使两个沉管之间具有一定的移动量，实现相邻两个沉管的柔性连接，同时在密封圈中埋置橡胶棒，使密封圈在柔性变形的同时对其施加环形拉力，其次，当外部受到挤压时，橡胶棒会将压力转移至压力小的区域，使得各部位均衡受压，已达到绝对密不透水。
一种海底隧道施工方法，包括以下步骤：
步骤1、在干坞预制隧道沉管；
步骤2、在首节隧道沉管的顶部安装漂浮胶囊，并将隧道的前端进行密封。
在隧道沉管的预制过程中，在隧道沉管的外壁上埋置用于连接漂浮胶囊的挂钩，漂浮胶囊上设置有电动脱钩，电动脱钩与电磁阀连接，电磁阀与控制单元连接，电动脱钩通过缆绳与隧道沉管的挂钩连接。
步骤3、在首节隧道沉管的末端设置第二节隧道沉管，在两节隧道沉管之间安装密封圈并通过锚索进行固定，然后在第二节隧道沉管上安装漂浮胶囊；
步骤4、重复步骤3直至连接预定数量的隧道沉管；
步骤5，采用工作船将前端若干节接隧道沉管拖拽至水中并位于施工区，通过漂浮胶囊使隧道悬浮在水中，同时使后端的至少一节隧道沉管位于陆地；
步骤6，重复步骤3-5，直至首节隧道沉管移动至对岸的预定位置。所述预定位置为在对岸的预定位置修建一小角度坡道，将首节隧道沉管牵引至坡道上，由于相邻两个隧道沉管采用软连接的方式，因此整个隧道沉管能够形成弧形，因此可以将首节隧道沉管牵引至坡道上，或者将端部的多节隧道沉管牵引至坡道上。
步骤7，对漂浮胶囊进行逐个放气，使隧道沉管缓慢下沉至河床的槽沟中；
在施工过程中，慢慢放气，稳稳的把隧道送入水底，以避免隧道沉管极速下降碰撞和损伤，当隧道沉管位于槽沟中，控制电磁阀使电动脱钩与连接隧道沉管的缆绳脱钩，漂浮胶囊脱离隧道沉管上浮，以便于回收。
步骤8，在隧道内采用夯机振动整平夯实，使隧道沉管与槽沟完全接触。
步骤9，在隧道内部打地锚，使隧道沉管与槽沟进行固定。
在隧道沉管底部两侧分别打入地锚，两个地锚呈八字型设置，并且地锚与隧道的拼接处进行密封处理。
在隧道沉管的预制阶段在预留锚孔，并对锚孔的外端通过木塞8进行密封，当打入地锚时，通过地锚将木塞进行顶出，同时在地锚上套设密封垫，打入地锚的同时密封垫压缩起到密封作用，避免海水进入隧道。
步骤10，最后对隧道沉管进行填埋。
本发明提供的一种海底隧道施工方法，通过将漂浮胶囊与隧道沉管连接，使隧道沉管能够漂浮还在水面，同时将所有的隧道通过密封结构进行连接，使相邻两个隧道柔性连接并保证密封，然后通过对漂浮胶囊放弃，使其缓慢沉入海底的槽沟中，并通过地锚进行固定，该方法通过岸上施工使所有的隧道沉管进行固定，大大提高了施工效率，同时相邻两个隧道沉管通过密封圈进行连接，保证密封性的同时，使相邻两个隧道沉管能够进行位置调节，降低施工难度，因此能够大大提高水底隧道的效率，实现隧道的提前贯通。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种海底隧道施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、在干坞预制隧道沉管；
步骤2、在首节隧道沉管的顶部安装漂浮胶囊，并将隧道的前端进行密封；
步骤3，在首节隧道沉管的末端设置第二节隧道沉管，在两节隧道沉管之间安装密封圈并通过锚索进行固定，然后在第二节隧道沉管上安装漂浮胶囊；
步骤4、重复步骤3直至连接预定数量的隧道沉管；
步骤5，采用工作船将前端若干节接隧道沉管拖拽至水中并位于施工区，通过漂浮胶囊使隧道悬浮在水中，同时使后端的至少一节隧道沉管位于陆地；
步骤6，重复步骤3-5，直至首节隧道沉管移动至对岸的预定位置；
步骤7，对漂浮胶囊进行逐个放气，使隧道沉管缓慢下沉至河床的槽沟中；
步骤8，在隧道内部打地锚，使隧道沉管与槽沟进行固定；
步骤9，最后对隧道沉管进行填埋。
2.根据权利要求1所述的一种海底隧道施工方法，其特征在于，步骤7中，当隧道沉管下沉至河床的槽沟中，断开漂浮胶囊与隧道沉管的连接，使漂浮胶囊上浮进行回收。
3.根据权利要求1所述的一种海底隧道施工方法，其特征在于，在执行步骤8之前，先在隧道内采用夯机振动整平夯实。
4.根据权利要求1所述的一种海底隧道施工方法，其特征在于，步骤8中在隧道沉管底部两侧分别打入地锚，两个地锚呈八字型设置，并且地锚与隧道的拼接处进行密封处理。
5.根据权利要求1所述的一种海底隧道施工方法，其特征在于，所述隧道沉管上预留锚孔，并对锚孔的外端通过木塞进行密封，当打入地锚时，通过地锚将木塞进行顶出，同时在地锚上套设密封垫，打入地锚的同时密封垫压缩起到密封作用，避免海水进入隧道。
6.一种隧道沉管连接结构，其特征在于，包括密封圈(1)，以及埋置在其内部的柔性支撑件；
所述密封圈(1)包括同心的第一密封橡胶圈和第二密封橡胶圈，第一密封橡胶圈位于第二密封橡胶圈的外部，第一密封橡胶圈和第二密封橡胶圈之间设置有过渡密封段，过渡密封段的侧壁内凹的弧面，第二密封橡胶圈和过渡密封段的下端平滑连接；柔性支撑件为环向封闭结构，多个柔性支撑件埋置在密封圈(1)中，并与密封圈(1)同轴；第一密封橡胶圈的外壁上包覆有钢箍(9)，密封圈上沿轴向设置有锚索孔，紧固件穿过连接孔用于将密封圈与沉管连接。
7.根据权利要求6所述的一种隧道沉管连接结构，其特征在于，所述第一密封橡胶圈和第二密封橡胶圈的截面均为矩形，并且第一密封橡胶圈的宽度大于第二密封橡胶圈的宽度，同时第一密封橡胶圈的截面积大于第二密封橡胶圈的截面积。
8.根据权利要求6所述的一种隧道沉管连接结构，其特征在于，所述柔性支撑件为环形橡胶棒。
9.根据权利要求8所述的一种隧道沉管连接结构，其特征在于，所述柔性支撑件的数量为三个，三个橡胶棒的截面呈倒三角排布。
10.根据权利要求8所述的一种隧道沉管连接结构，其特征在于，所述第一密封橡胶圈的圆周面上设置有环形凹槽，钢箍嵌置在凹槽中。
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