NO337263B1 - Konstruksjon av flytetunnel med innvendige kjørebaner for transport og fremgangsmåte til montering av samme. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en konstruksjon avflytetunnel med innvendige kjørebaner for transport, innrettet til å passere et sund eller en fjord under vannflaten for å muliggjøre overflate-skipspassasje, og hvilken flytetunnel forløper fra sjø-overflaten på skrå nedad i sjøen til et laveste nivå for så å vende oppad i sjøen til overflaten, og et antall til flytetunnelkonstruksjonen tilknyttede pongtonger hvor minst en av pongtongene aktivt ballasteres for å gi flytetunnelen korrekt oppdrift, slik det er angitt i innledningen i det etterfølgende patentkrav 1.

Videre angår oppfinnelsen en fremgangsmåte til montering avflytetunnel-konstruksjonen slik det framgår av innledningen i det etterfølgende krav 10.

Nærmere bestemt har oppfinnelsen befatning med en flytetunnel som enten forløper mellom to landfester eller er tilkoplet bunnfaste broer eller flytebroer, hvor hele eller deler av tunnelen er nedsenket slik at det tillates normal vegtrafikk gjennom tunnel-len samtidig som passasje av skip kan gjøres over flytetunnelen.

Med flytetunnel mener man en konstruksjon som kan tilrettelegges for veier for per-son og kjøretrafikk, flerfelts kjørebaner og eventuelt også toglinjer med skinnegang inne i flytetunnelkonstruksjonen slik at flytetunnelkonstruksjonen er stabil i bølger og havstrømmer. En flytetunnel er også kjent under betegnelsen rørtunnel eller rørbro.

Flytetunnelen ifølge oppfinnelsen er tiltenkt anvendt til å krysse fjord- og sundområd-er hvor det kan være vanndyp på fra 20 meter til 2000 meter.

Oppfinnelsen innbefatter en flytetunnel bestående av de flere konstruksjonsdeler slik at det dannes en sammenhengende flytende tunnel mellom to festepunkter. Festepunktene kan enten være på land som to landfester, på en konstruksjon som er bunnfast på sjøbunnen, eller på en tilpasset flytende konstruksjon, slik som en flytebro. Festepunktene forutsettes å understøtte en fortsettelse av veibanen utenfor og på begge sider av flytetunnelen.

Oppfinnelsen omfatter spesielt en byggemetode for flytetunnelen samt en anordning for flytetunnelen som gir en kostnadseffektiv og sikker utførelse av flytetunnellen.

Et formål med oppfinnelsen å frembringe en ny konstruksjon som gjør at flytetunnelen kan bygges etter en helt ny metode og installeres som en komplett enhet på installasjonsstedet og kobles opp til resten av vegnettet.

Med oppfinnelsen tar man sikte på å frembringe en flytetunnel som kan være ufor-ankret til havbunnen, være forankret til havbunnen med liner eller at den er innfestet i havbunnen med peler eller ballast.

Kryssing av fjorder, sund og sjøer med broer har vært en utfordring i uminnelige tider. Forskjellige typer broer er utviklet avhengig av spenn, fundamenteringsmulig-heter og seilingshøyder, og det skal refereres til patentpublikasjonene US-1852338, SE-458850, NO-113404 og GB-2135637.

Flytetunneler er i prinsippet kjent og blant annet beskrevet bl.a. av Scientific Ameri-can Magazine, July 1997. Det har vært utredet bruk av flytetunneler for en rekke kystnære strekninger. Ett eksempel er Høgsfjorden i Norge der Statens Vegvesen i Norge ledet utredningsarbeidet. Norske patentskrifter NO 326726 og NO 165357, samt patentsøknader NO-19881538, NO-19872375, NO-19863954 og NO-19860497 gir beskrivelser av forskjellige utførelser av utførelse av en flytetunnel. I tillegg har forskjellige varianter av flytetunneler vært foreslått i sambandet mellom Sicilia og Italia.

Foreslåtte flytetunneler er enda ikke bygget, noe som skyldes kompliserte løsninger, vanskelig bygging og installasjon, høye kostnader og usikker driftslevetid. Mange av de foreslåtte løsningene er basert på strekkstagforankring, også kalt stiv forankring, festet til havbunnen for å sikre ønsket vertikal posisjon av røret, noe som er kompli-sert, kostbart og vanskelig å inspisere og vedlikeholde.

Videre refereres det til følgende patentskrifter: CN-101368390, WO-1989/09870, NL-86.02.489, US-1.441.698.

Av disse skal det særskilt vises til førstnevnte kinesiske patent CN-101368390 som beskriver en neddykket flytetunnel, der dens vertikale posisjon og oppdrift i sjøen er regulerbar ved hjelp av minst en flytetunnelkonstruksjonen som er tilknyttet en ballasterbar pongtong, og der flytetunnelen er forankret til havbunnen med liner. Hen sikten skal være å gi konstruksjonen ekstra oppdrift når vannstanden synker. Dette er en løsning som skissert innledningsvis her.

Flytetunneler er svært aktuelle dersom en kan løse de tekniske og økonomiske utfor-dringene, fordi en kan skape vegforbindelser over lengre havstrekninger, samtidig som en kan tillate skipspassasje.

En flytetunnel består av et stort indre luftvolum som gir til dels sterk oppdrift. Flytetunnelen har i seg selv ikke vannlinjeareal med unntak av når tunnelen eventuelt penetrerer havflaten ved endene. Dette medfører at flytetunnelens vertikale posisjon i sjøen, og avstand under havflaten, enten må sikres ved stiv forankring mot havbunnen eller ved hjelp av ballasterbare flytelegemer på eller nær havflaten. I tillegg er det behov for å benytte forankringer som sikrer den ønskete posisjonen i horisontalplanet, avhengig av vanndyp og lokale miljøforhold, som strøm, tidevann og vindpå-drag.

En flytetunnel kan monteres over fjorder og sund med varierende vanndybde. Selve dypgående for en flytetunnel kan typisk være fra 20 - 60 meter vanndyp, avhengig av de lokale miljøforhold. Når dypgående øker, reduseres bølgepåvirkningene men samtidig øker det hydrostatiske trykket. På grunnere vann er det hydrostatisk trykk moderat, men samtidig må flytetunnelen dimensjoneres for mer hydrodynamiske belastninger fra bølger.

De foreslåtte løsningene for flytetunnel-anlegg som er beskrevet i litteraturen har 2-4 kjørebaner og er i noen tilfeller er det også vist med toglinjer. Flytetunneler må dimensjoneres for varierende trafikkmengde, fra null trafikk til full trafikkstopp. Dette gir store variasjoner i vektbelastninger på konstruksjonen, og dermed variasjoner i dens netto oppdrift. Denne variasjonen er en vesentlig parameter som man må ta hensyn til under prosjekteringen av anlegget. Vanligvis må det kompenseres ved flytelegemer eller forankring for å sikre at det ikke oppstår uønskede krefter i flytetunnelens struktur.

Miljøkreftene på en flytetunnel kan være betydelige, spesielt under stormer der strøm, vind og bølger kan komme på tvers sideveis og fra samme retning. I tillegg har en krefter som oppstår ved varierende vannstand som flo og fjære. Dette kan gi bøyekrefter på konstruksjonen dersom den er festet direkte i land, og disse kreftene må tunnel-konstruksjonen kunne "oppta" slik at de utlignes og minimimeres. Værstatistikk samlet over mange år angir dominerende og sannsynlige retninger for miljøkreftene som vind, bølger og strøm. Samtidig kan lokale variasjoner i tidevann beregnes og forutsies. Ved utforming av en flytetunnel har vil man nytte av denne informasjonen, slik at flytetunnelen utformes med konstruktive løsninger slik at konsekvensene av miljøkreftene minimaliseres.

Det er et formål med den foreliggende oppfinnelsen å frembringe nye konstruksjons-detaljer for en flytetunnel som gir enkel og kostnadseffektiv bygging og installasjon, samtidig som den blir sikker i drift og kan kobles til veiforbindelser på landstrukturer eller på en flytebro av alle typer nevnt ovenfor.

Videre er det et formål med oppfinnelsen at flytetunnelen er utstyrt med og kan ha innfestet et antall utvendige pongtonger som kan fylles med både fast ballast og vann helt uavhengig av selve tunnelstrukturen, noe som kan bidra til å sikre ønsket oppdrift og posisjon, både vertikalt og horisontalt, av hele flytetunnelen.

Videre er det et formål at stive forankringer i form av kostbare strekkstag mot havbunnen, om ønskelig, kan gjøres overflødig for å sikre flytetunnelens vertikale posisjon i vannet.

Videre er det et formål at flytetunnelen bygges og settes sammen i flytende tilstand på et egnet sted, for eksempel på et skipsverft eller nær installasjonsstedet, ved bruk at tradisjonelle byggemetoder

Det er dessuten et formål med oppfinnelsen at flytetunnel-elementene utformes med en geometri som gjør at disse lett kan prefabrikkeres og bygges på tradisjonelle verksteder eller verft med skipsdokker, fortrinnsvis i stål, men alternativt i betong, forut for sammensetting og montasje til en komplett flytetunnel.

Det er også et formål med oppfinnelsen at alle strukturelle deler av flytetunnelen kan inspiseres under drift og eventuelt lettvint kan repareres, uten at trafikken gjennom flytetunnelen stoppes for gjennomkjøring.

Det er også et formål med oppfinnelsen at flytetunnelen har et dypgående og en til-fredsstillende seilingsbredde som er tilpasset passering av skip i ønsket størrelse. Det er også et formål å kunne bygge flytetunnelen som en stålkonstruksjon, kombi-nert med korrosjonsbeskyttende tiltak, som for eksempel med offeranoder, korro-sjonshindrende maling eller at man benytter påtrykt spenning.

Videre er det et formål å frembringe en konstruksjon som kan tåle kollisjon fra skip eller fra utmattingsskader, uten at flytetunnelen fylles med vann, og at slik skader som medfører at huden punkteres, kan repareres under vann, gjerne uten at trafikken gjennom flytetunnelen må stanse eller forsinkes.

Det er også et formål, om ønskelig, å utføre flytetunnelen med dobbel hud (vegger), i sin omkrets for bedre inspeksjonsmulighetene til alle deler av konstruksjonen og for å gi bedre sikkerhet ved skade på flytetunnelveggen som følge av eksempelvis skipskollisjon.

Foreliggende oppfinnelse.

Konstruksjonen av flytetunnelen ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved at en av pongtongene definerer en bunnpongtong som er tilkoplet og integrert med en bunnseksjon av flytetunnelen idet bunnpongtongen omfatter hulseksjoner og sammen definerer de et felles ballasterbart volum som omfatter permanent passiv fast ballast samt kan aktivt ballasteres med vann/luft, og

flytetunnel-bunnseksjonen definerer et overgangsområdet med en gitt oppad stigningsvinkel (cm hhv a2) til på hver side oppad til overflaten forløpende flytetunnel-seksjoner.

Ifølge en foretrukket utførelse hviler bunnseksjonen på og er montert til toppflaten av bunnpongtongen.

Ifølge enda en foretrukket utførelse omfatter bunnpongtongens hulseksjonerpppad-ragende boksformete hulseksjoner en på hver kantside av bunnpongtongen, og som sammen med bunnpongtongens toppflate danner en U-formet krybbe hvori flytetunnel-bunnseksjonen hviler og er forankret til nevnte toppflate.

Ifølge enda en foretrukket utførelse utgjør bunnpongtongen og hulseksjonene separate seksjoner, hvor bunnpongtongen omfatter den permanente passive faste ballast mens hulseksjonene ballasteres med vann/luft.

Ifølge enda en foretrukket utførelse danner flytetunnel-bunnseksjonen en kontinuerlig bueform med nevnte oppad stigningsvinkel, eller dens midtre del danner en horisontal kjørebane som en overgangsdel.

Ifølge enda en foretrukket utførelse omfatter hver av de flytetunnelstrekk som for-løper oppad fra på hver side av flytetunnel-bunnseksjonen, minst én tilknyttet ekstra ballasterbar pongtong.

Ifølge enda en foretrukket utførelse omfatter hver ekstra pongtong et tårn som rager over vannlinjen, og omfatter signalanlegg for å markere posisjonen til flytetunnelen for passerende skip, og/eller utrustning for å ventilere ut eksosgasser fra tunnelen og pumpe inn friskluft.

Fortrinnsvis omfatter pongtongene utrustning som under ballastering kan pumpe luft inn i tankene fra det luftfylte tunnelløpet i flytetunnelen.

Særlig foretrukket er det at flytetunnelen er forankert til havbunnen med liner for å sikre dens posisjon, særlig i horisontalnivå.

Framgangsmåten til montering av flytetunnelkonstruksjonen ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved at

det frembringes en flytetunnel-seksjon montert til toppflaten av en ballasterbar pongtong, hvilken flytetunnel-seksjon utgjør flytetunnelens lavest flytende bunnseksjon i sjøen,

det frembringes et antall ytterligere flytetunnelseksjoner innrettet til å danne tunnelstrekket fra bunnseksjonen på skrå oppad til overflaten, og

det gjennomføres det følgende trinn:

bunnseksjonen inkludert pongtongen bringes til å flyte på sjøoverflaten, og ytterligere flytetunnelseksjoner anordnes eller flytes inntil pongtongen, en fra hver side, i en skråstilling tilsvarende flytetunnelens videre forløp fra pongtongen mot overflaten, og slik at de ytterligere flytetunnel-seksjonene respektive flukter med bunnseksjonen,

flytetunnelens bunnseksjon og de ytterligere flytetunnel-seksjonene monteres sammen til dannelse av en tett sammenkopling,

hvoretter den sammenkoplete enhet av bunnseksjon og de ytterligere flytetunnelseksjoner nedsenkes for å tilkoples til ytterligere flytetunnelseksjoner som anordnes fluktende inntil endene av enheten, og

de nye enheter av bunnseksjon og de ytterligere antall tilkoplete flytetunnel-seksjoner senkes ytterligere nedad i sjøen for tilkopling av det nødvendige antall ytterligere flytetunnelseksjoner på hver side av bunnseksjonen for trinn for trinn å danne den komplette flytetunnel.

Ifølge en foretrukket utførelse av fremgangsmåten anordnes hver seksjon permanent eller midlertidig på en pongtong som flytes i sjøen fram til monteringsposisjon.

Ifølge enda en foretrukket utførelse holdes hver ende av en flytetunnelseksjon hele tiden over vann ved hjelp av ballasterbare pongtonger, forut for montering av den neste seksjon i rekken.

Fortrinnsvis holdes endene av flytetunnelseksjonene holdes over vann idet de ytterligere flytetunnelseksjoner flytes frem for montering hvilende på en ballasterbar pongtong i form av en byggelekter som frakoples etter montering.

Særlig foretrukket er det at hver flytetunnelseksjon anordnes på et dekk til byggelekteren via støttestrukturer som har en overside-skråvinkel til å gi flytetunnelen dens ønskede stigningsvinkel.

Ifølge enda en foretrukket utførelse løftes flytetunnelseksjonene frem til monteringsposisjon på hver side ved hjelp av kran.

Fortrinnsvis innmonteres det en flytetunnelseksjon, eksempelvis cirka midtveis mellom den dypest beliggende bunnseksjon og overflaten, omfattende en permanent tilkoplet en ballasterbar pongtong som omfatter et tårn ragende over vannlinjen, og omfatter signalanlegg for å markere posisjonen til flytetunnelen for passerende skip, og/eller utrustning for å ventilere ut eksosgasser fra tunnelen, og pumpe inn friskluft.

Byggingen av flytetunnelen avsluttes ved å taue den ferdige flytetunnelstrukturen til installasjonsstedet og montere denne til det øvrige transportnettet for bil eller tog-trafikk, for eksempel til flytebro, bunnfaste broer eller landfester.

Det er en stor fordel med oppfinnelsen at flyteelementene som brukes i byggefasen i form a lektere eller pongtonger, også kan utformes slik at de kan anvendes om ballasterbare pongtonger i driftsfasen.

I fremgangsmåten kan en alternativt anvende glideforskaling dersom betong er valgt som ønsket konstruksjonsmateriale. Flytende betong og tilhørende armering vil for dette formål erstatte flytetunnelmodulene i beskrivelsen.

Flytetunnelen kan om ønskelig utformes slik at det ikke er behov for stram forankring i driftsfasen for å sikre tilnærmet konstant vertikal posisjon av flytetunnelen. Behov for forankring av flytetunnelen kan imidlertid være fordelaktig ved spesielt lange spenn på flytetunnelen, eller i værharde havstrøk, for å holde den i horisontal posisjon, for eksempel over 2-3 km, og i de tilfeller hvor forankring kan bidra til å redu-sere konsekvensene av eventuelle skipskollisjoner.

Flytetunnelen kan forankres etter kjente teknikker med liner som er utformet for å bidra til å oppta de dimensjonerende miljøkreftene og sikre horisontal posisjon på flytetunnelen.

Veibanens stigning, krav til seilingsdybde, lengden på tunnelen og lokale miljøforhold vil være retningsgivende for utformingen av flytetunnelen og dermed også den ned-adragende bueformen til flytetunnelen. De indre dimensjonene som omfatter selve kjøretunnelen må følge de krav som myndighetene setter til tunneler, både med hensyn på veibanens stigning, tunnelens bredde og høyde, kjørebanebredde, sikker-hetsavstander, ventilasjon, rømningsveier, mv.

Det er i de fleste land regler for stigningsforholdet som en veibane kan ha i alle typer tunneler. I de fleste tilfeller er det ønskelig med en stigning i størrelsesorden 4-7%, og særlig ikke overstigende 5%. Dette betyr at, med en stigning på 5%, endrer veibanens høyde seg med 5 meter for hver 100 meter veibane i retning mot tunnelåp-ningene. Ved en seilingsdybde til topp av flytetunnel på 20 meter og med en stigning på 5%, og en flytetunnelåpning som avsluttes 7 meter over havflaten, vil eksempelvis gi en flytetunnel ha en totallengde på ca. 1000 meter mellom de to tunnelåpning-ene. Dette gir samtidig en seilingsbredde på 300 meter over flytetunnelen der seil-ingsdybden samtidig er mer enn 15 meter.

Den nederste del av flytetunnelen vil utformes strukturelt i en bueform der kurvaturen på buen fortrinnsvis gis en parabel eller sirkelfasong som går over i en rett line i resten av flytetunnelen basert på det valgte stigningsforholdet til veibanen i flytetunnelen. Dimensjoneringen av bueformen kan gjøres etter kjente teknikker og be-stemmes av de krefter i form av strekk og trykk som flytetunnelstrukturen utsettes for både under bygging og under drift. En typisk bueform kan eksempelvis være basert på en sirkel med radius r = 400 meter. Den nedad ragende bueformen er ifølge oppfinnelsen en integrert og avstivet del av flytetunnelens struktur, og skal bidra til å sikre at den ønskede fasongen på flytetunnelen opprettholdes under drift. Spesielt er det viktig at seilingsdybde og seilingsbredde for skip opprettholdes for å unngå kollisjoner med flytetunnelen.

Flytetunnelens oppdrift i driftsfasen kan ifølge oppfinnelsen justeres ved bruk av et antall ballasterbare pongtonger som kan fylles enten med fast ballast eller vann ballast, for å kunne gi enten positiv (oppad) oppdrift eller negativ (nedad) netto oppdrift. Flytetunnelen med sitt store indre luftvolum for transportbaner, som bilveier, har i utgangspunktet positiv oppdrift.

Fortrinnsvis innfestes en andel av de ballasterbare pongtongene i flytetunnelens bunn, fortrinnsvis i eller nær den bueformede bunnen av flytetunnelen og samtidig tilføres nok ballast, både fast og vann ballast. Disse bunnpongtongene kan ballasteres etter ønske. Under driftsfasen ansees det fordelaktig at oppdriften i denne del av tunnelen blir negativ og dermed trekker flytetunnelens nederste del i ønsket grad nedover samtidig som det er positiv oppdrift på de pongtonger som ligger mot flytetunnelens to utløp, og dermed gir et forhåndsberegnet og ønsket strekk i flytetunnelens lengderetning. Fortrinnsvis påmonteres flytetunnelen i tillegg et antall ballasterbare endepongtonger i retning mot flytetunnelens utløp for å sikre at oppdriften til flytetunnelen blir justert slik at kreftene og spenningene i flytetunnelen blir som be-regnet. Dette kan oppnås ved at pongtongene utformes og ballasteres etter behov for negativ eller positiv oppdrift i hele eller deler av flytetunnelen.

Mengde av ballast og dermed oppdrift i pongtonger vil kunne beregnes etter kjente teknikker, og vil være avhengig av lokale miljøforhold, dimensjoner på tunnel og valg av eventuelle forankringssystemer.

Den beregnede fasongen på flytetunnelen kan under driftsfasen opprettholdes ved hjelp av de ballasterbare pongtongene, slik at en får en gunstig fordeling av kreftene i flytetunnelens struktur. Det er videre ansees gunstig at fordelingen av kreftene i flytetunnelen er preget av positive oppdriftskrefter i retning mot flytetunnelens to utløp og negative oppdriftskrefter i flytetunnelens midtre og nedre del. Dette vil gi et oversiktlig kraftbilde i flytetunnelens struktur som kan beregnes og vil gi en forutsig-bar utforming av hele flytetunnelen.

De ytterste endepongtongene kan med fordel utformes slik at de kan ballasteres aktivt under installasjon av flytetunnelen for å lette den påfølgende oppkoblingen av flytetunnelen til resten av transport- og veinettet. I tillegg kan fasongen og vannlinjearealet til endepongtongene utformes slik at konsekvensen i dybdevariasjon på grunn av varierende trafikk blir minimalisert. Dette kan oppnås med å tilpasse det beregnede vannlinjearealet på disse endepongtongene til grensene på dybdevariasjon som en ønsker å sette. Et stort vannlinjeareal på endepongtongene gir liten dybdevariasjon, mens et lite vannlinjeareal vil gi større dybdevariasjon, ved varierende trafikk. Vannlinjearalet til endepongtongene må imidlertid tilpasses det faktum at stort vannliljeareal pådrar seg større bølgekrefter enn samme opp-driftsvolum med mindre vannlinjeareal.

Flytetunnellen ifølge oppfinnelsen kan utformes og opereres slik at det ikke er nød-vendig med stiv forankring til havbunnen. Det kan imidlertid være ønskelig å sikre posisjonen av flytetunnelen i horisontalplanet. I områder med sterke havstrømmer og utsatt havmiljø. Dette kan oppnås med forankring etter kjente teknikker.

Selv om flytetunnelen kan bygges i betong, ansees det som en fordel at flytetunnelen ifølge oppfinnelsen utføres i stål siden flytetunnelen kan utsettes for store strekk-krefter under drift og bygging. Moderne korrosjonsbeskyttelse etter kjente teknikker som maling, påtrykt spenning og offeranoder kan sikre langt levetid for en flytetunnel i stål, gjerne over 100 år.

Det er også fordelaktig at en flytetunnel i stål utføres med dobbel hud, hvor mellomrommet fylles med vannballast som tidvis kan pumpes ut etter kjente teknikker for å gi adgang til mellomrommet for inspeksjon. Flytetunnelens ytterhud og innerhud kan dermed gis en glatt overflate som er lett å inspisere utenfra eller innenfra, samtidig som de strukturelle stiverne til flytetunnelen kan plasseres inne i mellomrommet mellom ytterhuden og innerhuden, etter samme prinsipp som for konstruksjonen for skrog til tankskip.

En annen fordel med dobbel hud er at mellomrommene kan inndeles som ballast-tanker for vann, slik at selve flytetunnelen også kan tilføres vannballast i forskjellige tanker etter samme prinsipp som på store tankskip, slik at strukturelle spenninger i flytetunnelen i driftsfasen blir minst mulig, noe som fører til øket levetid.

Samtidig bygges pongtongene fortrinnsvis i betong. Dette skyldes at pongtongene i liten grad utsettes for strekk-krefter, samtidig som det er behov for store mengder fast ballast som stein, jernmalm eller lignende i tillegg til behovet for finjustering av oppdriften med bruk av vannballast.

Flytetunnelens vertikale profil på tvers av veibanen inne i tunnelen kan gis forskjellige utforminger avhengig av flytetunnelens dypgående, hydrostatisk trykk, strøm-ningsforhold og trafikk-kapasitet. På vedlagte figurer er det vist en firkantet fasong med avrundede hjørner. Denne fasongen ansees gunstig dersom flytetunnelen lages på et skipsverft, vil ha et dypgående som mindre enn ca. 30 meter og en ønsker å anvende bruke skipstekniske byggemetoder. Ved et større dypgående med større hydrostatisk trykk, så vil en mer sirkelfasong på flytetunnelen være gunstig.

Dersom en av forskjellige grunner velger å anvende betong som byggemateriale for flytetunnelen, så er det i mindre grad hensiktsmessig med bruk av dobbel hud. En flytetunnel i betong kan i større grad dimensjoneres til å oppta større energier fra skipskollisjoner. Bruk av betong som byggemateriale vil i tillegg kreve spennarmer-ing i flytetunnelens lengderetning, som beregnes etter kjente teknikker.

Anordningen ifølge oppfinnelsen skal forklares nærmere i den etterfølgende beskriv-else under henvisning til de medfølgende figurer, hvori: Figur 1 viser en langsgående snitt delvis i riss av flytetunnelen ifølge en utførelse av oppfinnelsen, og hvor et skip er i ferd med å passere den på tvers. Figur 2A og 2B viser i vertikalsnitt henholdsvis i perspektiv en foretrukket utførelse av en seksjon av flytetunnelen, montert i en ballasterbar krybbe i form av en ned-senkbar lekter eller flottør og innrettet til å utgjøre den dypest flytende seksjonen av flytetunnelen mellom de to landfestene. Figurene 3 til 10 viser, som lengdesnitt, de vesentlige trinnene for bygging flytetunnelen, idet monteringen kan skje ved ulike typer monteringsteknikker. Figurene 11 og 12 viser samtlige sammenstilte flytetunnel-elementer etter sammenkobling av en flytetunnel ifølge oppfinnelsen, og ferdig nedsenket slik at et skip kan passere over flytetunnelens undervannsdel.

Nærmere bestemt viser figurene 4 og 5 hvordan flytetunnelmodulene i tur og orden midlertidig montert på en ballasterbar pongtong flytes frem til montering for å sammenkoples til en ferdig flytetunnel som vises på figur 1.

Figurene 6 til 8 viser en prinsippskisse hvor modulene monteres med kran, dvs. figuren viser dette med en kran på hver side av den sentrale bunnseksjonen for å løfte flytetunnel-modulene og senke dem ned på plass.

Derav viser figur 8 prinsippskisse i lengderetningen av veibanen for fremgangsmåte i sluttfasen ved bygging av flytetunnel ifølge oppfinnelsen.

Figurene 9 og 10 viser prinsippskisse i lengderetningen av veibanen for fremgangsmåte for bygging av flytetunnel ved bruk av glideforskalt betong.

Av disse figurene skal man for øvrig særlig nevnes figur 3B som viser tilsvarende som figur 2A, et vertikalsnitt på et flytetunnelelement som er plassert og innmontert til et flyteelement i form av en lekter eller pongtong.

Innledningsvis refereres det til figur 1 som viser en ferdig montert flytetunnel ifølge oppfinnelsen.

Flytetunnelen 10 er innrettet til å spenne over en fjord, et sund eller en elv 12, her-etter kun benevnt en fjord 12, og forløpe ned under vannlinjen 17 og danne en undervannsdel slik at skip 16 kan passere uhindret på tvers over flytetunnelen 10.

Flytetunnelen er tilknyttet og understøttes av et antall ballasterbare pongtonger hen-over spennet fra hver ende av flytetunnelen, slik det vil framgå av det etterfølgende.

Sett fra landsidene kan flytetunnelen 10 innledningsvis starte fra to landfester 24a hhv 24b på hver side av fjorden 12. Den starter som en skråstilt rørtunnel fra et første sett ytterpongtonger 20a hhv 20b i vannlinjen og tilstøtende til nevnte landfester og videre fram til en bunnpongtong under vannlinjen 40 tilknyttet den rørtun-nel-seksjonen 50 som er beliggende lavest i sjøen 11. De to koblingspunktene 24a,b kan også være mot en videre forløpende flytebro på begge sider, eller mot en flytebro på den ene side og et direkte landfeste på den andre.

I eller tilstøtende til bunnseksjonen 50 forløper rørtunnelen 10 fra skrått nedadgå-ende og over et skrått oppadgående forløp, idet overgangen mellom disse kan omfatte en kortere horisontal eller svakt buet seksjon av rørtunnelen og dermed kjøre-banen. Konstruksjonen av denne bunnpongtongen 40 som er innfestet i rørtunnel-seksjonen 50 skal forklares nærmere i forbindelse med figurene 2A og 2B.

Mellom bunnpongtongen 40 og ytterpongtongene 20 a,b kan flytetunnelen med veibanen understøttes av en eller flere mellom-pongtonger 30. Disse kan omfatte et tårn 32 som rager opp i luften over vannlinjen 17 og kan benyttes både til å ha et lyssignal for å markere posisjonen til flytetunnelen 10 for passerende skip, og for eventuelt å ventilere ut eksosgasser fra tunnelen, og pumpe inn friskluft.

En, flere eller alle pongtongene 20, 30 og 40 kan om ønskelig aktivt ballasteres for å justere flytetunnelens 10 totale oppdrift, og ivareta dens stabilitet under skiftende værforhold og ulike strøm- og tidevannsforhold i sjøen. Det er imidlertid fordelaktig å dimensjonere flytetunnelen til å være uavhengig av aktive ballasteringsoperasjoner under drift. Dette er fullt mulig og kan beregnes etter kjente teknikker, slik at mengd-en ballast, både fast ballast og vannballast i hver pongtong er fastsatt og ferdiggjort ved driftsoppstart av flytetunnelen. Ved årlige vedlikehold kan det bli behov for just-eringer av ballastmengde, noe som enklest gjøres ved å variere mengde vannballast.

Flytetunnelen kan etter kjente teknikker dimensjoneres for varierende vektbelastninger som skyldes varierende trafikkmengder. Tilsvarende metoder anvendes på eksempelvis hengebroer. Både en flytetunnel og en flytebro dimensjoneres til å ha en viss strukturell fleksibilitet slik at den naturlig kan ta trafikkvariasjoner. Dersom det forventes store variasjoner i trafikkmengde kan tilsvarende variasjoner i flytetunnelens dypgående reduseres ved å utforme pongtongene med øket vannlinjeareal. Det er velkjent at stort vannlinjeareal gir små variasjoner av dypgående ved større vertikale lastvariasjoner. Bruk av øket vannlinjeareal på pongtongene må i imidlertid av-veies mot økede krefter fra havstrømmene.

Pongtongene kan valgfritt fortøyes mot sjøbunnen 19 ved hjelp av forankringsliner og hensikten med dette er å sikre flytetunnelens posisjon i horisontalplanet. Bruken av slike ankerliner avhenger av dominerende vær- og strømretninger i sjøen/fjorden. Figur 2A viser et tverrsnitt av pongtongen 40 og en rørtunnelseksjon 50 som etter kjente teknikker er innfestet i pongtongen 40, mens figur 2B viser den samme konstruksjonen i et perspektiv. Flytetunnelen er som vist konstruert med en dobbelthud vist ved ytter- og innervegger 50a hhv 50b. Veggene 50a hhv 50b er adskilt ved hjelp av velkjente og her ikke nærmere beskrevne stag og avstivingsplater.

Pongtongen 40 kan være utformet som en stort sett hul firkantet og langstrakt kasse. På langs av pongtongen 40 er det på hver side montert en langstrakt smalere kasse 42a hhv 42b slik at konstruksjonen danner en U-formet krybbe hvori rørtunnelsek-sjonen 50 hviler og er innfestet og forankret ved hjelp av støttestag 56,58 (se også 41 på figurene 2A,B). Innvendig i rørtunnelseksjon 50 er det vist to kjørebaner 52 hhv 54 samt kjøretøyer 55 for illustrasjon av anvendelsen.

Pongtongen 40, sidekassene 42a, b og kjørebaneseksjonen 50 danner hver for seg lukkede volum som gi en betydelig oppdrift til konstruksjonen. Uten ballast ville konstruksjonen bidra til at flytetunnelen kunne flyte opp. Derfor er hele eller deler av pongtongens innvendige volumer fylt med passende mengde fast ballastmasse så som stein- eller betongmasser og lignende, slik at flytetunnelen i denne nederste delen får en fortrinnsvis negativ oppdrift og holdes passende nedtrukket i korrekt og forhåndsberegnet posisjon.

Pongtongen 50 og hele broens posisjon kan også eventuelt justeres ved at deler av pongtongens 40 hulrom i tillegg til fast ballast etter ønske også fylles helt eller delvis med vann. Konstruksjonens oppdrift kan også reguleres ved å pumpe inn luft fra rørtunnel-løpet, dvs. erstatte en del av vannet i pongtongtankene 40,42a,42b, ved hjelp av ikke viste pumper, slanger og rørsystemer.

Figurene 3 til 8 viser en fremgangsmåte til montering av en flytetunnel ifølge oppfinnelsen.

Basisen for montasjen er bunnpongtongen med den tilkoplete rørtunnelseksjonen vist på figurene 2A og 2B, hvilke to deler fortrinnsvis utgjør en enhet for permanent montering som den nederste seksjonen i flytetunnelen.

I utgangspunktet bringes enheten pongtongen 40 og flytetunnelseksjonen 50 til å flyte i overflatestilling som vist på figur 3A og 3B. Flytetunnelseksjonen 50 er vist dannende en bueform og stikker utenfor pongtongens i hver ende vist ved tallene 11a,11b.

De neste moduler 12 hhv 12' av flytetunnelen fra hver side skal nå koples sammen med bunnseksjonen 50 slik det vises på figur 4 og 5, idet disse er montert oppå en

monteringspongtong 13 hhv 13'. Modulene 12 hhv 12' er begge plassert på skrå slik at de danner en stigningsvinkel eti hhv a2med horisontalen, hvilke vinkler samsvarer med flytetunnelens totale stigningsvinkel opp på begge sider av bunnpongtongen 40.

Fra hver sin side flytes (figur 4) disse nye modulene 12 hhv 12' inn mot endene 11a,11bav basistunnelseksjonen 11 slik at åpningene til 11a-12' og 11 b-12 respektive flukter med hverandre. Endene settes inntil hverandre som vist på figur 5 og sammenføyes ved sveising eller andre velkjente sammenkoplingsmetoder.

Ved justering av ballasten i form av vannballast og/eller fast ballast, kan bunnpongtongen 40 heves tilstrekkelig i sjøen til at monteringspongtongene 13 flytes til side og nye moduler 12 klar for sammenkobling (figur 6) lastes opp på monteringspongtong-dekket 13,14 som så føres tilbake slik at flytetunnelmodulene igjen flukter med hverandre, og sammenkoples. Under hvert av disse operasjonstrinnene, ballasteres bunnpongtongen etter kjente teknikker for å oppnå nødvending heving og senking, og derved tilpasning til den modul som flytes inntil. Elementene merket med 13 og 13' er byggelektere 13 eller endepongtonger. De tilpassede endepongtonger kan om ønskelig også brukes i selve driftsfasen, etter at de er brukt i byggefasen for å hånd-tere kobling av flytetunnelelementer.

På figur 7 er det vist støttestrukturer 14 og 14' for flytetunnelmodulene 12, 12' og som er plassert oppå dekket av byggelekteren 13, som kan fungere som en bedding ved sammenmontering av flytetunnelmodulene, og som samtidig bidrar til å gi den ønskede vinkel på flytetunnelen. I tillegg til å ballastere bunnpongtongen 40, kan man bruke støttestrukturer av ulik høyde for slik at modulene direkte fra riktig høyde-nivå og med korrekt vinkel kan tilkoples de allerede ferdigmonterte flytetunnelstruk-turene.

På figur 8 er montasjen til hver side for bunnpongtongen kommet fram til det punktet hvor flytetunnelen sammensatt av modulene 12" understøttes av en mellompong-tong 30, dvs. en på hver side. Figur 8 antyder tårnet 32 som rager opp i luften over vannlinjen 17 som vist på figur 1.

De viste pongtongelementene kan også på samme måte brukes i de tilfeller hvor flytetunnelen fremstilles i betong ved glideforskaling. Da kan glideforskalingsele-mentene, som vist på figur 9 og 10, være montert oppå dekket av de ballasterbare pongtongene eller byggelekterne 13' hhv 13. Støttestrukturene 14' hhv 14 som glide-forskalingselementet 15' hviler på med en korrekt innstilt vinkel i forhold til flytetunnelens hovedskrå-stilling, er igjen montert oppå toppflaten pongtongen 13', 13.

Etter hvert som støpningen av flytetunnelen skrider frem, senkes bunnpongtongen 40 ned i sjøen ved ballastering ved at pongtongen etter kjente teknikker tilføres bal-lastvann og/eller fast ballast. Ca midtveis i ferdigstøpningen innkoples mellompong-tongen 30 med tårnet 32, og tilslutt har man kommet fram til endepunktet ved pongtongen 16 hvorfra flytetunnelen fortsetter som en vanlig åpen flytebro mot land på hver side, eller direkte som et veianlegg inn på land.

Claims (16)

1. Konstruksjon av flytetunnel (10) med innvendige kjørebaner for transport, innrettet til å passere et sund eller en fjord under vannflaten for å muliggjøre overflate-skipspassasje, og hvilken flytetunnel forløper fra sjøoverflaten på skrå nedad i sjøen til et laveste nivå for så å vende oppad i sjøen til overflaten, og et antall til flytetunnelkonstruksjonen tilknyttede pongtonger (20,30,40) hvor minst en av pongtongene aktivt ballasteres for å gi flytetunnelen (10) korrekt oppdrift,karakterisert vedat en av pongtongene definerer en bunnpongtong (40) som er tilkoplet og integrert med en bunnseksjon (50) av flytetunnelen (10) idet bunnpongtongen (40) omfatter hulseksjoner (42a,42b) og sammen definerer de et felles ballasterbar! volum som omfatter permanent passiv fast ballast samt kan aktivt ballasteres med vann/luft, og flytetunnel-bunnseksjonen (50) definerer et overgangsområdet med en gitt oppad stigningsvinkel (eti hhv a2) til på hver side oppad til overflaten (17) forløpende flytetunnel-seksjoner (12,12').

2. Konstruksjon i samsvar med krav 1,karakterisert vedat bunnseksjonen (50) hviler på og er montert til toppflaten (41) av bunnpongtongen (40).

3. Konstruksjon i samsvar med krav 1-2,karakterisert vedat bunnpongtongens (40) hulseksjoner ( 42a. 42b) omfatter oppadragende boksformete hulseksjoner (42a,42b) en på hver kantside av bunnpongtongen (40), og som sammen med bunnpongtongens (40) toppflate danner en U-formet krybbe hvori flytetunnelbunnsek-sjonen (50) hviler og er forankret til nevnte toppflate (41).

4. Konstruksjon i samsvar med et av de foregående krav,karakterisert vedat bunnpongtongen (40) og hulseksjonene (42a,42b) utgjør separate seksjoner, hvor bunnpongtongen (40) omfatter den permanente passive faste ballast mens hulseksjonene (42a,42b) ballasteres med vann/luft.

5. Konstruksjon i samsvar med et av de foregående krav,karakterisert vedat flytetunnel-bunnseksjonen (50) danner en kontinuerlig bueform med nevnte oppad stigningsvinkel, eller dens midtre del danner en horisontal kjørebane som en overgangsdel.

6. Konstruksjon i samsvar med et av de foregående krav,karakterisert vedat de flytetunnelstrekk (10) som forløper oppad fra på hver side av flytetunnel-bunnseksjonen (50) omfatter hver minst én tilknyttet ekstra ballasterbar pongtong (20,30).

7. Konstruksjon i samsvar med et av de foregående krav,karakterisert vedat hver ekstra pongtong (20a,20b) omfatter et tårn (32) som rager over vannlinjen (17), og omfatter signalanlegg for å markere posisjonen til flytetunnelen for passerende skip, og/eller utrustning for å ventilere ut eksosgasser fra tunnelen, og pumpe inn friskluft.

8. Konstruksjon i samsvar med et av de foregående krav,karakterisert vedat pongtongene (20,30,40) omfatter utrustning som under ballastering kan pumpe luft inn i tankene fra det luftfylte tunneløpet i flytetunnelen (10).

9. Konstruksjon i samsvar med krav 1,karakterisert vedat flytetunnelen er forankert til havbunnen med liner (15) for å sikre dens posisjon, særlig i horisontalnivå.

10. Fremgangsmåte til montering av flytetunnel-konstruksjon (10) som angitt i de foregående krav 1-9, omfattende innvendige kjørebaner for transport, innrettet til å passere et sund eller en fjord under vannflaten for å muliggjøre overflate-skipspassasje, og hvilken flytetunnel forløper fra sjøoverflaten på skrå nedad i sjøen til et laveste nivå for så å vende oppad i sjøen til overflaten, hvor flytetunnelens omfatter tilknyttede pongtonger (20,30, 40) hvor minst en av pongtongene aktivt ballasteres for å gi flytetunnelen (10) korrekt oppdrift,karakterisert vedat det frembringes en flytetunnel-seksjon montert til toppflaten av en ballasterbar pongtong (40), hvilken flytetunnel-seksjon utgjør flytetunnelens lavest flytende bunnseksjon (50,40) i sjøen, det frembringes et antall ytterligere flytetunnelseksjoner (12,12') innrettet til å danne tunnelstrekket fra bunnseksjonen på skrå oppad til overflaten, og det gjennomføres det følgende trinn: bunnseksjonen (50) inkludert pongtongen (40) bringes til å flyte på sjøoverflaten, og ytterligere flytetunnelseksjoner (12,12') anordnes eller flytes inntil pongtongen (40), en fra hver side, i en skråstilling tilsvarende flytetunnelens videre forløp fra pongtongen (40) mot overflaten, og slik at de ytterligere flytetunnel-seksjonene (12,12') respektive flukter med bunnseksjonen (50), flytetunnelens bunnseksjon (50) og de ytterligere flytetunnel-seksjonene (12,12') monteres sammen til dannelse av en tett sammenkopling, hvoretter den sammenkoplete enhet av bunnseksjon (40,50) og de ytterligere flytetunnelseksjoner (12,12') nedsenkes for å tilkoples til ytterligere flytetunnel-seksjoner som anordnes fluktende inntil endene av enheten (40,50 hhv 12,12'), og de nye enheter av bunnseksjoner (50) og de ytterligere antall tilkoplete flytetunnelseksjoner (12,12') senkes ytterligere nedad i sjøen for tilkopling av det nød-vendige antall ytterligere flytetunnelseksjoner (12,12') på hver side av bunnseksjonen (50) fortrinn for trinn å danne den komplette flytetunnel (10).

11. Fremgangsmåte i samsvar med krav 10,karakterisert vedat hver seksjon (12) anordnes permanent eller midlertidig på en pongtong (13,13') som flytes i sjøen fram til monteringsposisjon.

12. Fremgangsmåte i samsvar med et av kravene 10-11,karakterisert vedat hver ende av en flytetunnelseksjon holdes hele tiden over vann ved hjelp av ballasterbare pongtonger (13,13'), forut for montering av den neste seksjon i rekken.

13. Fremgangsmåte i samsvar med et av kravene 10-12,karakterisert vedat endene av flytetunnelseksjonene holdes over vann idet de ytterligere flytetunnel-seksjoner (12,12') flytes frem for montering hvilende på en ballasterbar pongtong i form av en byggelekter (13,13') som frakoples etter montering.

14. Fremgangsmåte i samsvar med et av kravene 10-13,karakterisert vedat hver flytetunnelseksjon (12) anordnes på et dekk til byggelekteren (13) via støttestrukturer (14,14') som har en overside-skråvinkel til å gi flytetunnelen dens ønskede stigningsvinkel.

15. Fremgangsmåte i samsvar med et av kravene 10-14,karakterisert vedat flytetunnel-seksjonene løftes frem til monteringsposisjon på hver side ved hjelp av kran.

16. Fremgangsmåte i samsvar med et av kravene 10-15,karakterisert vedat det innmonteres en flytetunnelseksjon (12,12'), eksempelvis cirka midtveis mellom den dypest beliggende bunnseksjon (40,50) og overflaten, omfattende en permanent tilkoplet en ballasterbar pongtong (13) som omfatter et tårn (32) ragende over vannlinjen (17), og omfatter signalanlegg for å markere posisjonen til flytetunnelen for passerende skip, og/eller utrustning for å ventilere ut eksosgasser fra tunnelen, og pumpe inn friskluft.