抗隆支護結構的製作方法
2023-06-14 10:53:42 3

本發明屬於支護結構、地下空間資源開發利用。
背景技術:
多年以來,人類社會實現汽車地下化,解決交通「擁堵」,確保城市可持續發展,備受世界各國政府和學者關注。不能汽車地下化的癥結在於石化燃料汽車嚴重「汙染」,不能確保地下空間綠色環保。地下空間嚴重「汙染」,汽車地下化受阻,釀成城市「綜合症」。兩害相權取其輕,國際社會對「汙染」和「綜合症」兩者權衡利弊,苦澀地接受城市「綜合症」,認同城市「綜合症」帶來苦不堪言,甚至令人恐懼的城市交通,無條件接受城市「擁堵」,這樣殘酷的現實全球城市必須面對,無一倖免。地鐵視為人類社會解決城市交通「擁堵」最高智慧。理性是人類發展的基礎。
此一時,彼一時。今天,隨著汽車換代,無汙染的電動汽車推廣應用,本世紀為汽車地下化世紀、地下空間開發世紀當之無愧。但現有抗力支護結構不能實現地下空間開發施工安全。可以肯定,人類社會應該結束對地下空間資源開發全憑地質特性左右,工程不安全,惡性事故頻發的歷史。為此,面對地下空間開發世紀,研究一種嶄新的抗隆支護結構取代現有抗力支護結構乃當務之急。抗隆支護結構按現行結構設計規範執行,可適時地進行動態監測,是保障地下空間開發行之有效的「最佳工法」,名至實歸。
技術實現要素:
本發明的目的是提供一種新的支護理論,能有效地克服現有支護理論的缺陷,實現城市地下空間安全開發利用。一種抗隆支護結構是建立在梁板結構基礎上,受力模型為水平荷載—頂撐多孔護壁豎向牆板支護結構—頂撐結構,其結構有頂撐多孔護壁豎向牆板支護結構、沉梁縱梁、頂撐結構、抗隆結構、以及多孔護壁沉箱,及其施工法。
進一步的,所述頂撐多孔護壁豎向牆板支護結構由多個多孔護壁組成,多孔護壁由縱向護壁和橫向護壁組成;
所述頂撐多孔護壁豎向牆板支護結構的多孔護壁有多孔預製護壁和多孔逆作護壁兩種;
所述頂撐多孔護壁豎向牆板支護結構,按其結構,由多孔護壁、豎向牆板和縱梁組成;
所述多孔護壁的多孔有安全孔和出土孔兩種;
所述多孔護壁的多孔數量根據地質特性和支護深度確定;
所述豎向牆板孔的大小取決於支護結構設計和施工操作。
進一步的,所述沉梁縱梁由多個雙井筒沉梁組成,雙井筒沉梁 由雙井筒沉梁底座和工具井筒組成,沉梁縱梁為實心結構;
所述沉梁縱梁通過連續牆頂撐頂撐連續牆,使其連續牆變為可任意頂撐的連續牆;
所述可任意頂撐連續牆應設計縱梁;
所述可任意頂撐連續牆,其連續牆頂撐應設置於連續牆接頭處。
進一步的,所述頂撐結構為沉梁頂撐;沉梁頂撐由雙井筒沉梁底座和工具井筒組成,沉梁頂撐為實心結構;
所述沉梁頂撐兩端與支承柱或支護結構連接,構成底板結構下面的縱橫頂撐結構。
進一步的,所述抗隆結構有二:一、單一抗隆結構;二、組合抗隆結構;
所述單一抗隆結構由倒懸臂支護結構和抗隆隔離牆組成;
所述倒懸臂支護結構設置於沉梁頂撐下面;
所述抗隆隔離牆位於倒懸臂支護結構下面,兩者為絞接;
所述組合抗隆結構由單一抗隆結構和配重結構組成;
所述配重結構有三:一、混凝土配重結構;二、凍土配重結構;三、土體配重結構;
所述混凝土配重結構由旋噴樁和填充樁組成;
所述凍土配重結構由凍結土層組成;
所述土體配重結構由加壓T形沉井、加壓T形沉井內和上面填土,以及加壓T形沉井的注漿孔向外注漿構成的注漿結石組成。
進一步的,所述多孔護壁沉箱 的安全孔和出土孔設計根據頂撐多孔護壁豎向牆板支護結構設計,其沉箱模型有二:一、多孔預製加壓沉箱;二、複合多孔沉箱;
所述多孔預製加壓沉箱,由多孔預製護壁和沉箱底座組成,多孔預製護壁為預製結構,通過多孔預製護壁豎向結構將多個多孔預製護壁連成整體,然後將多孔預製護壁與沉箱底座 的多孔預製護壁加固段加固連接,構成多孔預製加壓沉箱;
所述複合多孔沉箱由沉箱底座和沉箱滑動模板組成,其模型有二:一、多孔預製加壓沉箱;二、多孔逆作加壓沉箱,多孔預製加壓沉箱,由多孔預製護壁沉箱底座組成,沉箱滑動模板不滑動,多孔預製護壁直接加壓於沉箱底座上,所以,沉箱稱其為多孔預製加壓沉箱,用於上部;多孔逆作加壓沉箱由多孔逆作護壁與沉箱底座構成,多孔逆作護壁依靠沉箱滑動模板成型,多孔逆作護壁加壓於沉箱底座上,所以,沉箱稱其為多孔逆作加壓沉箱; 用於下部,多孔預製護壁與多孔逆作護壁兩者敷設長度隨工程而異;
所述複合多孔沉箱的多孔逆作加壓沉箱,按功能,由沉箱底座和沉箱滑動模板組成,按縱向,有下沉滑動段、護壁澆灌段和沉箱底座段三種;
所述複合多孔沉箱的多孔逆作加壓沉箱,其多孔逆作護壁模型有二:一、頂撐多孔逆作護壁;二、無撐多孔逆作護壁;
所述護壁澆灌段 模型有二:一、頂撐澆灌段;二、無撐澆灌段,頂撐澆灌段採用I型頂撐;無撐澆灌段不設頂撐,其水平荷載由沉箱滑動模板承擔;
所述下沉滑動段和護壁澆灌段由沉箱滑動模板敷設,隨其多孔逆作加壓沉箱下滑成型,沉箱底座段即沉箱底座,為機械挖掘工作室。
進一步的,所述施工法有多孔護壁沉箱施工法、沉梁縱梁施工法、沉梁頂撐 施工法和配重結構施工法四種。
進一步的,所述多孔護壁沉箱施工法用於頂撐多孔護壁豎向牆板支護結構,其施工法有二:一、多孔預製加壓沉箱施工法;二、複合多孔沉箱施工法;
所述多孔預製加壓沉箱施工法是通過沉箱底座,將多孔預製護壁下沉至設計標高;
所述多孔逆作加壓沉箱的多孔逆作護壁施工法有二:一、頂撐多孔逆作護壁施工法;二、無撐多孔逆作護壁施工法;
所述頂撐多孔逆作護壁施工法採用I型頂撐,其施工順序:土方開挖沉箱下沉,逐一敷設I型頂撐;敷設豎向牆板孔模板,澆灌多孔逆作護壁,兩者多次重複施工,直至支護結構達到設計標高;
所述無撐多孔逆作護壁施工不設頂撐,可採取施工措施:一、增設非整體內層沉箱滑動模板;二、豎向牆板採用滑動模板與常規支模結合,各自發揮特性;三、設置懸吊底模板,施工順序:、土方開挖沉箱下沉;、多孔逆作護壁澆灌,兩者多次重複施工,直至支護結構達到設計標高;
所述縱梁施工措施有二:一、施工措施;二、結構措施,施工措施是指接頭間隙土層開挖,確保縱梁貫通;結構措施是指縱梁僅敷設縱向護壁,不敷設橫向護壁,縱向護壁設計為鋼筋混凝土豎向結構板,鋼筋混凝土豎向結構板應按規範設計,確保縱梁施工安全;
所述多孔逆作護壁混凝土施工:外層採用沉箱滑動模板,裡層採用豎向牆板孔模板;
所述下沉滑動段需要保持正常下沉不斷地小幅度滑動下沉,其下沉滑動段不能因土方停止開挖,而「終止」多孔逆作加壓沉箱下沉,致使沉箱滑動模板與縱向護壁的混凝土產生粘結;
所述護壁澆灌段為下沉高度,即每次多孔逆作護壁混凝土澆灌高度;
所述縱梁結構鋼筋就位方法有二:一、沉箱法;二、插入法,沉箱法是指縱梁結構鋼筋隨多孔逆作加壓沉箱下沉就位;插入法是指縱梁結構鋼筋直接插入豎向牆板孔內就位;
所述豎向牆板與縱梁施工是在沉箱下沉後,即多孔護壁敷設後,從下而上逐一交替施工,先施工豎向牆板,後施工縱梁,兩者逐一向上敷設。
進一步的,所述沉梁縱梁,其施工順序:、單個雙井筒沉梁逐一下沉至設計標高,每個雙井筒沉梁的接頭間隙和連續牆頂撐均應保持足夠的操作空間,避免影響工程施工;、雙井筒沉梁,通過頂板支護和兩側支護,建立接頭間隙支護工作室;、挖掘接頭間隙土層,貫通雙井筒沉梁底座;、敷設連續牆頂撐支護工作室;、澆灌連續牆頂撐和沉梁縱梁鋼筋混凝土。
進一步的,所述沉梁頂撐施工法,其施工順序:、雙井筒沉梁下沉至設計標高;、採用水平千斤頂敷設兩側支護和頂板支護,建立節點支護工作室;、開挖節點支護工作室土方;、節點鋼筋綁紮和混凝土澆灌;、雙井筒沉梁鋼筋混凝土澆灌;、拆除工具井筒。
進一步的,所述配重結構施工法有三:一、混凝土配重結構施工法;二、凍土配重結構 施工法;三、土體配重結構施工法;
所述混凝土配重結構施工順序:先施工旋噴樁;後施工填充樁;
所述凍土配重結構 施工採用凍結土層施工;
所述土體配重結構施工順序:加壓T形沉井下沉;敷設沉井底座底板鋼筋混凝土;沉井底座內和上面填土。
附圖說明
圖1、頂撐支護結構:平面圖。
圖2、頂撐支護結構:(2)剖面圖(A-A)。
圖3、混凝土配重結構平面圖。
圖4、凍土配重結構平面圖。
圖5、土體配重結構平面圖。
圖6、加壓T形沉井圖:加壓T形沉井立面圖。
圖7、加壓T形沉井圖:(2)加壓T形沉井變為土體配重結構圖。
圖8、雙井筒沉梁圖:平面圖。
圖9、雙井筒沉梁圖:(2)橫剖面圖(A-A)。
圖10、雙井筒沉梁圖:(3)縱剖面圖(B-B)。
圖11、沉梁頂撐施工流程圖:雙井筒沉梁頂撐下沉至設計標高。
圖12、沉梁頂撐施工流程圖:(2)採用水平千斤頂頂兩側支護和頂板支護建立節點支護工作室。
圖13、沉梁頂撐施工流程圖:(3)節點支護工作室內挖土。
圖14、沉梁頂撐施工流程圖:(4)節點鋼筋綁紮和混凝土澆灌。
圖15、沉梁頂撐施工流程圖:(5)雙井筒沉梁鋼筋混凝土澆灌和工具井筒拆除。
圖16、沉梁縱梁和連續牆頂撐施工圖:連續牆已施工,雙井筒沉梁下沉至設計標高(立面)。
圖17、沉梁縱梁和連續牆頂撐施工圖:(2)雙井筒沉梁建立接頭間隙支護工作室(立面)。
圖18、沉梁縱梁和連續牆頂撐施工圖:(3)挖掘接頭間隙土層貫通雙井筒沉梁底座(立面)。
圖19、沉梁縱梁和連續牆頂撐施工圖:(4)敷設連續牆頂撐支護工作室平面。
圖20、沉梁縱梁和連續牆頂撐施工圖:(5)豎向剖面(A-A):澆灌連續牆頂撐和沉梁縱梁鋼筋混凝土。
圖21、沉梁縱梁和連續牆頂撐施工圖:(6)豎向剖面(B-B):澆灌沉梁縱梁鋼筋混凝土。
圖22、組合抗隆結構頂撐支護結構地下工程施工流程圖(橫剖面):連續牆和支承柱施工。
圖23、組合抗隆結構頂撐支護結構地下工程施工流程圖(橫剖面):(2)逆作樓板施工。
圖24、組合抗隆結構頂撐支護結構地下工程施工流程圖(橫剖面):(3)中層逆作梁施工。
圖25、組合抗隆結構頂撐支護結構地下工程施工流程圖(橫剖面):(4)沉梁縱梁和連續牆頂撐施工。
圖26、組合抗隆結構頂撐支護結構地下工程施工流程圖(橫剖面):(5)沉梁頂撐和配重結構施工。
圖27、組合抗隆結構頂撐支護結構地下工程施工流程圖(橫剖面):(6)下部土方開挖和底板結構施工。
圖28、組合抗隆結構頂撐支護結構地下工程施工流程圖(橫剖面):(7)下層結構柱、牆板結構施工。
圖29、組合抗隆結構頂撐支護結構地下工程施工流程圖(橫剖面):(8)上層結構柱、牆板結構施工。
圖30、單一多孔沉箱敷設頂撐多孔護壁豎向牆板支護結構圖:(1)立面。
圖31、單一多孔沉箱敷設頂撐多孔護壁豎向牆板支護結構圖:(2)剖面(A-A):多孔預製護壁平面。
圖32、單一多孔沉箱敷設頂撐多孔護壁豎向牆板支護結構圖:(3)剖面(B-B):多孔逆作加壓沉箱橫剖面。
圖33、複合多孔沉箱敷設頂撐多孔護壁豎向牆板支護結構圖:立面。
圖34、複合多孔沉箱敷設頂撐多孔護壁豎向牆板支護結構圖:(2)剖面(A-A):多孔預製護壁平面。
圖35、複合多孔沉箱敷設頂撐多孔護壁豎向牆板支護結構圖:(3)剖面(B-B):多孔逆作護壁平面。
圖36、複合多孔沉箱敷設頂撐多孔護壁豎向牆板支護結構圖:(4)剖面(C-C):多孔預製護壁和頂撐多孔逆作護壁。
圖37、複合多孔沉箱敷設頂撐多孔護壁豎向牆板支護結構圖:(5)剖面(C-C):多孔預製護壁和無撐多孔逆作護壁。
圖38、I型頂撐逆作護壁加壓沉箱圖:立面(I型頂撐多孔逆作護壁)。
圖39、I型頂撐逆作護壁加壓沉箱圖:(2)剖面(A-A):下沉滑動段。
圖40、I型頂撐逆作護壁加壓沉箱圖:(3)剖面(B-B):護壁澆灌段。
圖41、I型頂撐逆作護壁加壓沉箱圖:(4)剖面(C-C):沉箱底座段。
圖42、I型頂撐逆作護壁加壓沉箱施工流程(縱剖面)圖:一次土方開挖沉箱下沉逐一敷設I型頂撐。
圖43、I型頂撐逆作護壁加壓沉箱施工流程(縱剖面)圖:(2)一次敷設孔模板澆灌逆作護壁混凝土。
圖44、I型頂撐逆作護壁加壓沉箱施工流程(縱剖面)圖:(3)二次土方開挖沉箱下沉逐一敷設I型頂撐。
圖45、I型頂撐逆作護壁加壓沉箱施工流程(縱剖面)圖:(4)二次敷設孔模板澆灌逆作護壁混凝土。
其中:1 支護結構 2 單一抗隆結構 3 組合抗隆結構 4 頂撐支護結構地下工程 6 抗隆隔離牆 7 頂撐支護結構 8非頂撐支護結構 9 混凝土配重結構 10 凍土配重結構 11 土體配重結構 12多孔預製護壁加固段 13多孔預製護壁豎向結構 14 多孔護壁沉箱 15 多孔預製加壓沉箱 16 多孔預製護壁 17 豎向荷載 18 水平荷載 19 隆起荷載 20多孔護壁 22 底板結構 23 倒懸臂支護結構 24 支承柱 25 結構柱 26 牆板結構 27 混凝土配重 28 凍土配重 29 土體配重 31 旋噴樁 32 填充樁 33 注漿結石 34 凍結土層 35 複合多孔沉箱 36 加壓T形沉井 37 注漿孔 38 沉井底座 39 沉井底座底板 40 頂撐多孔逆作護壁 41無撐多孔逆作護壁 43 連續牆 44 連續牆接縫 45 連續牆頂撐 46 頂撐澆灌段 47 無撐澆灌段 48 縱向護壁 49 橫向護壁 50 沉箱底座 51 沉箱滑動模板 52 豎向牆板孔模板 54 絞接 55 土層 56 雙井筒沉梁 58 雙井筒沉梁底座 59沉梁縱梁 60 逆作樓板 61 中層逆作梁 64 沉梁頂撐 65 工具井筒 66 頂板支護 67 兩側支護 68支護工作室 71 頂撐結構 72 抗隆結構 73 配重結構 74 地下工程 75 多孔逆作加壓沉箱 76 下沉滑動段 77 護壁澆灌段 78 沉箱底座段 79 千斤頂 80 I型頂撐 81 一次敷設I型頂撐 82 二次敷設I型頂撐 83 三次敷設I型頂撐 84 四次敷設I型頂撐 85 多孔逆作護壁 86 豎向牆板 87 頂撐多孔護壁豎向牆板支護結構 92 安全孔 93 出土孔 94 地面 97 縱梁 98 接頭間隙 99 刃腳頂撐 100 多孔逆作護壁底模板 101 機械挖掘工作室。
具體實施方式
下面結合附圖說明本發明的具體實施方式。
如圖1—圖45所示。
圖1、圖2:頂撐支護結構7採用頂撐多孔護壁豎向牆板支護結構87,豎向荷載17由逆作樓板60承擔;水平荷載18經頂撐多孔護壁豎向牆板支護結構87,由逆作樓板60、中層逆作梁61和沉梁頂撐64承擔;由於地質特性不同,承擔隆起荷載19的抗隆結構72模式有二:一、單一抗隆結構2;二、組合抗隆結構3。單一抗隆結構2由倒懸臂支護結構23和抗隆隔離6組成;組合抗隆結構3由單一抗隆結構2和配重結構73組成。
圖3、圖4、圖5:配重結構73有三:一、混凝土配重結構9;二、凍土配重結構10;三、土體配重結構11。混凝土配重結構9由旋噴樁31和填充樁32構成;凍土配重結構10由凍結土層34構成;土體配重結構11由加壓T形沉井36和注漿結石33構成。加壓T形沉井36由底座沉井38和工具井筒65構成,底座沉井38敷設底座沉井底板39,其加壓T形沉井36的配重為底座沉井38內和上面的土層55,及其自重。
圖6、圖7:加壓T形沉井36由沉井底座38和工具井筒65構成。
圖8、圖9、圖10:雙井筒沉梁56由雙井筒沉梁底座58和工具井筒65組成。
圖11、圖12、圖13、圖14、圖15:沉梁頂撐施工順序:1、雙井筒沉梁56下沉至設計標高;2、採用水平千斤頂79敷設頂板支護66和兩側支護67建立節點支護工作室68;3、開挖節點支護工作室68土方;4、節點鋼筋綁紮和混凝土澆灌;5、雙井筒沉梁56鋼筋混凝土澆灌和工具井筒65拆除,至此,雙井筒沉梁56變為沉梁頂撐64。沉梁頂撐64下沉採用千斤頂79加壓。
圖16、圖17、圖18、圖19、圖20、圖21:沉梁縱梁59和連續牆頂撐45施工順序: 1、連續牆43已施工,雙井筒沉梁56下沉至設計標高;2、雙井筒沉梁56建立接頭間隙98支護工作室68;3、挖掘接頭間隙98土層貫通雙井筒沉梁底座58;4、敷設連續牆頂撐44支護工作室68;5、澆灌連續牆頂撐45和沉梁縱梁59鋼筋混凝土。至此,雙井筒沉梁56變為沉梁縱梁59。沉梁縱梁59可頂撐連續牆43或單樁支護結構,連續牆頂撐45設置於連續牆接縫44處,單樁支護結構為一樁一頂撐。沉梁縱梁59下沉採用千斤頂79加壓。
圖22、圖23、圖24、圖25、圖26、圖27、圖28、圖29:組合抗隆結構3頂撐支護結構地下工程4施工順序:1、連續牆43和支承柱24施工;2、逆作樓板60施工;3、中層逆作梁61施工;4、沉梁縱梁59和連續牆頂撐45施工;5、沉梁頂撐64施工;6、配重結構73施工;7、下部土方開挖和底板結構22施工;8、下層結構柱25、牆板結構26施工;9、上層結構柱25、牆板結構26施工。本圖採用連續牆43非頂撐支護結構8作為支護結構1,通過敷設沉梁縱梁59將非頂撐支護結構8變為頂撐支護結構7;採用沉箱施工的頂撐支護結構,地下工程4無圖,兩種頂撐支護結構7功能特性相同,但對土層地質特性適用各一。
頂撐支護結構地下工程4施工特點有三:一、採用逆作法敷設地面層,使施工期間對城市幹擾最小;二、採用頂撐支護結構7,頂撐結構71和配重結構73構成的抗隆支護結構,結束人類社會敷設地下工程74被巖土工程控制,事故頻發的歷史;三、採用公共隧道模式敷設地下工程74,避免城市經常「拉鏈」,汙染環境,確保城市生活有序。不難看出,即便現有的連續牆43和挖孔樁等非頂撐支護結構8,通過設計措施和施工措施,變為頂撐支護結構7,確是一種行之有效的支護方案。
頂撐支護結構地下工程4施工取決於工程地質特性、支護深度、施工工藝(道作法、正作法),以及土方開挖模式;另外,多維交通路網的路網路段模式有三:一層路段模式、二層路段模式、三層路段模式,所以,其施工具有可變性、多樣性。法無定法。
頂撐支護結構7最大優點是工程縱向開間不受限制,可任意設置,極大限度方便多維交通路網「變線」。一言以蔽之,地下工程74的開發利用,只有摒棄現有支護模式,因工程制宜,不拘一格,才能走出目前的難境。
抗隆支護結構是建立在梁板結構的基礎上,利用工程梁板結構,輔以措施結構實現。現有支護結構有連續牆和單樁(衝擊樁、旋轉樁和挖孔樁)兩類,其支護結構1均為非頂撐支護結構8。頂撐多孔護壁豎向牆板支護結構87簡稱為頂撐支護結構7。所謂頂撐支護結構地下工程4和非頂撐支護結構地下工程5,是指地下工程74的支護結構1可任意頂撐,其工程稱為頂撐支護結構地下工程4;地下工程74的支護結構1不能設置任意頂撐,其工程稱為非頂撐支護結構地下工程5。非頂撐支護結構8可通過結構措施:設置沉梁縱梁59實現抗隆支護結構。
單一抗隆結構2與組合抗隆結構3取決於地質特性,兩者的區別在於配重結構73,前者不設配重結構73,後者設置配重結構73。
圖30、圖31、圖32:頂撐多孔護壁豎向牆板支護結構87採用多孔預製加壓沉箱15敷設。多孔預製加壓沉箱15由多孔預製護壁16和沉箱底座50組成。多孔預製護壁16為預製結構,通過多孔預製護壁豎向結構13將多個多孔預製護壁16連成整體,然後將多孔預製護壁16與沉箱底座50的多孔預製護壁加固段12加固連接,構成多孔預製加壓沉箱15;
多孔預製加壓沉箱15,實際上,沉箱為就地組裝多孔護壁20,對沉箱而言,逐一增加多孔預製護壁16,逐一加壓,逐一下沉,適用於軟土地層。
圖33、圖34、圖35、圖36、圖37:頂撐多孔護壁豎向牆板支護結構87採用複合多孔沉箱35敷設。複合多孔沉箱35由沉箱底座50和沉箱滑動模板51組成,其模型有二:一、多孔預製加壓沉箱15;二、多孔逆作加壓沉箱75,多孔預製加壓沉箱15,由多孔預製護壁16沉箱底座50組成,沉箱滑動模板不滑動,多孔預製護壁16直接加壓於沉箱底座50上,所以,沉箱稱其為多孔預製加壓沉箱75,用於上部;多孔逆加壓沉箱75由多孔逆作護壁85與沉箱底座50構成,多孔逆作護壁85依靠沉箱滑動模板51成型,多孔逆作護壁85加壓於沉箱底座50上,所以,沉箱稱其為多孔逆加壓沉箱75;用於下部,多孔預製護壁16與多孔逆作護壁85兩者敷設長度隨工程而異。
複合多孔沉箱14的多孔逆作加壓沉箱75,按功能,由沉箱底座50和沉箱滑動模板51組成,按縱向,有下沉滑動段76、護壁澆灌段77和沉箱底座段78三種;
複合多孔沉箱14的多孔逆作加壓沉箱75,其多孔逆作護壁85模型有二:一、頂撐多孔逆作護壁40;二、無撐多孔逆作護壁41;
護壁澆灌段 77模型有二:一、頂撐澆灌段46;二、無撐澆灌段47,頂撐澆灌段採用I型頂撐80;無撐澆灌段47不設頂撐,其水平荷載18由沉箱滑動模板51承擔;
下沉滑動段76和護壁澆灌段77由沉箱滑動模板51敷設,隨其多孔逆作加壓沉箱75下滑成型,沉箱底座段78即沉箱底座50,為機械挖掘工作室101。
多孔逆作加壓沉箱75的安全孔92和出土孔93按頂撐多孔護壁豎向牆板支護結構87設計要求確定;
多孔逆作加壓沉箱75的多孔逆作護壁85施工法有二:一、頂撐多孔逆作護壁85施工法;二、無撐多孔逆作護壁85施工法;頂撐多孔逆作護壁85施工法採用I型頂撐80,其施工順序:1土方開挖沉箱下沉,逐一敷設I型頂撐80;2敷設豎向牆板孔模板52,澆灌多孔逆作護壁85,兩者多次重複施工,直至支護結構1達到設計標高。無撐多孔逆作護壁85施工不設頂撐,可採取施工措施:一、增設非整體內層沉箱滑動模板51;二、豎向牆板86採用滑動模板與常規支模結合,各自發揮特性;三、設置懸吊底模板,施工順序:1、土方開挖沉箱下沉;2、多孔逆作護壁85澆灌,兩者多次重複施工,直至支護結構1達到設計標高。
縱梁97施工措施有二:一、施工措施;二、結構措施,施工措施是指接頭間隙98土層55拆除,確保縱梁97貫通;結構措施是指縱梁97僅敷設縱向護壁48,不敷設橫向護壁49,縱向護壁48設計為鋼筋混凝土豎向結構板,鋼筋混凝土豎向結構板應按規範設計,確保縱梁97施工安全。
多孔逆作護壁85混凝土施工:外層採用沉箱滑動模板51,裡層採用豎向牆板孔模板52;
下沉滑動段76需要保持正常下沉(不斷地小幅度滑動下沉),其下沉滑動段76不能因土方停止開挖,而「終止」多孔逆作加壓沉箱75下沉,致使沉箱滑動模板51與縱向護壁48的混凝土產生粘結;
護壁澆灌段77為下沉高度,即每次多孔逆作護壁85混凝土澆灌高度;
縱梁97結構鋼筋就位方法有二:一、沉箱法;二、插入法,沉箱法是指縱梁97結構鋼筋隨多孔逆作加壓沉箱75下沉就位;插入法是指縱梁97結構鋼筋直接插入豎向牆板86孔內就位。
豎向牆板86與縱梁97施工是在沉箱下沉後,即多孔護壁20敷設後,從下而上逐一交替施工,先施工豎向牆板80,後施工縱梁97,兩者逐一向上敷設;
一般沉箱施工特點有二:一是下沉困難;二是四周塌陷。多孔逆作加壓沉箱75下沉容易,但要杜絕塌陷並非易事。要想杜絕塌陷,關鍵是沉箱刃腳設計。如果刃腳按圖面反向設置,刃腳下端增設鋼板段,使其土體向外推擠,前提是四周土體不發生塌陷或隆起。多孔逆作加壓沉箱75刃腳設計不拘一格,法無定法,能否獲得不同地質特性地層應用,不產生地質事故(塌陷或隆起)就是好法。
如果多孔逆作加壓沉箱75較長,地質特性較差,可設置刃腳頂撐99。
圖38、圖39、圖40、圖41:多孔逆作加壓沉箱75按功能,由沉箱底座50和沉箱滑動模板51組成,按縱向,由下沉滑動段76、護壁澆灌段77和沉箱底座段78組成。多孔逆作加壓沉箱75的安全孔92和出土孔93按頂撐多孔護壁豎向牆板支護結構87的要求設計。
現有土木工程千斤頂79模式有二:一是常規液壓千斤頂97;二是滑模空心千斤頂97。千斤頂97是多孔逆作加壓沉箱75的關鍵設備,但由於多孔逆作加壓沉箱75工藝不同,可按實際情況選用。
圖42、圖43、圖44、圖45:頂撐多孔護壁豎向牆板支護結構87採用多孔逆作加壓沉箱75施工法。多孔逆作加壓沉箱75施工順序:土方開挖沉箱下沉,逐一敷設I型頂撐80;敷設豎向牆板孔模板52;安裝多孔逆作護壁底模板100;澆灌多孔逆作護壁85混凝土。下沉與澆灌兩者逐一多次重複敷設,直至支護結構達到設計標高為止。
抗隆支護結構按結構、施工法和結語分別敘述
一、結構
抗隆支護結構按頂撐多孔護壁豎向牆板支護結構、沉梁縱梁、頂撐結構、抗隆結構、配重結構和多孔護壁沉箱分別敘述。
頂撐多孔護壁豎向牆板支護結構
頂撐多孔護壁豎向牆板支護結構,其結構由縱梁、多孔逆作護壁和豎向牆板組成,多孔有安全孔和出土孔兩種,多孔的數量根據地質特性和支護深度確定。所謂頂撐支護結構是指支護結構設置縱梁,頂撐結構設計不受縱梁跨度和層高的限制。這是頂撐支護結構與現有支護結構(地下連續牆和挖孔樁)的根本區別。
沉梁縱梁
沉梁縱梁由多個雙井筒沉梁組成。
頂撐結構
頂撐結構有三:一、逆作樓板;二、中層逆作梁;三、沉梁頂撐。
抗隆結構
抗隆結構有二:一是單一抗隆結構;二是組合抗隆結構。單一抗隆結構由倒懸臂支護結構和抗隆隔離牆組成。倒懸臂設置於沉梁頂撐下面能阻止土體隆起,其結構稱為倒懸臂支護結構。抗隆隔離牆的目的是減緩基坑土體隆起,抗隆隔離牆與倒懸臂支護結構為絞接,其長度視地質特性而定。組合抗隆結構由單一抗隆結構和配重結構組成。
配重結構
配重結構是指基坑土體隆起,設置配重結構抵抗基坑內土體隆起,其結構稱為配重結構,配重結構又稱為虛擬抗隆底板,其結構形式有三:一是混凝土配重結構;二是凍土配重結構;三、土體配重結構;
(1)混凝土配重結構
混凝土配重配重結構由鑽孔樁、旋噴樁和填充樁組成。
(2)凍土配重結構
凍土配重結構由凍土構成。
(3)土體配重結構
土體配重結構是利用加壓格柵T形沉井下沉,沉井設置鋼筋混凝土底板。沉井內和沉井上堆放土體以及沉井自身的重量實現抗隆,其抗隆稱為土體配重抗隆。
多孔護壁沉箱
多孔護壁沉箱有二:一、多孔預製加壓沉箱;二、複合多孔沉箱。
多孔預製加壓沉箱
多孔預製加壓沉箱由多孔預製護壁和沉箱底座組成。
複合多孔沉箱
複合多孔沉箱有兩個層面:一、多孔預製加壓沉箱,由多孔預製護壁和沉箱底座構成,用於上部;二、多孔逆作加壓沉箱。多孔逆作加壓沉箱,按結構由沉箱底座和沉箱滑動模板構成,按縱向分為三段:一、下沉滑動段;二、護壁澆灌段;三、沉箱底座段,用於下部。
二、施工法
抗隆支護結構施工按頂撐多孔護壁豎向牆板支護結構施工法、沉梁縱梁施工法、沉頂撐結構施工法、抗隆結構施工法、配重結構施工法和地下工程施工法分別敘述。
、頂撐多孔護壁豎向牆板支護結構施工法
採用多孔護壁沉箱敷設多孔護壁,將多個多孔護壁連為整體,然後從下而上逐一敷設豎向牆板和縱梁構成頂撐多孔護壁豎向牆板支護結構
2、沉梁縱梁施工法
沉梁縱梁和連續牆頂撐45施工順序: 1、連續牆已施工,雙井筒沉梁下沉至設計標高;2、雙井筒沉梁建立接頭間隙支護工作室;3、挖掘接頭間隙土層貫通雙井筒沉梁底座;4、敷設連續牆頂撐支護工作室;5、澆灌連續牆頂撐和沉梁縱梁鋼筋混凝土。
頂撐結構施工法
頂撐結構施工法有三:一、逆作樓板施工法;二、中層逆作柱施工法;三、沉梁頂撐施工法三種。
(1)逆作樓板施工法
地面樓板採用逆作法施工。
(2)中層逆作梁施工法。
中間樓板結構採用主梁逆作施工,樓板不施工,其方法稱為中層逆作梁施工法。
(3)沉梁頂撐施工法
沉梁頂撐施工按下列程序進行:1、雙井筒沉梁下沉至設計標高;2、採用水平千斤頂敷設頂板支護和兩側支護建立節點支護工作室;3、開挖節點支護工作室土方;4、節點鋼筋綁紮和混凝土澆灌;5、雙井筒沉梁鋼筋混凝土澆灌;6、拆除工具井筒。
抗隆結構施工法
抗隆結構施工法有二:一、支護抗隆施工法;二、組合抗隆施工法。支護抗隆施工法是指隆起荷載僅由支護結構承擔即由倒懸臂支護結構和抗隆隔離牆承擔;組合抗隆施工法由支護抗隆結構施工法和配重結構施工。
配重結構施工法
配重結構施工法有三:一是混凝土配重結構施工法;二是凍土配重結構施工法;三、土體配重結構施工法。
(1)混凝土配重結構施工法
混凝土配重結構施工依次按鑽孔樁施工、旋噴樁施工、填充樁施工順序進行,最終形成混凝土配重結構。
(2)凍土配重結構施工法
凍土配重結構施工是將基坑土體凍結成凍土地層。
(3)土體配重結構施工法
採用加壓T形沉井沉入設計標高,澆灌T形沉井底板;T形沉井內填土;拆除井筒。
地下工程施工法
地下工程施工法有頂撐支護結構地下工程施工法和非頂撐支護結構地下工程施工法兩種。
頂撐支護結構地下工程施工法分單一抗隆結構頂撐支護結構地下工程施工法和組合抗隆結構頂撐支護結構地下工程施工法兩種。
非頂撐支護結構地下工程施工法分單一抗隆結構非頂撐支護結構地下工程施工法和組合抗隆結構非頂撐支護結構地下工程施工法兩種。
三、結語
地下空間開發增加一種全新的支護理論——抗隆支護理論,能確保城市汽車地下化(地下高速公路)施工安全,結束人類社會對地下空間資源開發全憑地質特性左右,工程不安全,惡性事故頻發的歷史。可以肯定,地下空間資源開發利用發生重大的劃時代「革命」,城市交通模式由地鐵模式更換為汽車模式,施工安全獲得保證。換言之,地下道路實現智能交通施工安全獲得保證,以盾構施工工藝為前提的城市地下空間開發將成為歷史。