專利名稱：通用自立暗挖結構的制作方法
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本發(fā)明屬于地下工程暗挖結構地下工程暗挖有盾構、頂進(箱涵、頂管)等形式，但由于盾構、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和頂進等現(xiàn)有暗挖技術，其機理具有結構特性優(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構——通用自立暗挖結構。
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、頂進、管棚、托換、注漿、滑模和逆作等機理、結構、工藝等于一體，獨創(chuàng)的新型暗挖結構，采用前瞻、兼容、可塑、以及“以人為本”的設計理念，建立“城市公共隨道”(簡稱“城公隧道”)，將管廊、商場、地下快車、污水設施等各種建筑設施設置其內(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構，由地層托轉結構與暗挖逆作結構構成?！巴ㄓ米粤ⅰ本哂卸€概念，一是“通用”，“通用”是指暗挖結構應用范圍；一是“自立”，“自立”是指暗挖結構工作機理。“自立”是通用自立暗挖結構的核心，其機理不同于現(xiàn)有新奧、盾構等暗挖機理概念，在暗挖施工過程中，復蓋地層和土壓力等視為結構的豎向和側向設計荷載，其荷載由地工結構自身(或措施)結構承擔，不利用圍巖拱效應和土體抗力來平衡荷載，即使地質特性發(fā)生變化，通過監(jiān)測及時調整結構設計，采取動態(tài)平衡措施確保暗挖結構安全，故稱其暗挖為自立暗挖結構；“通用”是通用自立暗挖結構的關鍵，具有二個層面的含義，一是地質條件，二是結構形式。所謂地質條件是指不同的地質特性，自立暗挖結構均能滿足支護、頂撐、頂進、基礎、抗隆等各項設計要求。所謂結構形式是指暗挖結構應用范圍不受任何空間限制，從采用單體盾構敷設2米以內(nèi)的各種隧道工程直至任意地工結構。
一、地層托轉結構對于復蓋地層而言，盾構暗挖是一種有效的地層托換一般稱為地層托換工藝；盾構暗挖敷設的隧道頂板(拱板)，對復蓋地層而言是地層托換結構，一般簡稱為托換結構。通用自立暗挖結構采用新型通用式盾構，盾構所敷設的結構由托換結構和轉換結構組成。所謂轉換結構是指托換結構先由臨時措施支撐支承，然后轉換到逆作支承體系上，所以稱其臨時措施支撐為轉換結構。通用自立暗挖結構采用通用式盾構敷設的托換結構與轉換結構從結構上和工藝上相融于一體，不易分離，故將托換結構和轉換結構兩者統(tǒng)稱為托轉結構。托轉結構就是現(xiàn)有的隧道，但從功能上和結構上均有差異。敷設托轉結構可分為盾構托轉法(或稱盾構托轉)和非盾構托轉法(或稱非盾構托轉)兩種。應該指出的是通用自立暗挖結構敷設托轉結構主要采用盾構托轉，非盾構托轉應用范圍極小。
(一)盾構托轉盾構托轉不能采用現(xiàn)有盾構技術，因為現(xiàn)有盾構技術不能對復蓋地層進行有效地托轉，所以在論述盾構托轉之前，首先應對一種獨創(chuàng)的新型通用式盾構的機理、結構、工藝等進行闡述。只有掌握通用式盾構才能全面地了解盾構托轉結構和通用自立暗挖結構內(nèi)涵。
* * * * * *現(xiàn)對通用式盾構機理、結構、工藝分別論述如下機理通用式盾構與現(xiàn)有盾構(泥水加壓式等)技術最根本的區(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)補償支護機理設計、盾構頂進貫入，泥土為原狀土體排出。支護面穩(wěn)定設計按擋土支護原理設計，根據(jù)地質特性的差異采用不同的支護結構來平衡土壓力。所謂動態(tài)補償支護機理是指通用式盾構支護結構是隨盾構同步頂進，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，所以通用式盾構支護機理為動態(tài)補償支護機理。通用式盾構與現(xiàn)有盾構兩者支護面平衡土壓力的機理不同，其結構、工藝以及防止地表沉降的方法等也大相徑庭。
結構通用式盾構由超管結構、邊管結構、支護結構、挖土結構、補償支座結構、箱形結構、滑模結構、盾構支座結構等構成。按現(xiàn)有一般的盾構概念，盾構支座結構不屬盾構結構，但由于通用式盾構的特殊性，廣義地將盾構支座結構歸納為盾構范圍較為“合理”。在非軟土地層，有時采用敞開施工無需設置支護結構等，通用式盾構基本結構由挖土結構、箱形結構、滑模結構、盾構支座結構構成。
超管結構通過超前管進行頂壓高噴攪拌或加壓注漿，改變前方(縱向)橫截面地層的地質特性，形成橫截面隔水防滲幕墻。
邊管結構邊管結構由多根可調式鋼管構成，頂板邊管為預支護、預支撐；兩側邊管為預支護；底板邊管為預抗隆。工作模型有二一是懸臂結構，邊管結構固定于支承結構上，由支承結構支承；二是簡支結構，一端固定于支承結構上，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。
支護結構支護結構采用動態(tài)補償支護機理，其核心是在盾構支護面產(chǎn)生失穩(wěn)前，盾構支護能及時地動態(tài)對土體進行補償支護，在整個盾構頂進行過程中，能確保支護面土體穩(wěn)定，所以稱盾構支護為動態(tài)補償支護結構。按其結構形式，支護結構可分為無柵支護結構、注漿支護結構、格柵支護結構三種。格柵支護結構可分為頂桿支護結構、箱涵支護結構、蜂窩支護結構、步履支護結構等四種。其中注漿支護結構、頂桿支護結構、箱涵支護結構、蜂窩支護結構、步履支護結構均為動態(tài)補償支護結構。
*無柵支護結構堅硬地層，縱向不設置任何支護結構，開挖面為敞開式有序開挖，一般稱為無柵支護結構。
*注漿支護結構通過頂桿、超管、邊管頂壓高噴攪拌或加壓注漿(水泥、化學劑)改變地層特性；開挖面無需設置支護結構，土層采用開鑿挖掘施工，其支護稱為注漿支護結構。
*頂桿支護結構頂桿支護結構由可調頂桿構成頂桿格柵支護結構(簡稱頂桿支護結構)，適用于非軟弱地層。
*箱涵支護結構箱涵支護結構由多單元箱涵構成箱涵格柵支護結構(簡稱箱涵支護結構)，適用于軟弱地層。所謂單元箱涵是指方形、矩形、拱形等的鋼板結構，由前檐、滯土、頂進(導向)三段組成。從功能上單元箱涵可分為支護結構和頂撐結構兩部分，前檐段可控制盾構頂進長度(縱長)，中間段為滯土段，屬于頂撐結構段(又是挖土工作場所)。支護結構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構屬于導向結構；對盾構而言頂撐結構屬于挖土結構。單元箱涵數(shù)量、規(guī)格等根據(jù)截面大小和地質特性確定。
*蜂窩支護結構蜂窩支護結構由單元箱涵、蜂窩結構及其滯土構成，故稱為箱涵蜂窩支護結構(簡稱為蜂窩支護結構)。
*步履支護結構步履支護結構可分為箱涵式步履支護結構和盾構式步履支護結構。箱涵式步履支護結構由多個單元箱涵構成，單元箱涵內(nèi)設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構(簡稱為箱涵式步履支護結構)。箱涵擋土板由固定箱涵板和前活塞板構成。替換擋土板由后活塞板和活動替換板構成。箱涵擋土板和替換擋土板均可根據(jù)地質特性條件，將其板設計成開口式、絞鏈式、氣囊式等形式。盾構式步履支護結構原理與箱涵式步履支護結構相同，前者是以盾構為依托，又稱為整體式步履支護結構，后者以單元箱涵為依托，又稱為分離式步履支護結構。步履支護結構可設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，分離式步履支護結構的單元箱涵外滑軌可以取消，單元箱涵以及盾構間采用平面滑移，以確保支護面穩(wěn)定。
通用式盾構根據(jù)不同的支護結構，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。無柵支護結構、頂桿支護結構為重疊式狀態(tài)，注漿支護結構、蜂窩支護結構、步履支護結構為隔離式狀態(tài)，箱涵支護結構兩種狀態(tài)(重疊式和隔離式狀態(tài))都可能出現(xiàn)。支護結構的工作面可用頂進與開挖概念表示頂桿支護結構為先挖后頂；注漿支護結構、蜂窩支護結構、步履支護結構為先頂后挖；箱涵支護結構采用先頂后挖、邊頂邊挖或先挖后頂均可，視單元箱涵結構與地質特性而定。
挖土結構挖土結構為挖土作業(yè)場所，采用人工挖土其挖土結構長度應滿足施工作業(yè)，機械挖土其挖土結構長度應滿足液壓鏟安裝。
補償支座結構頂桿、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構上，補償支座結構由補償支座橫梁和補償支座縱梁構成，固定于盾構上。橫梁與豎梁的傳力關系(前后)視結構幾何尺寸而定。
箱形結構箱形結構由多個箱形鋼結構拼裝組合而成，所以又稱為箱形結構。箱形結構的主要功能是設置盾構千斤頂，確保通用式盾構頂進，所以又稱為頂進結構。因開挖面泥土坍塌和超挖等原因造成的土層松動和空隙，通過箱形結構能及時地加壓注漿填實，所以也稱為同步注漿結構。
滑模結構托轉結構為預制縱撐與現(xiàn)澆混凝土復合結構，采用滑模工藝，故稱其(盾構)結構為滑模結構。預制縱撐有兩個作用一是外模(柔性鋼板)支撐作用；二是盾構頂進作用?；＝Y構可分為單層滑模結構和雙層滑模結構二種托轉結構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)結構為單層滑模結構；托轉結構內(nèi)、外模板均采用滑模工藝稱其(盾構)結構為雙層滑模結構。單層滑模結構的外層模板由柔性鋼板和園管肋梁構成，柔性鋼板固定于盾構上，是盾構的組成部分，隨盾構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；雙層滑模結構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上，活動式模板專為安裝預制縱撐而設置，其滑模工藝與外層滑模相同。模架通過滑模結構(柔性鋼板)整體頂壓復蓋地層，填充其空隙，防止地表產(chǎn)生沉降，具有同步頂壓作用，所以滑模結構又稱為同步頂壓(結構)。顯然，只有在滑模工藝的前提下，盾構才具有同步頂壓能力，避免復蓋地層產(chǎn)生沉降。
盾構支座結構托轉結構實際上就是隧道，按理不屬于盾構結構范畸，由于通用式盾構的頂進工作機理不同于現(xiàn)有盾構，除采用預制縱撐作為盾構頂進支座外，還可采用預制縱撐與模架共同工作，或單獨采用模架作為支座，廣義地將盾構頂進支座歸納于通用式盾構較為合理。盾構支座結構可分為結構支座；復合支座；工具支座三種。
*結構支座托轉結構由預制縱撐與現(xiàn)澆混凝土復合而成，盾構千斤頂直接頂撐于預制縱撐上，稱其預制縱撐為結構支座。預制縱撐可采用平接和榫接二種，平接采用化學粘劑，榫接采用硫磺膠泥。結構支座縱向傳力方式為盾構——盾構千斤頂——托轉結構(預制縱撐)。
*復合支座當托轉結構的預制縱撐不能滿足頂進設計要求時，采用頂制縱撐與模架構成復合支座。復合支座縱向傳力方式為盾構——盾構千斤頂——托轉結構(預制縱撐)與模架(模架支撐于混凝土托轉結構上)共同工作。
*工具支座工具支座是盾構千斤頂直接支撐于模架上，模架支撐于托轉結構上，盾構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——盾構千斤頂——模架——托轉結構。
模架具有二種功能一是模板支撐功能；二是盾構頂進功能。托轉結構混凝土是通過模架敷設，所以模架具有模板支撐功能；盾構頂進是通過模架完成，所以模架具有盾構頂進功能。按其工藝模架可分為整體滑動式和移動裝備式兩種。三種支座模架的構造基本相同，結構設計取決于頂進力。
頂壓高噴注漿采用多噴結構。所謂多噴結構是指頂噴頭設置多層多根倒刺管，倒刺管設有噴漿孔能進行高噴注漿。頂噴頭安裝于可調鋼管、注漿管端部，隨盾構水平頂進。采用高壓噴漿原理，改變土體地質特性，達到預支護、預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按地質特性確定。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，達到改善、提高土體地質特性的目的，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。
工藝通用式盾構施工分二步第一步為拼裝。在掌子面上將超管結構、邊管結構、支護結構、挖土結構、補償支座結構、箱形結構和滑模結構等進行拼裝。第二步為施工。通用式盾構將頂進分為支護頂進和盾構頂進二個頂進體系。盾構頂進依托托轉結構，支護頂進依托盾構，盾構頂進，支護頂進支撐于托轉結構上，兩者依次循環(huán)進行，多次循環(huán)達到一個灌注長度，然后拼裝模架施工托轉結構混凝土。
通用式盾構按其結構的特點可稱為補償動態(tài)支護式盾構和滑模式盾構，按其支護機理可分為無柵式盾構、注漿式盾構、格柵式盾構、頂桿式盾構、箱涵式盾構、蜂窩式盾構、步履式盾構等形式。注漿式盾構除作為通用式盾構形式之一外，還能為各種盾構調整變換提供一個工作場所(掌子面)，所以注漿式盾構又稱為裝備式盾構。不同地質特性條件的地層，通用式盾構均有相應的支護結構，使之與地質特性相適用，確保盾構支護面穩(wěn)定。在裝備式盾構內(nèi)能簡捷、靈活地調整變換成為各種形式的盾構，也只有具備上述特性的盾構才有強大的生命力，成為名符其實的通用式盾構。
* * * * * *通過對通用式盾構論述，現(xiàn)有盾構與通用式盾構工作機理的根本性區(qū)別已經(jīng)一目了然。通用式盾構除具有一般盾構敷設(各類)隧道的功能外；另外還有一個特別重要功能——地層托轉功能。通用式盾構托換結構是指盾構敷設的托轉結構拱板，一般稱為托換拱板；轉換結構是指盾構敷設的托轉結構拱板的支撐，一般稱為轉換支撐。通用自立暗挖結構的盾構托轉不能采用現(xiàn)有盾構，因為現(xiàn)有盾構工作機理(截面僅限于園形)不能滿足通用自立暗挖結構對地層托轉的要求，采用通用式盾構是唯一的選擇。單體通用式盾構敷設的托轉結構由兩豎墻和頂、底板構成(頂、底板根據(jù)要求設計為平板、拱板均可，一般宜采用拱板，拱板是否需要設置拉桿按結構計算確定)，外形可根據(jù)需要設計成任意形狀，本身具有良好的托轉特性，但由于地質特性、跨度大小，復蓋地層高度等多方影響，要在不同地質特性條件下，對各類地工結構頂板進行托換，確保復蓋地層安全可靠，即使采用單體通用式盾構也未必能如愿以償，其關鍵是應對單體盾構模式、托轉結構形式等重新審視，統(tǒng)籌兼顧、全面優(yōu)化。優(yōu)化措施有三一是組合盾構；二是多元結構；三是多樣工藝?，F(xiàn)分別敘述。
1、組合盾構組合盾構由單體盾構構成。根據(jù)地質特性，復蓋地層高度和結構跨度等差異，組合盾構可分不等組合盾構(一跨多盾)和相等組合盾構(一跨一盾)二種。
(1)、不等組合盾構不等組合盾構是指跨度與盾構數(shù)量不相等，即一跨多盾構，如一跨三盾，二跨五盾等。不等組合盾構由實體盾構與虛擬盾構構成。適用于軟弱地層，一般采用注漿式、格柵式盾構。不等組合盾構的實體盾構與虛擬盾構各自單獨敷設，但應先實體盾構，后虛擬盾構，兩者錯位敷設。
A、實體盾構實體盾構為單體通用式盾構，對組合盾構和通用自立暗挖結構有著舉足輕重的影響，盾構設計應兼顧二個要求一是拱絞支座；二是工作場所；實體盾構拱板外形設計應有利于拱絞支座設計，實體盾構拱板只需稍加調整修改以及構造處理，拱板外形幾何尺寸很容易變換為拱絞支座，所以，實體盾構又稱為支座盾構。拱絞支座分為逆作拱絞和正作拱絞二種。逆作拱絞設計除受盾構拱板外形幾何尺寸限制外，也與拱絞自身設計有關，逆作拱絞可根據(jù)地質特性、復蓋地層高度等采用多種結構形式，如橫梁、復合等逆作拱絞。正作拱絞設計主要考慮托換拱板與縱梁的豎向標高。逆作支承體系的支承柱和縱梁均于實體盾構內(nèi)敷設，是逆作支承體系的工作場所，所以，實體盾構又稱為工作盾構。實體盾構截面大小應根據(jù)地質特性、工程設計和支承柱、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、虛擬盾構虛擬盾構是相對實體盾構而言，虛擬盾構位于兩實體盾構之間，盾構只設置頂板和底板，不需要豎墻，或僅設置頂板，不設置底板，所以稱為虛擬盾構。虛擬盾構利用拱板將復蓋地層等托換，所以，虛擬盾構又稱為(地層)托換盾構；在虛擬盾構下面拆除豎墻并進行上方開挖等施工，所以，虛擬盾構又稱為施工盾構；虛擬盾構支承于實體盾構的附著式軌道上，所以，虛擬盾構也稱為軌道盾構。虛擬盾構是否需要設置底板，主要取決于虛擬盾構的托轉結構的基礎、抗隆設計。
(2)、相等組合盾構相等組合盾構是指跨度與盾構數(shù)量相等，即一跨一盾。盾構由主體盾構與附屬盾構構成，適用于較好地層，一般采用無柵式盾構。相等組合盾構的主體盾構與附屬盾構兩者錯位敷設。
A、主體盾構主體盾構為單體通用式盾構，在相等組合盾構中，主體盾構只有一個，其它均為附屬盾構，主體盾構內(nèi)敷設二根縱梁及其支承柱，主體盾構豎向高度應滿足逆作支承體系施工要求。
B、附屬盾構附屬盾構是相對主體盾構而言，附屬盾構僅有頂板、底板、一側豎墻等三面，其盾構必須依托于主體盾構，附屬盾構僅敷設一根縱梁(支承柱)。
2、托轉結構現(xiàn)有盾構施工地工結構，隧道是唯一的結構形式。通用式盾構除敷設隧道外，另外還有一個重要功能是為開發(fā)地工結構提供托轉結構。托轉結構既可以是隧道，亦可以是坑道，其結構形式具有多元性。托轉結構有三種功能，一是支承功能，二是支護功能，三是頂進功能。支承功能是指托轉結構能支承復蓋地層等豎向荷載，地基地耐力和底板抗隆均應滿足設計要求；支護功能是指托轉結構的豎墻能平衡側向土壓力；頂進功能是指托轉結構能給盾構提供安全的頂進力，確保盾構頂進。根據(jù)地質特性、復蓋地層高度和結構跨度不同，托轉結構可分為隧道式托轉結構，網(wǎng)板式托轉結構，框架式托轉結構，坑道式托轉結構四種。
(1)、隧道式托轉結構所謂隧道式托轉結構，托轉結構為隧道結構，但不是一般管片式隧道結構，而是采用滑模工藝由預制縱撐與現(xiàn)澆混凝土復合而成的鋼筋混凝土隧道結構。為方便逆作支承體系施工，可在豎墻與底板上設置施工需要的各種施工工作孔洞。
(2)、網(wǎng)板式托轉結構所謂網(wǎng)板式托轉結構，托轉結構除托換拱板外，在兩側豎墻和底拱上有規(guī)律的設置園形孔洞，使結構(豎墻與底板)形成網(wǎng)狀形，所以稱為網(wǎng)板式托轉結構。網(wǎng)板式托轉結構除有較好的結構整體性能外，另有豎墻與底拱容易拆除、工程造價便宜等優(yōu)點。
(3)、框架式托轉結構所謂框架式托轉結構，托轉結構除托換拱板外，兩側豎墻和底板等三面均按框架結構設計，其結構由拱板結構，支撐結構和仰拱結構構成，所以稱為框架式托轉結構。拱板結構主要是托換復蓋地層；支撐結構是支撐豎向荷載和承擔側向土壓力；仰拱結構實際上是拱板基礎，由仰拱梁和底板構成，底板可設計成懸臂式和簡支式?？蚣苁酵修D結構的頂板結構采用預制縱撐與現(xiàn)澆混凝土復合而成，支撐結構和仰拱結構采用預制混凝土結構或工具式鋼結構均可。
(4)、坑道式托轉結構所謂坑道式托轉結構，托轉結構的托換拱板由坑道支撐承擔，坑道支撐直接設置于天然地基上，底部可設置橫向底系桿，以加強其結構整體性。很顯然，坑道式托轉結構適用于復蓋地層淺、跨度小的堅硬地層。
敷設虛擬盾構和從屬盾構依托于實體盾構和主體盾構的托轉結構，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)化設計方案。實體盾構、主體盾構的托轉結構上設置附著式軌道，虛擬盾構、從屬盾構在其附著式軌道上頂進，實體盾構、主體盾構的托轉結構應滿足虛擬盾構和眾屬盾構(施工期間)的頂撐、頂進、基礎、抗隆等各項支承設計要求，可見，實體盾構、主體盾構的托轉結構產(chǎn)生二種荷載狀態(tài)，一是設計荷載狀態(tài)；二是施工荷載狀態(tài)。虛擬盾構、從屬盾構敷設的托轉結構，只承受復蓋地層豎向荷載，稱其托轉結構荷載狀態(tài)為設計荷載狀態(tài)；實體盾構和主體盾構敷設的托轉結構除承擔自身結構復蓋地層豎向荷載(設計荷載狀態(tài))外，還應承擔虛擬盾構、從屬盾構所產(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、從屬盾構敷設的托轉結構僅有設計荷載狀態(tài)，實體盾構、主體盾構敷設的托轉結構應同時考慮設計荷載狀態(tài)和施工荷載狀態(tài)。
采用不等組合盾構敷設托轉結構，其拱絞(支座)除與實體盾構拱板外形幾何尺寸有關外，更重要的還是取決于托轉結構自身的設計，實際上，拱絞(支座)上部取決于盾構設計，下部取決于拱絞(支座)自身設計與逆作支承體系縱梁(高低)。
隧道式、網(wǎng)板式、框架式、坑道式托轉結構的拱板為托換結構；隧道式、網(wǎng)板式托轉結構的豎中墻、豎邊墻以及框架式托轉結構的框架柱和坑道式托轉結構的坑道支撐等均為轉換結構，屬于臨時措施支撐。實體盾構、主體盾構與虛擬盾構、從屬盾構的荷載狀態(tài)不相同，所以在同一組合盾構中，各種托轉結構形式可能交替使用，例如，在不等組合盾構中，實體盾構采用網(wǎng)板式托轉結構，虛擬盾構采用框架式托轉結構。應該指出的是托轉結構設計應按有關現(xiàn)行結構設計規(guī)范，根據(jù)地質特性、復蓋地層高度、結構跨度等對支護、頂撐、頂進、基礎、抗隆等各項進行結構計算。托轉結構的托換結構(拱板)采用現(xiàn)澆滑摸；轉換結構等可采用現(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制結構和工具式鋼結構二種，一般情況下，隧道式、網(wǎng)板式托轉結構的轉換結構采用現(xiàn)澆滑模；框架式、坑道式托轉結構的轉換結構采用組合拼裝。
3、托轉工藝根據(jù)施工工藝，盾構托轉可分為間接盾構托轉法(簡稱間接托轉法)和直接盾構托轉法(簡稱直接托轉法)二種。
(1)間接托轉法所謂間接托轉法是指托換拱板先由托轉結構的轉換支撐支承，然后在托轉結構內(nèi)敷設逆作支承體系，將托換拱板從轉換支撐轉換至逆作支承體系(縱梁)上，也就是先托換拱板后轉換支撐，所以間接托換法又稱為先托換后轉換。間接托轉法適用于不等組合盾構和相等組合盾構，其法可分為不等間接托轉法和相等間接托轉法二種。
A、不等間接托轉法間接托轉法用于不等組合盾構施工，其法稱為不等間接托轉法，按其拱絞工藝不等間接托轉法可分為逆作不等間接托轉法與正作不等間接托轉法二種。
(A)逆作不等間接托轉法復合拱板的拱絞采用逆作工藝施工，其不等間接托轉法稱為逆作不等間接托轉法，工藝流程(a)、施工實體盾構(包含逆作拱絞)；(b)、施工虛擬盾構，與實體盾構構成不等組合盾構，托換拱板由臨時措施支撐(轉換支撐)承擔；(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換于逆作支承體系上，托換拱板及其復蓋地層均由逆作體系支承；(f)、施工結構拱板構成復合拱板；(g)、拆除底拱，地工結構在其復合拱板下逆作施工。
(B)正作不等間接托轉法復合拱板的拱絞采用正作工藝施工，其不等間接托轉法稱為正作不等間接托轉法，工藝流程a、實體盾構(無設置逆作拱絞)；b、虛擬盾構(支撐于實體盾構上、下轉角處)；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法相同。
B、相等間接托轉法間接托轉法用于相等組合盾構施工，其法稱為相等間接托轉法，工藝流程(a)、施工主體盾構；(b)、施工附屬盾構與主體盾構構成相等組合盾構；(c)、施工支承柱；(d)、在主體盾構內(nèi)施工縱梁、結構拱板，結構拱板與托換拱板構成復合拱板；(e)、在附屬盾構施工縱梁；(f)、拆除豎中墻、底拱；(g)、在附屬盾構內(nèi)施工結構拱板，并與托換拱板構成復合拱板，然后，地工結構在其復合拱板下逆作施工。
(2)、直接托轉法(不等直接托轉法)直接托換是指先在托轉結構內(nèi)敷設逆作支承體系，敷設托換拱板直接在逆作支承體系的縱梁上進行，也就是先敷設轉換支撐，然后進行拱板托換，所以直接托換法又稱為先轉換后托換。直接托轉法要求托換拱板直接在逆作支承體系的縱梁上敷設，而相等組合盾構正好相反，而是先建立托換拱板，然后在其下面敷設逆作支承體系，所以直接托轉法不能用于相等組合盾構，僅適用于不等組合盾構。
直接托轉法用于不等組合盾構施工稱為不等直接托轉法，工藝流程(a)、施工實體盾構；(b)、在實體盾構內(nèi)施工支承柱；(c)、在實體盾構內(nèi)支承柱上施工縱梁，縱梁上設置軌道；(d)、拆除豎中墻和施工虛擬盾構，兩者錯位同步進行，虛擬盾構可僅設置托換拱板，不設置底拱；(e)、施工結構拱板構成復合拱板。
從施工工藝、構造處理、工程費用等全面權衡，上述托轉法各具優(yōu)缺，具體應用可根據(jù)地工結構要求選用。
(二)非盾構托轉所謂非盾構托轉是指托轉采用五心法、直墻法等非盾構暗挖工藝，敷設措施襯砌結構，其結構稱為非盾構托轉結構。在非盾構托轉結構內(nèi)建立逆作支承體系(支承柱與縱梁)，然后敷設結構拱板，使拱板(頂板)構成復合拱板。采用五心暗挖法敷設的托轉結構稱為五心非盾構托轉結構，采用直墻暗挖法敷設的托轉結構稱為直墻非盾構托轉結構。非盾構托轉結構按相等組合盾構，一跨一挖。非盾構托轉不論從安全上，還是經(jīng)濟上均無法與盾構托轉相比擬，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構情況下，仍具有方便、靈活的特點。
二、暗挖逆作結構就逆作工藝本身而言，暗挖逆作結構與一般的逆作法并無差異，關鍵是暗挖逆作結構利用逆作支承體系，事先敷設托換拱板，在地工結構施工之前，將復蓋地層有效地進行托換，確保地工結構在托換拱板(頂板)下逆作施工。另外，暗挖逆作結構采用自立支護結構(屬于專利技術，專利號為99215940.7和00206593.2)作為四周的支護結構，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構。自立支護結構屬于自立暗挖結構配套技術，是自立暗挖結構的組成部份。暗挖逆作可以采用結構柱逆作、支承柱逆作和拱絞逆作，一般稱為多逆作工藝。
通用式盾構和通用自立暗挖結構的結構設計應按有關設計規(guī)范執(zhí)行，構造處理以方便施工為妥。通用式盾構和通用自立暗挖結構應用范圍通用式盾構可單獨敷設各類較小的地工結構(如2米以內(nèi)的隧道等)；通用自立暗挖結構可敷設任意地工結構(地下空間)，介于兩者的地工結構應根據(jù)經(jīng)濟比選確定。通用自立暗挖結構利用通用式盾構的特點和土建逆作施工工藝，不僅可以取代現(xiàn)有盾構、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構不同于現(xiàn)有的暗挖技術，其特點是1、暗挖結構設計、施工按我國有關現(xiàn)行規(guī)范執(zhí)行，具有受力明確，結構特性好；2、暗挖結構不受地質特性限制；3、暗挖結構是目前唯一能綜合開發(fā)城市地下空間的暗挖關鍵核心技術，具有巨大的社會效益、經(jīng)濟效益、環(huán)保效益。
下面結合附圖對本發(fā)明的設計原理與結構特征作進一步說明

圖1為本發(fā)明通用自立暗挖結構荷載圖。
圖2為本發(fā)明(單體)箱涵式盾構(隧道式、網(wǎng)板式托轉結構)圖(a)縱截面圖；(b)支護結構橫截面(A-A)圖；(c)箱形結構橫截面(B-B)圖。
圖3為本發(fā)明網(wǎng)板式托轉結構豎墻縱截面圖。
圖4為本發(fā)明單元箱涵支護結構縱截面圖。
圖5為本發(fā)明單元蜂窩支護結構圖(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)明單元步履支護結構縱截面圖。
圖7為本發(fā)明單元步履支護結構施工流程圖。
圖8為本發(fā)明(單體)頂桿式盾構(隧道式、網(wǎng)板式托轉結構)圖(a)為縱截面圖；(b)為支護結構橫截面(A-A)圖。
圖9為本發(fā)明(單體)無柵式盾構(框架式托轉結構)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(坑道式托轉結構)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)為箱形結構橫截面(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法(二跨五盾)施工流程圖。
圖15為本發(fā)明相等組合盾構圖；(a)為二跨二盾圖；(b)為三跨三盾圖。
圖16為本發(fā)明相等間接托轉法(二跨二盾)施工流程圖。
圖17為本發(fā)明不等直接托轉法(二跨五盾)施工流程圖。
圖18為本發(fā)明五心暗挖法托轉結構圖。
圖19為本發(fā)明直墻暗挖法托轉結構圖。
圖20為本發(fā)明城市地下空間綜合開發(fā)圖。
參見圖1，通用自立暗挖結構(1)荷載(15)傳遞方式復蓋地層(14)作為荷載(15)——復合拱板(74)——縱梁(6)——支承柱(5)，地工結構(10)在其復合拱板(74)下逆作施工。
參見圖2，箱涵式盾構(24)由超管結構(39)、邊管結構(40)、箱涵支護結構(49)、挖上結構(42)、補償支座結構(43)、箱形結構(44)、滑模結構(47)和盾構支座結構(45)等構成。超管結構(39)和邊管結構(40)由可調鋼管(38)構成，均可采用一般注漿和頂壓高噴注漿(145)。箱涵支護結構(49)由多單元箱涵(21)構成。頂桿支護結構(50)由可調頂桿(25)構成。挖土結構(42)可安裝液壓設備和單軌(169)。補償支座結構(43)由補償支座橫梁(95)、補償支座豎梁(96)和補償千斤頂(143)構成。箱形結構(44)由箱形鋼結構(65)構成。盾構支座結構(45)由盾構千斤頂(89)和托轉結構(48)構成。
參見圖3，網(wǎng)板式托轉結構(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)板結構。
參見圖4，箱涵支護結構(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，蜂窩支護結構(101)的支護機理是依靠單元箱涵(21)內(nèi)壁、峰窩結構(102)及其滯土(104)平衡土壓力。
參見圖6，步履支護結構(105)是由箱涵擋土板(106)和替換擋土板(109)構成。
參見圖8，頂桿式盾構(26)除將箱涵支護結構(49)換為頂桿支護結構(50)外，其它與箱涵式盾構(24)相同。
參見圖9，采用無柵式盾構(22)敷設框架式托轉結構(53)。
參見圖10，采用無柵式盾構(22)敷設坑道式托轉結構(54)。
參見圖11，圖表示二層四管式頂噴(152)。頂壓高噴注漿(145)是通過可調鋼管(38)、注漿管(163)端部安裝頂噴頭(146)，隨盾構(4)頂進，采用高噴注漿改善上體地質特性。頂噴頭(146)采用多噴結構(147)，多噴結構(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)視地質特性而定。
參見圖12，不等組合盾構(28)為一跨多盾(58)，(a)、二跨五盾(63)由三個實體盾構(30)和二個虛擬盾構(31)構成二跨結構；(b)、三跨七盾(64)由四個實體盾構(30)和三個虛擬盾構(31)構成三跨結構。
參見圖15，相等組合盾構(29)為一跨一盾(59)，(a)、二跨二盾(60)由一個主體盾構(32)和一個附屬盾構(33)構成二跨結構；(b)、三跨三盾(61)由一個主體盾構(32)和二個附屬盾構(33)構成三跨結構。
參見圖18，采用現(xiàn)有五心暗挖法(17)敷設非盾構托轉結構(56)，然后敷設結構拱板構成復合拱板，地工結構(10)在復合拱板下逆作施工。
參見圖19，采用現(xiàn)有直墻暗挖法(18)敷設非盾構托轉結構(56)，然后敷設結構頂板構成復合頂板，地工結構(10)在復合頂板下逆作施工。
參見圖20，通用自立暗挖結構(1)開發(fā)二跨四層城市地下空間。城市地下空間設計為城公隧道(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)，地下四層為污水設施(174)。通用自立暗挖結構(1)可在不同地質條件下任意開發(fā)地下空間。
結合施工流程，進一步說明參見圖2，圖8，支護結構頂進傳力方式超管結構(39)、邊管結構(40)、支護結構(41)和注漿管(163)等——補償千斤頂(143)——補償支座結構(43)；盾構頂進傳力方式盾構(4)——盾構千斤頂(89)——盾構支座結構(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)。托轉結構(48)作為盾構支座結構(45)可選用結構支座(126)、復合支座(127)或工具支座(128)其中一種。盾構(4)工作程序超管結構(39)、邊管結構(40)、支護結構(41)等頂進——土方開挖——盾構(4)頂進——敷設托轉結構(48)?；＝Y構(47)為柔性鋼板(85)構成，隨盾構(4)頂進，園管肋梁(86)固定于模架(88)上，盾構(4)頂進時，柔性鋼板(85)在園管肋梁(86)上滑動，頂進達到一個灌注長度(144)，設置預制縱撐(87)，支撐模架(88)，然后抽出園管肋梁(86)灌注托轉結構(48)混凝土。同步注漿(81)工藝；同步注漿(81)在箱形結構(44)內(nèi)進行，同步注漿(81)隨盾構(4)頂進同步進行。同步頂壓(82)工藝盾構(4)頂進達到一個灌注長度(144)，先設置預制縱撐(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。除支護結構(41)外，箱涵式盾構(24)與頂桿式盾構(26)完全相同。實質上，通用式盾構(4)基本結構由挖土結構(42)、箱形結構(44)、盾構支座結構(45)、滑模結構(47)等構成。
參見圖2、圖8、圖9、圖10，隨道式、網(wǎng)板式托轉結構(51、52)的預制縱撐(87)和框架式、坑道式托轉結構(53、54)拱板的預制縱撐(87)，以及框架式托轉結構(53)的上、中、下、底縱框梁(131、132、133、134)和坑道式托轉結構(54)的上、下縱撐梁(138、139)等均為盾構結構支座(126)。
參見圖7，步履支護結構(105)施工流程(a)、當箱涵擋土板(106)與替換擋土板(109)重疊時，箱涵擋土板(106)一側為支護面(36)，替換擋土板(109)一側為開挖面(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；(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)一側已有一個支護頂進長度(83)的擠出土可供開挖，步履支護結構(105)依次循環(huán)頂進。
參見圖13，逆作不等間接托轉法(155)按二跨五盾(63)不等組合盾構(28)施工，其工藝流程(a)、施工實體盾構(30)，包含逆作拱絞(162)；(b)、施工虛擬盾構(31)，與實體盾構(30)構成不等組合盾構(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)由轉換支撐(3)和逆作支承體系(34)共同承擔；(e)、拆除豎中墻(70)，托換拱板(2)已由轉換支撐(3)轉換至逆作支承體系(34)上，托換拱板(2)及其復蓋地層(14)均由逆作支承體系(34)支承；(f)、施工結構拱板(73)構成復合拱板(74)；(g)、拆除底拱(69)，地工結構(10)在其復合拱板(74)下逆作施工。
參見圖14，正作不等間接托轉法(55)按二跨五盾(63)不等組合盾構(28)施工，其工藝流程(a)、施工實體盾構(30)，(b)、施工虛擬盾構(31)，與實體盾構(30)構成不等組合盾構(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法相同。
參見圖16，相等間接托轉法(156)按二跨二盾(60)相等組合盾構(29)施工，其工藝流程(a)、施工主體盾構(32)；(b)、施工附屬盾構(33)，與主體盾構(32)構成相等組合盾構(29)；(c)、施工支承柱(5)；(d)、在主體盾構(32)內(nèi)施工縱梁(6)和結構拱板(73)；(e)、在附屬盾構(33)施工縱梁(6)；(f)、拆除豎中墻(70)、底拱(69)；(g)、在附屬盾構(33)內(nèi)施工結構拱板(73)，地工結構(10)在其復合拱板(74)下逆作施工。
參見圖17，不等直接托轉法(157)按二跨五盾(63)不等組合盾構(28)施工，其工藝流程(a)、施工實體盾構(30)；(b)、在實體盾構(30)內(nèi)施工支承柱(5)；(c)、在實體盾構(30)內(nèi)支承柱(5)上施工縱梁(6)，縱梁(6)上設置縱梁軌道(170)；(d)、拆除豎中墻(70)和頂進虛擬盾構(31)兩者錯位同步施工，但縱向距離不宜過長，視地質特性而定。(e)、施工結構拱板(73)構成復合拱板(74)，地工結構(10)在其復合拱板(74)下逆作施工。
逆作不等間接托轉法(155)、正作不等間接托轉法(55)、相等間接托轉法(156)和不等直接托轉法(157)的施工流程和拱絞構造均可根據(jù)地工結構(10)要求設計，但各種托轉法原則不變。
權利要求
1.一種通用自立暗挖結構(1)由地層托轉結構(9)和暗挖逆作結構(35)兩者構成，是目前地下空間開發(fā)唯一的關鍵核心技術，其特征在于所述的地層托轉結構(9)有盾構托轉結構(48)和非盾構托轉結構(8)二種方法，盾構托轉結構(48)由托換拱板(2)和轉換支撐(3)構成，采用通用式盾構(4)施工盾構托轉結構(48)，按其工藝可分為間接托轉法(158)和直接托轉法(159)，間接托轉法(158)可分為不等間接托轉法(157)和相等間接托轉法(156)二種，不等間接托轉法(157)又可分為逆作不等間接托轉法(155)和正作不等間接托轉法(55)二種，直接托轉法(159)僅采用不等直接托轉法(157)，非盾構托轉結構(8)采用五心暗挖法(17)和直墻暗挖法(18)施工，暗挖逆作結構(35)由逆作支承體系(34)和托換拱板(2)構成，托換拱板(2)支承復蓋地層(14)，地工結構(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)構成。
2.根據(jù)權利要求1所述的通用自立暗挖結構(1)，其特征在于所述的通用式盾構(4)，由超管結構(39)、邊管結構(40)、支護結構(41)、挖土結構(42)、補償支座結構(43)、箱形結構(44)、滑模結構(47)和盾構支座結構(45)等構成，基本結構由挖土結構(42)、箱形結構(44)、滑模結構(47)和盾構支座結構(45)構成，通用式盾構(4)采用動態(tài)補償機理設計，確保支護面(36)土體始終處于穩(wěn)定狀態(tài)，各種盾構更換組裝在注漿式盾構(23)內(nèi)進行。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的通用自立暗挖結構(1)，其特征在于所述的盾構托轉結構(48)由托換拱板(2)和轉換支撐(3)構成，其結構形式有隧道式托轉結構(51)、網(wǎng)板式托轉結構(52)、框架式轉托結構(53)和坑道式托轉結構(54)。
4.根據(jù)權利要求1或2或3所述的通用自立暗挖結構(1)，其特征在于所述的托換拱板(2)為隧道式托轉結構(51)、網(wǎng)板式托轉結構(52)、框架式托轉結構(53)、坑道式托轉結構(54)的頂拱(68)。
5.根據(jù)權利要求1或2或3所述的通用自立暗挖結構(1)，其特征在于所述的轉換支撐(3)在隧道式托轉結構(51)和網(wǎng)板式托轉結構(52)中，是指豎中墻(70)和豎邊墻(71)；在框架式托轉結構(53)中，是指豎框柱(136)；在坑道式托轉結構(54)中，是指坑道支撐(140)。
6.根據(jù)權利要求1所述的通用自立暗挖結構(1)，其特征在于所述的暗挖逆作結構(35)逆作支承體系(34)和托換拱板(2)構成，托換拱板(2)支承復蓋地層(14)，地工結構(10)在其托換拱板(2)下逆作施工。
7.根據(jù)權利要求1所述的通用自立暗挖結構(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)構成。
8.根據(jù)權利要求1或2所述的通用自立暗挖結構(1)，其特征在于所述的不等組合盾構(28)由實體盾構(30)和虛擬盾構(31)構成，虛擬盾構(31)支承于實體盾構(30)的附著式軌道(142)上。
9.根據(jù)權利要求1或2所述的通用自立暗挖結構(1)，其特征在于所述的相等組合盾構(29)由主體盾構(32)和附屬盾構(33)構成，附屬盾構(33)支承于主體盾構(32)的附著式軌道(142)上。
10.根據(jù)權利要求1或2或3或6所述的通用自立暗挖結構(1)，其特征在于所述的逆作不等間接托轉法(155)是在不等組合盾構(28)內(nèi)，先利用實體盾構(30)施工轉換支撐(3)，再利用虛擬盾構(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)由轉換支撐(3)支承，然后在實體盾構(30)施工逆作支承體系(34)，最后將托換拱板(2)由轉換支撐(3)轉換至逆作支承體系(34)上。
11.根據(jù)權利要求1或2或3或6所述的通用自立暗挖結構(1)，其特征在于所述的正作不等間接托轉法(55)是在不等組合盾構(28)內(nèi)，先利用實體盾構(30)施工轉換支撐(3)，再利用虛擬盾構(31)施工托換拱板(2)，然后在實體盾構(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)由轉換支撐(3)轉換至逆作支承體系(34)上。
12.根據(jù)權利要求1或2或3或7所述的通用自立暗挖結構(1)，其特征在于所述的相等間接托轉法(156)是在相等組合盾構(29)內(nèi)，先依次施工主體盾構(32)、附屬盾構(33)，建立托換拱板(2)和轉換支撐(3)，然后在主體盾構(32)和附屬盾構(33)內(nèi)施工逆作支承體系(34)和結構拱板(73)，并將其復合拱板(74)由轉換支撐(3)轉換至逆作支承體系(34)上。
13.根據(jù)權利要求1或2或3或6所述的通用自立暗挖結構(1)，其特征在于所述的不等直接托轉法(157)是在不等組合盾構(28)內(nèi)，先于實體盾構(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)上設置縱梁軌道(170)，然后，借助縱梁軌道(170)由虛擬盾構(31)直接施工托換拱板(2)——頂拱(68)。
14.根據(jù)權利要求1或2所述的通用自立暗挖結構(1)，其特征在于所述的動態(tài)補償支護結構(124)按動態(tài)補償機理設計，其結構形式有注漿支護結構(125)、箱涵支護結構(49)、頂桿支護結構(50)、蜂窩支護結構(101)、步履支護結構(105)。
15.根據(jù)權利要求1或2或13所述的通用自立暗挖結構(1)，其特征在于所述的注漿支護結構(125)是采用注漿管(163)注漿(水泥和化學劑)的方法改變地質特性，構成支護結構(41)。
16.根據(jù)權利要求1或2或13所述的通用自立暗挖結構(1)，其特征在于所述的頂桿支護結構(50)由可調頂桿(25)構成。
17.根據(jù)權利要求1或2或13所述的通用自立暗挖結構(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)構成，單元箱涵(21)外壁設有箱涵外滑軌(84)。
18.根據(jù)權利要求1或2或13或16所述的通用自立暗挖結構(1)，其特征在于所述的箱涵支護結構(49)由多單元箱涵(21)及其滯土(104)構成。
19.根據(jù)權利要求1或2或13或16所述的通用自立暗挖結構(1)，其特征在于所述的蜂窩支護結構(101)由單元箱涵(21)、蜂窩結構(102)及其滯土(104)構成。
20.根據(jù)權利要求1或2或13或16所述的通用自立暗挖結構(1)，其特征在于所述的步履支護結構(105)由箱涵擋土板(106)和替換擋土板(109)構成，兩板交替頂進。
21.根據(jù)權利要求1或2所述的通用自立暗挖結構(1)，其特征在于所述的箱形結構(44)由多個箱形鋼結構(65)構成。
22.根據(jù)權利要求1或2所述的通用自立暗挖結構(1)，其特征在于所述的單層滑模結構(79)為托轉結構(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)權利要求1或2所述的通用自立暗挖結構(1)，其特征在于所述的雙層滑模結構(129)為托轉結構(48)內(nèi)、外兩層模板均采用滑模工藝。
24.根據(jù)權利要求1或2或16所述的通用自立暗挖結構(1)，其特征在于所述的同步注漿(81)是通過箱形結構(44)進行同步注漿。
25.根據(jù)權利要求1或2或17所述的通用自立暗挖結構(1)，其特征在于所述的同步頂壓(82)由預制縱撐(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)權利要求1或2所述的通用自立暗挖結構(1)，其特征在于所述的頂壓高噴注漿(145)為多噴結構(147)，隨通用式盾構(4)水平頂壓，高壓噴漿改善、提高土體地質特性。
27.根據(jù)權利要求1或2所述的通用自立暗挖結構(1)，其特征在于所述的模架有二種功能，一是支撐功能；二是盾構頂進功能。
28.根據(jù)權利要求1或2或3所述的通用自立暗挖結構(1)，其特征在于所述的結構支座(126)，在隧道式托轉結構(51)和網(wǎng)板式托轉結構(52)中，由預制縱撐(87)構成；在框架式托轉結構(53)中，由預制縱撐(87)、上縱框梁(131)、中縱框梁(132)、下縱框梁(133)和底縱框梁(134)等構成；在坑道式托轉結構(54)中，由預制縱撐(87)、上縱撐梁(138)和下縱撐梁(139)等構成。
29.根據(jù)權利要求1或2或3所述的通用自立暗挖結構(1)，其特征在于所述的復合支座(127)在隧道式托轉結構(51)和網(wǎng)板式托轉結構(52)中，由預制縱撐(87)與模架(88)構成；在框架式托轉結構(53)中，由預制縱撐(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)構成；在坑道式托轉結構(54)中，由預制縱撐(87)、上縱撐梁(138)、下縱撐梁(139)等與模架(88)構成。模架(88)應支撐于托轉結構(48)上。
30.根據(jù)權利要求1或2或3所述的通用自立暗挖結構(1)，其特征在于所述的工具支座(128)由模架(88)構成，模架(88)為鋼結構，支承于托轉結構(48)的軌道上，頂進支座應支撐于托轉結構(48)上。
31.根據(jù)權利要求1或2或3所述的通用自立暗挖結構(1)，其特征在于所述的隧道式托轉結構(51)由頂拱(68)、底拱(69)、豎中墻(70)和豎邊墻(71)等構成。
32.根據(jù)權利要求1或2或3所述的通用自立暗挖結構(1)，其特征在于所述的網(wǎng)板式托轉結構(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)等構成。
33.根據(jù)權利要求1或2或3所述的通用自立暗挖結構(1)，其特征在于所述的框架式托轉結構(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)構成，頂拱(68)由豎框柱(136)支承，豎框柱(136)通過基底板(137)設置于天然地基(168)上。
34.據(jù)權利要求1或2或3所述的通用自立暗挖結構(1)，其特征在于所述的坑道式托轉結構(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)等構成，頂拱(68)由坑道支撐(140)支承，坑道支撐(140)設置于天然地基(168)上。
35.根據(jù)權利要求1或8所述的通用自立暗挖結構(1)，其特征在于所述的多逆作工藝是指暗挖逆作結構(35)采用結構柱逆作、支承柱逆作和拱絞逆作等多種逆作工藝。
36.根據(jù)權利要求1所述的通用自立暗挖結構(1)，其特征在于所述的五心非盾構托轉結構(7)，采用五心暗挖法(17)施工。
37.根據(jù)權利要求1所述的通用自立暗挖結構(1)，其特征在于所述的直墻非盾構托轉結構(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)有技術研發(fā)的新型暗挖結構，其結構由地層托轉結構和暗挖逆作結構構成。地層托轉結構由托換拱板和轉換支撐構成；暗挖逆作結構由逆作支承體系和托換拱板構成，托換拱板支承復蓋地層，地工結構在其下逆作施工。本發(fā)明是目前唯一能開發(fā)任意地下空間的關鍵核心暗挖技術，采用前瞻、兼容、可塑、以及“以人為本”的設計理念，建立“城市公共隧道”(集管廊、商場、地下快車、污水設施等于一體)，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)先權日2002年9月28日
發(fā)明者彭高培 申請人:彭高培