管体(2)的椭圆管结构的长径向和短经向构造隔墙，用于支撑和加强隧道管体(2);行车区隔墙(20)布置于横向分板(19)并分别在竖向分板(22)两侧，用于划分出行车区(21);侧隔墙(10)布置于隧道管体(2)两侧，用于将行人区(9)和逃生舱布置区(13)与隧道内层⑶管壁隔开；底板(15)和底隔墙(18)均布置在横向分板(19)下部区域，底隔墙(18)用于划分出轨道交通逃生区(14)、轨道交通运行区(16)，底板(15)为轨道交通逃生区(14)和轨道交通运行区(16)的底部平台；2)端部结构为隧道管体(2)的端部隔水构件，包括:顶伸头(37)、顶头隔水带(38)、端口隔水带(39)、横断隔墙(41)、侧圆孔(42)、底圆孔(43)、闸门(44)、顶圆孔(45)、圆孔封盖(46)、逃生舱通道孔(49)，隧道管体(2)的每个节段端口的隧道外层(7)和隧道内层(8)为错层布置，且节段端口的隧道外层(7)和隧道内层(8)的端部都布置顶伸头(37)，顶伸头(37)顶部布置顶头隔水带(38)，错层内侧布置端口隔水带(39);在隧道管体(2)的每个节段端口处横断面均布置横断隔墙(41)，用于将各功能区的不规则断面截成圆形和方形规则断面，使圆形端口断面和矩形端口断面分别布置具有翻页式开闭功能的圆孔封盖(46);顶部的横断隔墙(41)将顶侧孔(23)横断为顶圆孔(45)，侧部的横断隔墙(41)将侧边孔(11)横断为侧圆孔(42);行车区隔墙(20)下的横断隔墙(41)将行车区(21)上部的不规则梯形截面横断，使行车区(21)变成矩形规则断面；底部的横断隔墙(41)将底侧孔(17)横断为底圆孔(43);逃生舱布置区(13)处的横断隔墙(41)将逃生舱布置区(13)的不规则孔横断为逃生舱通道孔(49);当在隧道管体(2)连接端口需做隔水处理时，所有圆孔封盖(46)都关闭使隧道管体(2端口处于全封闭隔水状态；3)功能区是根据交通行为和人类活动划分并由隧道管体⑵的主结构划分出来的区域，包括:行人区(9)、侧边孔(11)、逃生隔离舱(12)、逃生舱布置区(13)、轨道交通逃生区(14)、轨道交通运行区(16)、底侧孔(17)、行车区(21)、顶侧孔(23)、A逃生孔(24)、B逃生孔(25)、C逃生孔(26)、底部逃生梯(27)、D逃生孔(28)、侧部逃生梯(29)、行车道(30)、轨道(31)，其中行车区(21)布置在行车竖向分板(22)两侧的区隔墙(20)围成区域内，其底面布置行车道(30)供机动车行驶；行人区(9)布置在行车区(21)两侧供非机动车、行人及逃生疏散使用；逃生舱布置区(13)布置在行人区(9)正下方，逃生隔离舱(12)单独间隔布置在逃生舱布置区(13);轨道交通运行区(16)布置在行车区(21)下方竖向分板(22)的两侧，供轨道交通运行使用；轨道交通逃生区(14)布置在轨道交通运行区(16)两侧，供轨道交通运行区(16)的逃生疏散使用；行人区(9)逃生舱布置区(13)、轨道交通逃生区(14)、轨道交通运行区(16)和行车区(21)之间通过横向分板(19)、竖向分板(22)、底隔墙(18)和行车区隔墙(20)分隔开，侧隔墙(10)、底板(15)和行车区隔墙(20)顶部与周围的隧道内层⑶围成侧边孔(11)、底侧孔(17)和顶侧孔(23) ;A逃生孔(24)将行车区(21)和行人区(9)连通，B逃生孔(25)将行人区(9)和逃生舱布置区(13)连通，C逃生孔(26)将轨道交通逃生区(14)与逃生舱布置区(13)连通，D逃生孔(28)将轨道交通运行区(16)和轨道交通逃生区(14)连通，所有逃生孔正常情况下都处于关闭状态；底部逃生梯(27)布置在轨道交通逃生区(14)侧墙，供人从轨道交通逃生区(14)经C逃生孔(26)进入逃生舱布置区(13);侧部逃生梯(29)布置在B逃生孔(25)下部与逃生舱布置区(13)底板连接，供人从行人区(9)经B逃生孔(25)进入逃生舱布置区(13) ο
2.运用权利要求1设计出一种基于刚性载体深海潜水式隧道的隧道逃生避险方式，其特征在于:本隧道的逃生舱(12)设计成既可沿着逃生舱布置区(13)内的轨道行驶，又能脱离轨道形成小潜水艇的一种逃生机器。本次隧道逃生避险方式设计为第一应急避险和第二应急避险，第一应急避险:当行车区(21)和轨道交通运行区(16)出现交通事故或突发事故导致交通中断并且生命安全受到了威胁时，行车区(21)可通过A逃生孔(24)进入行人区(9)进行疏散至安全区域，轨道交通运行区(16)可通过D逃生孔(28)进入轨道交通逃生区(14)进行疏散至安全区域；第二应急避险:当发生重大事故，导致隧道管体(2)可能发生破裂渗水或已发生破裂时，拉响警报并关闭各连接端口处隔水闸门(44)和圆孔封盖(46)，以保护好未受损隧道管体(2)不受渗水影响，行人区(9)上的人员通过侧部逃生梯(29)经B逃生孔(25)进入逃生舱布置区(13)并进入逃生舱(12)，轨道交通逃生区(14)上的人员通过底部逃生梯(27)经经C逃生孔(26)进入逃生舱布置区(13)并进入逃生舱(12)，准备就绪后打开逃生舱通道孔(49)的圆孔封盖(46)，使所有逃生舱(12)沿自身轨道远离事故区至陆地，管体破损段严重至逃生舱(12)脱离轨道并作为小型潜水艇经海洋逃生至陆地或海面。
3.运用权利要求1设计出一种基于刚性载体深海潜水式隧道的端口连接操作方法: 第一步:使所有隧道管体(2)节段端口的隔水闸门(44)和圆孔封盖(46)均处于关闭状态； 第二步:将隧道管体(2)嵌套于槽型载体(47)内，隧道管体(2)的连接端口错层内侧的端口隔水带(39)搭接在一起，隧道管体(2)的连接端口处管壁紧贴着槽型载体(47)内的下部隔水圈36 ； 第三步:在隧道管体(2)的连接端口处管体的上部扣上扣盖层(32)，使上扣盖层(32)内的上部隔水圈(33)紧贴着连接端口处的管壁，并使其与下部隔水圈(36)形成闭合隔水圈； 第四步:将扣盖层(32)两侧的上预紧头(34)和槽型载体(47)两侧的下预紧头(35)进行连接并预紧固定，然后对上部隔水圈(33)和下部隔水圈(36)进行加压膨胀，使其环向膨胀压紧隧道管体(2)的连接端口，第一道隔水布置完成； 第五步:将端口处管壁前端的顶伸头(37)进行顶进至邻近管壁使顶头隔水带(38)受挤压，对顶头隔水带(38)和端口隔水带(39)进行加压膨胀增加接口的密闭性，第二道隔水布置完成； 第六步:打开端口处的隔水闸门(44)和圆孔封盖(46)，连通所有功能区。
4.权利要求1、权利要求2或权利要求3任一权利要求所述的一种基于刚性载体深海潜水式隧道的施工方法，其特征在于: 步骤一:工程准备，在岸边工厂进行材料和构件预制及驳运码头建设，大型驳运设备和水下施工设备进厂调试； 步骤二:支撑结构(3)的基础(6)施工，利用工程船进行水下打粧施工并进行水下浇筑粧基和承台； 步骤三:支撑结构(3)的上部结构施工，将岸边预制完成的构件通过工程船和工程潜水艇配合进行水下预制拼装主拱圈(4)、副拱圈(5)、横梁(40)和浅水墩(48); 步骤四:载体结构(I)施工，将岸边预制完成的构件通过工程船和工程潜水艇配合在主拱圈(4)、副拱圈(5)、和浅水墩(48)上进行水下预制拼载体结构(I)，拼装顺序为由中部向两岸拼装； 步骤五:隧道管体(2)施工，将岸边预制完成的构件通过工程船和工程潜水艇配合在载体结构(I)内进行水下预制拼隧道管体(2)的各节段，拼装顺序为由中部向两岸拼装； 步骤六:沿线检查隧道隧道管体(2)的密闭性完好后，打开所有隔水闸门(44)圆孔封盖(46)并连通隧道管体(2)内所有功能区。
【专利摘要】一种基于刚性载体深海潜水式隧道，属于深海跨线交通和联通工程，是一种将传统海底隧道、渡槽和桥梁相结合并改进，形成一种具有刚度较大并可拼装拆卸的潜水式隧道。潜水式隧道的管体采用节段拼装法并嵌套于支撑渡槽内，隧道管体节段端口接头的设计使管体后期可替换或拆卸并浮运回陆地维修。隧道管体节段端口的闸门设计使部分管体拆卸维修使避免隧道管体发生渗水。因此，本次发明的一种基于刚性载体深海潜水式隧道是一种通过增大结构的载体刚度使其适应于深海并具有较大跨越能力，且具有可拆卸替换功能的潜水式隧道。
【IPC分类】E02D29-067
【公开号】CN104532876
【申请号】CN201410785256
【发明人】陈壮, 张文学, 汪振, 刘啸
【申请人】北京工业大学
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月17日