[發明專利]懸浮隧道及其的施工方法

在審

• 申請號: 202010195165.4
• 申請日: 2020-03-19
• 公開（公告）號: CN111424713A
• 公開（公告）日: 2020-07-17
• 發明（設計）人: 王法承;韓林海
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: E02D29/067
• 分類號: E02D29/067;E02D15/08
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 劉夢晴

1.一種懸浮隧道，其特征在于，包括：

多個主弦管，多個所述主弦管平行布置，每一所述主弦管包括內鋼管、外鋼管和環形夾層混凝土，所述內鋼管位于所述外鋼管內，所述內鋼管與所述外鋼管之間充填所述環形夾層混凝土，每一所述主弦管的所述內鋼管的管腔內設置車輛通行的行車道，所述行車道將所述內鋼管的管腔分隔成上部空間和下部空間；

多個腹管，多個所述腹管均為空鋼管，多個所述腹管分別橫向設置在兩兩相鄰的所述主弦管之間，并將兩兩相鄰的所述主弦管的所述上部空間連通，從而使得多個所述主弦管和多個所述腹管構成桁式中空夾層鋼管混凝土-空鋼管混合結構。

2.根據權利要求1所述的懸浮隧道，其特征在于，每一所述主弦管的所述內鋼管采用內鋼管節段依次軸向拼接焊接而成，每一所述主弦管的所述外鋼管采用外鋼管節段依次軸向拼接焊接而成。

3.根據權利要求1所述的懸浮隧道，其特征在于，多個所述主弦管為2個所述主弦管或為3個所述主弦管。

4.根據權利要求1所述的懸浮隧道，其特征在于，多個所述腹管的兩端分別貫穿于兩側對應的所述主弦管的側壁，且多個所述腹管的兩端外周面與所述外鋼管焊接固定，多個所述腹管的兩端端部與所述內鋼管的側壁焊接固定。

5.根據權利要求1所述的懸浮隧道，其特征在于，多個所述腹管的內壁底面與所述行車道的上表面平齊或略高于所述行車道的上表面。

6.根據權利要求1所述的懸浮隧道，其特征在于，多個所述腹管均采用無縫結構用空鋼管，位于兩兩相鄰的所述主弦管之間的所述腹管呈平行相間布置或呈八字形布置。

7.根據權利要求1所述的懸浮隧道，其特征在于，每一所述內鋼管的外側面上和所述外鋼管的內側面上分別焊接有多個栓釘，所述內鋼管上的多個所述栓釘和所述外鋼管上的多個所述栓釘埋設在所述環形夾層混凝土中。

8.根據權利要求1所述的懸浮隧道，其特征在于，所述懸浮隧道還包括多個張拉錨索支撐組件，多個所述張拉錨索支撐組件沿所述主弦管的長度方向間隔開設置，用于將所述桁式中空夾層鋼管混凝土-空鋼管混合結構支撐在水中。

9.根據權利要求8所述的懸浮隧道，其特征在于，每一所述張拉錨索支撐組件包括索鞍、錨碇和錨索，所述索鞍布置在所述主弦管的環形背上，所述錨碇有兩個，兩個所述錨碇布置在水底處且位于所述桁式中空夾層鋼管混凝土-空鋼管混合結構下方兩外側；所述錨索的中間段環繞過所述桁式中空夾層鋼管混凝土-空鋼管混合結構并通過所述索鞍固定，所述錨索的兩端分別呈向外斜拉緊的方式固定在對應的所述錨碇上。

10.根據權利要求9所述的懸浮隧道，其特征在于，每一所述張拉錨索支撐組件還包括兩個速度和位移相關型的自復位粘滯阻尼器，所述錨索的兩端分別通過對應的所述自復位粘滯阻尼器與對應的所述錨碇固定。

11.根據權利要求1所述的懸浮隧道，其特征在于，每一所述主弦管的所述下部空間由分隔件分隔成沿所述主弦管長度方向延伸的多個封閉室，多個所述封閉室中至少一個用作注水室；每一所述主弦管的兩端分別通過封堵件封堵，位于每一所述主弦管的一端的所述封端件上設有第一孔，位于每一所述主弦管的另一端的所述封堵件上設有第二孔，所述第一孔和所述第二孔分別與所述注水室連通。

12.一種懸浮隧道的施工方法，其特征在于，所述懸浮隧道為根據權利要求1所述的懸浮隧道，所述施工方法包括如下步驟：

懸浮隧道施工前，在工廠中進行桁式鋼管結構節段或桁式中空夾層鋼管混凝土-空鋼管混合結構節段的預制：首先將所述內鋼管節段和所述外鋼管節段定位后，將該節段范圍內的所述腹管安裝在所述內鋼管節段和所述外鋼管節段上的預留孔處，所述腹管與所述內鋼管節段和所述外鋼管節段分別焊接，從而制得所述桁式鋼管結構節段；若在工廠中對所述桁式鋼管結構節段內的所述內鋼管節段和所述外鋼管節段間的環形夾層空間灌注混凝土，即制得所述桁式中空夾層鋼管混凝土-空鋼管混合結構節段；

托運：將所述桁式鋼管結構節段或所述桁式中空夾層鋼管混凝土-空鋼管混合結構節段通過船舶托運至目的地海面；

海上施工：當采用預制的所述桁式鋼管結構節段時，將各所述預制桁式鋼管結構節段間的所述內鋼管節段端頭依次軸向拼接焊接，將各所述預制桁式鋼管結構節段間的所述外鋼管節段端頭依次軸向拼接焊接，從而制得桁式鋼管結構；拼裝完成后封堵所述桁式鋼管結構的所述主弦管兩端，向所述主弦管的所述內鋼管和所述外鋼管之間的環形夾層空間中灌注自密實混凝土，從而制得所述桁式中空夾層鋼管混凝土-空鋼管混合結構；當采用預制的所述桁式中空夾層鋼管混凝土-空鋼管混合結構節段時，將各所述桁式中空夾層鋼管混凝土-空鋼管混合結構節段的所述內鋼管節段端頭依次軸向拼接焊接，將各所述桁式中空夾層鋼管混凝土-空鋼管混合結構節段的所述外鋼管節段端頭依次軸向拼接焊接，并將各所述桁式中空夾層鋼管混凝土-空鋼管混合結構節段的環形夾層混凝土端頭依次軸向通過止水帶連接，從而制得所述桁式中空夾層鋼管混凝土-空鋼管混合結構；

下沉施工：將所述桁式中空夾層鋼管混凝土-空鋼管混合結構的每一所述主弦管的兩端用封堵件封堵，并在每一所述主弦管一端的所述封堵件上預留第一孔，在每一所述主弦管另一端的所述封堵件上預留第二孔，所述第一孔和所述第二孔與所述主弦管內的注水室連通，從所述第一孔向所述注水室內注水，使所述桁式中空夾層鋼管混凝土-空鋼管混合結構下沉，下沉過程中逐步調整線形及位置；當所述桁式中空夾層鋼管混凝土-空鋼管混合結構下沉至指定位置后布置錨索，所述錨索中間段通過環繞過所述主弦管的環形背上的索鞍進行固定，所述錨索兩端通過所述自復位粘滯阻尼器固定于水底處的錨碇上，并張拉一定的預應力，所述錨索兩端呈向外斜拉索的形式；

排水施工：當所述桁式中空夾層鋼管混凝土-空鋼管混合結構固定后，對所述注水室內的水進行排水作業，使所述桁式中空夾層鋼管混凝土-空鋼管混合結構上浮，并依靠所述錨索張拉力提供豎向支撐并固定線形。