越江隧道大型泥水盾构进出洞冻结加固施工技术

盾构进出洞施工是复兴东路越江隧道工程圆隧道施工的重要环节,其技术的成功与否,将直接影响圆隧道盾构的正常推进施工.复兴东路越江隧道工程盾构的进出洞段施工难点主要在覆土浅和泥水平衡系统的建立和控制,进出口段地层采用冻结加固设计在盾构掘进施工中取得了成功.     

济南黄河隧道超大直径盾构端头冻结加固技术

始发和接收段为盾构隧道施工过程中的重要风险源,特别是在富水地层中的防水措施十分关键。冻结法已普遍被应用于处理盾构始发和接收段止水加固的问题。依托济南黄河隧道工程,对超大直径泥水平衡盾构端头冻结技术进行总结。对工程地质和周边管线等实际情况进行具体分析,计算单个洞门接收和始发的需冷量后选择合适的冻结设备,并进行盐水循环和清水循环设计;通过始发段测温孔的设置和按时间分布记录的数据,分析了加固处的降温速率和冻结壁发展情况;从冻结帷幕厚度和冻土平均温度等指标对冻结效果进行评估;最后对冻结中可能遇到的冻胀、融沉、设备故障和洞门破除等风险进行评估,并给出相应的处理方法。以上得到的数据和结论可为以后工程中的冻结加固方向提供参考。     

冻结裂隙砂岩的力学特性研究

为得出围压、裂隙倾角、冻结温度等因素对砂岩力学性能的影响规律,采用三轴压缩试验方法和理论分析方法,研究了不同围压下,无裂隙0°,15°,30°和45°倾角裂隙砂岩在-5℃,-10℃和-15℃冻结时的强度、内摩擦角和粘聚力变化特征.结果表明:无裂隙和有裂隙砂岩的强度,随冻结温度的降低而非线性增强,随围压的降低而近线性降低...     

软土地层冻结暗挖法车站施工技术

上海轨道交通某地铁车站受地面“钉子户”建筑影响，导致局部车站主体结构无法施工。为不影响该条轨道交通线路总体规划，同时确保该“钉子户”建筑的安全，考虑到该“钉子户”建筑房龄较大且地层条件较差，经反复论证后决定“钉子户”建筑影响区域车站主体结构采用“冻结暗挖法+侧洞法+中隔壁法”联合施工法。沿受影响区域结构三边布置水平冷冻管，冷冻形成结构强度高、止水性能好的帷幕，之后采用侧洞法施工内部结构。     

硫酸盐渍土热-质迁移试验与耦合模型

为研究西部寒旱区盐渍土传热传质行为，首先，在无压补给条件下进行非饱和硫酸盐渍土的单向冻结试验；其次，考虑结晶潜热、结晶阻抗及结晶消耗等因素，建立非饱和硫酸盐渍土水-热-盐三场耦合模型；最后，采用COMSOL Multi-physics对耦合模型进行数值模拟，将模拟结果与试验数据进行对比分析.研究结果表明：盐渍土内温度随冻结时长呈三阶段发展，逐步形成上冷下暖的温度梯度；在温度梯度和基质吸力双重驱动下，水、盐向冻结锋位置迁移，冻结锋位置水、盐含量出现峰值，峰值含水率、含盐量相较初始值分别增加2.16%和0.28%；冻结锋沿冻结温度线移动，形成冻结锋面；土柱最大冻结深度约为15.5 cm.     

非饱和土体水平冻结过程中的水热耦合作用机制研究

土体在冻结过程中伴随热量传递、冰水相变、水分迁移等演化过程，其水热耦合作用机制非常复杂。为此，在进行演化方程组解耦、冻结锋面精细化处理的同时，采用土体冻结特征曲线改进未冻含水量计算，引入总含水量优化冰组分生成，提出一种新的水平冻结水热耦合理论计算模型。基于隐式有限差分方法对该模型进行数值求解，结合试验结果验证其有效性。最后，以张掖壤土为研究对象，分析非饱和土体的水热耦合演化规律。研究表明，土体在冻结过程中，未冻区的水分会向冻结区迁移，在锋面位置处发生水分积聚；在孔隙率相同的情况下，土体的初始含水量越高，其温度下降速度越快，冻结区含水量的增加也更为显著。土体的冷源温度越高，冻结锋面的发展速度越慢，从而使得水分迁移时间更为充分，对应的冻结区平均含水量越高，水分积聚现象也越突出。冰阻抗在冻结锋面附近影响土体中的水分迁移，使其含水量及热扩散系数下降，从而影响温度场的演化。     

浮式闸门在极寒地区防冰害的安全运行设计

针对浮式闸门在极寒地区结冰期防冰害安全运行的问题，以俄罗斯远东地区某大型浮式闸门为例，研制出闸门外部气泡防冻结系统、辅助电加热系统、止水带防冻结系统、外部防冻结检测系统及融冰监控系统、内部水舱防冻结系统等，使得大型浮式闸门在极端气候条件下仍可正常安全运行。该闸门的成功研制，使得极寒地区的港区在极端工况下仍正常通行船舶变为了可能，扩展了港区选址的水域范围，同时提高航道利用率和周转率，降低航运周期及成本。     

冻胀状态下盾构隧道匝道非开挖连接最优曲线探究

基于采用主线与匝道盾构间设置横向管幕与冻结法相结合，构筑新的结构来建造两者间分合流段。为了寻求较为合理的曲线连接，首先假定在无弯矩的理想状态下推导出相应的平衡方程，并考察在冻胀情况下判断出最优曲线的轨迹应为圆弧。最后依托上海市北横通道工程实际，选择上下匝道出主线的方案建立最优曲线方程，为结构整体受力分析打下基础。     

寒旱区硫酸盐渍土特征温度及盐冻胀特性

针对寒旱区硫酸盐渍土的盐冻胀特性开展了室内试验研究。选取甘肃省河西地区硫酸盐渍土为原料土，以室内人工制备的硫酸盐渍土为研究对象，就含盐量和含水率等因素变化对土体的特征温度(过冷温度和冻结温度)以及盐冻胀变形的影响进行了系列试验研究，基于硫酸钠盐渍土冻结试验，建立了冻结温度的计算模型，通过数值计算结果与试验结果的对比分析，对所提出模型的有效性进行了验证，并对其变化规律以及产生的机理进行了探讨。结果表明：含盐量较高土体在正温盐分结晶析出，含盐量较低土体在负温盐分结晶析出；土体孔隙中溶液的浓度对盐渍土冻结温度以及总变形有着显著的影响，且存在2个临界浓度值，使得低浓度时的特征温度随着溶液浓度的增加而降低，当达到较小的临界浓度值后，结晶盐析出导致特征温度随着浓度的增加而升高，直到浓度达到较大的临界浓度值；在变形方面，溶液浓度较低时，土体变形主要由冻胀引起，反之，当孔隙溶液浓度较高时，变形则主要由盐胀引起，而在2个临界浓度之间时盐胀和冻胀相互制约。     

高压富水砂岩地层中铁路隧道冻结法施工衬砌结构研究

新建固原—王洼铁路程儿山隧道穿越高压富水砂岩，需采用冻结法施工。本文采用数值模拟方法对围岩冻结、解冻两种状态下隧道衬砌结构受力、变形和安全性进行了分析。结果表明：冻结加固后冻结体温度在-22～-16℃，具有一定的强度，因此无论是强度等级为C30—C50的60 cm厚钢筋混凝土衬砌，还是厚度为40～60 cm的C45钢筋混凝土衬砌，安全系数均满足规范要求；冻结体解冻后隧道衬砌轴力增大1.95倍，弯矩增大1.70倍，结构安全系数由3.36降至3.15，结构设计时应按围岩解冻状态考虑二次衬砌的受力，可采用变截面对衬砌结构局部加厚。施工阶段和竣工后监测结果显示，双层初期支护适用于冻结法隧道施工，二次衬砌采用厚60 cm的C45钢筋混凝土结构，冻结体解冻后未出现裂缝、渗漏水等问题，衬砌结构安全。