地铁联络横通道水平冻结施工的热固耦合分析

基于考虑相变的热固耦合理论,采用GEO-SLOPE软件模拟地铁联络横通道水平冻结和开挖施工过程,分析地层温度场和位移场的变化规律。结果表明:隧道冻结帷幕交圈的时间约为26d,但需积极冻结到40d,冻结帷幕平均厚度达到120cm,再经过36d的维护冻结期才可实施开挖;在维护冻结期采用比积极冻结期略高的盐水温度,防止了冻土范围继续扩大,避免了隧道开挖过程中遭遇强度较高的冻土;在进行具体的冻结设计时,应结合地层和隧道轮廓线的特点,设定冻结盐水温度、冻结时间、冻结管间距和冻结管数量等参数;对比分析不同冻结帷幕保护下隧道开挖的地层位移场,结果证明冻结对抑制地层变形具有良好的效果,但需要足够的冻结时间方可将地表变形限制在可接受的范围内。     

冻结法在城市地铁矿山法隧道中的应用

冻结法在作为矿山法隧道的一种辅助施工方法,代替了当矿山法隧道浅埋且位于富水的软弱地层时传统的地面注浆、大管棚、小导管、洞内注浆等辅助施工措施。其原理是在隧道周围布置水平冻结孔,并在冻结孔中循环低温盐水,使冻结孔附近的含水地层结冰,形成强度高、封闭性好的冻结壁(冻土帷幕),然后在冻结壁的保护下运用矿山法进行隧道开挖与构筑施工。     

联络通道冻结法施工对盾构隧道影响研究

冻结法加固目前已大量使用于富水地层隧道加固,如盾构始发接收、联络通道开挖。本文依托地铁盾构隧道联络通道工程实例,探究宁波地区冻结法施工过程中黏土冻胀和融沉机理,并通过冻结区温度、位移监测数据分析来讨论联络通道冻结法施工对隧道的影响,得出宁波地层易出现融沉及跟踪注浆的必要性,并得出了冷冻交圈时间及冷冻交圈形成后隧道影响变小,以及联络通道开挖易造成附近隧道结构上浮等结论,为盾构隧道联络通道冻结法施工工程提供借鉴和参考。     

孔隙水含盐量对上海饱和软黏土冻融特性的影响

在河口三角洲地区使用人工地层冻结法修建过江、过海隧道工程时,高含盐量的地层冻结效果不同于以往淡水冻结.以上海市沿江地区软黏土的冻结施工为背景,对不同孔隙水含盐量的重塑软黏土进行单向冻融试验、冻结单轴抗压试验,得到不同孔隙水含盐量下软黏土的热力学特性、冻胀特性、融沉特性,冻结土的强度特性、抵抗变形特性.研究结果表明:孔隙水中的盐分能降低冻结软黏土的抗压强度、弹性模量,给工程带来不利影响;能降低土体的冻胀率、融沉系数,带来有利影响;对传热特性、融沉时间的影响不显著.冻结可以致使孔隙水中的水分子迁移,而对孔隙水中的盐分没有明显的效果.     

人工地层冻结技术在我国城市地下工程中的兴起

以作者亲历的开创性的典型工程,展示了人工地层冻结近10年的发展历程。杨树浦水厂基坑冻结围护工程的独特大胆引用、北京地铁隧道水平冻结的技术攻关,上海、广州地铁隧道水平冻结技术的深化和完善,历史的机遇和从事地下工程建设的科技人员的不懈努力和艰苦奋斗,使得我国人工地层冻结技术跨越到一个新台阶。地层冷冻技术就像技术海洋中的一滴,映射出我国改革开放年代科学技术的蓬勃发展的光辉。     

冻结法应用于山岭隧道高水位充填溶洞的初步探讨

人工地层冻结法作为一种特殊工法在矿井建设中已得到广泛应用，近年来在城市地铁建设中的应用也逐渐增加，但在山岭隧道建设中应用尚少。本文通过对冻结法的基本原理介绍及在一个实际工点(渝怀铁路圆梁山隧道)中对此工法应用的方案研究，阐明了其在山岭隧道工程中的应用范围及可行性，并提出了尚待解决的问题。     

地铁隧道地层人工水平冻结环境影响参数研究

人工地层水平冻结技术在地铁隧道工程应用中有两个关键环境影响因素 :冻胀和融沉产生地层位移以及冻结壁低温对喷射混凝土施工质量的影响程度。通过对冻胀和融沉以及冻结壁低温这两个环境影响参数的理论分析和试验研究 ,阐明冻胀和融沉产生地层位移的计算公式 ,同时认为冻胀和融沉所产生地层位移是可控的 ,并且在低温冻结壁上喷射混凝土初支的质量是有保证的 ,喷射混凝土初支 2 8d强度可达标准试块的 98%。     

兰州地铁砂岩地层联络通道冻结法加固技术分析

为研究冻结法加固技术在强风化砂岩(红砂岩)地层中的适用性,依托兰州地铁1号线联络通道工程,首先介绍地层加固方案,通过经典解析法核算冻结壁平均设计温度。基于包含土体、隧道和联络通道的三维数值模型,讨论施工各阶段的冻结壁安全系数。最后,根据监测结果分析隧道收敛、地表沉降等关键施工控制参数。结果表明:冻结壁平均设计温度符合要求,可保证各阶段冻结壁安全系数满足规定,各项监测指标均未超过控制标准。冻结法在强风化砂岩(红砂岩)地层中具有很好的适用性,能够有效解决其他加固技术难以克服的难题。     

地铁联络通道三维冻结温度场有限元分析

人工冻结法在地铁隧道联络通道施工中的应用已相当广泛。地层冻结温度场的预测分析可提前判断冻结壁的发展状况和评定冻结方案的合理性。地铁隧道联络通道冻结法施工中的冻结管群一般设计为倾斜放射状,现行对联络通道冻结温度场的分析大都是简化为平面问题来处理,难以反映实际情况。为此,以上海地铁13号线某区间联络通道冻结法施工为工程背景,综合考虑地层温度、地表对流等各类初始和边界条件以及土体的相变潜热过程,建立三维有限元数值计算模型,对该联络通道积极冻结期的地层三维冻结温度场分布规律进行系统分析,并与现场实测结果相比较,验证了有限元数值分析的可靠性。     

地铁隧道初衬与水平冻结压力作用的研究

结合北京地铁复八线区间隧道水平冻结工程，对水平冻结板上喷射混凝土初衬的收敛和变形以及冻结压力进行了监测和分析，认为冻结压力对喷射混凝土初衬的影响很小，初衬稳定性可满足地铁隧道技术要求，从而证明地铁隧道施工中采用水平冻结技术是可行的。     

地铁盾构隧道旁通道冻结法施工技术

结合上海地铁M8线施工实例,介绍了在粉质黏土地层中施作地铁盾构隧道通道的冻结法施工技术,包括冻土帷幕厚度设计、冻结孔布置、冻结施工参数、冻结施工工艺流程、施工安全技术措施等.     

地铁隧道穿越承压水砂土层冻结帷幕设计与施工

以南京地铁2号线集庆门站区间隧道施工为例,介绍冻结帷幕设计与施工技术在流砂地层、地下水丰富、地质状况不好、开挖支护困难地质条件下的地铁隧道施工中的应用,并对冻结帷幕设计及施工技术进行了论述。     

地铁双线隧道冻结施工期地表冻胀解析预测方法

隧道人工冻结施工期地层的冻胀现象会对工程周边环境产生不良影响,合理的地表冻胀预测方法对隧道冻结设计和施工具有重要意义。为此,针对地铁双线隧道冻结施工期地表冻胀问题,考虑土体结冰温度,同时假设冻结管管壁温度恒定,采用单管冻结理论与平板冻结理论求解冻结锋面半径解析解。进而基于随机介质理论,考虑冻结壁发展过程,分别建立地铁双线隧道冻结壁交圈前后地表冻胀的历时预测模型,并采用Maple数学软件编制相应的数值计算程序,结合工程案例开展准确性分析,通过对比验证该预测模型的准确性,同时说明地表冻胀位移分析中考虑土体结冰温度及冻结壁平均温度的必要性。最后,采用因素分析法,分析3种隧道埋深(6,12,18 m)和4种隧道净距(0.25D,1.0D,2.0D,3.0D)条件下地表冻胀位移的演化规律。结果表明,随着隧道净距的增加,冻土层中产生的冻胀叠加效应逐渐减弱,双线隧道中心线处地表冻胀位移最大值逐渐减小,其形态存在由“双峰”型向“单峰”型转换的过程;当隧道净距恒定时,随着隧道埋深的增加,地表冻胀位移整体呈下降趋势,隆起形态由“单峰”型转为“双峰”型,且隧道埋深对于地表隆起形态的影响程度大于隧道净距。研究...     

大埋深富水砂岩隧道垂直冻结法施工应用研究

考虑水分迁移和冰-水相变潜热对岩体冻结的影响,建立了大埋深富水砂岩隧道冻结法施工有限元模型,分析了隧道垂直冻结过程中交圈形成过程和冻结孔布设对冻结效果的影响。结果表明;垂直冻结117 d后冻结壁厚度及冻结体强度已经满足设计要求,可以进行隧道开挖施工;冻结孔的布置方式和间距对冻结体的冻结效果影响很大,应结合隧道结构、冻结壁的厚度、冻结体的平均温度、盐水温度、工期以及地质资料综合确定。     

可液化地层叠落盾构隧道抗震分析及对策

饱和砂土地层的盾构隧道可能因液化影响产生变形及内力变化引起隧道破坏,地层液化对叠落隧道的影响可能因结构间的相互影响而加剧.基于工程实例,采用有限元分析软件Midas GTS建立三维模型,对可液化地层叠落隧道进行水平和竖向抗震动力时程分析,分析了液化地层在隧道不同位置以及不均匀分布情况对隧道的不同影响,对液化与非液化情况的隧道结构内力及变形进行对比,研究了地层加固对液化地层的处理效果.液化情况下隧道内力及变形均有一定程度的增加,其中液化地层处于隧道底部、液化地层分布不均匀对隧道影响程度较大,竖向地震作用主要影响隧道的竖向变形.综合考虑多种加固方案,中等液化程度时盾构隧道采用径向注浆加固地层有较好的效果.     

地铁隧道半断面水平冻结施工的水热力耦合特性研究

地层冻结是一个水、热、力三场耦合问题,基于考虑相变的水热力耦合理论,分析地层温度场、水分场随时间的变化规律,对比冻结前后隧道开挖的位移场分布特点。研究表明:随着冻结时间的增加,冻结管周边土体的温度将逐渐降低并发生冻结,出现冻结区域扩大、交圈、冻结帷幕增厚等变化过程;冻结帷幕内的冻土存在未冻结水,随着冻结时间的增加,大多数位置的未冻结水体积含量出现先增大后减小的变化趋势;建议在冻结帷幕两侧下方追加冻结管以保证实际的冻结帷幕达到设计范围,并对冻结管距开挖轮廓线的距离进行差异化设定。     

地铁施工中冻结法地基加固可行性研究

冻结法施工在公路隧道、基坑等工程中已被世界各国的工程界广泛地使用,可为地下工程的施工提供更加安全、便利的施工条件.阐述了冻结法加固地层的原理及优点,结合工程实例介绍了冻结法在地铁工程中的应用,并就冻结法加固的水平钻孔及土体的冻胀、融沉问题进行了分析研究.     

软弱富水地层大直径盾构始发端头联合加固方法及应用

盾构在高水头粉土粉砂及淤泥地层始发时易出现各种安全事故,工程上常采用地表注浆、地层冻结 等方法预先对始发端地层进行加固处理。结合杭州望江路盾构隧道地层特点,提出一种三轴搅拌桩、高压 旋喷桩及局部垂直冻结相结合的联合加固方法,并系统介绍该方法加固参数的确定和加固效果评价。现场 检测表明,各项条件均满足设计要求,盾构顺利始发,以期为类似工程提供借鉴。     

冻结法在复杂地铁隧道工程中的应用——深圳地铁4A标段冻结施工

深圳地铁4A标段暗挖隧道施工,地面是广深铁路桥,地下为古河道回填地层,施工条件复杂,特别是地下水流速达40m／d,常规工艺难以解决,通过技术改进,成功地采用冻结法进行地层加固,确保地面交通和建筑安全,隧道实现了安全按期和优质施工。     

复杂地层越江隧道联络通道冻结施工风险分析

盾构隧道联络通道江中段施工时风险大,尤其当其面临"高承压水、圆砾层"等复杂地层特点时,施工风险更大。依托某越江隧道联络通道冻结施工实例,对冻结管成孔、施工冻结及暗挖等冻结施工全过程,采用层次分析法(AHP)探讨冷冻法施工风险,确定了各阶段各基本风险事件的相对权重,并根据权重大小确定各阶段风险最大的基本事件。研究结果表明,在复杂地层中联络通道各阶段,施工风险最大事件分别为冻结管成孔偏斜过大、冻胀压力过大和开挖泵房。