【技术实现步骤摘要】
水下隧道、水下隧道施工方法及水下隧道施工用水盾构机
本专利技术涉及水下交通工程
，尤其涉及水下隧道、水下隧道施工方法及水下隧道施工用水盾构机。
技术介绍
传统的水下隧道一般采用盾构法隧道或沉管式隧道两种结构形式。盾构法隧道采用盾构机在水底土层中掘进，并使用与盾构机配合的油脂加注加压设备、注浆装置、隧道管片吊运设备和隧道管片拼装装置在盾构机掘进的过程中进行隧道拼装施工。盾构法隧道施工对地质条件要求较高，常因为地层软硬不同造成盾构机掘进困难，或因为基岩强度高造成较高的盾构机掘进成本。而沉管式隧道施工对水深条件要求较高，受管节之间止水结构和止水材料性能的限制，不能适应较大的水深。受盾构机掘进及出渣速度和沉管预制速度的影响，上述两种隧道的构筑周期均较长，施工环境条件要求较高，施工难度较大，且在盾构机掘进和沉管沉放对接过程中，均存在较高的安全风险，隧道在施工和使用过程中均可能出现漏水情况，存在安全隐患。
技术实现思路
本专利技术针对上述问题，从根本上解决传统的水下隧道所面临的地质和水深条件的影响和安全风险等问题，提出水下隧道、水下隧道施工方法及水下隧道施工用水盾构机。该水下隧道可简化施工过程，降低施工环境条件要求，降低施工风险，有效降低施工成本和施工周期，提高隧道的防水性。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种水下隧道，包括设于水下的隧道本体，以及用于衔接所述隧道本体端口与隧道外部大气空间的隧道出入口管道，所述隧道本体包括主承压管道，套设于所述主承压管道外用于隔水和盾构推进...
【技术保护点】
1.一种水下隧道，包括设于水下的隧道本体，以及用于衔接所述隧道本体端口与隧道外部大气空间的隧道出入口管道，其特征在于，所述隧道本体包括主承压管道，套设于所述主承压管道外的防水约束先导管道，由填充于所述防水约束先导管道与所述主承压管道之间以封闭其缝隙的注浆料构成的充填加压层，以及用于将所述防水约束先导管道固定安装于水下地基上的位置锁定结构；/n所述防水约束先导管道的端口均连通所述隧道出入口管道，所述防水约束先导管道的端口与所述隧道出入口管道衔接且相互贯通，所述主承压管道包括拼装构成所述主承压管道的隧道管片，所述隧道管片为任意可拼装构成所述主承压管道的预制构件结构，所述防水约束先导管道内的所述隧道管片衬砌于所述防水约束先导管道内壁。/n
【技术特征摘要】
20200202 CN 20201007805831.一种水下隧道，包括设于水下的隧道本体，以及用于衔接所述隧道本体端口与隧道外部大气空间的隧道出入口管道，其特征在于，所述隧道本体包括主承压管道，套设于所述主承压管道外的防水约束先导管道，由填充于所述防水约束先导管道与所述主承压管道之间以封闭其缝隙的注浆料构成的充填加压层，以及用于将所述防水约束先导管道固定安装于水下地基上的位置锁定结构；
所述防水约束先导管道的端口均连通所述隧道出入口管道，所述防水约束先导管道的端口与所述隧道出入口管道衔接且相互贯通，所述主承压管道包括拼装构成所述主承压管道的隧道管片，所述隧道管片为任意可拼装构成所述主承压管道的预制构件结构，所述防水约束先导管道内的所述隧道管片衬砌于所述防水约束先导管道内壁。
2.根据权利要求1所述的水下隧道，其特征在于，所述隧道出入口管道设有水下端口和陆上端口，所述防水约束先导管道自所述水下端口穿入所述隧道出入口管道，所述防水约束先导管道插接所述隧道出入口管道以与所述陆上端口连通。
3.根据权利要求1所述的水下隧道，其特征在于，所述防水约束先导管道的端口与所述隧道出入口管道水密固接。
4.根据权利要求1所述的水下隧道，其特征在于，所述防水约束先导管道包括多段管节，所述管节拼接构成所述防水约束先导管道，所述管节间相互衔接。
5.根据权利要求4所述的水下隧道，其特征在于，所述管节间水密固接。
6.根据权利要求1所述的水下隧道，其特征在于，所述防水约束先导管道设为可承担注浆压力的抗拉管体，所述主承压管道为预应力结构，所述隧道管片具有由所述充填加压层预先施加的压应力。
7.根据权利要求6所述的水下隧道，其特征在于，所述防水约束先导管道能承受的环向应力大于或等于100MPa，所述主承压管道的抗压强度大于或等于23MPa。
8.根据权利要求1所述的水下隧道，其特征在于，所述防水约束先导管道为高分子复合材料管道、金属管道或钢筋混凝土管道中的任一种或多种的组合；所述隧道管片为钢筋混凝土管片或金属管片中的任一种或多种的组合，所述隧道管片的周边镶贴有弹性密封条，所述隧道管片之间采用螺栓连接。
9.根据权利要求1所述的水下隧道，其特征在于，所述位置锁定结构包括用于固定所述防水约束先导管道的回填锁固单元，所述回填锁固单元包括包覆于所述防水约束先导管道外的回填锁固料。
10.根据权利要求1所述的水下隧道，其特征在于，所述防水约束先导管道管壁的比重大于其安装位置环境水的比重。
11.一种水下隧道施工用水盾构机，用于如权利要求1至10中任一项水下隧道施工，包括可容纳隧道管片拼装装置的盾壳，用于连接注浆装置向所述防水约束先导管道和所述隧道管片间缝隙注浆的注浆孔道，盾尾密封机构，以及驱动所述水盾构机行进的推进机构，所述盾壳后端敞口设置且可插接已拼装就位的所述隧道管片构成的管道，所述盾壳包括自前向后依次设置的盾首、盾身和盾尾，所述盾尾密封机构安装在所述盾尾上，所述盾尾密封机构包括盾尾刷和用于连接油脂加注加压设备的油脂孔道，其特征在于，所述水盾构机不设置刀盘和清除渣土的排渣机构，所述盾身外壁与所述防水约束先导管道内壁形状适配，且可在所述推进机构作用下沿所述防水约束先导管道轴线滑动，所述盾尾密封机构可密接拼装就位的所述隧道管片以在注浆前封闭所述盾尾和插接所述盾尾后端口的所述隧道管片间间隙，在所述盾壳内和盾壳后侧形成干施工条件。
12.根据权利要求11所述的水下隧道施工用水盾构机，其特征在于，所述盾壳前端和侧壁均设为不透水结构，所述水盾构机工作状态下的所述盾壳构成阻止水进入所述盾壳内和所述盾壳后侧的隔水结构。
13.根据权利要求11所述的水下隧道施工用水盾构机，其特征在于，所述盾壳内设有用于传递和扩散所述盾壳所承受荷载以增强所述盾壳承压能力的加强结构。
14.根据权利要求11所述的水下隧道施工用水盾构机，其特征在于，所述盾身外壁设置用于减小所述盾身和所述防水约束先导管道间摩擦力的润滑结构。
15.根据权利要求14所述的水下隧道施工用水盾构机，其特征在于，所述润滑结构包括包覆于所述盾身外壁的聚四氟乙烯层。
16.根据权利要求11所述的水下隧道施工用水盾构机，其特征在于，还包括可清除所述盾身前方淤积物的清淤机构。
17.根据权利要求16所述的水下隧道施工用水盾构机，其特征在于，所述清淤机构包括安装于所述盾壳内的吸泥泵，所述盾首设有用于穿设所述清淤机构的清淤管道的管道出口，所述管道出口与所述清淤管道间水密连接，所述清淤管道设有阀门，所述清淤机构的清淤头设于所述盾身前方，且通过所述清淤管道和阀门连接所述吸泥泵。
18.根据权利要求11所述的水下隧道施工用水盾构机，其特征在于，所述盾首设为向前凸出的凸出结构，所述盾首的前端径向尺寸小于其后端径向尺寸。
19.根据权利要求18所述的水下隧道施工用水盾构机，其特征在于，所述盾首前端面设为向前凸出的半球面，所述盾首包括自所述半球面后端至所述盾身前端依次连接的径向尺寸依次增大的多段柱形面，所述半球面的中心线、多个所述柱形面的中轴线和所述盾身的中轴线共线设置，所述加强结构包括连接相邻两个所述柱形面或相邻的柱形面和所述盾身的拱圈，以及设置于所述柱形面内的肋板。
20.根据权利要求19所述的水下隧道施工用水盾构机，其特征在于，所述柱形面设为圆柱面，所述拱圈的外轮廓为由与所述盾身的中轴线同处一个平面内的圆弧沿垂直于圆弧所在平面的方向绕所述盾身的中轴线回转所形成的弧面环形，所述拱圈面板的前、后边缘分别与相邻接的两个柱形面无缝连接，或所述拱圈面板的前、后边缘分别与相邻的柱形面和所述盾身无缝连接；所述拱圈的弧面环形面板的内侧设肋板。
21.根据权利要求11所述的水下隧道施工用水盾构机，其特征在于，所述盾尾密封机构包括安装于盾尾内壁的内盾尾刷组和安装于盾尾外壁的外盾尾刷组，所述内盾尾刷组设为多个，且多个所述内盾尾刷组沿所述盾尾轴向排布，每个所述内盾尾刷组包括多个沿所述盾尾内壁周向排布的所述盾尾刷；所述外盾尾刷组设为多个，且多个所述外盾尾刷组沿所述盾尾轴向排布，每个所述外盾尾刷组包括多个沿所述盾尾外壁周向排布的所述盾尾刷。
22.根据权利要求11所述的水下隧道施工用水盾构机，其特征在于，所述盾尾刷包括刷毛和尾刷板，所述尾刷板的一侧外壁的固定区域作为用于安装所述刷毛的刷毛安装面，所述刷毛的根部固定安装在所述刷毛安装面上，所述刷毛设为多条且密布于所述刷毛安装面；
所述尾刷板内设油脂输送单元，所述油脂输送单元包括多条相互连通的输送孔道、连通所述输送孔道的油脂入口和油脂出口，所述油脂入口连通所述油脂孔道的油脂输出端口，所述油脂出口与所述刷毛一一对应设置，所述油脂入口开设在所述刷毛安装面以外的所述尾刷板外壁上，所述油脂出口均开设在所述刷毛安装面；
所述刷毛设为条形袋体，所述条形袋体内部空腔构成可容纳油脂的油脂腔，所述油脂腔的外壁密布可渗透油脂的微孔，所述刷毛根部开设连通与所述刷毛对应设置的所述油脂出口和所述油脂腔的连通孔。
23.根据权利要求22所述的水下隧道施工用水盾构机，其特征在于，所述盾尾刷还包括刷毛约束环，所述刷毛约束环固定安装在所述尾刷板外壁上，所述尾刷板外壁位于所述刷毛约束环内的区域构成所述刷毛安装面，所述刷毛的自由端伸出所述刷毛约束环。
24.根据权利要求23所述的水下隧道施工用水盾构机，其特征在于，所述刷毛约束环为长条...
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