TW201512494A - 沉潛海中浮管錨定海床框架工法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種沉潛海中浮管錨定海床框架工法，首先，固定支撐構架並使其深入至海底岩盤60公分處，接著將隧道本體設置於支撐構架上，且隧道本體係位於海平面以下40公尺處。

Description

沉潛海中浮管錨定海床框架工法

本發明係有關於一種沉潛海中浮管錨定海床框架工法，特別是一種使隧道本體位於海平面下40公尺處之沉潛海中浮管錨定海床框架工法。

隧道是指在既有的建築或土石結構中挖出來的通道，供交通立體化、穿山越嶺、地下通道、越江、過海、管道運輸、電纜地下化、水利工程等使用。

海峽像一道天塹將大陸與大陸、大陸與海島或海島與海島之間隔開，這給人們的生活、旅行帶來許多不便。因此，「海底隧道」顧名思義便是在海底建造的連接海峽兩岸的隧道，主要用來供車輛通行的。截至2012年，全世界已經建成和計畫建設的海底隧道就有20幾條，主要分佈在日本、美國、西歐與中國香港九龍等地區。海底隧道大可分為海底段、海岸段和引道三部分。其中海底段是主要部分，它埋置在海床底下，兩端與海岸連接，再經過引道，與地面線路接通。通常來說建造海底隧道還要同時在兩岸設置豎井，安裝通風、排水、供電等設備。

而按照施工方法可分为明挖回填式隧道、鑽挖式隧道(潛盾工法)和沉管式隧道(沉箱工法)。其中，明挖回填式是一種常用於興建淺型隧道的方法，因為施工法是先在地面向下挖掘坑道，再將路面回填得名，當中包括坑道的挖掘及蓋頂。其優點在於施工費時較短以及較無崩塌風險，但其缺點在於成本高、對地面交通及居民的干擾較大、噪音大、建造海底隧道影響航道及需要填海。而鑽挖式，比較適用在建造軟土地層或含水量很高的地層掘進隧道。其優點在於成本遠低於明挖覆蓋、路面交通不 受影響且不會影響居民。然而，這種方法的缺點在於可能會出現沉降以及只可以鑽挖深層隧道，若遇上複雜的地質時，鑽孔用的潛盾機可能卡在其中或是機件損壞，甚至要被迫放棄潛盾機並更改隧道挖掘路線，因而延長工期或提高施工成本。

至於沉管式多應用於海底隧道的建造上，該方法係先在海床挖出坑道，再在坑內建造或沉放預製的隧道構件。旗津過港隧道、香港海底隧道便是使用此種工法建造。這種方法的優點在於其抗震能力較鑽挖式隧道出色、不影響居民並可以不須填海而建造海港內的一段隧道。但其缺點便在於會影響船隻航行。

有鑑於此，本發明提供一種沉潛海中浮管錨定海床框架工法，包含：首先，固定支撐構架並使其深入至海底岩盤60公分處，再將隧道本體設置於支撐構架上，且隧道本體係位於海平面以下40公尺處。

在本發明之一實施例中，其中隧道本體為一三管建構，其包含一第一主幹管、一第二主幹管與介設於第一主幹管與第二主幹管之間之至少一逃生管，且逃生管分別與第一主幹管與第二主幹管相連通，而逃生管與第一主幹管及第二主幹管之連結處被包覆體所包覆，且該包覆體係由H型鋼、C型鋼、L型鋼以及一防水性材料所組成。

在本發明之一實施例中，其中第一主幹管、第二主幹管與逃生管係分別包含至少一鋼管結構。

在本發明之一實施例中，其中上述將隧道本體設置於支撐構架上的步驟中包含：首先，密封第一主幹管、第二主幹管與逃生管之兩端。接著，運載第一主幹管、第二主幹管與逃生管至海平面上相對於支撐構架之位置後，加水壓使第一主幹管、第二主幹管與逃生管下沈以設置於支撐構架上。最後，打通第一主幹管、第二主幹管與逃生管之兩端。

在本發明之一實施例中，其中支撐構架之材質為鋼管。

在本發明之一實施例中，其中隧道本體之外部包覆材質為超高強混凝土。

由下文的說明，可更進一步瞭解本發明的特徵及其優點，閱 讀時請參考第一圖至第三圖。

1‧‧‧支撐構架

11‧‧‧固定基座

12‧‧‧支撐件

2‧‧‧隧道本體

21‧‧‧第一主幹管

21a‧‧‧上層

21b‧‧‧下層

22‧‧‧第二主幹管

23‧‧‧逃生管

24‧‧‧逃生連結管

25‧‧‧包覆體

S‧‧‧海水層

S₁‧‧‧海平面

S₂‧‧‧海底岩盤

D₁‧‧‧海平面與隧道本體之間距

D₂‧‧‧支撐構架深入海底岩盤之深度

第一圖顯示本發明一實施例之沉潛海中浮管錨定海床框架之架構示意圖；第二圖顯示本發明一實施例中沉潛海中浮管錨定海床框架之橫截面示意圖；以及第三圖顯示本發明一實施例中隧道本體之架構示意圖。

有鑑於習知技術所遭遇的問題，本發明旨在提供一種沉潛海中浮管錨定海床框架工法。首先，請參考第一圖，第一圖顯示本發明一實施例之沉潛海中浮管錨定海床框架之架構示意圖。如圖所示，本發明係先將支撐構架1固定於海底岩盤S₂並深入至海底岩盤一距離D₂，最佳地，支撐構架1係深入至海底岩盤60公分處。在一實施例中，支撐構架1可包含一固定基座11與一支撐件12，也就是說可將固定基座11深入海底岩盤S₂設置，再將支撐件12設置於固定基座11上而予以錨定。然而，本發明並不欲以此為限，亦即支撐構架1也可為一體成形之結構，藉由部份深入海底岩盤S₂深60公分而錨定。接著，再將隧道本體2設置於支撐構架1上以使隧道本體2位於海平面S₁以下一距離D₁，且最佳地，D₁為40公尺。

請參考第二圖與第三圖，第二圖顯示本發明一實施例中沉潛海中浮管錨定海床框架之橫截面示意圖，而第三圖顯示本發明一實施例中隧道本體之架構示意圖。在本發明之較佳實施例中，隧道本體2為一三管建構，其包含一第一主幹管21、一第二主幹管22與介設於第一主幹管21與第二主幹管22之間之至少一逃生管23，且逃生管係藉由逃生連接管24分別與第一主幹管21與第二主幹管22相連通，而逃生管23與第一主幹管21及第二主幹管22之連結處被一包覆體25所包覆，且該包覆體25係由H型鋼、C型鋼、L型鋼以及一防水性材料所組成。

本發明中之第一主幹管21、第二主幹管22與逃生管23係分別包含至少一鋼管結構。較佳地，如第三圖所示，第一主幹管21、第二主幹管22與逃生管23係分別由複數個鋼管結構所組成。

進一步來說，在本發明之一實施例中，上述將隧道本體設置於支撐構架上的步驟中係先將該些第一主幹管21、該些第二主幹管22與該些逃生管23之兩端密封以利運送及沉放。接著，運載該些第一主幹管21、該些第二主幹管22與該些逃生管23至海平面上相對於支撐構架之位置，也就是隧道本體預定設置的位置上方。緊接著，加水壓使該些第一主幹管21、該些第二主幹管22與該些逃生管23陸陸續續沈放至支撐構架上事先挖好的槽中，並藉由複數個逃生連接管24將之相互接合，且該些接合處以該些包覆體25包覆至完全防水程度。最後，打通該些第一主幹管21、該些第二主幹管22與該些逃生管23兩端之密封牆而形成連續之隧道。

在較佳實施例中，支撐構架1之材質為鋼管結構，而隧道本體2的材質可為特殊鋼骨結構，且隧道本體2之厚度較佳為1公分至2.5公分，但本發明並不欲以此為限。另外，如圖所示，第一主幹管21、第二主幹管22、逃生管23以及逃生連接管24為單向通行，且內部分上下二層。以第一主幹管21為例，其上層21a為雙至多線汽車道，下層21b為捷運車道二線道(例如：四軌道，鋼軌寬軌)。較佳地，每一第一主幹管21與每一第二主幹管的直徑為16公尺、長度為55公尺，而進一步地第一主幹管21、第二主幹管22以及逃生管23以寬度60公尺為一節，但本發明並不欲以此為限。

至於介設於第一主幹管21與第二主幹管22之間的逃生管23，在較佳實施例中為單層且分為二線汽車道及路肩，且其直徑較佳地為10公尺，但本發明並不欲以此為限。另外，可每隔50公尺便設一逃生連接管24以與第一主幹管21、第二主幹管22(亦即出入口接汽車道及火車道)。較佳地，逃生連結管24以與第一主幹管21、第二主幹管22成45°連結。較佳地，從第一主幹管21通過逃生管23至第二主幹管22間之逃生連接管24結構的總寬度為60公尺，但本發明並不欲以此為限。

再者，該些第一主幹管21、該些第二主幹管22、該些逃生管23以及該些逃生連接管24之材質於外可採用防水處理，而於內則可塗佈防火漆。

綜上所述，本發明之隧道本體不侷限於陸上建構與組裝，但 於最佳實施例中本發明之隧道本體於陸上建構以及組裝後，利用三管沉潛工法使之架設於海平面下40公尺處，此深度可超過海上艦艇之吃水深度，達到一安全距離，而不影響航道安全。本發明可應用於台灣海峽之海底隧道工程，例如：海底隧道北段由台北車站經淡水經馬祖至福州長樂機場，共長196公里，中段由桃園航空城經新竹至平潭島，到福州長樂機場共長186公里，而南段則由台南經澎湖經金門至廈門機場共長210公里。

上列詳細說明係針對本發明之一可行實施例之具體說明，惟該實施例並非用以限制本發明之專利範圍，凡未脫離本發明技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本發明之專利範圍中。

1‧‧‧支撐構架

11‧‧‧固定基座

12‧‧‧支撐件

2‧‧‧隧道本體

S₁‧‧‧海平面

S₂‧‧‧海底岩盤

D₁‧‧‧海平面與隧道本體之間距

D₂‧‧‧支撐構架深入海底岩盤之深度

Claims (9)

1. 一種沉潛海中浮管錨定海床框架工法，包含：固定支撐構架並使其深入至海底岩盤60公分處；以及將隧道本體設置於該支撐構架上，且該隧道本體係位於海平面以下40公尺處。
2. 如申請專利範圍第1項所述之工法，其中該隧道本體為一三管建構，其包含一第一主幹管、一第二主幹管與架設於該第一主幹管與該第二主幹管之間之至少一逃生管，且該逃生管透過一逃生連結管分別與該第一主幹管與該第二主幹管相連通。
3. 如申請專利範圍第2項所述之工法，其中該第一主幹管、該第二主幹管、該逃生管與該逃生連結管係一鋼管結構。
4. 如申請專利範圍第2項所述之工法，其中該將該隧道本體設置於該支撐構架上的步驟中包含：密封該第一主幹管、該第二主幹管與該逃生管之兩端；運載該第一主幹管、該第二主幹管與該逃生管至海平面上相對於該支撐構架之位置；加水壓使該第一主幹管、該第二主幹管與該逃生管下沈以設置於該支撐構架上；以及打通該第一主幹管、該第二主幹管與該逃生管之兩端。
5. 如申請專利範圍第1項所述之工法，其中該支撐構架之材質為鋼筋混凝土。
6. 如申請專利範圍第1項所述之工法，其中該隧道本體之材質為鋼管結構。
7. 如申請專利範圍第2項所述之工法，其中該第一主幹管、該第二主幹管與該逃生管之連接處外部具有一包覆體。
8. 如申請專利範圍第7項所述之工法，其中該包覆體係由一H型鋼、一L型鋼一C型鋼以及一防水性材料所組成。
9. 如申請專利範圍第8項所述之工法，其中該C型鋼係用於內外部結構加強。