本发明涉及一种用于海底数据方舱的超长混凝土管廊及其建造方法，适用于海底数据方舱建设领域。
背景技术：
1、随着海洋经济的发展，为解决地上数据中心面临着土地资源紧张、能耗高、散热难等问题，将数据中心建设在海底，利用巨量海水的天然冷却特性有效降低了数据中心的运行成本和环境温度，减少对传统冷却系统的依赖。然而，现有的水下数据中心通常是孤立设置的，这导致维护效率低下且响应速度缓慢，一旦数据中心的设备出现故障或者需要升级时，技术员必须通过潜水进入水下进行检修，可能会面临水下高压、低温、能见度低等恶劣环境条件，不仅增加了作业的危险性，还限制了技术升级和扩容的能力，因此迫切需要在数据中心与陆域之间建立一种有效的物理连接以实现技术人员轻松检修和维护水下数据中心。
2、考虑到海底环境的特殊性，如高压、盐碱、腐蚀性强等，混凝土作为一种坚固、耐用的构件材料成为了地上与水下数据中心物理连接通道的理想选择；但是在传统的混凝土结构设计过程中，需要慎重考虑混凝土结构设置变形缝、沉降缝、抗震缝等导致结构内部产生较大应力甚至裂缝的因素，但在海底水下使用环境下，对结构缝连接部位的密封性和完整性构成了巨大威胁和挑战。
3、因此，针对混凝土管廊结构在海底水下环境温度、地基稳定性均良好的特殊性，对传统的混凝土结构设计理念进行适当调整，提供一种超长混凝土管廊结构，减少结构变形缝、沉降缝、抗震缝等接缝数量，在确保结构设计安全合理的前提下大幅提升混凝土管廊结构在海底水下抗渗漏性能，具有现实且紧迫的意义。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种用于海底数据方舱的超长混凝土管廊及其建造方法，以解决上述技术问题。
2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
3、一种用于海底数据方舱的超长混凝土管廊，包括管廊本体和管廊基础，所述管廊基础设在管廊本体的底端，所述管廊本体内部轴向开有与陆域连通的维护通道，所述管廊本体的两侧和顶部纵向布置若干个数据仓，每一所述数据仓均通过柔性连接头与所述管廊本体连接，其连接处形成水密通道并与所述维护通道贯通，设在管廊本体两侧的每一数据仓下端均配置一个悬挂在所述管廊本体侧方的管廊平台，并通过若干个托架固定在所述管廊平台上端面。
4、作为本发明的优选技术方案，安装在所述管廊本体两侧的数据仓相互平行且位置相对、其柔性连接头的连接位置也相对设置，所述管廊本体顶面的数据仓布设柔性连接头位置与所述管廊本体两侧的数据仓布设柔性连接头位置相互交错。
5、作为本发明的优选技术方案，所述管廊本体两侧沿着高度方向布设若干层数据仓。
6、进一步地，所述管廊平台连带其周边布设的数据仓的结构自重，与该结构整体排水浮力接近，其误差比例应控制在5％内。
7、作为本发明的优选技术方案，所述管廊本体材料为钢筋混凝土或钢壳混凝土，其横截面外形为矩形，对应的维护通道横截面为矩形；或其横截面外形的顶面为圆弧状的矩形，对应的维护通道横截面为圆形。
8、作为本发明的优选技术方案，所述管廊平台与所述数据仓长度一致；所述管廊平台采用混凝土或钢支架结构进行支撑，并通过若干个所述托架固设在每一数据仓下方。
9、本发明用于海底数据方舱的超长混凝土管廊的建造方法，包括以下步骤：
10、s101、预制超长混凝土管廊：
11、超长混凝土管廊分节预制，由若干段单元体管廊通过弹性件连接而成，单节所述单元体管廊预制长度的确定，是根据海底环境温度稳定、地基稳定、新建管廊结构对水下地基受力扰动小等特性，对在常规环境下钢筋混凝土结构变形缝设计理念进行适当调整，设计单节单元体管廊的长度l设时，主要考虑由构件预制厂场地条件和构件车运道路、船运水路条件等决定；设计单元体管廊的横截面结构形式及规格时，主要考虑由管廊壁板环向抗压性能、结构自重、结构排水浮力等因素决定；
12、s102、单元体管廊与数据仓的组装：
13、每节所述单元体管廊根据设计要求安装一个所述管廊平台，然后将一个所述数据仓通过若干个托架固定在所述管廊平台上，单个管廊平台的顶面数据仓通过若干个托架进行固定，完成单节单元体管廊的组装工作；
14、s103、超长混凝土管廊基础施工：
15、对海床面进行清淤、压实及加固处理，根据海床的土层情况和承载力性能选择合适的基础结构，形成管廊基础，作为沉放的预定位置；
16、s104、单元体管廊浮运：
17、对步骤s102组装后的单节所述单元体管廊前方设置1个以上的制动拖轮，后方设置与前方相同数量的反向拖轮，侧面根据所述单元体管廊的设计长度均布若干个侧面拖轮，所述制动拖轮和所述反向拖轮对称布置且与管端夹角≥60°，均通过索道与所述单元体管廊连接，先将所述单元体管廊中的所述维护通道灌满水下沉，所述制动拖轮沿着船坞航道将其拖出2l设以上的距离后安装所述反向拖轮与所述侧面拖轮，继续拖运至所述预定位置进行沉放；
18、s105、单元体管廊沉放：
19、采用双浮驳骑吊法，使用吊装设备将其悬挂于两艘浮驳的吊杆上，根据其重心位置调整两艘浮驳的相对位置，并在所述单元体管廊上添加、移动临时配重以调整重心，缓慢放松所述吊杆上的吊索将所述单元体管廊按照规定速度沉放至所述预定位置上；
20、s106、单元体管廊水下对接：
21、对上步所得的第一节单元体管廊沉放至设计标高、与既有管廊水平间距为0.5～1.0m时停止沉放保持悬浮状态，利用浮驳将所述第一节单元体管廊拉向所述既有管廊并靠紧，压缩管端的弹性件使其产生第一次压缩变形，在弹性件的作用下所述第一节单元体管廊与所述既有管廊的管端形成水密空间，根据弹性件的设计压缩量排走所述水密空间相应的水量，利用所述第一节单元体管廊两侧的压力差使其自动靠向所述既有管廊，使所述弹性件产生第二次压缩变形，完成第一节单元体管廊的水下对接，依次通过上述方法对剩余的单节单元体管廊进行水下对接，直至完成设计长度的预制超长混凝土管廊，完成所述海底数据方舱的建造。
22、作为本发明的优选技术方案，步骤s105中所述单元体管廊沉放选择水流速度小于等于0.3m/s的海风浪条件进行沉放工序，所述沉放速度分为初次下沉、靠拢下沉以及着陆下沉进行控制，所述初次下沉为将所述单元体管廊保持0.5m/min的速度均匀下沉直至距离设计标高4～5m为止，所述靠拢下沉为将所述单元体管廊平移至与即有管廊水平距离2～3m，继续下次下沉到离设计标高0.5～1.0m，所述着陆下沉为控制下沉速度为0.2～0.3m/min继续将所述单元体管廊下沉至设计标高，并平移至与即有管廊水平距离0.5～1.0m处。
23、作为本发明的优选技术方案，步骤s104中所述检测沉放质量包括所述超长混凝土管廊的轴线偏差和尾部标高，所述轴线偏差控制标准为±35mm，所述尾部标高控制标准为±35mm。
24、作为本发明的优选技术方案，在构件预制厂场地条件和构件车运道路、船运水路条件允许的前提下，原则上l设大于等于l规，其中：l设为单节单元体管廊构件长度，l规为《混凝土结构设计规范》中规定允许的混凝土结构标准变形缝最大间距距离。
25、综上所述，本发明的有益效果是：
26、1、本发明用于海底数据方舱的超长混凝土管廊结构，将数据仓与超长混凝土管廊结合实现数据仓24小时不间断访问和维护，这种即时的维护能力减少了数据仓停机时间，并确保了数据的连续性和完整性；二者连接处设置柔性连接头允许数据仓与超长混凝土管廊之间存在相对运动，有效吸收由于海底温度及水流变化引起的应力，从而保持连接处的水密性及结构完整性；数据仓与单元体管廊的多种组装方式充分利用了空间，使得其规模可以根据实际需求进行灵活调整，提高了数据存储能力和运行效率；相互平行且位置相对的数据仓布局，以及柔性连接头的交错设置，避免管廊本体在同一横截面上出现过多的柔性连接头而形成薄弱区域，减少因应力集中导致的结构变形或损坏的风险，进一步提高了结构的对称性和平衡性；
27、2、本发明用于海底数据方舱的超长混凝土管廊的建造方法，通过考虑海底环境温度相对稳定且均匀，浮力可以抵消海底结构的部分重量，减少其对地基的垂直压力，以及件预制厂场地条件和构件车运道路、船运水路条件等因素，进而对混凝土结构管廊变形缝的间距标准进行适当增大，有效减少了混凝土管廊进行海底接缝与变形缝的操作处理及挑战，减少结构接缝的数量从而保证了海底抗渗漏性要求的同时，有效应对因不均匀温度变化带来的混凝土结构接缝挑战，实现海底建造的超长预制混凝土管廊不会因为海底温度、地基不均匀沉降而发生结构损伤或功能失效，减少海水渗漏、结构弱化的风险，提高整体稳定性与耐久性。
28、采用水下对接技术实现了管廊之间的无缝连接，使其形成一个连续的海底数据中心网络，利用弹性件的压缩变形和水压差自动形成水密空间，提高了连接的可靠性。
29、通过分阶段控制超长单元体管廊的沉放速度有助于避免因快速下沉导致的结构碰撞或挤压，减少了超长单元体管廊及其连接部件的损伤风险，通过精确控制的靠拢下沉和着陆下沉可以确保管廊之间紧密对接，形成良好的水密连接。
30、连续的管廊结构为线缆的铺设、设备的更换和维修提供更加顺畅的路径，有助于减少线缆的弯曲和交叉，提高布线的美观性和实用性。
1.一种用于海底数据方舱的超长混凝土管廊，其特征在于：包括管廊本体和管廊基础，所述管廊基础设在管廊本体的底端，所述管廊本体内部轴向开有与陆域连通的维护通道，所述管廊本体的两侧和顶部纵向布置若干个数据仓，每一所述数据仓均通过柔性连接头与所述管廊本体连接，其连接处形成水密通道并与所述维护通道贯通，设在管廊本体两侧的每一数据仓下端均配置一个悬挂在所述管廊本体侧方的管廊平台，并通过若干个托架固定在所述管廊平台上端面。
2.根据权利要求1所述的用于海底数据方舱的超长混凝土管廊，其特征在于：安装在所述管廊本体两侧的数据仓相互平行且位置相对、其柔性连接头的连接位置也相对设置，所述管廊本体顶面的数据仓布设柔性连接头位置与所述管廊本体两侧的数据仓布设柔性连接头位置相互交错。
3.根据权利要求2所述的用于海底数据方舱的超长混凝土管廊，其特征在于：所述管廊本体两侧沿着高度方向布设若干层数据仓。
4.根据权利要求3所述的用于海底数据方舱的超长混凝土管廊，其特征在于：所述管廊平台连带其周边布设的数据仓的结构自重，与该结构整体排水浮力接近，其误差比例应控制在5％内。
5.根据权利要求3所述的用于海底数据方舱的超长混凝土管廊，其特征在于：所述管廊本体材质为钢筋混凝土或钢壳混凝土，其横截面外形为矩形，对应的维护通道横截面为矩形；或其横截面外形的顶面为圆弧状的矩形，对应的维护通道横截面为圆形。
6.根据权利要求4所述的用于海底数据方舱的超长混凝土管廊，其特征在于：所述管廊平台与所述数据仓长度一致；所述管廊平台采用混凝土或钢支架结构进行支撑，并通过若干个所述托架固设在每一数据仓下方。
7.根据权利要求1～6所述的任一用于海底数据方舱的超长混凝土管廊的建造方法，其特征在于包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的用于海底数据方舱的超长混凝土管廊的建造方法，其特征在于：步骤s105中所述单元体管廊沉放选择水流速度小于等于0.3m/s的海风浪条件进行沉放工序，所述沉放速度分为初次下沉、靠拢下沉以及着陆下沉进行控制，所述初次下沉为将所述单元体管廊保持0.5m/min的速度均匀下沉直至距离设计标高4～5m为止，所述靠拢下沉为将所述单元体管廊平移至与即有管廊水平距离2～3m，继续下次下沉到离设计标高0.5～1.0m，所述着陆下沉为控制下沉速度为0.2～0.3m/min继续将所述单元体管廊下沉至设计标高，并平移至与即有管廊水平距离0.5～1.0m处。
9.根据权利要求7所述的用于海底数据方舱的超长混凝土管廊的建造方法，其特征在于：步骤s104中所述检测沉放质量包括所述超长混凝土管廊的轴线偏差和尾部标高，所述轴线偏差控制标准为±35mm，所述尾部标高控制标准为±35mm。
10.根据权利要求7所述的用于海底数据方舱的超长混凝土管廊的建造方法，其特征在于：在构件预制厂场地条件和构件车运道路、船运水路条件允许的前提下，原则上l设大于等于l规，其中：l设为单节单元体管廊构件长度，l规为《混凝土结构设计规范》中规定允许的混凝土结构标准变形缝最大间距距离。
