專利名稱：通用自立暗挖結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于地下工程暗挖結(jié)構(gòu)地下工程暗挖有盾構(gòu)、頂進(箱涵、頂管)等形式，但由于盾構(gòu)、頂進等暗挖自身機理原因，目前暗挖不僅費用非常昂貴，而且不能用于大型的地下空間開發(fā)。應(yīng)該說，城市地下空間開發(fā)利用仍處于“零開發(fā)狀態(tài)”，咎其原因是缺乏開發(fā)手段，如果能解決施工方法，城市地下空間資源將得到合理開發(fā)利用。
本發(fā)明的目的在于提供一種完全不同于目前盾構(gòu)和頂進等現(xiàn)有暗挖技術(shù)，其機理具有結(jié)構(gòu)特性優(yōu)越、受力明確、施工方便、能確保不同地層任意空間開發(fā)，是一種安全可靠的新型暗挖結(jié)構(gòu)——通用自立暗挖結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明基于下面的事實提出的目前地下工程暗挖方法種類繁多，但各種暗挖方法都不能實現(xiàn)大型地下空間開發(fā)。本發(fā)明集盾構(gòu)、頂進、管棚、托換、注漿、滑模和逆作等機理、結(jié)構(gòu)、工藝等于一體，獨創(chuàng)的新型暗挖結(jié)構(gòu)，采用前瞻、兼容、可塑、以及“以人為本”的設(shè)計理念，建立“城市公共隨道”(簡稱“城公隧道”)，將管廊、商場、地下快車、污水設(shè)施等各種建筑設(shè)施設(shè)置其內(nèi)，行之有效地綜合開發(fā)利用城市地下空間，具有巨大的社會效益、經(jīng)濟效益、環(huán)保效益，確保資源建筑可持續(xù)發(fā)展。
本發(fā)明為通用自立暗挖結(jié)構(gòu)，由地層托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)與暗挖逆作結(jié)構(gòu)構(gòu)成?！巴ㄓ米粤ⅰ本哂卸€概念，一是“通用”，“通用”是指暗挖結(jié)構(gòu)應(yīng)用范圍；一是“自立”，“自立”是指暗挖結(jié)構(gòu)工作機理?！白粤ⅰ笔峭ㄓ米粤低诮Y(jié)構(gòu)的核心，其機理不同于現(xiàn)有新奧、盾構(gòu)等暗挖機理概念，在暗挖施工過程中，復(fù)蓋地層和土壓力等視為結(jié)構(gòu)的豎向和側(cè)向設(shè)計荷載，其荷載由地工結(jié)構(gòu)自身(或措施)結(jié)構(gòu)承擔(dān)，不利用圍巖拱效應(yīng)和土體抗力來平衡荷載，即使地質(zhì)特性發(fā)生變化，通過監(jiān)測及時調(diào)整結(jié)構(gòu)設(shè)計，采取動態(tài)平衡措施確保暗挖結(jié)構(gòu)安全，故稱其暗挖為自立暗挖結(jié)構(gòu)；“通用”是通用自立暗挖結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵，具有二個層面的含義，一是地質(zhì)條件，二是結(jié)構(gòu)形式。所謂地質(zhì)條件是指不同的地質(zhì)特性，自立暗挖結(jié)構(gòu)均能滿足支護、頂撐、頂進、基礎(chǔ)、抗隆等各項設(shè)計要求。所謂結(jié)構(gòu)形式是指暗挖結(jié)構(gòu)應(yīng)用范圍不受任何空間限制，從采用單體盾構(gòu)敷設(shè)2米以內(nèi)的各種隧道工程直至任意地工結(jié)構(gòu)。
一、地層托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)對于復(fù)蓋地層而言，盾構(gòu)暗挖是一種有效的地層托換一般稱為地層托換工藝；盾構(gòu)暗挖敷設(shè)的隧道頂板(拱板)，對復(fù)蓋地層而言是地層托換結(jié)構(gòu)，一般簡稱為托換結(jié)構(gòu)。通用自立暗挖結(jié)構(gòu)采用新型通用式盾構(gòu)，盾構(gòu)所敷設(shè)的結(jié)構(gòu)由托換結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)組成。所謂轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)是指托換結(jié)構(gòu)先由臨時措施支撐支承，然后轉(zhuǎn)換到逆作支承體系上，所以稱其臨時措施支撐為轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)。通用自立暗挖結(jié)構(gòu)采用通用式盾構(gòu)敷設(shè)的托換結(jié)構(gòu)與轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)從結(jié)構(gòu)上和工藝上相融于一體，不易分離，故將托換結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)兩者統(tǒng)稱為托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)就是現(xiàn)有的隧道，但從功能上和結(jié)構(gòu)上均有差異。敷設(shè)托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)可分為盾構(gòu)托轉(zhuǎn)法(或稱盾構(gòu)托轉(zhuǎn))和非盾構(gòu)托轉(zhuǎn)法(或稱非盾構(gòu)托轉(zhuǎn))兩種。應(yīng)該指出的是通用自立暗挖結(jié)構(gòu)敷設(shè)托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)主要采用盾構(gòu)托轉(zhuǎn)，非盾構(gòu)托轉(zhuǎn)應(yīng)用范圍極小。
(一)盾構(gòu)托轉(zhuǎn)盾構(gòu)托轉(zhuǎn)不能采用現(xiàn)有盾構(gòu)技術(shù)，因為現(xiàn)有盾構(gòu)技術(shù)不能對復(fù)蓋地層進行有效地托轉(zhuǎn)，所以在論述盾構(gòu)托轉(zhuǎn)之前，首先應(yīng)對一種獨創(chuàng)的新型通用式盾構(gòu)的機理、結(jié)構(gòu)、工藝等進行闡述。只有掌握通用式盾構(gòu)才能全面地了解盾構(gòu)托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)和通用自立暗挖結(jié)構(gòu)內(nèi)涵。
* * * * * *現(xiàn)對通用式盾構(gòu)機理、結(jié)構(gòu)、工藝分別論述如下機理通用式盾構(gòu)與現(xiàn)有盾構(gòu)(泥水加壓式等)技術(shù)最根本的區(qū)別在于支護面土壓力的平衡機理不同。后者開挖面為封閉式，開挖面即為支護面，兩者重疊，開挖面土壓力依靠盾構(gòu)頂進力對開挖面加壓(泥水)來平衡，泥土以漿液形式輸出，然后脫水排碴。前者開挖面為敞口式，采用動態(tài)補償支護機理設(shè)計、盾構(gòu)頂進貫入，泥土為原狀土體排出。支護面穩(wěn)定設(shè)計按擋土支護原理設(shè)計，根據(jù)地質(zhì)特性的差異采用不同的支護結(jié)構(gòu)來平衡土壓力。所謂動態(tài)補償支護機理是指通用式盾構(gòu)支護結(jié)構(gòu)是隨盾構(gòu)同步頂進，能及時地對支護面進行動態(tài)補償支護，在通用式盾構(gòu)頂進過程中，支護面土體始終處于穩(wěn)定狀態(tài)，確保開挖面土方順利施工，所以通用式盾構(gòu)支護機理為動態(tài)補償支護機理。通用式盾構(gòu)與現(xiàn)有盾構(gòu)兩者支護面平衡土壓力的機理不同，其結(jié)構(gòu)、工藝以及防止地表沉降的方法等也大相徑庭。
結(jié)構(gòu)通用式盾構(gòu)由超管結(jié)構(gòu)、邊管結(jié)構(gòu)、支護結(jié)構(gòu)、挖土結(jié)構(gòu)、補償支座結(jié)構(gòu)、箱形結(jié)構(gòu)、滑模結(jié)構(gòu)、盾構(gòu)支座結(jié)構(gòu)等構(gòu)成。按現(xiàn)有一般的盾構(gòu)概念，盾構(gòu)支座結(jié)構(gòu)不屬盾構(gòu)結(jié)構(gòu)，但由于通用式盾構(gòu)的特殊性，廣義地將盾構(gòu)支座結(jié)構(gòu)歸納為盾構(gòu)范圍較為“合理”。在非軟土地層，有時采用敞開施工無需設(shè)置支護結(jié)構(gòu)等，通用式盾構(gòu)基本結(jié)構(gòu)由挖土結(jié)構(gòu)、箱形結(jié)構(gòu)、滑模結(jié)構(gòu)、盾構(gòu)支座結(jié)構(gòu)構(gòu)成。
超管結(jié)構(gòu)通過超前管進行頂壓高噴攪拌或加壓注漿，改變前方(縱向)橫截面地層的地質(zhì)特性，形成橫截面隔水防滲幕墻。
邊管結(jié)構(gòu)邊管結(jié)構(gòu)由多根可調(diào)式鋼管構(gòu)成，頂板邊管為預(yù)支護、預(yù)支撐；兩側(cè)邊管為預(yù)支護；底板邊管為預(yù)抗隆。工作模型有二一是懸臂結(jié)構(gòu)，邊管結(jié)構(gòu)固定于支承結(jié)構(gòu)上，由支承結(jié)構(gòu)支承；二是簡支結(jié)構(gòu)，一端固定于支承結(jié)構(gòu)上，另一端由前端地層土體支承。前者適用于較好地層，邊管短而稀，后者適用于較軟弱地層，邊管剛度較大，具有長而密的特點。
支護結(jié)構(gòu)支護結(jié)構(gòu)采用動態(tài)補償支護機理，其核心是在盾構(gòu)支護面產(chǎn)生失穩(wěn)前，盾構(gòu)支護能及時地動態(tài)對土體進行補償支護，在整個盾構(gòu)頂進行過程中，能確保支護面土體穩(wěn)定，所以稱盾構(gòu)支護為動態(tài)補償支護結(jié)構(gòu)。按其結(jié)構(gòu)形式，支護結(jié)構(gòu)可分為無柵支護結(jié)構(gòu)、注漿支護結(jié)構(gòu)、格柵支護結(jié)構(gòu)三種。格柵支護結(jié)構(gòu)可分為頂桿支護結(jié)構(gòu)、箱涵支護結(jié)構(gòu)、蜂窩支護結(jié)構(gòu)、步履支護結(jié)構(gòu)等四種。其中注漿支護結(jié)構(gòu)、頂桿支護結(jié)構(gòu)、箱涵支護結(jié)構(gòu)、蜂窩支護結(jié)構(gòu)、步履支護結(jié)構(gòu)均為動態(tài)補償支護結(jié)構(gòu)。
*無柵支護結(jié)構(gòu)堅硬地層，縱向不設(shè)置任何支護結(jié)構(gòu)，開挖面為敞開式有序開挖，一般稱為無柵支護結(jié)構(gòu)。
*注漿支護結(jié)構(gòu)通過頂桿、超管、邊管頂壓高噴攪拌或加壓注漿(水泥、化學(xué)劑)改變地層特性；開挖面無需設(shè)置支護結(jié)構(gòu)，土層采用開鑿?fù)诰蚴┕?，其支護稱為注漿支護結(jié)構(gòu)。
*頂桿支護結(jié)構(gòu)頂桿支護結(jié)構(gòu)由可調(diào)頂桿構(gòu)成頂桿格柵支護結(jié)構(gòu)(簡稱頂桿支護結(jié)構(gòu))，適用于非軟弱地層。
*箱涵支護結(jié)構(gòu)箱涵支護結(jié)構(gòu)由多單元箱涵構(gòu)成箱涵格柵支護結(jié)構(gòu)(簡稱箱涵支護結(jié)構(gòu))，適用于軟弱地層。所謂單元箱涵是指方形、矩形、拱形等的鋼板結(jié)構(gòu)，由前檐、滯土、頂進(導(dǎo)向)三段組成。從功能上單元箱涵可分為支護結(jié)構(gòu)和頂撐結(jié)構(gòu)兩部分，前檐段可控制盾構(gòu)頂進長度(縱長)，中間段為滯土段，屬于頂撐結(jié)構(gòu)段(又是挖土工作場所)。支護結(jié)構(gòu)平衡上壓力是由單元箱涵內(nèi)壁及其滯土完成。對單元箱涵而言頂撐結(jié)構(gòu)屬于導(dǎo)向結(jié)構(gòu)；對盾構(gòu)而言頂撐結(jié)構(gòu)屬于挖土結(jié)構(gòu)。單元箱涵數(shù)量、規(guī)格等根據(jù)截面大小和地質(zhì)特性確定。
*蜂窩支護結(jié)構(gòu)蜂窩支護結(jié)構(gòu)由單元箱涵、蜂窩結(jié)構(gòu)及其滯土構(gòu)成，故稱為箱涵蜂窩支護結(jié)構(gòu)(簡稱為蜂窩支護結(jié)構(gòu))。
*步履支護結(jié)構(gòu)步履支護結(jié)構(gòu)可分為箱涵式步履支護結(jié)構(gòu)和盾構(gòu)式步履支護結(jié)構(gòu)。箱涵式步履支護結(jié)構(gòu)由多個單元箱涵構(gòu)成，單元箱涵內(nèi)設(shè)置箱涵擋土板和替換擋土板，兩板交替更迭頂進，故稱為箱涵式步履更迭支護結(jié)構(gòu)(簡稱為箱涵式步履支護結(jié)構(gòu))。箱涵擋土板由固定箱涵板和前活塞板構(gòu)成。替換擋土板由后活塞板和活動替換板構(gòu)成。箱涵擋土板和替換擋土板均可根據(jù)地質(zhì)特性條件，將其板設(shè)計成開口式、絞鏈?zhǔn)?、氣囊式等形式。盾?gòu)式步履支護結(jié)構(gòu)原理與箱涵式步履支護結(jié)構(gòu)相同，前者是以盾構(gòu)為依托，又稱為整體式步履支護結(jié)構(gòu)，后者以單元箱涵為依托，又稱為分離式步履支護結(jié)構(gòu)。步履支護結(jié)構(gòu)可設(shè)為成為全封閉式非重疊(支護面與工作面)動態(tài)補償支護。如果淤泥地層處于可塑流動，分離式步履支護結(jié)構(gòu)的單元箱涵外滑軌可以取消，單元箱涵以及盾構(gòu)間采用平面滑移，以確保支護面穩(wěn)定。
通用式盾構(gòu)根據(jù)不同的支護結(jié)構(gòu)，支護面和工作面可分為重疊式狀態(tài)與隔離式狀態(tài)二種。無柵支護結(jié)構(gòu)、頂桿支護結(jié)構(gòu)為重疊式狀態(tài)，注漿支護結(jié)構(gòu)、蜂窩支護結(jié)構(gòu)、步履支護結(jié)構(gòu)為隔離式狀態(tài)，箱涵支護結(jié)構(gòu)兩種狀態(tài)(重疊式和隔離式狀態(tài))都可能出現(xiàn)。支護結(jié)構(gòu)的工作面可用頂進與開挖概念表示頂桿支護結(jié)構(gòu)為先挖后頂；注漿支護結(jié)構(gòu)、蜂窩支護結(jié)構(gòu)、步履支護結(jié)構(gòu)為先頂后挖；箱涵支護結(jié)構(gòu)采用先頂后挖、邊頂邊挖或先挖后頂均可，視單元箱涵結(jié)構(gòu)與地質(zhì)特性而定。
挖土結(jié)構(gòu)挖土結(jié)構(gòu)為挖土作業(yè)場所，采用人工挖土其挖土結(jié)構(gòu)長度應(yīng)滿足施工作業(yè)，機械挖土其挖土結(jié)構(gòu)長度應(yīng)滿足液壓鏟安裝。
補償支座結(jié)構(gòu)頂桿、箱涵、注漿、超管、邊管等千斤頂為補償千斤頂，補償千斤頂支承于補償支座結(jié)構(gòu)上，補償支座結(jié)構(gòu)由補償支座橫梁和補償支座縱梁構(gòu)成，固定于盾構(gòu)上。橫梁與豎梁的傳力關(guān)系(前后)視結(jié)構(gòu)幾何尺寸而定。
箱形結(jié)構(gòu)箱形結(jié)構(gòu)由多個箱形鋼結(jié)構(gòu)拼裝組合而成，所以又稱為箱形結(jié)構(gòu)。箱形結(jié)構(gòu)的主要功能是設(shè)置盾構(gòu)千斤頂，確保通用式盾構(gòu)頂進，所以又稱為頂進結(jié)構(gòu)。因開挖面泥土坍塌和超挖等原因造成的土層松動和空隙，通過箱形結(jié)構(gòu)能及時地加壓注漿填實，所以也稱為同步注漿結(jié)構(gòu)。
滑模結(jié)構(gòu)托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)為預(yù)制縱撐與現(xiàn)澆混凝土復(fù)合結(jié)構(gòu)，采用滑模工藝，故稱其(盾構(gòu))結(jié)構(gòu)為滑模結(jié)構(gòu)。預(yù)制縱撐有兩個作用一是外模(柔性鋼板)支撐作用；二是盾構(gòu)頂進作用?；＝Y(jié)構(gòu)可分為單層滑模結(jié)構(gòu)和雙層滑模結(jié)構(gòu)二種托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)外層模板采用滑模工藝，內(nèi)層模板采用常規(guī)支模工藝，稱其(盾構(gòu))結(jié)構(gòu)為單層滑模結(jié)構(gòu)；托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)內(nèi)、外模板均采用滑模工藝稱其(盾構(gòu))結(jié)構(gòu)為雙層滑模結(jié)構(gòu)。單層滑模結(jié)構(gòu)的外層模板由柔性鋼板和園管肋梁構(gòu)成，柔性鋼板固定于盾構(gòu)上，是盾構(gòu)的組成部分，隨盾構(gòu)在土體與混凝土之間向前頂進，園管肋梁安裝在模架上，柔性鋼板滑出混凝土后在園管肋梁上滑動；雙層滑模結(jié)構(gòu)的外層模板按單層滑模工藝進行，內(nèi)層滑模的柔性鋼板分為固定式模板和活動式模板二種，固定式模板固定于盾構(gòu)上，活動式模板專為安裝預(yù)制縱撐而設(shè)置，其滑模工藝與外層滑模相同。模架通過滑模結(jié)構(gòu)(柔性鋼板)整體頂壓復(fù)蓋地層，填充其空隙，防止地表產(chǎn)生沉降，具有同步頂壓作用，所以滑模結(jié)構(gòu)又稱為同步頂壓(結(jié)構(gòu))。顯然，只有在滑模工藝的前提下，盾構(gòu)才具有同步頂壓能力，避免復(fù)蓋地層產(chǎn)生沉降。
盾構(gòu)支座結(jié)構(gòu)托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)實際上就是隧道，按理不屬于盾構(gòu)結(jié)構(gòu)范畸，由于通用式盾構(gòu)的頂進工作機理不同于現(xiàn)有盾構(gòu)，除采用預(yù)制縱撐作為盾構(gòu)頂進支座外，還可采用預(yù)制縱撐與模架共同工作，或單獨采用模架作為支座，廣義地將盾構(gòu)頂進支座歸納于通用式盾構(gòu)較為合理。盾構(gòu)支座結(jié)構(gòu)可分為結(jié)構(gòu)支座；復(fù)合支座；工具支座三種。
*結(jié)構(gòu)支座托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)由預(yù)制縱撐與現(xiàn)澆混凝土復(fù)合而成，盾構(gòu)千斤頂直接頂撐于預(yù)制縱撐上，稱其預(yù)制縱撐為結(jié)構(gòu)支座。預(yù)制縱撐可采用平接和榫接二種，平接采用化學(xué)粘劑，榫接采用硫磺膠泥。結(jié)構(gòu)支座縱向傳力方式為盾構(gòu)——盾構(gòu)千斤頂——托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(預(yù)制縱撐)。
*復(fù)合支座當(dāng)托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的預(yù)制縱撐不能滿足頂進設(shè)計要求時，采用頂制縱撐與模架構(gòu)成復(fù)合支座。復(fù)合支座縱向傳力方式為盾構(gòu)——盾構(gòu)千斤頂——托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(預(yù)制縱撐)與模架(模架支撐于混凝土托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)上)共同工作。
*工具支座工具支座是盾構(gòu)千斤頂直接支撐于模架上，模架支撐于托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)上，盾構(gòu)千斤頂直接由模架支撐，故稱為工具支座。工具支座縱向傳力方式為盾構(gòu)——盾構(gòu)千斤頂——模架——托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。
模架具有二種功能一是模板支撐功能；二是盾構(gòu)頂進功能。托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)混凝土是通過模架敷設(shè)，所以模架具有模板支撐功能；盾構(gòu)頂進是通過模架完成，所以模架具有盾構(gòu)頂進功能。按其工藝模架可分為整體滑動式和移動裝備式兩種。三種支座模架的構(gòu)造基本相同，結(jié)構(gòu)設(shè)計取決于頂進力。
頂壓高噴注漿采用多噴結(jié)構(gòu)。所謂多噴結(jié)構(gòu)是指頂噴頭設(shè)置多層多根倒刺管，倒刺管設(shè)有噴漿孔能進行高噴注漿。頂噴頭安裝于可調(diào)鋼管、注漿管端部，隨盾構(gòu)水平頂進。采用高壓噴漿原理，改變土體地質(zhì)特性，達(dá)到預(yù)支護、預(yù)支撐以及隔水幕墻的作用。頂噴頭倒刺管層數(shù)、層距，每層倒刺管的根數(shù)、長度以及噴漿孔等應(yīng)按地質(zhì)特性確定。頂壓高噴注漿與旋噴攪拌機理相同，工藝大相徑庭。頂壓高噴注漿是利用頂噴頭縱向水平頂壓將土體劈裂、剪切、擠壓、攪拌，再通過高噴注漿沖切、滲變、換置、固化等綜合作用，達(dá)到改善、提高土體地質(zhì)特性的目的，特別是富水地層頂噴更具有特殊作用。頂壓高噴注漿又稱頂壓高噴拌攪，簡稱頂噴。
工藝通用式盾構(gòu)施工分二步第一步為拼裝。在掌子面上將超管結(jié)構(gòu)、邊管結(jié)構(gòu)、支護結(jié)構(gòu)、挖土結(jié)構(gòu)、補償支座結(jié)構(gòu)、箱形結(jié)構(gòu)和滑模結(jié)構(gòu)等進行拼裝。第二步為施工。通用式盾構(gòu)將頂進分為支護頂進和盾構(gòu)頂進二個頂進體系。盾構(gòu)頂進依托托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，支護頂進依托盾構(gòu)，盾構(gòu)頂進，支護頂進支撐于托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)上，兩者依次循環(huán)進行，多次循環(huán)達(dá)到一個灌注長度，然后拼裝模架施工托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)混凝土。
通用式盾構(gòu)按其結(jié)構(gòu)的特點可稱為補償動態(tài)支護式盾構(gòu)和滑模式盾構(gòu)，按其支護機理可分為無柵式盾構(gòu)、注漿式盾構(gòu)、格柵式盾構(gòu)、頂桿式盾構(gòu)、箱涵式盾構(gòu)、蜂窩式盾構(gòu)、步履式盾構(gòu)等形式。注漿式盾構(gòu)除作為通用式盾構(gòu)形式之一外，還能為各種盾構(gòu)調(diào)整變換提供一個工作場所(掌子面)，所以注漿式盾構(gòu)又稱為裝備式盾構(gòu)。不同地質(zhì)特性條件的地層，通用式盾構(gòu)均有相應(yīng)的支護結(jié)構(gòu)，使之與地質(zhì)特性相適用，確保盾構(gòu)支護面穩(wěn)定。在裝備式盾構(gòu)內(nèi)能簡捷、靈活地調(diào)整變換成為各種形式的盾構(gòu)，也只有具備上述特性的盾構(gòu)才有強大的生命力，成為名符其實的通用式盾構(gòu)。
* * * * * *通過對通用式盾構(gòu)論述，現(xiàn)有盾構(gòu)與通用式盾構(gòu)工作機理的根本性區(qū)別已經(jīng)一目了然。通用式盾構(gòu)除具有一般盾構(gòu)敷設(shè)(各類)隧道的功能外；另外還有一個特別重要功能——地層托轉(zhuǎn)功能。通用式盾構(gòu)托換結(jié)構(gòu)是指盾構(gòu)敷設(shè)的托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)拱板，一般稱為托換拱板；轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)是指盾構(gòu)敷設(shè)的托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)拱板的支撐，一般稱為轉(zhuǎn)換支撐。通用自立暗挖結(jié)構(gòu)的盾構(gòu)托轉(zhuǎn)不能采用現(xiàn)有盾構(gòu)，因為現(xiàn)有盾構(gòu)工作機理(截面僅限于園形)不能滿足通用自立暗挖結(jié)構(gòu)對地層托轉(zhuǎn)的要求，采用通用式盾構(gòu)是唯一的選擇。單體通用式盾構(gòu)敷設(shè)的托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)由兩豎墻和頂、底板構(gòu)成(頂、底板根據(jù)要求設(shè)計為平板、拱板均可，一般宜采用拱板，拱板是否需要設(shè)置拉桿按結(jié)構(gòu)計算確定)，外形可根據(jù)需要設(shè)計成任意形狀，本身具有良好的托轉(zhuǎn)特性，但由于地質(zhì)特性、跨度大小，復(fù)蓋地層高度等多方影響，要在不同地質(zhì)特性條件下，對各類地工結(jié)構(gòu)頂板進行托換，確保復(fù)蓋地層安全可靠，即使采用單體通用式盾構(gòu)也未必能如愿以償，其關(guān)鍵是應(yīng)對單體盾構(gòu)模式、托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)形式等重新審視，統(tǒng)籌兼顧、全面優(yōu)化。優(yōu)化措施有三一是組合盾構(gòu)；二是多元結(jié)構(gòu)；三是多樣工藝?，F(xiàn)分別敘述。
1、組合盾構(gòu)組合盾構(gòu)由單體盾構(gòu)構(gòu)成。根據(jù)地質(zhì)特性，復(fù)蓋地層高度和結(jié)構(gòu)跨度等差異，組合盾構(gòu)可分不等組合盾構(gòu)(一跨多盾)和相等組合盾構(gòu)(一跨一盾)二種。
(1)、不等組合盾構(gòu)不等組合盾構(gòu)是指跨度與盾構(gòu)數(shù)量不相等，即一跨多盾構(gòu)，如一跨三盾，二跨五盾等。不等組合盾構(gòu)由實體盾構(gòu)與虛擬盾構(gòu)構(gòu)成。適用于軟弱地層，一般采用注漿式、格柵式盾構(gòu)。不等組合盾構(gòu)的實體盾構(gòu)與虛擬盾構(gòu)各自單獨敷設(shè)，但應(yīng)先實體盾構(gòu)，后虛擬盾構(gòu)，兩者錯位敷設(shè)。
A、實體盾構(gòu)實體盾構(gòu)為單體通用式盾構(gòu)，對組合盾構(gòu)和通用自立暗挖結(jié)構(gòu)有著舉足輕重的影響，盾構(gòu)設(shè)計應(yīng)兼顧二個要求一是拱絞支座；二是工作場所；實體盾構(gòu)拱板外形設(shè)計應(yīng)有利于拱絞支座設(shè)計，實體盾構(gòu)拱板只需稍加調(diào)整修改以及構(gòu)造處理，拱板外形幾何尺寸很容易變換為拱絞支座，所以，實體盾構(gòu)又稱為支座盾構(gòu)。拱絞支座分為逆作拱絞和正作拱絞二種。逆作拱絞設(shè)計除受盾構(gòu)拱板外形幾何尺寸限制外，也與拱絞自身設(shè)計有關(guān)，逆作拱絞可根據(jù)地質(zhì)特性、復(fù)蓋地層高度等采用多種結(jié)構(gòu)形式，如橫梁、復(fù)合等逆作拱絞。正作拱絞設(shè)計主要考慮托換拱板與縱梁的豎向標(biāo)高。逆作支承體系的支承柱和縱梁均于實體盾構(gòu)內(nèi)敷設(shè)，是逆作支承體系的工作場所，所以，實體盾構(gòu)又稱為工作盾構(gòu)。實體盾構(gòu)截面大小應(yīng)根據(jù)地質(zhì)特性、工程設(shè)計和支承柱、縱梁施工工藝等確定，以滿足逆作支承體系施工操作為度。
B、虛擬盾構(gòu)虛擬盾構(gòu)是相對實體盾構(gòu)而言，虛擬盾構(gòu)位于兩實體盾構(gòu)之間，盾構(gòu)只設(shè)置頂板和底板，不需要豎墻，或僅設(shè)置頂板，不設(shè)置底板，所以稱為虛擬盾構(gòu)。虛擬盾構(gòu)利用拱板將復(fù)蓋地層等托換，所以，虛擬盾構(gòu)又稱為(地層)托換盾構(gòu)；在虛擬盾構(gòu)下面拆除豎墻并進行上方開挖等施工，所以，虛擬盾構(gòu)又稱為施工盾構(gòu)；虛擬盾構(gòu)支承于實體盾構(gòu)的附著式軌道上，所以，虛擬盾構(gòu)也稱為軌道盾構(gòu)。虛擬盾構(gòu)是否需要設(shè)置底板，主要取決于虛擬盾構(gòu)的托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)、抗隆設(shè)計。
(2)、相等組合盾構(gòu)相等組合盾構(gòu)是指跨度與盾構(gòu)數(shù)量相等，即一跨一盾。盾構(gòu)由主體盾構(gòu)與附屬盾構(gòu)構(gòu)成，適用于較好地層，一般采用無柵式盾構(gòu)。相等組合盾構(gòu)的主體盾構(gòu)與附屬盾構(gòu)兩者錯位敷設(shè)。
A、主體盾構(gòu)主體盾構(gòu)為單體通用式盾構(gòu)，在相等組合盾構(gòu)中，主體盾構(gòu)只有一個，其它均為附屬盾構(gòu)，主體盾構(gòu)內(nèi)敷設(shè)二根縱梁及其支承柱，主體盾構(gòu)豎向高度應(yīng)滿足逆作支承體系施工要求。
B、附屬盾構(gòu)附屬盾構(gòu)是相對主體盾構(gòu)而言，附屬盾構(gòu)僅有頂板、底板、一側(cè)豎墻等三面，其盾構(gòu)必須依托于主體盾構(gòu)，附屬盾構(gòu)僅敷設(shè)一根縱梁(支承柱)。
2、托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)現(xiàn)有盾構(gòu)施工地工結(jié)構(gòu)，隧道是唯一的結(jié)構(gòu)形式。通用式盾構(gòu)除敷設(shè)隧道外，另外還有一個重要功能是為開發(fā)地工結(jié)構(gòu)提供托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)既可以是隧道，亦可以是坑道，其結(jié)構(gòu)形式具有多元性。托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)有三種功能，一是支承功能，二是支護功能，三是頂進功能。支承功能是指托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)能支承復(fù)蓋地層等豎向荷載，地基地耐力和底板抗隆均應(yīng)滿足設(shè)計要求；支護功能是指托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的豎墻能平衡側(cè)向土壓力；頂進功能是指托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)能給盾構(gòu)提供安全的頂進力，確保盾構(gòu)頂進。根據(jù)地質(zhì)特性、復(fù)蓋地層高度和結(jié)構(gòu)跨度不同，托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)可分為隧道式托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，網(wǎng)板式托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，框架式托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，坑道式托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)四種。
(1)、隧道式托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)所謂隧道式托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)為隧道結(jié)構(gòu)，但不是一般管片式隧道結(jié)構(gòu)，而是采用滑模工藝由預(yù)制縱撐與現(xiàn)澆混凝土復(fù)合而成的鋼筋混凝土隧道結(jié)構(gòu)。為方便逆作支承體系施工，可在豎墻與底板上設(shè)置施工需要的各種施工工作孔洞。
(2)、網(wǎng)板式托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)所謂網(wǎng)板式托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)除托換拱板外，在兩側(cè)豎墻和底拱上有規(guī)律的設(shè)置園形孔洞，使結(jié)構(gòu)(豎墻與底板)形成網(wǎng)狀形，所以稱為網(wǎng)板式托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。網(wǎng)板式托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)除有較好的結(jié)構(gòu)整體性能外，另有豎墻與底拱容易拆除、工程造價便宜等優(yōu)點。
(3)、框架式托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)所謂框架式托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)除托換拱板外，兩側(cè)豎墻和底板等三面均按框架結(jié)構(gòu)設(shè)計，其結(jié)構(gòu)由拱板結(jié)構(gòu)，支撐結(jié)構(gòu)和仰拱結(jié)構(gòu)構(gòu)成，所以稱為框架式托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。拱板結(jié)構(gòu)主要是托換復(fù)蓋地層；支撐結(jié)構(gòu)是支撐豎向荷載和承擔(dān)側(cè)向土壓力；仰拱結(jié)構(gòu)實際上是拱板基礎(chǔ)，由仰拱梁和底板構(gòu)成，底板可設(shè)計成懸臂式和簡支式?？蚣苁酵修D(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的頂板結(jié)構(gòu)采用預(yù)制縱撐與現(xiàn)澆混凝土復(fù)合而成，支撐結(jié)構(gòu)和仰拱結(jié)構(gòu)采用預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)或工具式鋼結(jié)構(gòu)均可。
(4)、坑道式托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)所謂坑道式托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的托換拱板由坑道支撐承擔(dān)，坑道支撐直接設(shè)置于天然地基上，底部可設(shè)置橫向底系桿，以加強其結(jié)構(gòu)整體性。很顯然，坑道式托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)適用于復(fù)蓋地層淺、跨度小的堅硬地層。
敷設(shè)虛擬盾構(gòu)和從屬盾構(gòu)依托于實體盾構(gòu)和主體盾構(gòu)的托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，不管從工程安全、施工工藝、成本費用等各方考慮，均屬于最佳優(yōu)化設(shè)計方案。實體盾構(gòu)、主體盾構(gòu)的托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)上設(shè)置附著式軌道，虛擬盾構(gòu)、從屬盾構(gòu)在其附著式軌道上頂進，實體盾構(gòu)、主體盾構(gòu)的托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足虛擬盾構(gòu)和眾屬盾構(gòu)(施工期間)的頂撐、頂進、基礎(chǔ)、抗隆等各項支承設(shè)計要求，可見，實體盾構(gòu)、主體盾構(gòu)的托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生二種荷載狀態(tài)，一是設(shè)計荷載狀態(tài)；二是施工荷載狀態(tài)。虛擬盾構(gòu)、從屬盾構(gòu)敷設(shè)的托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，只承受復(fù)蓋地層豎向荷載，稱其托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)荷載狀態(tài)為設(shè)計荷載狀態(tài)；實體盾構(gòu)和主體盾構(gòu)敷設(shè)的托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)除承擔(dān)自身結(jié)構(gòu)復(fù)蓋地層豎向荷載(設(shè)計荷載狀態(tài))外，還應(yīng)承擔(dān)虛擬盾構(gòu)、從屬盾構(gòu)所產(chǎn)生的豎向荷載和頂進力，其后者荷載狀態(tài)稱為施工荷載狀態(tài)。虛擬盾構(gòu)、從屬盾構(gòu)敷設(shè)的托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)僅有設(shè)計荷載狀態(tài)，實體盾構(gòu)、主體盾構(gòu)敷設(shè)的托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)應(yīng)同時考慮設(shè)計荷載狀態(tài)和施工荷載狀態(tài)。
采用不等組合盾構(gòu)敷設(shè)托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，其拱絞(支座)除與實體盾構(gòu)拱板外形幾何尺寸有關(guān)外，更重要的還是取決于托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)自身的設(shè)計，實際上，拱絞(支座)上部取決于盾構(gòu)設(shè)計，下部取決于拱絞(支座)自身設(shè)計與逆作支承體系縱梁(高低)。
隧道式、網(wǎng)板式、框架式、坑道式托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的拱板為托換結(jié)構(gòu)；隧道式、網(wǎng)板式托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的豎中墻、豎邊墻以及框架式托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的框架柱和坑道式托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的坑道支撐等均為轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，屬于臨時措施支撐。實體盾構(gòu)、主體盾構(gòu)與虛擬盾構(gòu)、從屬盾構(gòu)的荷載狀態(tài)不相同，所以在同一組合盾構(gòu)中，各種托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)形式可能交替使用，例如，在不等組合盾構(gòu)中，實體盾構(gòu)采用網(wǎng)板式托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，虛擬盾構(gòu)采用框架式托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。應(yīng)該指出的是托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)按有關(guān)現(xiàn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范，根據(jù)地質(zhì)特性、復(fù)蓋地層高度、結(jié)構(gòu)跨度等對支護、頂撐、頂進、基礎(chǔ)、抗隆等各項進行結(jié)構(gòu)計算。托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的托換結(jié)構(gòu)(拱板)采用現(xiàn)澆滑摸；轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)等可采用現(xiàn)澆滑摸或組合拼裝，組合拼裝按其材料可分為鋼筋混凝土預(yù)制結(jié)構(gòu)和工具式鋼結(jié)構(gòu)二種，一般情況下，隧道式、網(wǎng)板式托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)澆滑模；框架式、坑道式托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)采用組合拼裝。
3、托轉(zhuǎn)工藝根據(jù)施工工藝，盾構(gòu)托轉(zhuǎn)可分為間接盾構(gòu)托轉(zhuǎn)法(簡稱間接托轉(zhuǎn)法)和直接盾構(gòu)托轉(zhuǎn)法(簡稱直接托轉(zhuǎn)法)二種。
(1)間接托轉(zhuǎn)法所謂間接托轉(zhuǎn)法是指托換拱板先由托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換支撐支承，然后在托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)內(nèi)敷設(shè)逆作支承體系，將托換拱板從轉(zhuǎn)換支撐轉(zhuǎn)換至逆作支承體系(縱梁)上，也就是先托換拱板后轉(zhuǎn)換支撐，所以間接托換法又稱為先托換后轉(zhuǎn)換。間接托轉(zhuǎn)法適用于不等組合盾構(gòu)和相等組合盾構(gòu)，其法可分為不等間接托轉(zhuǎn)法和相等間接托轉(zhuǎn)法二種。
A、不等間接托轉(zhuǎn)法間接托轉(zhuǎn)法用于不等組合盾構(gòu)施工，其法稱為不等間接托轉(zhuǎn)法，按其拱絞工藝不等間接托轉(zhuǎn)法可分為逆作不等間接托轉(zhuǎn)法與正作不等間接托轉(zhuǎn)法二種。
(A)逆作不等間接托轉(zhuǎn)法復(fù)合拱板的拱絞采用逆作工藝施工，其不等間接托轉(zhuǎn)法稱為逆作不等間接托轉(zhuǎn)法，工藝流程(a)、施工實體盾構(gòu)(包含逆作拱絞)；(b)、施工虛擬盾構(gòu)，與實體盾構(gòu)構(gòu)成不等組合盾構(gòu)，托換拱板由臨時措施支撐(轉(zhuǎn)換支撐)承擔(dān)；(c)、施工支承柱；(d)、施工縱梁(與逆作拱絞相接，屬于逆作工藝)；(e)、拆除豎中墻，托換拱板已由臨時措施支撐轉(zhuǎn)換于逆作支承體系上，托換拱板及其復(fù)蓋地層均由逆作體系支承；(f)、施工結(jié)構(gòu)拱板構(gòu)成復(fù)合拱板；(g)、拆除底拱，地工結(jié)構(gòu)在其復(fù)合拱板下逆作施工。
(B)正作不等間接托轉(zhuǎn)法復(fù)合拱板的拱絞采用正作工藝施工，其不等間接托轉(zhuǎn)法稱為正作不等間接托轉(zhuǎn)法，工藝流程a、實體盾構(gòu)(無設(shè)置逆作拱絞)；b、虛擬盾構(gòu)(支撐于實體盾構(gòu)上、下轉(zhuǎn)角處)；c、支承柱；d、縱梁(與托換拱板相接，屬于正作工藝)；其它工藝流程與逆作不等間接托轉(zhuǎn)法相同。
B、相等間接托轉(zhuǎn)法間接托轉(zhuǎn)法用于相等組合盾構(gòu)施工，其法稱為相等間接托轉(zhuǎn)法，工藝流程(a)、施工主體盾構(gòu)；(b)、施工附屬盾構(gòu)與主體盾構(gòu)構(gòu)成相等組合盾構(gòu)；(c)、施工支承柱；(d)、在主體盾構(gòu)內(nèi)施工縱梁、結(jié)構(gòu)拱板，結(jié)構(gòu)拱板與托換拱板構(gòu)成復(fù)合拱板；(e)、在附屬盾構(gòu)施工縱梁；(f)、拆除豎中墻、底拱；(g)、在附屬盾構(gòu)內(nèi)施工結(jié)構(gòu)拱板，并與托換拱板構(gòu)成復(fù)合拱板，然后，地工結(jié)構(gòu)在其復(fù)合拱板下逆作施工。
(2)、直接托轉(zhuǎn)法(不等直接托轉(zhuǎn)法)直接托換是指先在托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)內(nèi)敷設(shè)逆作支承體系，敷設(shè)托換拱板直接在逆作支承體系的縱梁上進行，也就是先敷設(shè)轉(zhuǎn)換支撐，然后進行拱板托換，所以直接托換法又稱為先轉(zhuǎn)換后托換。直接托轉(zhuǎn)法要求托換拱板直接在逆作支承體系的縱梁上敷設(shè)，而相等組合盾構(gòu)正好相反，而是先建立托換拱板，然后在其下面敷設(shè)逆作支承體系，所以直接托轉(zhuǎn)法不能用于相等組合盾構(gòu)，僅適用于不等組合盾構(gòu)。
直接托轉(zhuǎn)法用于不等組合盾構(gòu)施工稱為不等直接托轉(zhuǎn)法，工藝流程(a)、施工實體盾構(gòu)；(b)、在實體盾構(gòu)內(nèi)施工支承柱；(c)、在實體盾構(gòu)內(nèi)支承柱上施工縱梁，縱梁上設(shè)置軌道；(d)、拆除豎中墻和施工虛擬盾構(gòu)，兩者錯位同步進行，虛擬盾構(gòu)可僅設(shè)置托換拱板，不設(shè)置底拱；(e)、施工結(jié)構(gòu)拱板構(gòu)成復(fù)合拱板。
從施工工藝、構(gòu)造處理、工程費用等全面權(quán)衡，上述托轉(zhuǎn)法各具優(yōu)缺，具體應(yīng)用可根據(jù)地工結(jié)構(gòu)要求選用。
(二)非盾構(gòu)托轉(zhuǎn)所謂非盾構(gòu)托轉(zhuǎn)是指托轉(zhuǎn)采用五心法、直墻法等非盾構(gòu)暗挖工藝，敷設(shè)措施襯砌結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)稱為非盾構(gòu)托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。在非盾構(gòu)托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)內(nèi)建立逆作支承體系(支承柱與縱梁)，然后敷設(shè)結(jié)構(gòu)拱板，使拱板(頂板)構(gòu)成復(fù)合拱板。采用五心暗挖法敷設(shè)的托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)稱為五心非盾構(gòu)托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，采用直墻暗挖法敷設(shè)的托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)稱為直墻非盾構(gòu)托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。非盾構(gòu)托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)按相等組合盾構(gòu)，一跨一挖。非盾構(gòu)托轉(zhuǎn)不論從安全上，還是經(jīng)濟上均無法與盾構(gòu)托轉(zhuǎn)相比擬，但在某種特殊條件下，例如堅硬地層，縱向很短的單跨地工結(jié)構(gòu)情況下，仍具有方便、靈活的特點。
二、暗挖逆作結(jié)構(gòu)就逆作工藝本身而言，暗挖逆作結(jié)構(gòu)與一般的逆作法并無差異，關(guān)鍵是暗挖逆作結(jié)構(gòu)利用逆作支承體系，事先敷設(shè)托換拱板，在地工結(jié)構(gòu)施工之前，將復(fù)蓋地層有效地進行托換，確保地工結(jié)構(gòu)在托換拱板(頂板)下逆作施工。另外，暗挖逆作結(jié)構(gòu)采用自立支護結(jié)構(gòu)(屬于專利技術(shù)，專利號為99215940.7和00206593.2)作為四周的支護結(jié)構(gòu)，其核心是支護樁與支承柱兩者合二為一，兩支承柱間采用拱板結(jié)構(gòu)。自立支護結(jié)構(gòu)屬于自立暗挖結(jié)構(gòu)配套技術(shù)，是自立暗挖結(jié)構(gòu)的組成部份。暗挖逆作可以采用結(jié)構(gòu)柱逆作、支承柱逆作和拱絞逆作，一般稱為多逆作工藝。
通用式盾構(gòu)和通用自立暗挖結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)按有關(guān)設(shè)計規(guī)范執(zhí)行，構(gòu)造處理以方便施工為妥。通用式盾構(gòu)和通用自立暗挖結(jié)構(gòu)應(yīng)用范圍通用式盾構(gòu)可單獨敷設(shè)各類較小的地工結(jié)構(gòu)(如2米以內(nèi)的隧道等)；通用自立暗挖結(jié)構(gòu)可敷設(shè)任意地工結(jié)構(gòu)(地下空間)，介于兩者的地工結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)經(jīng)濟比選確定。通用自立暗挖結(jié)構(gòu)利用通用式盾構(gòu)的特點和土建逆作施工工藝，不僅可以取代現(xiàn)有盾構(gòu)、頂進(箱涵、頂管)和新奧等暗挖方法，而且可以獲得任意地下空間開發(fā)。
本發(fā)明的通用自立暗挖結(jié)構(gòu)不同于現(xiàn)有的暗挖技術(shù)，其特點是1、暗挖結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工按我國有關(guān)現(xiàn)行規(guī)范執(zhí)行，具有受力明確，結(jié)構(gòu)特性好；2、暗挖結(jié)構(gòu)不受地質(zhì)特性限制；3、暗挖結(jié)構(gòu)是目前唯一能綜合開發(fā)城市地下空間的暗挖關(guān)鍵核心技術(shù)，具有巨大的社會效益、經(jīng)濟效益、環(huán)保效益。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的設(shè)計原理與結(jié)構(gòu)特征作進一步說明

圖1為本發(fā)明通用自立暗挖結(jié)構(gòu)荷載圖。
圖2為本發(fā)明(單體)箱涵式盾構(gòu)(隧道式、網(wǎng)板式托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu))圖(a)縱截面圖；(b)支護結(jié)構(gòu)橫截面(A-A)圖；(c)箱形結(jié)構(gòu)橫截面(B-B)圖。
圖3為本發(fā)明網(wǎng)板式托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)豎墻縱截面圖。
圖4為本發(fā)明單元箱涵支護結(jié)構(gòu)縱截面圖。
圖5為本發(fā)明單元蜂窩支護結(jié)構(gòu)圖(a)為縱截面圖；(b)為蜂窩段橫截面(A-A)圖；(c)為頂撐段橫截面(B-B)圖。
圖6為本發(fā)明單元步履支護結(jié)構(gòu)縱截面圖。
圖7為本發(fā)明單元步履支護結(jié)構(gòu)施工流程圖。
圖8為本發(fā)明(單體)頂桿式盾構(gòu)(隧道式、網(wǎng)板式托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu))圖(a)為縱截面圖；(b)為支護結(jié)構(gòu)橫截面(A-A)圖。
圖9為本發(fā)明(單體)無柵式盾構(gòu)(框架式托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu))圖(a)為縱截面(中間)圖；(b)為橫截面圖(A-A)；(c)為邊縱截面(B-B)圖。
圖10為本發(fā)明(單體)無柵式盾構(gòu)(坑道式托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu))圖(a)為縱截面(中間)圖；(b)為橫截面(A-A)圖；(c)為邊縱截面(B-B)圖；(d)為箱形結(jié)構(gòu)橫截面(D-D)圖。
圖11為本發(fā)明頂壓高噴注漿圖。
圖12為本發(fā)明不等組合盾構(gòu)圖；(a)為二跨五盾圖；(b)為三跨七盾圖。
圖13為本發(fā)明逆作不等間接托轉(zhuǎn)法(二跨五盾)施工流程圖。
圖14為本發(fā)明正作不等間接托轉(zhuǎn)法(二跨五盾)施工流程圖。
圖15為本發(fā)明相等組合盾構(gòu)圖；(a)為二跨二盾圖；(b)為三跨三盾圖。
圖16為本發(fā)明相等間接托轉(zhuǎn)法(二跨二盾)施工流程圖。
圖17為本發(fā)明不等直接托轉(zhuǎn)法(二跨五盾)施工流程圖。
圖18為本發(fā)明五心暗挖法托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)圖。
圖19為本發(fā)明直墻暗挖法托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)圖。
圖20為本發(fā)明城市地下空間綜合開發(fā)圖。
參見圖1，通用自立暗挖結(jié)構(gòu)(1)荷載(15)傳遞方式復(fù)蓋地層(14)作為荷載(15)——復(fù)合拱板(74)——縱梁(6)——支承柱(5)，地工結(jié)構(gòu)(10)在其復(fù)合拱板(74)下逆作施工。
參見圖2，箱涵式盾構(gòu)(24)由超管結(jié)構(gòu)(39)、邊管結(jié)構(gòu)(40)、箱涵支護結(jié)構(gòu)(49)、挖上結(jié)構(gòu)(42)、補償支座結(jié)構(gòu)(43)、箱形結(jié)構(gòu)(44)、滑模結(jié)構(gòu)(47)和盾構(gòu)支座結(jié)構(gòu)(45)等構(gòu)成。超管結(jié)構(gòu)(39)和邊管結(jié)構(gòu)(40)由可調(diào)鋼管(38)構(gòu)成，均可采用一般注漿和頂壓高噴注漿(145)。箱涵支護結(jié)構(gòu)(49)由多單元箱涵(21)構(gòu)成。頂桿支護結(jié)構(gòu)(50)由可調(diào)頂桿(25)構(gòu)成。挖土結(jié)構(gòu)(42)可安裝液壓設(shè)備和單軌(169)。補償支座結(jié)構(gòu)(43)由補償支座橫梁(95)、補償支座豎梁(96)和補償千斤頂(143)構(gòu)成。箱形結(jié)構(gòu)(44)由箱形鋼結(jié)構(gòu)(65)構(gòu)成。盾構(gòu)支座結(jié)構(gòu)(45)由盾構(gòu)千斤頂(89)和托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(48)構(gòu)成。
參見圖3，網(wǎng)板式托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(52)的豎中墻(70)或豎邊墻(71)等上開有混凝土孔洞(160)形成網(wǎng)板結(jié)構(gòu)。
參見圖4，箱涵支護結(jié)構(gòu)(49)的支護機理是依靠單元箱涵(21)內(nèi)壁及其滯土(104)共同平衡土壓力。
參見圖5，蜂窩支護結(jié)構(gòu)(101)的支護機理是依靠單元箱涵(21)內(nèi)壁、峰窩結(jié)構(gòu)(102)及其滯土(104)平衡土壓力。
參見圖6，步履支護結(jié)構(gòu)(105)是由箱涵擋土板(106)和替換擋土板(109)構(gòu)成。
參見圖8，頂桿式盾構(gòu)(26)除將箱涵支護結(jié)構(gòu)(49)換為頂桿支護結(jié)構(gòu)(50)外，其它與箱涵式盾構(gòu)(24)相同。
參見圖9，采用無柵式盾構(gòu)(22)敷設(shè)框架式托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(53)。
參見圖10，采用無柵式盾構(gòu)(22)敷設(shè)坑道式托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(54)。
參見圖11，圖表示二層四管式頂噴(152)。頂壓高噴注漿(145)是通過可調(diào)鋼管(38)、注漿管(163)端部安裝頂噴頭(146)，隨盾構(gòu)(4)頂進，采用高噴注漿改善上體地質(zhì)特性。頂噴頭(146)采用多噴結(jié)構(gòu)(147)，多噴結(jié)構(gòu)(147)第一層倒刺管(149)至第二層倒刺管(150)的倒刺管層距(151)、噴漿孔(148)視地質(zhì)特性而定。
參見圖12，不等組合盾構(gòu)(28)為一跨多盾(58)，(a)、二跨五盾(63)由三個實體盾構(gòu)(30)和二個虛擬盾構(gòu)(31)構(gòu)成二跨結(jié)構(gòu)；(b)、三跨七盾(64)由四個實體盾構(gòu)(30)和三個虛擬盾構(gòu)(31)構(gòu)成三跨結(jié)構(gòu)。
參見圖15，相等組合盾構(gòu)(29)為一跨一盾(59)，(a)、二跨二盾(60)由一個主體盾構(gòu)(32)和一個附屬盾構(gòu)(33)構(gòu)成二跨結(jié)構(gòu)；(b)、三跨三盾(61)由一個主體盾構(gòu)(32)和二個附屬盾構(gòu)(33)構(gòu)成三跨結(jié)構(gòu)。
參見圖18，采用現(xiàn)有五心暗挖法(17)敷設(shè)非盾構(gòu)托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(56)，然后敷設(shè)結(jié)構(gòu)拱板構(gòu)成復(fù)合拱板，地工結(jié)構(gòu)(10)在復(fù)合拱板下逆作施工。
參見圖19，采用現(xiàn)有直墻暗挖法(18)敷設(shè)非盾構(gòu)托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(56)，然后敷設(shè)結(jié)構(gòu)頂板構(gòu)成復(fù)合頂板，地工結(jié)構(gòu)(10)在復(fù)合頂板下逆作施工。
參見圖20，通用自立暗挖結(jié)構(gòu)(1)開發(fā)二跨四層城市地下空間。城市地下空間設(shè)計為城公隧道(175)，地下一層為管廊(171)，地下二層為商業(yè)建筑(172)，地下三層為地下快車(173)，地下四層為污水設(shè)施(174)。通用自立暗挖結(jié)構(gòu)(1)可在不同地質(zhì)條件下任意開發(fā)地下空間。
結(jié)合施工流程，進一步說明參見圖2，圖8，支護結(jié)構(gòu)頂進傳力方式超管結(jié)構(gòu)(39)、邊管結(jié)構(gòu)(40)、支護結(jié)構(gòu)(41)和注漿管(163)等——補償千斤頂(143)——補償支座結(jié)構(gòu)(43)；盾構(gòu)頂進傳力方式盾構(gòu)(4)——盾構(gòu)千斤頂(89)——盾構(gòu)支座結(jié)構(gòu)(45)。邊管千斤頂(90)、超管千斤頂(93)、箱涵千斤頂(91)頂桿千斤頂(92)、注漿千斤頂(80)等統(tǒng)稱為補償千斤頂(143)。托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(48)作為盾構(gòu)支座結(jié)構(gòu)(45)可選用結(jié)構(gòu)支座(126)、復(fù)合支座(127)或工具支座(128)其中一種。盾構(gòu)(4)工作程序超管結(jié)構(gòu)(39)、邊管結(jié)構(gòu)(40)、支護結(jié)構(gòu)(41)等頂進——土方開挖——盾構(gòu)(4)頂進——敷設(shè)托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(48)?；＝Y(jié)構(gòu)(47)為柔性鋼板(85)構(gòu)成，隨盾構(gòu)(4)頂進，園管肋梁(86)固定于模架(88)上，盾構(gòu)(4)頂進時，柔性鋼板(85)在園管肋梁(86)上滑動，頂進達(dá)到一個灌注長度(144)，設(shè)置預(yù)制縱撐(87)，支撐模架(88)，然后抽出園管肋梁(86)灌注托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(48)混凝土。同步注漿(81)工藝；同步注漿(81)在箱形結(jié)構(gòu)(44)內(nèi)進行，同步注漿(81)隨盾構(gòu)(4)頂進同步進行。同步頂壓(82)工藝盾構(gòu)(4)頂進達(dá)到一個灌注長度(144)，先設(shè)置預(yù)制縱撐(87)，然后支撐模架(88)，同步頂壓(82)于現(xiàn)澆混凝土澆灌前進行。除支護結(jié)構(gòu)(41)外，箱涵式盾構(gòu)(24)與頂桿式盾構(gòu)(26)完全相同。實質(zhì)上，通用式盾構(gòu)(4)基本結(jié)構(gòu)由挖土結(jié)構(gòu)(42)、箱形結(jié)構(gòu)(44)、盾構(gòu)支座結(jié)構(gòu)(45)、滑模結(jié)構(gòu)(47)等構(gòu)成。
參見圖2、圖8、圖9、圖10，隨道式、網(wǎng)板式托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(51、52)的預(yù)制縱撐(87)和框架式、坑道式托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(53、54)拱板的預(yù)制縱撐(87)，以及框架式托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(53)的上、中、下、底縱框梁(131、132、133、134)和坑道式托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(54)的上、下縱撐梁(138、139)等均為盾構(gòu)結(jié)構(gòu)支座(126)。
參見圖7，步履支護結(jié)構(gòu)(105)施工流程(a)、當(dāng)箱涵擋土板(106)與替換擋土板(109)重疊時，箱涵擋土板(106)一側(cè)為支護面(36)，替換擋土板(109)一側(cè)為開挖面(37)；(b)、箱涵擋土板(106)的固定箱涵板(107)向前頂進；(c)、箱涵擋土板(106)的前活塞板(108)向前頂進與固定箱涵板(107)構(gòu)成箱涵擋土板(106)，滯土(104)于箱涵擋土板(106)和替換擋土板(109)之間，支護面(36)和開挖面(37)于箱涵擋土板(106)和替換擋土板(109)兩側(cè)；(d)、替換擋土板(109)的后活塞板(110)向前頂進，此時，土體開始從替換擋土板(109)的活動替換板(111)擠出；(e)、替換擋土板(109)的活動替換板(111)向前頂進與后活塞板(110)重疊構(gòu)成替換擋土板(109)，箱涵擋土板(106)又與替換擋土板(109)重疊，替換擋土板(109)一側(cè)已有一個支護頂進長度(83)的擠出土可供開挖，步履支護結(jié)構(gòu)(105)依次循環(huán)頂進。
參見圖13，逆作不等間接托轉(zhuǎn)法(155)按二跨五盾(63)不等組合盾構(gòu)(28)施工，其工藝流程(a)、施工實體盾構(gòu)(30)，包含逆作拱絞(162)；(b)、施工虛擬盾構(gòu)(31)，與實體盾構(gòu)(30)構(gòu)成不等組合盾構(gòu)(28)；(c)、施工支承柱(5)；(d)、施工縱梁(6)，按逆作工藝，逆作拱絞(162)與縱梁(6)相連形成托換拱板(2)，托換拱板(2)由轉(zhuǎn)換支撐(3)和逆作支承體系(34)共同承擔(dān)；(e)、拆除豎中墻(70)，托換拱板(2)已由轉(zhuǎn)換支撐(3)轉(zhuǎn)換至逆作支承體系(34)上，托換拱板(2)及其復(fù)蓋地層(14)均由逆作支承體系(34)支承；(f)、施工結(jié)構(gòu)拱板(73)構(gòu)成復(fù)合拱板(74)；(g)、拆除底拱(69)，地工結(jié)構(gòu)(10)在其復(fù)合拱板(74)下逆作施工。
參見圖14，正作不等間接托轉(zhuǎn)法(55)按二跨五盾(63)不等組合盾構(gòu)(28)施工，其工藝流程(a)、施工實體盾構(gòu)(30)，(b)、施工虛擬盾構(gòu)(31)，與實體盾構(gòu)(30)構(gòu)成不等組合盾構(gòu)(28)；(c)、施工支承柱(5)；(d)、施工縱梁(6)，按正作工藝，托換拱板(2)與縱梁(6)相連形成正作拱絞(120)；其它工藝流程與逆作不等間接托轉(zhuǎn)法相同。
參見圖16，相等間接托轉(zhuǎn)法(156)按二跨二盾(60)相等組合盾構(gòu)(29)施工，其工藝流程(a)、施工主體盾構(gòu)(32)；(b)、施工附屬盾構(gòu)(33)，與主體盾構(gòu)(32)構(gòu)成相等組合盾構(gòu)(29)；(c)、施工支承柱(5)；(d)、在主體盾構(gòu)(32)內(nèi)施工縱梁(6)和結(jié)構(gòu)拱板(73)；(e)、在附屬盾構(gòu)(33)施工縱梁(6)；(f)、拆除豎中墻(70)、底拱(69)；(g)、在附屬盾構(gòu)(33)內(nèi)施工結(jié)構(gòu)拱板(73)，地工結(jié)構(gòu)(10)在其復(fù)合拱板(74)下逆作施工。
參見圖17，不等直接托轉(zhuǎn)法(157)按二跨五盾(63)不等組合盾構(gòu)(28)施工，其工藝流程(a)、施工實體盾構(gòu)(30)；(b)、在實體盾構(gòu)(30)內(nèi)施工支承柱(5)；(c)、在實體盾構(gòu)(30)內(nèi)支承柱(5)上施工縱梁(6)，縱梁(6)上設(shè)置縱梁軌道(170)；(d)、拆除豎中墻(70)和頂進虛擬盾構(gòu)(31)兩者錯位同步施工，但縱向距離不宜過長，視地質(zhì)特性而定。(e)、施工結(jié)構(gòu)拱板(73)構(gòu)成復(fù)合拱板(74)，地工結(jié)構(gòu)(10)在其復(fù)合拱板(74)下逆作施工。
逆作不等間接托轉(zhuǎn)法(155)、正作不等間接托轉(zhuǎn)法(55)、相等間接托轉(zhuǎn)法(156)和不等直接托轉(zhuǎn)法(157)的施工流程和拱絞構(gòu)造均可根據(jù)地工結(jié)構(gòu)(10)要求設(shè)計，但各種托轉(zhuǎn)法原則不變。
權(quán)利要求
1.一種通用自立暗挖結(jié)構(gòu)(1)由地層托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(9)和暗挖逆作結(jié)構(gòu)(35)兩者構(gòu)成，是目前地下空間開發(fā)唯一的關(guān)鍵核心技術(shù)，其特征在于所述的地層托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(9)有盾構(gòu)托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(48)和非盾構(gòu)托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(8)二種方法，盾構(gòu)托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(48)由托換拱板(2)和轉(zhuǎn)換支撐(3)構(gòu)成，采用通用式盾構(gòu)(4)施工盾構(gòu)托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(48)，按其工藝可分為間接托轉(zhuǎn)法(158)和直接托轉(zhuǎn)法(159)，間接托轉(zhuǎn)法(158)可分為不等間接托轉(zhuǎn)法(157)和相等間接托轉(zhuǎn)法(156)二種，不等間接托轉(zhuǎn)法(157)又可分為逆作不等間接托轉(zhuǎn)法(155)和正作不等間接托轉(zhuǎn)法(55)二種，直接托轉(zhuǎn)法(159)僅采用不等直接托轉(zhuǎn)法(157)，非盾構(gòu)托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(8)采用五心暗挖法(17)和直墻暗挖法(18)施工，暗挖逆作結(jié)構(gòu)(35)由逆作支承體系(34)和托換拱板(2)構(gòu)成，托換拱板(2)支承復(fù)蓋地層(14)，地工結(jié)構(gòu)(10)在其托換拱板(2)下逆作施工，逆作支承體系(34)由支承柱(5)和縱梁(6)構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通用自立暗挖結(jié)構(gòu)(1)，其特征在于所述的通用式盾構(gòu)(4)，由超管結(jié)構(gòu)(39)、邊管結(jié)構(gòu)(40)、支護結(jié)構(gòu)(41)、挖土結(jié)構(gòu)(42)、補償支座結(jié)構(gòu)(43)、箱形結(jié)構(gòu)(44)、滑模結(jié)構(gòu)(47)和盾構(gòu)支座結(jié)構(gòu)(45)等構(gòu)成，基本結(jié)構(gòu)由挖土結(jié)構(gòu)(42)、箱形結(jié)構(gòu)(44)、滑模結(jié)構(gòu)(47)和盾構(gòu)支座結(jié)構(gòu)(45)構(gòu)成，通用式盾構(gòu)(4)采用動態(tài)補償機理設(shè)計，確保支護面(36)土體始終處于穩(wěn)定狀態(tài)，各種盾構(gòu)更換組裝在注漿式盾構(gòu)(23)內(nèi)進行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的通用自立暗挖結(jié)構(gòu)(1)，其特征在于所述的盾構(gòu)托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(48)由托換拱板(2)和轉(zhuǎn)換支撐(3)構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)形式有隧道式托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(51)、網(wǎng)板式托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(52)、框架式轉(zhuǎn)托結(jié)構(gòu)(53)和坑道式托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(54)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的通用自立暗挖結(jié)構(gòu)(1)，其特征在于所述的托換拱板(2)為隧道式托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(51)、網(wǎng)板式托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(52)、框架式托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(53)、坑道式托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(54)的頂拱(68)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的通用自立暗挖結(jié)構(gòu)(1)，其特征在于所述的轉(zhuǎn)換支撐(3)在隧道式托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(51)和網(wǎng)板式托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(52)中，是指豎中墻(70)和豎邊墻(71)；在框架式托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(53)中，是指豎框柱(136)；在坑道式托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(54)中，是指坑道支撐(140)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通用自立暗挖結(jié)構(gòu)(1)，其特征在于所述的暗挖逆作結(jié)構(gòu)(35)逆作支承體系(34)和托換拱板(2)構(gòu)成，托換拱板(2)支承復(fù)蓋地層(14)，地工結(jié)構(gòu)(10)在其托換拱板(2)下逆作施工。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通用自立暗挖結(jié)構(gòu)(1)，其特征在于所述的逆作支承體系(34)由支承柱(5)和縱梁(6)構(gòu)成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的通用自立暗挖結(jié)構(gòu)(1)，其特征在于所述的不等組合盾構(gòu)(28)由實體盾構(gòu)(30)和虛擬盾構(gòu)(31)構(gòu)成，虛擬盾構(gòu)(31)支承于實體盾構(gòu)(30)的附著式軌道(142)上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的通用自立暗挖結(jié)構(gòu)(1)，其特征在于所述的相等組合盾構(gòu)(29)由主體盾構(gòu)(32)和附屬盾構(gòu)(33)構(gòu)成，附屬盾構(gòu)(33)支承于主體盾構(gòu)(32)的附著式軌道(142)上。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或6所述的通用自立暗挖結(jié)構(gòu)(1)，其特征在于所述的逆作不等間接托轉(zhuǎn)法(155)是在不等組合盾構(gòu)(28)內(nèi)，先利用實體盾構(gòu)(30)施工轉(zhuǎn)換支撐(3)，再利用虛擬盾構(gòu)(31)施工托換拱板(2)，托換拱板(2)由逆作拱絞(162)支承，逆作拱絞(162)由轉(zhuǎn)換支撐(3)支承，然后在實體盾構(gòu)(30)施工逆作支承體系(34)，最后將托換拱板(2)由轉(zhuǎn)換支撐(3)轉(zhuǎn)換至逆作支承體系(34)上。
11.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或6所述的通用自立暗挖結(jié)構(gòu)(1)，其特征在于所述的正作不等間接托轉(zhuǎn)法(55)是在不等組合盾構(gòu)(28)內(nèi)，先利用實體盾構(gòu)(30)施工轉(zhuǎn)換支撐(3)，再利用虛擬盾構(gòu)(31)施工托換拱板(2)，然后在實體盾構(gòu)(30)施工逆作支承體系(34)，縱梁(6)與托換拱板(2)相連形成正作拱絞(120)，最后將托換拱板(2)由轉(zhuǎn)換支撐(3)轉(zhuǎn)換至逆作支承體系(34)上。
12.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或7所述的通用自立暗挖結(jié)構(gòu)(1)，其特征在于所述的相等間接托轉(zhuǎn)法(156)是在相等組合盾構(gòu)(29)內(nèi)，先依次施工主體盾構(gòu)(32)、附屬盾構(gòu)(33)，建立托換拱板(2)和轉(zhuǎn)換支撐(3)，然后在主體盾構(gòu)(32)和附屬盾構(gòu)(33)內(nèi)施工逆作支承體系(34)和結(jié)構(gòu)拱板(73)，并將其復(fù)合拱板(74)由轉(zhuǎn)換支撐(3)轉(zhuǎn)換至逆作支承體系(34)上。
13.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或6所述的通用自立暗挖結(jié)構(gòu)(1)，其特征在于所述的不等直接托轉(zhuǎn)法(157)是在不等組合盾構(gòu)(28)內(nèi)，先于實體盾構(gòu)(30)內(nèi)施工逆作支承體系(34)的支承柱(5)和縱梁(6)，并在縱梁(6)上設(shè)置縱梁軌道(170)，然后，借助縱梁軌道(170)由虛擬盾構(gòu)(31)直接施工托換拱板(2)——頂拱(68)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的通用自立暗挖結(jié)構(gòu)(1)，其特征在于所述的動態(tài)補償支護結(jié)構(gòu)(124)按動態(tài)補償機理設(shè)計，其結(jié)構(gòu)形式有注漿支護結(jié)構(gòu)(125)、箱涵支護結(jié)構(gòu)(49)、頂桿支護結(jié)構(gòu)(50)、蜂窩支護結(jié)構(gòu)(101)、步履支護結(jié)構(gòu)(105)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1或2或13所述的通用自立暗挖結(jié)構(gòu)(1)，其特征在于所述的注漿支護結(jié)構(gòu)(125)是采用注漿管(163)注漿(水泥和化學(xué)劑)的方法改變地質(zhì)特性，構(gòu)成支護結(jié)構(gòu)(41)。
16.根據(jù)權(quán)利要求1或2或13所述的通用自立暗挖結(jié)構(gòu)(1)，其特征在于所述的頂桿支護結(jié)構(gòu)(50)由可調(diào)頂桿(25)構(gòu)成。
17.根據(jù)權(quán)利要求1或2或13所述的通用自立暗挖結(jié)構(gòu)(1)，其特征在于所述的單元箱涵(21)由前檐(97)、箱涵段(98)和頂撐段(100)構(gòu)成，單元箱涵(21)外壁設(shè)有箱涵外滑軌(84)。
18.根據(jù)權(quán)利要求1或2或13或16所述的通用自立暗挖結(jié)構(gòu)(1)，其特征在于所述的箱涵支護結(jié)構(gòu)(49)由多單元箱涵(21)及其滯土(104)構(gòu)成。
19.根據(jù)權(quán)利要求1或2或13或16所述的通用自立暗挖結(jié)構(gòu)(1)，其特征在于所述的蜂窩支護結(jié)構(gòu)(101)由單元箱涵(21)、蜂窩結(jié)構(gòu)(102)及其滯土(104)構(gòu)成。
20.根據(jù)權(quán)利要求1或2或13或16所述的通用自立暗挖結(jié)構(gòu)(1)，其特征在于所述的步履支護結(jié)構(gòu)(105)由箱涵擋土板(106)和替換擋土板(109)構(gòu)成，兩板交替頂進。
21.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的通用自立暗挖結(jié)構(gòu)(1)，其特征在于所述的箱形結(jié)構(gòu)(44)由多個箱形鋼結(jié)構(gòu)(65)構(gòu)成。
22.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的通用自立暗挖結(jié)構(gòu)(1)，其特征在于所述的單層滑模結(jié)構(gòu)(79)為托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(48)的外層模板采用滑模工藝，內(nèi)層模板按常規(guī)支模。
23.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的通用自立暗挖結(jié)構(gòu)(1)，其特征在于所述的雙層滑模結(jié)構(gòu)(129)為托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(48)內(nèi)、外兩層模板均采用滑模工藝。
24.根據(jù)權(quán)利要求1或2或16所述的通用自立暗挖結(jié)構(gòu)(1)，其特征在于所述的同步注漿(81)是通過箱形結(jié)構(gòu)(44)進行同步注漿。
25.根據(jù)權(quán)利要求1或2或17所述的通用自立暗挖結(jié)構(gòu)(1)，其特征在于所述的同步頂壓(82)由預(yù)制縱撐(87)、現(xiàn)澆混凝土和模架(88)等組成，及時有效地進行同步頂壓。
26.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的通用自立暗挖結(jié)構(gòu)(1)，其特征在于所述的頂壓高噴注漿(145)為多噴結(jié)構(gòu)(147)，隨通用式盾構(gòu)(4)水平頂壓，高壓噴漿改善、提高土體地質(zhì)特性。
27.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的通用自立暗挖結(jié)構(gòu)(1)，其特征在于所述的模架有二種功能，一是支撐功能；二是盾構(gòu)頂進功能。
28.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的通用自立暗挖結(jié)構(gòu)(1)，其特征在于所述的結(jié)構(gòu)支座(126)，在隧道式托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(51)和網(wǎng)板式托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(52)中，由預(yù)制縱撐(87)構(gòu)成；在框架式托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(53)中，由預(yù)制縱撐(87)、上縱框梁(131)、中縱框梁(132)、下縱框梁(133)和底縱框梁(134)等構(gòu)成；在坑道式托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(54)中，由預(yù)制縱撐(87)、上縱撐梁(138)和下縱撐梁(139)等構(gòu)成。
29.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的通用自立暗挖結(jié)構(gòu)(1)，其特征在于所述的復(fù)合支座(127)在隧道式托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(51)和網(wǎng)板式托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(52)中，由預(yù)制縱撐(87)與模架(88)構(gòu)成；在框架式托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(53)中，由預(yù)制縱撐(87)、上縱框梁(131)、中縱框梁(132)、下縱框梁(133)、底縱框梁(134)等與模架(88)構(gòu)成；在坑道式托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(54)中，由預(yù)制縱撐(87)、上縱撐梁(138)、下縱撐梁(139)等與模架(88)構(gòu)成。模架(88)應(yīng)支撐于托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(48)上。
30.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的通用自立暗挖結(jié)構(gòu)(1)，其特征在于所述的工具支座(128)由模架(88)構(gòu)成，模架(88)為鋼結(jié)構(gòu)，支承于托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(48)的軌道上，頂進支座應(yīng)支撐于托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(48)上。
31.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的通用自立暗挖結(jié)構(gòu)(1)，其特征在于所述的隧道式托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(51)由頂拱(68)、底拱(69)、豎中墻(70)和豎邊墻(71)等構(gòu)成。
32.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的通用自立暗挖結(jié)構(gòu)(1)，其特征在于所述的網(wǎng)板式托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(52)由頂拱(68)和開有混凝土孔洞(160)的底拱(69)、豎中墻(70)、豎邊墻(71)等構(gòu)成。
33.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的通用自立暗挖結(jié)構(gòu)(1)，其特征在于所述的框架式托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(53)由頂拱(68)、上縱框梁(131)、中縱框梁(132)、下縱框梁(133)、底縱框梁(134)、底仰框梁(135)、豎框柱(136)和基底板(137)構(gòu)成，頂拱(68)由豎框柱(136)支承，豎框柱(136)通過基底板(137)設(shè)置于天然地基(168)上。
34.據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的通用自立暗挖結(jié)構(gòu)(1)，其特征在于所述的坑道式托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(54)由頂拱(68)、上縱撐梁(138)、下縱撐梁(139)、坑道支撐(140)和坑道橫向底系桿(141)等構(gòu)成，頂拱(68)由坑道支撐(140)支承，坑道支撐(140)設(shè)置于天然地基(168)上。
35.根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的通用自立暗挖結(jié)構(gòu)(1)，其特征在于所述的多逆作工藝是指暗挖逆作結(jié)構(gòu)(35)采用結(jié)構(gòu)柱逆作、支承柱逆作和拱絞逆作等多種逆作工藝。
36.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通用自立暗挖結(jié)構(gòu)(1)，其特征在于所述的五心非盾構(gòu)托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(7)，采用五心暗挖法(17)施工。
37.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通用自立暗挖結(jié)構(gòu)(1)，其特征在于所述的直墻非盾構(gòu)托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(16)采用直墻暗挖法(18)施工。
全文摘要
本發(fā)明融合暗挖和土建等現(xiàn)有技術(shù)研發(fā)的新型暗挖結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)由地層托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)和暗挖逆作結(jié)構(gòu)構(gòu)成。地層托轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)由托換拱板和轉(zhuǎn)換支撐構(gòu)成；暗挖逆作結(jié)構(gòu)由逆作支承體系和托換拱板構(gòu)成，托換拱板支承復(fù)蓋地層，地工結(jié)構(gòu)在其下逆作施工。本發(fā)明是目前唯一能開發(fā)任意地下空間的關(guān)鍵核心暗挖技術(shù)，采用前瞻、兼容、可塑、以及“以人為本”的設(shè)計理念，建立“城市公共隧道”(集管廊、商場、地下快車、污水設(shè)施等于一體)，綜合開發(fā)城市地下空間，確保資源建筑可持續(xù)發(fā)展。
文檔編號E21D9/00GK1431385SQ0214369
公開日2003年7月23日 申請日期2002年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月28日
發(fā)明者彭高培 申請人:彭高培