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的防撞警示系统。
背景技术：
水中悬浮隧道，英文名称为“submergedfloatingtunnel”，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”。
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。目前世界上主要有七个国家(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、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。随着悬浮隧道关注度越来越广，其设计与施工技术研究已经逐渐成为业界关注的热点，并初步取得了一些研究成果。
悬浮隧道所在施工水域往往需要具备通航功能，需要满足水面船舶及水中潜航器等航行物的正常通行要求。由于隧道悬浮于水面以下，几乎不可能被人眼发现和识别，航行物通过隧道时若不能辨别隧道所在的位置则易发生碰撞事故，这无论是对隧道还是航行物本身都是不能允许的。因此，在悬浮隧道上设置防撞警示标志就尤为重要。
技术实现要素：
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的防撞警示系统，它既能警示水面上的通航物，也能警示水中的潜航器，覆盖了所有水中航行物，能有效减少悬浮隧道被撞击的风险。
本发明的目的是这样实现的：一种水下斜拉式悬浮隧道的防撞警示系统，适用的水下斜拉式悬浮隧道包括隧道本体、一对接岸结构和拉索锚碇系统；所述隧道本体包括水中悬浮隧道和陆域斜坡隧道；所述水中悬浮隧道由多段预制的管节连接而成；所述接岸结构连接在水中悬浮隧道和陆域斜坡隧道之间；所述拉索锚碇系统包括四个拉索锚碇墩、四组拉索转向墩、拉索坡道和多道斜拉索；四个拉索锚碇墩各自设在隧道两侧的彼岸侧海岸上和隧道两侧的对岸侧海岸上；四组拉索转向墩各自设在隧道两侧的彼岸侧海岸岸坡上和隧道两侧的对岸侧海岸岸坡上并一一对应地靠近四个拉索锚碇墩；多道斜拉索的一半数量为彼岸侧斜拉索，另一半数量为对岸侧斜拉索；所述拉索坡道设在每组拉索转向墩与对应的拉索锚碇墩之间的岸坡上；每道斜拉索包括两根各自连接在水中悬浮隧道两侧的斜拉索；所述彼岸侧斜拉索的一端间隔地锚固在靠近彼岸的一半长度的水中悬浮隧道的两侧外表面的拉索锚上，彼岸侧斜拉索的另一端各自穿过设在彼岸的两组拉索转向墩后沿拉索坡道引伸至地面，再锚固于设在彼岸的两个拉索锚碇墩上；所述对岸侧斜拉索的一端间隔地锚固在靠近对岸的水中悬浮隧道的两侧外表面的拉索锚上，对岸侧斜拉索的另一端各自穿过设在对岸的两组拉索转向墩后沿拉索坡道引伸至地面，再锚固于设在对岸的两个拉索锚碇墩上；
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；其中，
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，两根水下警示缆的彼岸端各自穿过设在彼岸的两组拉索转向墩后沿拉索坡道引伸至地面，再锚固于设在彼岸的两个拉索锚碇墩上，两根水下警示缆的对岸端各自穿过设在对岸的两组拉索转向墩后沿拉索坡道引伸至地面，再锚固于设在对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。
上述的水下斜拉式悬浮隧道的防撞警示系统，其中，所述浮标采用圆筒形钢浮箱结构，其重心应低于浮心；每个浮标的底部设置缆索上限位器和缆索下限位器，使固定缆索采用活动连接在缆索上限位器和缆索下限位器之间；缆索上限位器设在极端高潮位时的浮标的顶标高位置；缆索下限位器设在极端低潮位时的浮标的底标高位置。
上述的水下斜拉式悬浮隧道的防撞警示系统，其中，所述固定缆索采用超高分子量聚乙烯纤维缆，水中浮重比为1，且固定缆索与水中悬浮隧道之间采用铰接。
上述的水下斜拉式悬浮隧道的防撞警示系统，其中，两根水下警示缆各自距所述水中悬浮隧道的轴线距离为100m～150m。
上述的水下斜拉式悬浮隧道的防撞警示系统，其中，所述水下警示缆采用超高分子量聚乙烯纤维缆，水中浮重比为0.75～0.85。
上述的水下斜拉式悬浮隧道的防撞警示系统，其中，所述挂索采用超高分子量聚乙烯纤维缆，水中浮重比为0.75～0.85。
本发明的水下斜拉式悬浮隧道的防撞警示系统具有以下特点：
1)本发明的防撞警示系统适用于各种水下悬浮隧道结构，尤其适用于采用斜拉式悬浮隧道结构；对其他型式的悬浮隧道，水下警示缆的岸基锚碇装置必须单独设置；
2)本发明的防撞警示系统原理简单，技术成熟，施工方便；
3)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，覆盖了所有水中航行物，能有效减少悬浮隧道被撞击的风险；
4)本发明的防撞警示系统结构充分利用了斜拉式悬浮隧道的隧道管节、拉索锚碇系统，不再另行增加其它锚碇结构，大大节省了成本。
附图说明
图1是本发明的水下斜拉式悬浮隧道的防撞警示系统的平面图；
图2是本发明的水下斜拉式悬浮隧道的防撞警示系统的纵断面图；
图3是本发明的水下斜拉式悬浮隧道的防撞警示系统的横断面图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
请参阅图1至图3，本发明的水下斜拉式悬浮隧道的防撞警示系统，适用的水下斜拉式悬浮隧道包括隧道本体、一对接岸结构2和拉索锚碇系统；隧道本体包括水中悬浮隧道1和陆域斜坡隧道6；水中悬浮隧道1由多段预制的管节连接而成；接岸结构2连接在水中悬浮隧道1和陆域斜坡隧道6之间；拉索锚碇系统包括四个拉索锚碇墩4、四组拉索转向墩5、拉索坡道和多道斜拉索3；四个拉索锚碇墩4各自设在隧道两侧的彼岸侧海岸上和隧道两侧的对岸侧海岸上；四组拉索转向墩5各自设在隧道两侧的彼岸侧海岸岸坡上和隧道两侧的对岸侧海岸岸坡上并一一对应地靠近四个拉索锚碇墩4；多道斜拉索3的一半数量为彼岸侧斜拉索，另一半数量为对岸侧斜拉索；拉索坡道设在每组拉索转向墩5与对应的拉索锚碇墩4之间的岸坡上；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；彼岸侧斜拉索的一端间隔地锚固在靠近彼岸的一半长度的水中悬浮隧道1的两侧外表面的拉索锚上，彼岸侧斜拉索的另一端各自穿过设在彼岸的两组拉索转向墩5后沿拉索坡道引伸至地面，锚固于设在彼岸的两个拉索锚碇墩4上；对岸侧斜拉索的一端间隔地锚固在靠近对岸的水中悬浮隧道1的两侧外表面的拉索锚上，对岸侧斜拉索的另一端各自穿过设在对岸的两组拉索转向墩5后沿拉索坡道引伸至地面，锚固于设在对岸的两个拉索锚碇墩4上。
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，
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。
浮标71采用圆筒形钢浮箱结构，采用涂层防腐与阴极保护防腐相结合的方式防腐，其重心应低于浮心；由于浮标71受潮位涨落影响，高度会不断变化，为了不对水中悬浮隧道1产生拉力，在每个浮标71的底部安装缆索上限位器和缆索下限位器，使固定缆索72采用活动连接在缆索上限位器和缆索下限位器之间；缆索上限位器设在极端高潮位时的浮标71的顶标高位置；缆索下限位器设在极端低潮位时的浮标71的底标高位置。固定缆索72需轻便、耐磨、防腐，因此采用超高分子量聚乙烯纤维缆，水中浮重比为1，且固定缆索72与水中悬浮隧道1之间采用铰接的方式连接。
警示浮标装置用以提醒水面上的船舶水下有隧道，减速慢行，以免产生过大的船型波而引起水中悬浮隧道1较大摆动。浮标71的固定拉索72设在隧道管节的接头附近，浮标71的间距设置同时兼顾考虑水面航道的宽度。
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；为节省成本，利用拉索锚碇系统作为水下警示缆81的岸基锚碇装置，因此将两根水下警示缆81的彼岸端各自穿过设在彼岸的两组拉索转向墩5后沿拉索坡道引伸至地面，再锚固于设在彼岸的两个拉索锚碇墩4上，将两根水下警示缆81的对岸端各自穿过设在对岸的两组拉索转向墩5后沿拉索坡道引伸至地面，再锚固于设在对岸的两个拉索锚碇墩4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附着在多根挂索82上。
为尽量靠近水中悬浮隧道1，两根水下警示缆81各自距水下悬浮隧道1的轴线距离为100m～150m。水下警示缆81应略高于水中悬浮隧道1，应保证水下警示缆81下弯的最低点高程为水中悬浮隧道1的顶部高程，使警示灯带的底部高程为水中悬浮隧道1的底部高程。
水下警示缆81是关键结构物，从结构受力考虑，由于采取悬链线式布置，水下警示缆81应有足够的抗拉强度；从耐久性考虑，水下警示缆81需耐磨、防腐；从施工便捷性考虑，水下警示缆81应轻便，因此水下警示缆采用超高分子量聚乙烯纤维缆，水中浮重比为0.75～0.85。
挂索82需轻便、耐磨、防腐，因此采用超高分子量聚乙烯纤维缆，水中浮重比为0.75～0.85。
水下警示缆81与警示灯带的设置用以提醒水下潜航器前方有隧道，潜航器需要下潜或上浮航行，以免碰撞水中悬浮隧道1。因此，需要与水中悬浮隧道1保持一定距离，为水下的潜航器预留充分的调整时间。
本发明的防撞警示系统与水中悬浮隧道同步安装，以保证施工期的隧道安全，具体实施步骤如下：
步骤一：接岸结构施工、斜拉索锚碇系统围堰法施工，接岸结构的临水侧预留浮标71的固定缆索72的牵引绳；两岸的拉索转向墩5内预留水下警示缆81的牵引绳，牵引绳的临水端绳头均牵引至岸坡顶临时固定，同时进行浮标71的制作加工；
步骤二：在彼岸的岸坡顶上将水下警示缆81的一端与牵引绳连接，牵引水下警示缆81的一端，并固定在彼岸的拉索锚碇墩4上；
步骤三：水下警示缆81的另一端采用拖轮牵引向对岸，同时在对岸的岸坡顶上安装挂索82与警示灯带；
步骤四：水下警示缆81的另一端采用拖轮牵引向至对岸后，与对岸的岸坡顶的牵引绳相连，并将水下警示缆81的另一端固定在对岸的拉索锚墩4上；
步骤五：隧道管节连接时，在接岸结构2内进行固定缆索72与牵引绳的连接；
步骤六：隧道管节顶推安装时，采用起重船运输浮标71及固定缆索72的牵引绳至浮标71的设计位置，下放浮标71使其自浮；
步骤七：在浮标71内牵引固定缆索72的牵引绳，安装缆索上限位器、缆索下限位器及警示灯73。
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。
1.一种水下斜拉式悬浮隧道的防撞警示系统，适用的水下斜拉式悬浮隧道包括隧道本体、一对接岸结构和拉索锚碇系统；所述隧道本体包括水中悬浮隧道和陆域斜坡隧道；所述水中悬浮隧道由多段预制的管节连接而成；所述接岸结构连接在水中悬浮隧道和陆域斜坡隧道之间；所述拉索锚碇系统包括四个拉索锚碇墩、四组拉索转向墩、拉索坡道和多道斜拉索；四个拉索锚碇墩各自设在隧道两侧的彼岸侧海岸上和隧道两侧的对岸侧海岸上；四组拉索转向墩各自设在隧道两侧的彼岸侧海岸岸坡上和隧道两侧的对岸侧海岸岸坡上并一一对应地靠近四个拉索锚碇墩；多道斜拉索的一半数量为彼岸侧斜拉索，另一半数量为对岸侧斜拉索；所述拉索坡道设在每组拉索转向墩与对应的拉索锚碇墩之间的岸坡上；每道斜拉索包括两根各自连接在水中悬浮隧道两侧的斜拉索；所述彼岸侧斜拉索的一端间隔地锚固在靠近彼岸的一半长度的水中悬浮隧道的两侧外表面的拉索锚上，彼岸侧斜拉索的另一端各自穿过设在彼岸的两组拉索转向墩后沿拉索坡道引伸至地面，再锚固于设在彼岸的两个拉索锚碇墩上；所述对岸侧斜拉索的一端间隔地锚固在靠近对岸的水中悬浮隧道的两侧外表面的拉索锚上，对岸侧斜拉索的另一端各自穿过设在对岸的两组拉索转向墩后沿拉索坡道引伸至地面，再锚固于设在对岸的两个拉索锚碇墩上；其特征在于，
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，两根水下警示缆的彼岸端各自穿过设在彼岸的两组拉索转向墩后沿拉索坡道引伸至地面，再锚固于设在彼岸的两个拉索锚碇墩上，两根水下警示缆的对岸端各自穿过设在对岸的两组拉索转向墩后沿拉索坡道引伸至地面，再锚固于设在对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。
2.根据权利要求1所述的水下斜拉式悬浮隧道的防撞警示系统，其特征在于，所述浮标采用圆筒形钢浮箱结构，其重心应低于浮心；每个浮标的底部设置缆索上限位器和缆索下限位器，使固定缆索采用活动连接在缆索上限位器和缆索下限位器之间；缆索上限位器设在极端高潮位时的浮标的顶标高位置；缆索下限位器设在极端低潮位时的浮标的底标高位置。
3.根据权利要求1或2所述的水下斜拉式悬浮隧道的防撞警示系统，其特征在于，所述固定缆索采用超高分子量聚乙烯纤维缆，水中浮重比为1，且固定缆索与水中悬浮隧道之间采用铰接。
4.根据权利要求1所述的水下斜拉式悬浮隧道的防撞警示系统，其特征在于，两根水下警示缆各自距所述水中悬浮隧道的轴线距离为100m～150m。
5.根据权利要求1或4所述的水下斜拉式悬浮隧道的防撞警示系统，其特征在于，所述水下警示缆采用超高分子量聚乙烯纤维缆，水中浮重比为0.75～0.85。
6.根据权利要求1所述的水下斜拉式悬浮隧道的防撞警示系统，其特征在于，所述挂索采用超高分子量聚乙烯纤维缆，水中浮重比为0.75～0.85。
技术总结