一种水下斜拉式悬浮隧道结构

摘要

本发明公开了一种水下斜拉式悬浮隧道结构，包括水中悬浮隧道、一对接岸结构、拉索锚碇系统、浮重比调节系统、防撞警示系统和逃生系统。一对接岸结构各自位于两侧岸坡上；一对接岸结构各自连接在水中悬浮隧道的两端与一对陆域斜坡隧道之间。水中悬浮隧道由多段管节连接而成；拉索锚碇系统采用双向单索面或双向双索面并包括四个拉索接收井、四组拉索转向墩、拉索坡道和多道斜拉索；浮重比调节系统包括隧道管节内浮重比调节装置和接岸结构内浮重比调节装置；防撞警示系统包括警示浮标装置和水下警示锚缆装置；逃生系统包括自动报警系统、逃生时间延长系统和逃生路径。本发明的水下斜拉式悬浮隧道结构，受力更为合理，降低了施工期不利海况的影响。

权利要求

1.一种水下斜拉式悬浮隧道结构，包括隧道本体、接岸结构、拉索锚碇系统、浮重比调节系统、防撞警示系统和逃生系统；所述接岸结构包括一一对应地设在顶推侧海岸上和接收侧海岸上的顶推侧接岸结构和接收侧接岸结构；所述隧道本体包括水中悬浮隧道、顶推侧陆域斜坡隧道和接收侧陆域斜坡隧道；所述顶推侧陆域斜坡隧道的临水端和接收侧陆域斜坡隧道的临水端一一对应地与顶推侧接岸结构的背水端和接收侧接岸结构的背水端连接；所述水中悬浮隧道由多段管节连接而成，每段管节内均通过上隔板和下隔板分隔成隧道上层、隧道中层和隧道下层，隧道上层空间为工艺室；隧道中层为隧道交通室；隧道下层为给排水室；其特征在于，

所述顶推侧接岸结构由海域至陆域依次包括：水下护岸段、起步段、洞口段挡墙、洞口段、临水侧墙体、止推段、密封段、对接段、顶推段、水平运输段和背水侧墙体；所述对接段和顶推段设在能开启和封闭的管节连接箱内；所述接收侧接岸结构由海域至陆域依次包括：水下护岸段、接收段、洞口段挡墙、洞口段、临水侧墙体、管节稳定段、密封段、管节固结段、牵引锚锭段和背水侧墙体；

所述顶推侧接岸结构的水下护岸段位于接岸结构临水侧的水下边坡上，坡面上抛石防止冲刷；

所述顶推侧接岸结构的起步段为所述洞口段挡墙至水下护岸段的坡顶线之间的水平段，该起步段的设计高程为水中悬浮隧道断面的设计底高程，形成水中悬浮隧道两岸的搁置面；

所述顶推侧接岸结构的洞口段设在所述洞口段挡墙与所述临水侧墙体之间；所述顶推侧接岸结构的洞口段在临水侧墙体的前侧面上还设置临时封门及相应的止水装置；所述临时封门上设置堵水塞；

所述顶推侧接岸结构的止推段位于临水侧墙体的后侧并为密封箱室结构，该止推段的顶部开设人孔并设置嵌入式盖板，止推段内设置抱箍式止推装置；

所述顶推侧接岸结构的密封段位于所述止推段的后侧，该密封段为一堵开设了墙洞的密封墙体，该密封墙体的前、后侧面上各自沿所述墙洞的一周设置密封抱箍，并在墙洞与管节的外表面之间设置止水条；

所述顶推侧接岸结构的对接段位于所述密封段的后侧，即在管节顶推前行后遗留外露在密封段的后侧用于与后续的管节对接的位置，该对接段的长度为管节遗留外露的长度；

所述顶推侧接岸结构的顶推段位于对接段的后侧，该顶推段的底部设置搬运气囊；该顶推段的后部设置顶推台车就位段，并在管节连接箱的两侧壁的中部各自设置一个牛腿，并在两个牛腿上各自设置一根顶推台车轨道，并在管节连接箱的两个牛腿上的管节对接位置设置止推座；

所述顶推侧接岸结构的水平运输段的长度不小于每段隧道管节的长度，该水平运输段的底部设置由千斤顶驱动的顶升梁；

所述接收侧接岸结构的水下护岸段、接收段、洞口段挡墙、洞口段、临水侧墙体、密封段和背水侧墙体的结构一一对应地与顶推侧接岸结构的水下护岸段、起步段、洞口段挡墙、洞口段、临水侧墙体、密封段和背水侧墙体的结构相同；

所述接收侧接岸结构的临水侧墙体上开设墙洞，该临水侧墙体的迎水面上沿墙洞设置止水装置；

所述管节稳定段位于临水侧墙体的后方并为钢筋混凝土箱体结构，内设抱箍式稳定装置；

所述密封段位于管节稳定段的后方，该密封段为一堵开设了墙洞的密封墙，该密封墙的迎水面上沿墙洞也设置止水装置；

所述管节固结段位于所述密封段的后方并与管节稳定段的结构相同，也为钢筋混凝土箱体结构，该管节固结段的尾部设置钢封门；

所述牵引锚锭段位于所述管节固结段的钢封门与所述背水侧墙体之间，该牵引锚锭段的底部设置一个钢筋混凝土墩台，墩台下设桩基，墩台上设大功率的牵引索的牵引装置；

所述水中悬浮隧道的多段管节之间通过管节接头、接头紧固件、接头填缝料与接头止水材料连接；最后一段管节的尾部和第一段管节的头部一一对应地位于顶推侧接岸结构内和接收侧接岸结构内，最后一段管节的尾部外表面与顶推侧接岸结构内的管节连接箱内表面之间通过灌注混凝土固结；第一段管节的头部外表面与接收侧接岸结构内的管节固结段的内表面之间通过灌注混凝土固结；

所述拉索锚碇系统采用双向单索面或双向双索面并包括四个拉索接收井、四组拉索转向墩、拉索坡道和多道斜拉索；四个拉索接收井各自设在隧道两侧的顶推侧海岸上和隧道两侧的接收侧海岸上；每个拉索接收井包括拉索锚碇墩和监控室；四组拉索转向墩各自设在隧道两侧的顶推侧海岸岸坡上和隧道两侧的接收侧海岸岸坡上并一一对应地靠近四个拉索接收井；所述拉索坡道设在每组拉索转向墩与对应的拉索接收井之间的岸坡上；多道斜拉索的一端间隔地锚固于水中悬浮隧道的两侧面，多道斜拉索的另一端穿过拉索转向墩中的转向导缆器后沿着水下的拉索坡道引伸至地面，再锚固于拉索锚碇墩上；

所述浮重比调节系统包括隧道管节内浮重比调节装置和接岸结构内浮重比调节装置；

所述隧道管节内浮重比调节装置布置在每段管节的给排水室内并包括设在每段管节的给排水室内的排水装置、给水装置和水位监测仪；所述接岸结构内浮重比调节装置布置在顶推侧接岸结构的顶推侧水泵房和接收侧接岸结构内的接收侧水泵房内；所述顶推侧水泵房横向设在顶推侧接岸结构内的对接段的一侧，该顶推侧水泵房与最后一段管节的给排水室之间通过输水廊道连通；所述接收侧水泵房横向设在接收侧接岸结构内的管节固结段的一侧，该接收侧水泵房与第一段管节的给排水室之间通过输水廊道连通；

所述顶推侧水泵房和接收侧水泵房各自由下向上分为蓄水室、输水廊道室、供水阀室和动力与监控室；

所述防撞警示系统包括警示浮标装置和水下警示锚缆装置；

所述逃生系统包括自动报警系统、逃生时间延长系统和逃生路径。

2.根据权利要求1所述的水下斜拉式悬浮隧道结构，其特征在于，所述水中悬浮隧道的断面结构为圆形或棱形，棱形的尖端夹角≤60°。

3.根据权利要求1所述的水下斜拉式悬浮隧道结构，其特征在于，所述管节接头为承插式接头，并在每段管节的承口的外表面和插口的内表面上各自均布并对应地径向开设多个埋头式接头螺栓孔；

所述接头紧固件包括接头内紧固件和接头外紧固件；所述接头内紧固件为插设在所述接头螺栓孔中的高强不锈钢螺栓、螺母及垫片并采用垂直锚固型式；所述接头外紧固件包括若干个设置在每段管节的内表面上并靠近管口的锚碇座和通过锚具连接在两段对接的管节的锚碇座之间的钢绞线或预应力钢筋；

所述接头填缝料包括填设在两段对接的管节的承口的内表面和插口的外表面之间的接头缝隙填缝料和填设在两段对接的管节的接头螺栓孔内的螺栓孔填缝料；

所述接头止水材料包括设在两段对接的管节的承口的端面与插口的止封面之间的外层止水圈和设在插口的端面和承口的止封面之间的内层止水圈。

4.根据权利要求1所述的水下斜拉式悬浮隧道结构，其特征在于，所述拉索锚碇墩设在所述拉索接收井的下部；所述拉索锚碇墩的临水侧设有导缆器；

拉索锚碇墩的中部开设索力监测槽，索力监测槽内设置索力监测器，索力监测槽的两端为锚碇块；拉索锚碇墩的后端设置电动锚机；所述监控室设在拉索接收井的上部，该监控室内设置斜拉索监控装置；

每组拉索转向墩均位于航道最大深度处；每组拉索转向墩的数量为斜拉索总道数的一半；每个拉索转向墩的底部均高于水中悬浮隧道的高程且不高于航道最小底高程；每个拉索转向墩的内部沿斜拉索方向设置拉索通道，拉索通道上预埋有转向导缆器。

5.根据权利要求1所述的水下斜拉式悬浮隧道结构，其特征在于，每段管节的所述给排水室内纵向设置一道中隔墙和两道边隔墙；两道边隔墙的底部间隔地开设排水孔；每段管节的给排水室内还在纵向中部设置一道中横隔墙，每段管节的给排水室的两端各自设置一道端横隔墙，使每段管节的给排水室被分隔成四个中隔舱和四个边隔舱；一道中横隔墙和两道端横隔墙的顶部各自设置溢水通道；

所述排水装置包括一组排水管道与一组潜水泵；排水管道纵向布置在所述中隔墙的两侧面的上部，并且排水管道的起点位于每段管节的纵向中部；潜水泵设在与排水管道的起点对应的中隔舱的底部，潜水泵均通过出水软管一一对应地与排水管道相接；

所述给水装置包括一组各自纵向设在两道边隔墙的外侧面的上部的给水管道；

所述水位监测仪布置在所述中隔墙的一个侧面上；

所述蓄水室的最大蓄水量为两段管节的给排水室的容水量，该蓄水室的墙体上设置用于计量的水尺；所述给排水室中的排水管道的末端连接到蓄水室；蓄水室内设置给水泵、排水泵、外排水管道和外给水管道；所述给水泵与所述给排水室中的给水管道的末端连接；所述排水泵与外排水管道连接，用于向蓄水室外排出多余的水；所述外给水管道用于向蓄水室内供水；

所述输水廊道室的高度与所述输水廊道的高度相同；

所述供水阀室的高度不小于2.0m，供水阀室内设置供水阀及水表；

所述动力与监控室的高度不小于2.8m，动力与监控室内设置动力电机及电脑监控设备。

6.根据权利要求1所述的水下斜拉式悬浮隧道结构，其特征在于，所述警示浮标装置包括多个浮标、多根固定缆索和多个警示灯；多个浮标沿水中悬浮隧道的轴线方向间隔地设在所述水中悬浮隧道上方的水面上；多个固定缆索一一对应地固定在多个浮标与水中悬浮隧道之间；多个警示灯一一对应地附着在多个浮标的顶部；

所述水下警示锚缆装置包括两根水下警示缆、多根挂索和多条警示灯带；两根水下警示缆平行地设在所述水中悬浮隧道的两侧，两根水下警示缆的顶推侧海岸端各自穿过设在顶推侧海岸的两组拉索转向墩后沿拉索坡道引伸至地面，再锚固于设在顶推侧海岸的两个拉索锚碇墩上，两根水下警示缆的接收侧海岸端各自穿过设在接收侧海岸的两组拉索转向墩后沿拉索坡道引伸至地面，再锚固于设在接收侧海岸的两个拉索锚碇墩上；多根挂索间隔地悬挂在两根水下警示缆上；多条警示灯带一一对应地安装在多根挂索上。

7.根据权利要求1所述的水下斜拉式悬浮隧道结构，其特征在于，所述自动报警系统包括视频监控装置、水位监测装置、温度测控装置、有毒气体探测装置和集控中心；所述视频监控装置、温度测控装置和有毒气体探测装置均设置在所述隧道上层的顶部；所述水位监测装置设置在每段管节的给排水室、顶推侧接岸结构的输水廊道、顶推侧水泵房、接收侧接岸结构的输水廊道及接收侧水泵房内；集控中心设置在顶推侧接岸结构和接收侧接岸结构内；

所述逃生时间延长系统包括浮重比调节系统、联络通道密封门和隧道口紧急封门；

所述联络通道密封门设在双管隧道的联络通道的两端；

所述隧道口紧急封门设在顶推侧接岸结构的隧道出口处和接收侧接岸结构的隧道出口处；

所述逃生路径包括隧道内逃生路径和隧道顶部逃生路径；所述隧道内逃生路径包括通向所述顶推侧接岸结构和接收侧接岸结构的隧道路面逃生通道和隧道上层逃生通道，以及双管隧道的联络通道；所述隧道路面逃生通道设在隧道中层；所述隧道上层逃生通道设在隧道上层并通过开设在所述上隔板上的多个人孔进入；所述隧道顶部逃生路径包括若干个设在隧道顶部的备用应急逃生出口和救援潜航艇；每个备用应急逃生出口上均设置应急舱门；所述救援潜航艇停靠在应急舱门的顶部，救援潜航艇的底部设置与应急舱门对接的备用应急舱口。

8.根据权利要求1所述的水下斜拉式悬浮隧道结构，其特征在于，所述顶推侧陆域斜坡隧道和接收侧陆域斜坡隧道均由地面向下依次设明挖隧道和矿山法隧道；明挖隧道由地面向下分别设敞开段、光栅段和暗埋段。

说明书

一种水下斜拉式悬浮隧道结构

技术领域

[0001] 本发明涉及一种水下悬浮隧道,具体涉及一种水下斜拉式悬浮隧道结构。

背景技术

[0002] 水中悬浮隧道，英文名称为“Submerged Floating Tunnel”，简称“SFT”。在意大利又称“阿基米德桥”，简称“PDA”桥。一般由浮在水中一定深度的管状体(该管状体的空间较
大，足以适应道路和铁道交通的要求)、支撑系统(锚固在海底基础上的锚缆、墩柱或水上的
浮箱)及与两岸的构筑物组成。它是交通运输工具跨越被深水分隔的两岸之间的一种新型
结构物，适用于所有需在水中穿行的交通运载工具，可通行火车、汽车、小型机动车和行人，
还可以做成穿行各种管道和电缆的服务通道。水中悬浮隧道和传统的沉埋隧道或掘进隧道
的区别是：悬浮隧道结构被水包围着，既不是位于地层上也不穿越地层，而是主要依靠其自
身结构的重力、结构受到的浮力以及支撑系统的锚固力来保持在固定的位置上。悬浮隧道
四周密封，这种结构具有普通隧道的所有特点，从使用的观点来看应被认为是“隧道”而不
是“桥梁”。

[0003] 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。

[0004] 虽然悬浮隧道与沉管隧道、深埋隧道、桥梁等跨海通道方案相比，具有一定优势，但悬浮隧道的设计、施工仍然是一个世界性的难题，至今尚无建成的悬浮隧道。目前世界上
主要有7个国家(挪威、意大利、日本、中国、瑞士、巴西、美国)在研究，研究发现的诸多技术
问题主要有：总体结构布置、隧道材料、锚固系统结构型式、隧道连接型式及接岸结构设计、
隧道结构可实施性、施工与营运风险等。这些问题能否解决，决定了悬浮隧道能否从可行性
方案走向实际工程。

[0005] 迄今为止，悬浮隧道研究中，根据悬浮隧道自身重力与所受浮力之间的关系，提出的结构型式大致可分为三类：浮筒式、锚固式、墩柱式。浮筒式悬浮隧道是通过锚索或锚链
把隧道悬挂于水面的浮筒上，隧道重力大于浮力，垂直方向受潮位涨落影响很大；锚固式悬
浮隧道是通过张力腿或锚索把隧道锚固于海床以下的锚碇基础上，隧道重力小于浮力，隧
道会在水动力作用下发生位移或晃动；墩柱式其实是支承在水下墩柱上的隧道桥，施工难
度大且造价昂贵。由于隧道漂浮于水中，隧道安装施工受风、浪、流及船行波等影响，三种型
式的隧道水下定位、水下或水上对接施工难度都很大，且水下营运期舒适度及安全风险均
难以预估。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于填补现有技术的空白而提供一种水下斜拉式悬浮隧道结构，它的受力更为合理，降低了施工期不利海况的影响，更有利于施工期的控制和营运期的维护
与零部件更换。

[0007] 本发明的目的是这样实现的：一种水下斜拉式悬浮隧道结构，包括隧道本体、接岸结构、拉索锚碇系统、浮重比调节系统、防撞警示系统和逃生系统；所述接岸结构包括一一
对应地设在顶推侧海岸上和接收侧海岸上的顶推侧接岸结构和接收侧接岸结构；所述隧道
本体包括水中悬浮隧道、顶推侧陆域斜坡隧道和接收侧陆域斜坡隧道；所述顶推侧陆域斜
坡隧道的临水端和接收侧陆域斜坡隧道的临水端一一对应地与顶推侧接岸结构的背水端
和接收侧接岸结构的背水端连接；所述水中悬浮隧道由多段管节连接而成，每段管节内均
通过上隔板和下隔板分隔成隧道上层、隧道中层和隧道下层，隧道上层空间为工艺室；隧道
中层为隧道交通室；隧道下层为给排水室；其中，

[0008] 所述顶推侧接岸结构由海域至陆域依次包括：水下护岸段、起步段、洞口段挡墙、洞口段、临水侧墙体、止推段、密封段、对接段、顶推段、水平运输段和背水侧墙体；所述对接
段和顶推段设在能开启和封闭的管节连接箱内；所述接收侧接岸结构由海域至陆域依次包
括：水下护岸段、接收段、洞口段挡墙、洞口段、临水侧墙体、管节稳定段、密封段、管节固结
段、牵引锚锭段和背水侧墙体；

[0009] 所述水中悬浮隧道的多段管节之间通过管节接头、接头紧固件、接头填缝料与接头止水材料连接；最后一段管节的尾部和第一段管节的头部一一对应地位于顶推侧接岸结
构内和接收侧接岸结构内，最后一段管节的尾部外表面与顶推侧接岸结构内的管节连接箱
内表面之间通过灌注混凝土固结；第一段管节的头部外表面与接收侧接岸结构内的管节固
结段的内表面之间通过灌注混凝土固结；

[0010] 所述拉索锚碇系统采用双向单索面或双向双索面并包括四个拉索接收井四组拉索转向墩、拉索坡道和多道斜拉索；四个拉索接收井各自设在隧道两侧的顶推侧海岸上和
隧道两侧的接收侧海岸上；每个拉索接收井包括拉索锚碇墩和监控室；四组拉索转向墩各
自设在隧道两侧的顶推侧海岸岸坡上和隧道两侧的接收侧海岸岸坡上并一一对应地靠近
四个拉索接收井；所述拉索坡道设在每组拉索转向墩与对应的拉索接收井之间的岸坡上；
多道斜拉索的一端间隔地锚固于水中悬浮隧道的两侧面，多道斜拉索的另一端穿过拉索转
向墩中的转向导缆器后沿着水下的拉索坡道引伸至地面，再锚固于拉索锚碇墩上；

[0011] 所述浮重比调节系统包括隧道管节内浮重比调节装置和接岸结构内浮重比调节装置；所述隧道管节内浮重比调节装置布置在每段管节的给排水室内并包括设在每段管节
的给排水室内的排水装置、给水装置和水位监测仪；所述接岸结构内浮重比调节装置布置
在顶推侧接岸结构的顶推侧水泵房和接收侧接岸结构内的接收侧水泵房内；所述顶推侧水
泵房横向设在顶推侧接岸结构内的对接段的一侧，该顶推侧水泵房与最后一段管节的给排
水室之间通过输水廊道连通；所述接收侧水泵房横向设在接收侧接岸结构内的管节固结段
的一侧，该接收侧水泵房与第一段管节的给排水室之间通过输水廊道连通；

[0012] 所述顶推侧水泵房和接收侧水泵房各自由下向上分为蓄水室、输水廊道室、供水阀室和动力与监控室；

[0013] 所述防撞警示系统包括警示浮标装置和水下警示锚缆装置；

[0014] 所述逃生系统包括自动报警系统、逃生时间延长系统和逃生路径。

[0015] 上述的水下斜拉式悬浮隧道结构，其中，所述水中悬浮隧道的断面结构为圆形或棱形，棱形的尖端夹角≤60°。

[0016] 上述的水下斜拉式悬浮隧道结构，其中，

[0017] 所述顶推侧接岸结构的水下护岸段位于接岸结构临水侧的水下边坡上，坡面上抛石防止冲刷；

[0018] 所述顶推侧接岸结构的起步段为所述洞口段挡墙至水下护岸段的坡顶线之间的水平段，该起步段的设计高程为水中悬浮隧道断面的设计底高程，形成水中悬浮隧道两岸
的搁置面；

[0019] 所述顶推侧接岸结构的洞口段设在所述洞口段挡墙与所述临水侧墙体之间；所述顶推侧接岸结构的洞口段在临水侧墙体的前侧面上还设置临时封门及相应的止水装置；所
述临时封门上设置堵水塞；

[0020] 所述顶推侧接岸结构的止推段位于临水侧墙体的后侧并为密封箱室结构，该止推段的顶部开设人孔并设置嵌入式盖板，止推段内设置抱箍式止推装置；

[0021] 所述顶推侧接岸结构的密封段位于所述止推段的后侧，该密封段为一堵开设了墙洞的密封墙体，该密封墙体的前、后侧面上各自沿所述墙洞的一周设置密封抱箍，并在墙洞
与管节的外表面之间设置止水条；

[0022] 所述顶推侧接岸结构的对接段位于所述密封段的后侧，即在管节顶推前行后遗留外露在密封段的后侧用于与后续的管节对接的位置，该对接段的长度为管节遗留外露的长
度；

[0023] 所述顶推侧接岸结构的顶推段位于对接段的后侧，该顶推段的底部设置搬运气囊；该顶推段的后部设置顶推台车就位段，并在管节连接箱的两侧壁的中部各自设置一个
牛腿，并在两个牛腿上各自设置一根顶推台车轨道，并在管节连接箱的两个牛腿上的管节
对接位置设置止推座；

[0024] 所述顶推侧接岸结构的水平运输段的长度不小于每段隧道管节的长度，该水平运输段的底部设置由千斤顶驱动的顶升梁；

[0025] 所述接收侧接岸结构的水下护岸段、接收段、洞口段挡墙、洞口段、临水侧墙体、密封段和背水侧墙体的结构一一对应地与顶推侧接岸结构的水下护岸段、起步段、洞口段挡
墙、洞口段、临水侧墙体、密封段和背水侧墙体的结构相同；

[0026] 所述接收侧接岸结构的临水侧墙体上开设墙洞，该临水侧墙体的迎水面上沿墙洞设置止水装置；

[0027] 所述管节稳定段位于临水侧墙体的后方并为钢筋混凝土箱体结构，内设抱箍式稳定装置；

[0028] 所述密封段位于管节稳定段的后方，该密封段为一堵开设了墙洞的密封墙，该密封墙的迎水面上沿墙洞也设置止水装置；

[0029] 所述管节固结段位于所述密封段的后方并与管节稳定段的结构相同，也为钢筋混凝土箱体结构，该管节固结段的尾部设置钢封门；

[0030] 所述牵引锚锭段位于所述管节固结段的钢封门与所述背水侧墙体之间，该牵引锚锭段的底部设置一个钢筋混凝土墩台，墩台下设桩基，墩台上设大功率的牵引索的牵引装
置。

[0031] 上述的水下斜拉式悬浮隧道结构，其中，

[0032] 所述管节接头为承插式接头，并在每段管节的承口的外表面和插口的内表面上各自均布并对应地径向开设多个埋头式接头螺栓孔；

[0033] 所述接头紧固件包括接头内紧固件和接头外紧固件；所述接头内紧固件为插设在所述接头螺栓孔中的高强不锈钢螺栓、螺母及垫片并采用垂直锚固型式；所述接头外紧固
件包括若干个设置在每段管节的内表面上并靠近管口的锚碇座和通过锚具连接在两段对
接的管节的锚碇座之间的钢绞线或预应力钢筋；

[0034] 所述接头填缝料包括填设在两段对接的管节的承口的内表面和插口的外表面之间的接头缝隙填缝料和填设在两段对接的管节的接头螺栓孔内的螺栓孔填缝料；

[0035] 所述接头止水材料包括设在两段对接的管节的承口的端面与插口的止封面之间的外层止水圈和设在插口的端面和承口的止封面之间的内层止水圈。

[0036] 上述的水下斜拉式悬浮隧道结构，其中，

[0037] 所述拉索锚碇墩设在所述拉索接收井的下部；所述拉索锚碇墩的临水侧设有导缆器；拉索锚碇墩的中部开设索力监测槽，索力监测槽内设置索力监测器，索力监测槽的两端
为锚碇块；拉索锚碇墩的后端设置电动锚机；所述监控室设在拉索接收井的上部，该监控室
内设置斜拉索监控装置；

[0038] 每组拉索转向墩均位于航道最大深度处；每组拉索转向墩的数量为斜拉索总道数的一半；每个拉索转向墩的底部均高于水中悬浮隧道的高程且不高于航道最小底高程；每
个拉索转向墩的内部沿斜拉索方向设置拉索通道，拉索通道上预埋有转向导缆器。

[0039] 上述的水下斜拉式悬浮隧道结构，其中，

[0040] 每段管节的所述给排水室内纵向设置一道中隔墙和两道边隔墙；两道边隔墙的底部间隔地开设排水孔；每段管节的给排水室内还在纵向中部设置一道中横隔墙，每段管节
的给排水室的两端各自设置一道端横隔墙，使每段管节的给排水室被分隔成四个中隔舱和
四个边隔舱；一道中横隔墙和两道端横隔墙的顶部各自设置溢水通道；

[0041] 所述排水装置包括一组排水管道与一组潜水泵；排水管道纵向布置在所述中隔墙的两侧面的上部，并且排水管道的起点位于每段管节的纵向中部；潜水泵设在与排水管道
的起点对应的中隔舱的底部，潜水泵均通过出水软管一一对应地与排水管道相接；

[0042] 所述给水装置包括一组各自纵向设在两道边隔墙的外侧面的上部的给水管道；

[0043] 所述水位监测仪布置在所述中隔墙的一个侧面上；

[0044] 所述蓄水室的最大蓄水量为两段管节的给排水室的容水量，该蓄水室的墙体上设置用于计量的水尺；所述给排水室中的排水管道的末端连接到蓄水室；蓄水室内设置给水
泵、排水泵、外排水管道和外给水管道；所述给水泵与所述给排水室中的给水管道的末端连
接；所述排水泵与外排水管道连接，用于向蓄水室外排出多余的水；所述外给水管道用于向
蓄水室内供水；

[0045] 所述输水廊道室的高度与所述输水廊道的高度相同；

[0046] 所述供水阀室的高度不小于2.0m，供水阀室内设置供水阀及水表；

[0047] 所述动力与监控室的高度不小于2.8m，动力与监控室内设置动力电机及电脑监控设备。

[0048] 上述的水下斜拉式悬浮隧道结构，其中，

[0049] 所述警示浮标装置包括多个浮标、多根固定缆索和多个警示灯；多个浮标沿水中悬浮隧道的轴线方向间隔地设在所述水中悬浮隧道上方的水面上；多个固定缆索一一对应
地固定在多个浮标与水中悬浮隧道之间；多个警示灯一一对应地附着在多个浮标的顶部；

[0050] 所述水下警示锚缆装置包括两根水下警示缆、多根挂索和多条警示灯带；两根水下警示缆平行地设在所述水中悬浮隧道的两侧，两根水下警示缆的顶推侧海岸端各自穿过
设在顶推侧海岸的两组拉索转向墩后沿拉索坡道引伸至地面，再锚固于设在顶推侧海岸的
两个拉索锚碇墩上，两根水下警示缆的接收侧海岸端各自穿过设在接收侧海岸的两组拉索
转向墩后沿拉索坡道引伸至地面，再锚固于设在接收侧海岸的两个拉索锚碇墩上；多根挂
索间隔地悬挂在两根水下警示缆上；多条警示灯带一一对应地安装在多根挂索上。

[0051] 上述的水下斜拉式悬浮隧道结构，其中，

[0052] 所述自动报警系统包括视频监控装置、水位监测装置、温度测控装置、有毒气体探测装置和集控中心；所述视频监控装置、温度测控装置和有毒气体探测装置均设置在所述
隧道上层的顶部；所述水位监测装置设置在每段管节的给排水室、顶推侧接岸结构的输水
廊道、顶推侧水泵房、接收侧接岸结构的输水廊道及接收侧水泵房内；集控中心设置在顶推
侧接岸结构和接收侧接岸结构内；

[0053] 所述逃生时间延长系统包括浮重比调节系统、联络通道密封门和隧道口紧急封门；

[0054] 所述联络通道密封门设在双管隧道的联络通道的两端；

[0055] 所述隧道口紧急封门设在顶推侧接岸结构的隧道出口处和接收侧接岸结构的隧道出口处；

[0056] 所述逃生路径包括隧道内逃生路径和隧道顶部逃生路径；所述隧道内逃生路径包括通向所述顶推侧接岸结构和接收侧接岸结构的隧道路面逃生通道和隧道上层逃生通道，
以及双管隧道的联络通道；所述隧道路面逃生通道设在隧道中层；所述隧道上层逃生通道
设在隧道上层并通过开设在所述上隔板上的多个人孔进入；所述隧道顶部逃生路径包括若
干个设在隧道顶部的备用应急逃生出口和救援潜航艇；每个备用应急逃生出口上均设置应
急舱门；所述救援潜航艇停靠在应急舱门的顶部，救援潜航艇的底部设置与应急舱门对接
的备用应急舱口。

[0057] 上述的水下斜拉式悬浮隧道结构，其中，所述顶推侧陆域斜坡隧道和接收侧陆域斜坡隧道均由地面向下依次设明挖隧道和矿山法隧道；明挖隧道由地面向下分别设敞开
段、光栅段和暗埋段。

[0058] 本发明的水下斜拉式悬浮隧道结构具有以下特点：

[0059] 1)本发明的斜拉索悬浮隧道结构简单，为直线型，水中悬浮隧道的总长度最短，比曲线型悬浮隧道的成本低。

[0060] 2)本发明的斜拉索悬浮隧道完全位于水下，不会影响水面的船舶通行。

[0061] 3)本发明的斜拉索悬浮隧道的总高度仅为斜拉索转向墩中间的拉索转向处的高程至管节底面高程之间的高差，斜拉索占用水下空间比国际上至今提出的漂浮式、锚固式
和墩柱式都小，从而减小了对水下潜水器的影响范围。

[0062] 4)与超深水域的锚固式悬浮隧道相比，本发明的斜拉索悬浮隧道斜拉索总长度要小得多，成本相应也小。

[0063] 5)与漂浮式悬浮隧道相比，本发明的斜拉索悬浮隧道不受潮涨潮落的影响，受力更为合理且比较明确。

[0064] 6)本发明的斜拉索引至地面，可用于水中悬浮隧道安装时的定位，陆域操控使得实际操作变得很方便，为水中悬浮隧道安装提供了一种便捷的限位装置和方法。

[0065] 7)本发明的斜拉索可在隧道营运期进行索力监测与拉索维护及更换，而锚固式悬浮隧道的锚固系统位于水底，维护、更换极为困难。

[0066] 8)本发明的斜拉索为水中悬浮隧道提供了向上的受力，可以使得水中悬浮隧道永不沉没，大大降低了隧道营运期的安全风险。

附图说明

[0067] 图1是本发明的水下斜拉式悬浮隧道结构的平面图；

[0068] 图2是本发明的水下斜拉式悬浮隧道结构的纵剖面图；

[0069] 图3是本发明的水下斜拉式悬浮隧道结构采用双向单索面的断面图；

[0070] 图4是本发明的水下斜拉式悬浮隧道结构采用双向双索面的断面图；

[0071] 图5是本发明的水下斜拉式悬浮隧道结构中的顶推侧接岸结构的纵剖面图；

[0072] 图6是本发明的水下斜拉式悬浮隧道结构中的顶推侧接岸结构的止推段的断面图；

[0073] 图7是本发明的水下斜拉式悬浮隧道结构中的顶推侧接岸结构的顶推段的断面图；

[0074] 图8是本发明的水下斜拉式悬浮隧道结构中的接收侧接岸结构的纵剖面图；

[0075] 图9是本发明的水下斜拉式悬浮隧道结构中的管节连接的纵剖面图；

[0076] 图10是本发明的水下斜拉式悬浮隧道结构中的管节连接的横剖面图；

[0077] 图11是本发明的水下斜拉式悬浮隧道结构中的最后一段管节与顶推侧接岸结构固接的横剖面图；

[0078] 图12是本发明的水下斜拉式悬浮隧道结构中的最后一段管节与顶推侧接岸结构固接的纵剖面图；

[0079] 图13是本发明的水下斜拉式悬浮隧道结构中的拉索接收井的结构示意图；

[0080] 图14是本发明的水下斜拉式悬浮隧道结构中的拉索锚碇墩的结构示意图；

[0081] 图15是本发明的水下斜拉式悬浮隧道结构中的拉索转向墩的结构示意图；

[0082] 图16是本发明的水下斜拉式悬浮隧道结构中的隧道管节内浮重比调节装置的断面图；

[0083] 图17是本发明的水下斜拉式悬浮隧道结构中的隧道管节内浮重比调节装置的纵剖面图；

[0084] 图18是本发明的水下斜拉式悬浮隧道结构中的接岸结构内浮重比调节装置的纵剖面图；

[0085] 图19是本发明的水下斜拉式悬浮隧道结构中的接岸结构内浮重比调节装置的平面图；

[0086] 图20是本发明的水下斜拉式悬浮隧道结构中的逃生系统中的双管隧道的联络通道的断面图；

[0087] 图21是本发明的水下斜拉式悬浮隧道结构中的逃生系统中的隧道上层逃生通道的纵剖面图；

[0088] 图22是本发明的水下斜拉式悬浮隧道结构中的逃生系统中的隧道顶部逃生路径的断面图。

具体实施方式

[0089] 下面将结合附图对本发明作进一步说明。

[0090] 请参阅图1至图22，本发明的水下斜拉式悬浮隧道结构，包括隧道本体、接岸结构、拉索锚碇系统、浮重比调节系统、防撞警示系统、逃生系统和隧道附属设施。接岸结构包括
一一对应地设在顶推侧海岸上和接收侧海岸上的顶推侧接岸结构2和接收侧接岸结构2’；
隧道本体包括水中悬浮隧道1、顶推侧陆域斜坡隧道6和接收侧陆域斜坡隧道6’；顶推侧陆
域斜坡隧道6的临水端和接收侧陆域斜坡隧道6’的临水端一一对应地与顶推侧接岸结构2
的背水端和接收侧接岸结构2’的背水端连接。水中悬浮隧道1的断面结构为圆形或棱形，棱
形的尖端夹角≤60°；顶推侧陆域斜坡隧道6和接收侧陆域斜坡隧道6’均由地面向下依次设
明挖隧道和矿山法隧道；明挖隧道由地面向下分别设敞开段、光栅段和暗埋段。水中悬浮隧
道1由多段管节10连接而成，每段管节10均通过上隔板10和下隔板1B分隔成隧道上层10A、
隧道中层10B和隧道下层10C，隧道上层10A空间为工艺室；隧道中层10B为隧道交通室；隧道
下层10C为给排水室。

[0091] 顶推侧接岸结构2由海域至陆域依次包括：水下护岸段21、起步段22、洞口段挡墙2A、洞口段23、临水侧墙体2B、止推段24、密封段25、对接段26、顶推段27、水平运输段28和背
水侧墙体2C；其中，

[0092] 水下护岸段21位于顶推侧接岸结构2临水侧的水下边坡上，坡面上抛石防护，防止冲刷；坡面的防护长度根据背水侧墙体2C至水下护岸段21整体圆弧滑动面进行设计。

[0093] 起步段22为洞口段挡墙2A至水下护岸段21的坡顶线之间的水平段，该起步段22的设计高程为水中悬浮隧道1断面的设计底高程，形成水中悬浮隧道1两岸的搁置面，为达到
水中悬浮隧道1永不沉没的目的创造条件；该起步段22的隧道基床由局部岸坡开挖后形成，
基床顶面由碎石垫层和块石构成；基床顶面还布置高压水枪，以防因淤积造成隆起；为确保
墙外隧道两侧岸坡稳定，该起步段22的隧道顶部回填块石220。设计起步段22的长度时，首
先必须满足接岸结构外水下边坡整体圆弧滑动稳定要求，另外，接岸结构的墙外岸坡顶宽
需满足围护结构施工的宽度要求，因此起步段22的长度为10m～12m；

[0094] 起步段22的墙外隧道两侧防护导墙按悬臂结构进行设计计算；岸坡顶宽范围可采用地连墙结构，外侧采用钢管锁扣桩进行防护；

[0095] 洞口段23设在洞口段挡墙2A至临水侧墙体2B之间,洞口段23的洞口直径为管节的外径+2×斜拉索的直径+富裕间隙，富裕间隙为6～10cm。

[0096] 顶推侧接岸结构2的洞口段23在临水侧墙体2B的前侧面上还设置临时封门231及相应的止水装置，临时封门231上设置堵水塞，利用临水侧墙体2B外深水压力紧固临时封门
231；顶推时，打开堵水塞，使内外水压平衡，可轻易顶开临时封门231；临时封门231采用钢
封门且直径为洞口直径+100cm；

[0097] 止推段24位于临水侧墙体2B的后侧并为密封箱室结构，该止推段24的长度为60m～80m；该止推段24的顶部开设人孔240并设置嵌入式盖板，用于检修；止推段24内设置抱箍
式止推装置241，利用抱箍式止推装置241与管节10之间的摩擦力止推；

[0098] 密封段25位于止推段24的后侧，用于管节10顶推后进行干湿环境转换时临时止水，为取得更好的密封效果并承受较大的深水压力，该密封段25为一堵开设了墙洞的密封
墙体，前一段管节10顶推后，尾端遗留在密封墙体内，用于后续的管节10的对接，该密封墙
体25的前、后侧面上各自沿墙洞的一周设置密封抱箍，并在墙洞与管节10的外表面之间设
置止水条；

[0099] 对接段26位于密封段25的后侧，即在管节10顶推前行后遗留外露在密封墙体的后侧用于与后续的管节对接的位置，该对接段26的长度为管节10遗留外露的长度；对接段26
的长度为100cm～120cm，该对接段26的底部设置阶梯式管节对接坑260，用于人员站位。该
管节对接坑260的宽度为1m，深度为1.5m；

[0100] 由于水中悬浮隧道1的管节10对接是在干环境下施工，为形成干环境，对接段26和顶推段27均设在能开启和封闭的管节连接箱2D内，因此管节连接箱2D可设计为加顶盖的矩
形水槽型式，该管节连接箱2D在管节10的两侧各预留60cm～100cm宽的人行通道，底部预留
100cm～120cm的净高；在管节连接箱2D内设置大功率的抽水设备，管节10顶推后，经止推和
密封后，在管节连接箱2D内抽水，形成干环境。为便于管节10对接与张紧，在管节连接箱2D
的对接段26的墙体上布置拉环，或在顶推段27的后端设置锚机；

[0101] 顶推段27位于对接段26的后侧，用于管节10连接、张紧与顶推作业；该顶推段27的底部设置搬运气囊；为便于管节10顶推，该顶推段27的后部设置顶推台车就位段，并在管节
连接箱2D的两侧壁的中部各自设置牛腿271，并在两个牛腿271上各自设置顶推台车轨道
272，用于顶推台车270前行，并在管节连接箱2D的两个牛腿271上的管节对接位置设置止推
座，用于顶推台车270限位；顶推段27的长度为每段管节10的长度与顶推台车就位段的长度
之和；

[0102] 水平运输段28的长度不小于每段管节10的长度；水平运输段28用于隧道管节10由顶推侧陆域斜坡隧道6运输至顶推侧接岸结构2的坡道转换、管节卸车及二次舾装，在悬浮
隧道营运期可用作车站站台及会车中转区；为便于隧道管节10的二次舾装；管节10的运输
平车可直接开到水平运输段28；该水平运输段28的底部设置由千斤顶驱动的顶升梁，顶升
梁顶起后，运输平车退出，进行二次舾装；二次舾装完成后，在管节10下与顶升梁之间穿入
搬运气囊，搬运气囊充气后将管节10移动至顶推段27进行对接。

[0103] 接收侧接岸结构2’由海域至陆域依次包括：水下护岸段21、接收段22’、洞口段挡墙2A、洞口段23、临水侧墙体2B、管节稳定段24’、密封段25、管节固结段26’、牵引锚锭段27’
和背水侧墙体2C；其中，

[0104] 接收侧接岸结构2’的水下护岸段21、接收段22’、洞口段挡墙2A、洞口段23、临水侧墙体2B、密封段25以及背水侧墙体2C的结构一一对应地与顶推侧接岸结构2内的水下护岸
段21、起步段22、洞口段挡墙2A、洞口段23、临水侧墙体2B、密封段25和背水侧墙体2C的结构
相同；管节稳定段24’、管节固结段26’和牵引锚固段27’一一对应对应的与顶推侧接岸结构
2内的止推段24、顶推段27、水平运输段28类似，纵向长度可减少。

[0105] 接收侧接岸结构2’的临水侧墙体2B上开设墙洞,用于管节10顶入，该临水侧墙体2B的迎水面上沿墙洞设置止水装置232，止水装置232采用密封抱箍，密封抱箍上安装橡胶
止水条；

[0106] 管节稳定段24’位于临水侧墙体2B后方，为钢筋混凝土箱体结构，顶部开设人孔并设置嵌入式盖板，管节稳定段24’内设置抱箍式管节稳定装置，用于管节10顶推进入后姿态
的稳定控制。

[0107] 密封段25位于管节稳定段24’后方，该密封段25为一堵开设了墙洞的密封墙，该密封墙的迎水面上沿墙洞也设置止水装置232，止水装置232采用密封抱箍，密封抱箍上安装
橡胶止水条；

[0108] 管节固结段26’位于密封段25的后侧并与管节稳定段24’的结构相同，也为钢筋混凝土箱体结构，管节固结段26’的尾部设置钢封门26A，与管节固结段26’形成密封舱结构，
防止海水倒灌；在管节10顶推进入管节固结段26’后，开启临水侧墙体2B上的止水装置232
和密封段25上的止水装置232，再将管节固结段26’抽水形成干施工环境，浇筑位于管节固
结段26’内的管节10头部外表面的混凝土与接收侧接岸结构2’形成固结。

[0109] 牵引锚锭段27’位于管节固结段26’的钢封门26A与背水侧墙体2C之间，该牵引锚锭段27’的底部设置一个钢筋混凝土墩台，墩台下设桩基，墩台上设大功率的牵引索12的牵
引装置27A；管节顶推到位并固结后拆除该墩台和牵引装置27A，再采用现浇钢筋混凝土将
第一段管节的头部与接收侧陆域斜坡隧道6’连通。

[0110] 本发明的顶推侧接岸结构和接收侧接岸结构在悬浮隧道营运期可用作中转车站，还可用于陆域斜坡隧道施工的始发井，并在施工期与营运期对悬浮隧道的浮重比进行调
节，用途较广。顶推侧接岸结构和接收侧接岸结构均为地下钢筋混凝土结构，基础下设桩
基，以增加垂直与水平承载力。根据地质条件，顶推侧接岸结构和接收侧接岸结构的施工可
采用地连墙逆作法、沉井法或冷冻法；顶推侧接岸结构和接收侧接岸结构的洞口段采用围
堰法施工。

[0111] 水中悬浮隧道1的多段管节10之间通过管节接头、接头紧固件、接头填缝料与接头止水材料连接；其中，

[0112] 管节接头为承插式接头，并在每段管节10的承口的外表面和插口的内表面上各自均布并对应地径向开设多个埋头式接头螺栓孔；

[0113] 接头紧固件包括接头内紧固件和接头外紧固件；接头内紧固件为插设在接头螺栓孔中的高强不锈钢螺栓11、螺母及垫片并采用垂直锚固型式；接头外紧固件包括若干个设
置在每段管节10的内表面上并靠近管口的锚碇座12和通过锚具连接在两段对接的管节的
锚碇座12之间的钢绞线或预应力钢筋13；

[0114] 接头填缝料包括填设在两段对接的管节10的承口的内表面和插口的外表面之间的接头缝隙填缝料14和填设在两段对接的管节10的接头螺栓孔内的螺栓孔填缝料(图中未
示)；

[0115] 接头止水材料包括设在两段对接的管节10的承口的端面与插口的止封面之间的外层止水圈15和设在插口的端面和承口的止封面之间的内层止水圈16。

[0116] 最后一段管节10’的尾部和第一段管节的头部一一对应地位于顶推侧接岸结构内2和接收侧接岸结构2’内，最后一段管节10’的尾部外表面与顶推侧接岸结构2内的管节连
接箱2D的内表面之间通过灌注混凝土20’固结；第一段管节的头部外表面接收侧接岸结构
2’内的管节固结段26’的内表面之间通过灌注混凝土固结。

[0117] 本发明采用的接头内紧固螺栓垂直锚固比水平螺栓丝扣锚固更为牢靠；还采用接头外紧固件，即体外预应力结构，不仅能用于管节对接时的张紧，还能在隧道营运期参与承
受水平拉力；不仅能适应水中悬浮隧道的管节水下顶推安装工艺的要求，并能满足隧道结
构受力及耐久性的要求。

[0118] 拉索锚碇系统采用双向单索面或双向双索面并包括四个拉索接收井4、四组拉索转向墩5、拉索坡道50和多道斜拉索3；其中，

[0119] 四个拉索接收井4各自设在隧道两侧的顶推侧海岸上和隧道两侧的接收侧海岸上；每个拉索接收井4包括拉索锚碇墩40和监控室；拉索锚碇墩40设在拉索接收井4的下部；
拉索锚碇墩40的临水侧设有导缆器41；拉索锚碇墩40的中部开设索力监测槽42，索力监测
槽42内设置索力监测器43，索力监测槽42的两端为锚碇块；拉索锚碇墩40的后端设置电动
锚机44；监控室设在拉索接收井4的上部，该监控室内设置斜拉索监控装置45；每个拉索接
收井4的后侧还设有动力站46；

[0120] 四组拉索转向墩5各自设在隧道两侧的顶推侧海岸岸坡上和隧道两侧的接收侧海岸岸坡上并一一对应地靠近四个拉索接收井4；每组拉索转向墩5均位于航道最大深度处；
每组拉索转向墩5的数量为斜拉索3总道数的一半；每个拉索转向墩5的底部均高于水中悬
浮隧道1的高程且不高于航道最小底高程；每个拉索转向墩5的内部沿斜拉索3方向设置拉
索通道，拉索通道上预埋有转向导缆器51；

[0121] 拉索坡道50设在每组拉索转向墩5与对应的拉索接收井4之间的岸坡上；

[0122] 多道斜拉索3的一半为顶推侧斜拉索，另一半为接收侧斜拉索；若采用双向单索面，每道斜拉索3包括两根各自连接在水中悬浮隧道1两侧的斜拉索；若采用双向双索面，每
道斜拉索3包括四根以两两一对各自连接在水中悬浮隧道1两侧的斜拉索；顶推侧斜拉索3
的一端间隔地锚固在靠近顶推侧海岸的一半长度的水中悬浮隧道1的两侧外表面的拉索锚
30上，顶推侧斜拉索3的另一端各自通穿过设在顶推侧海岸的两组拉索转向墩5后沿拉索坡
道50引伸至地面，再锚固于设在顶推侧海岸的两个拉索锚碇墩40上；接收侧斜拉索3的一端
间隔地锚固在靠近接收侧海岸的水中悬浮隧道1的两侧外表面的拉索锚30上，接收侧斜拉
索3的另一端各自穿过设在接收侧海岸的两组拉索转向墩5后沿拉索坡道50引伸至地面，再
锚固于设在接收侧海岸的两个拉索锚碇墩40上。

[0123] 本发明的拉索锚锭系统采用设在岸侧向上的拉索锚碇墩40，斜拉索3位于水下，不受潮位涨落影响。由于水中悬浮隧道1所受浮力与其重力比(浮重比)小于1，并接近于1，以
保持其漂浮深度。斜拉索承受管节所受到水平与垂直荷载，还要承受水流力等水平力。本发
明的拉索锚锭系统在隧道管节安装时，可用于水中悬浮隧道1定位；在隧道营运期，又可进
行索力监测与斜拉索维护及更换。拉索转向墩5必须位于岸坡内稳定的地基上，满足边坡稳
定的要求。拉索转向墩5采用钢筋混凝土墩式结构，下设桩基础，以增加抗拔力及岸坡稳定
性。拉索坡道50既防止斜拉索3受到磨损，又对岸坡进行防护，拉索坡道50的结构采用抛石
护坡、碎石垫层和混凝土面层。拉索锚碇墩40必须位于海岸地面稳定的地基上，且满足边坡
稳定的要求。拉索锚碇墩40采用钢筋混凝土墩式结构，下设桩基础，以增加抗拔力及岸坡稳
定形。拉索转向墩5、拉索坡道50、拉索锚碇墩40的结构施工可采用围堰内现浇法。

[0124] 浮重比调节系统包括隧道管节内浮重比调节装置和接岸结构内浮重比调节装置。

[0125] 隧道管节内浮重比调节装置布置在每段管节的给排水室10C内并包括设在每段管节的给排水室10C内的排水装置、给水装置和水位监测仪17；其中，

[0126] 每段管节的给排水室13内纵向设置一道中隔墙171和两道边隔墙172；两道边隔墙172的底部间隔地开设排水孔170；每段管节10的给排水室10C内还在纵向中部设置一道中
横隔墙181，每段管节10的给排水室10C的两端各自设置一道端横隔墙182，使每段管节10的
给排水室10C被分隔成四个中隔舱和四个边隔舱；一道中横隔墙181和两道端横隔墙182的
顶部各自设置溢水通道180；每段管节10的给排水室10C内的底部还间隔地设置若干道高度
为0.5m的矮横隔墙183；

[0127] 排水装置包括一组排水管道191与一组潜水泵192；排水管道191纵向布置在中隔墙171的两侧面的上部，并且排水管道191的起点位于每段管节10的纵向中部；潜水泵192设
在与排水管道191的起点对应的中隔舱的底部，潜水泵192均通过出水软管一一对应地与一
组排水管道191相接；

[0128] 给水装置包括一组各自纵向设在两道边隔墙172的外侧面的上部的给水管道193；

[0129] 水位监测仪19布置在中隔墙171的一个侧面上；

[0130] 下隔板1B的顶面两边各自纵向开设一条排水明沟173；每条排水明沟173均设置格栅式盖板，每条排水明沟173的底部对应边隔墙172上的排水孔170间隔5m设置地漏；沿管节
给排水室10C的两边墙的内侧面设置连接地漏与排水孔170的水落槽174，落水槽174的侧墙
高度为0.2m；

[0131] 接岸结构内浮重比调节装置布置在顶推侧接岸结构的顶推侧水泵房29和接收侧结构内的接收侧水泵房内；

[0132] 顶推侧水泵房29横向设在顶推侧接岸结构2的对接段26的一侧，顶推侧水泵房29与固结在顶推侧接岸结构2内的最后一段接岸段管节10’的给排水室10C之间通过输水廊道
295连通；接收侧水泵房(图中未示)横向设在接收侧接岸结构2’的管节固结段26’的一侧，
该接收侧水泵房与第一段管节的给排水室之间通过输水廊道连通；

[0133] 输水廊道295的顶部高度与给排水室10C的顶部高度相同，输水廊道29A的底部比给排水室10C的底部低1m；与输水廊道295的起点连接的给排水室10C内的两根排水管道191
的出口端和给水管道193的进口端各自设置自动控制阀门296，与输水廊道295的终点连接
的水泵房29的出口端设置自动控制闸门297；给排水室10C的出口处的输水廊道295呈水平
向的半圆弧形连接到顶推侧水泵房29的进口端，半圆弧形的半径为给排水室10C的最大宽
度；该顶推侧水泵房29自下向上分为蓄水室291、输水廊道室292、供水阀室293和动力与监
控室294；

[0134] 蓄水室291的最大蓄水量为两段管节的给排水室10C的容水量，在蓄水室291的墙体上设置用于计量的水尺；给排水室10C中的两根排水管道191的末端连接到蓄水室291；蓄
水室291内设置给水泵211、排水泵212、外排水管道213和外给水管道214；给水泵211与给排
水室10C中的给水管道193的末端连接；排水泵212与外排水管道213连接，用于向蓄水室291
外排出多余的水；外给水管道214用于向蓄水室21内供水；

[0135] 输水廊道室292的高度与输水廊道295的高度相同；

[0136] 供水阀室293的高度不小于2.0m，供水阀室293内设置供水阀及水表；

[0137] 动力与监控室294的高度不小于2.8m，动力与监控室294内设置动力电机及电脑监控设备298。

[0138] 本发明的浮重比调节系统是保持悬浮隧道的漂浮深度和稳定的保障系统，按照水中悬浮隧道1的浮重比近似于1能保证水中悬浮隧道1施工时的重力平衡以及基本固定的漂
浮深度；营运期通过浮重比自动调节系统来平衡由于海中附着物生成等因素导致的隧道重
力的变化。浮重比是水中悬浮隧道的重要控制参量，本发明的水下斜拉式悬浮隧道按隧道
承受的浮力按小于其自身重力(即浮重比小于1)进行设计。本发明的悬浮隧道的浮重比在
不计算车辆荷载及其它使用荷载作用下的参考值为0.75～0.95，理论上浮重比需要根据水
流、波浪引起的隧道振动幅度与频率进行选择，为了直观方便，一般按水流的流速进行选
择，水流的流速越小浮重比就越大。本发明在水中悬浮隧道的各段管节内设置浮重比调节
装置来控制隧道实际的浮重比，以满足施工期稳定性与营运期舒适度的要求。

[0139] 防撞警示系统包括警示浮标装置和水下警示锚缆装置；其中，

[0140] 警示浮标装置包括多个浮标71、多根固定缆索72和多个警示灯73；多个浮标71沿水中悬浮隧道1的轴线方向间隔地设在水中悬浮隧道1上方的水面上；多个固定缆索72一一
对应地固定在多个浮标71与水中悬浮隧道1之间；多个警示灯73一一对应地附着在多个浮
标71的顶部；

[0141] 水下警示锚缆装置包括两根水下警示缆81、多根挂索82和多条警示灯带；两根水下警示缆81平行地设在水中悬浮隧道1的两侧，两根水下警示缆81的顶推侧海岸端各自穿
过设在顶推侧海岸的两组拉索转向墩5后沿拉索坡道50引伸至地面，再锚固于设在顶推侧
海岸的两个拉索锚碇墩40上，两根水下警示缆81的接收侧海岸端各自穿过设在接收侧海岸
的两组拉索转向墩5后沿拉索坡道50引伸至地面，再锚固于设在接收侧海岸的两个拉索锚
碇墩40上；多根挂索82间隔地悬挂在两根水下警示缆81上；多条警示灯带一一对应地安装
在多根挂索82上。

[0142] 本发明的防撞警示系统，既能警示水面上的通航物，也能警示水中的潜航器，能有效减少悬浮隧道被撞击的风险。

[0143] 逃生系统包括自动报警系统、逃生时间延长系统和逃生路径。

[0144] 自动报警系统包括视频监控装置、水位监测装置、温度测控装置、有毒气体探测装置和集控中心；其中，视频监控装置、温度测控装置和有毒气体探测装置均设置在隧道上层
10A的顶部；水位监测装置设置在每段管节10的给排水室1OC、顶推侧接岸结构2的输水廊道
295、顶推侧水泵房29、接收侧接岸结构2’的输水廊道及接收侧水泵房内；集控中心设置在
顶推侧接岸结构2和接收侧接岸结构2’内。视频监控装置包括多个贯穿整个隧道布置的监
控摄像头，且每隔10m～20m布置一个监控摄像头；所有的监控摄像头通过线路连接至位于
集控中心的电脑终端，电脑终端的显示屏上设置漏水、烟雾和有毒气体的窗口，并能够音频
警示。水位监测装置包括多个一一对应地设在多段管节10的给排水室10C的水位监测仪19，
所有的水位监测仪19通过有线连接至位于集控中心的水位监测终端上，水位监测终端根据
水位的涨幅进行语音警示；水位监测终端按由低至高的顺序设置预警值、警报值、警告值、
紧急值、极限值和超限值，滞后视频监测发出警示。

[0145] 逃生时间延长系统包括浮重比调节系统、联络通道密封门和隧道口紧急封门；其中，联络通道密封门60A设在双管隧道的联络通道60的两端,联络通道密封门60A为自动启
闭门；隧道口紧急封门设在顶推侧接岸结构2的隧道出口处和接收侧接岸结构2’的隧道出
口处,隧道口紧急封门由集控中心控制启闭。

[0146] 逃生路径包括隧道内逃生路径和隧道顶部逃生路径；其中，

[0147] 隧道内逃生路径包括通向顶推侧接岸结构2和接收侧接岸结构2’的隧道路面逃生通道和隧道上层逃生通道，以及双管隧道的联络通道60；隧道路面逃生通道设在隧道中层
10B；隧道上层逃生通道设在隧道上层10A并通过开设在上隔板10上的多个人孔61进入；多
个人孔61沿隧道的长度方向在上隔板10的两边每隔250m～300m各设置一个，每个人孔61的
尺寸为800mm×600mm，每个人孔61均设置向下的自动翻转门，自动翻转门上设置附着式爬
梯62。

[0148] 隧道顶部逃生路径包括若干个设在隧道顶部的备用应急逃生出口和救援潜航艇64；若干个备用应急出口沿隧道的长度方向在隧道的顶壁上每隔1km设置一个，每个备用应
急逃生出口上均设置应急舱门63；救援潜航艇64停靠在应急舱门63的顶部，救援潜航艇64
的底部设置与应急舱门63对接的备用应急舱口，开启备用应急舱口，人员通过从备用应急
舱口放下的爬梯65进入救援潜航艇34。

[0149] 本发明的逃生系统最大限度地利用了悬浮隧道的路面结构、联络通道、隧道上层结构、浮重比调节系统的结构布置与设备配备，做到资源合理利用，使得隧道结构设计的合
理性增大，对于双管隧道，还利用联络通道作为逃生通道；逃生系统还最大限度地利用了浮
重比调节系统，可使一般隧道漏水得到有效处理而不需要进行人员撤离；在隧道受破坏程
度过大而需要人员撤离的情况下，也大大增加了撤离时间。

[0150] 本发明的斜拉式悬浮隧道结构，在平面方向与纵向均采用直线型布置，包括水中悬浮隧道、接岸结构、斜拉索及拉索锚锭墩等组成。水中悬浮隧道一般埋深较深，通过陆域
斜坡隧道与地面道路连接。

[0151] 本发明的接岸结构位于岸坡附近稳定地基上，起到水中悬浮隧道与陆上斜坡隧道衔接转换的功能。为确保接岸结构及岸坡稳定，接岸结构临水侧原水下边坡需进行防护加
固。水下悬浮隧道与接岸结构内隧道管段的连接型式为刚性连接。由于水中悬浮隧道埋深
较深，要求接岸结构的深度也较深，其下部用于布置隧道结构及隧道辅助设施用房，上部可
作停车场等其他用途。

[0152] 本发明的斜拉索考虑到隧道营运期的安全风险，在海沟水流为双向流(涨落潮)，且流速很小的情况下，采用双向单索面隧道；在海沟水流为双向流(涨落潮)，且流速较大的
情况下，采用双向双索面隧道。

[0153] 本发明水中悬浮隧道的施工工艺主要有三种：逐段水下拼接法、水上整体拼接法及水下顶推法。根据隧道地址海域气象、水文等条件对施工的影响程度分析、工艺难度分析
等，进行工艺选择。

[0154] 逐段水下拼接法：预制管节逐段浮运至安装点，逐段下潜、水下对接并紧固。水上整体拼接法：预制管节逐段浮运至隧道地址附近岸边临时码头边，分组对接并紧固，然后，
对接组移位，分别对接为整体，接着再整体转向、浮拖至隧道上方水面，再整体下潜，接岸对
接。水下顶推法：预制管节由顶推侧接岸结构内逐段顶推至接收侧接岸结构内。前两种方法
受隧址海域气象、水文等条件影响很大，需选择合适的施工窗口期，有效作业时间短，且对
接难度极大；顶推法基本不受气象、水文等条件影响，且对接为干施工，但止推、止水难度很
大。经综合考虑，推荐采用顶推工艺。

[0155] 每段管节的长度根据所采用的水中悬浮隧道的施工工艺、管节安装装备的起重能力及其动力定位的能力、场地条件以及工程成本等而定。对于逐段水下拼接法和水上整体
拼接法，每段管节的长度采用120m～180m为宜；对于水下顶推法，每段管节的长度采用60m
～100m较为合适。

[0156] 本发明的水下斜拉式悬浮隧道结构适用于地震烈度不大于7度的任何具有稳定岸坡的水域，尤其适用于水流流速不大的水域，流速越小，隧道越稳定、营运越舒适安全。对于
水域水深大于60m、水域宽度大于1500m的水域，比桥梁、沉管隧道更为合适。对于软土地质
土层岸坡或新建人工岛，地基必须进行加固处理，确保边坡稳定。对于地震烈度大于7度的
地区，应考虑安全和人类心理等因素，谨慎使用。本发明的斜拉式悬浮隧道结构不适用于存
在地裂缝区域、地震带、地质板块交接区域。由于受斜拉索角度的限制，本发明的斜拉式悬
浮隧道结构的水中跨度不宜大于4km。

[0157] 以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的
技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。