经典解析法在地铁联络通道冻结法加固效果评价中的应用

以武汉某地铁联络通道冻结加固工程为背景,介绍了联络通道的冻结法加固设计概况,对积极冻结期间的盐水温度、冻土温度、泄压孔压力等重要数据进行了持续监测,对监测数据进行了深入分析,对数据发展规律进行了总结。通过监测数据结合理论分析,合理判定土体实际结冰温度,并在此基础上,运用几种修正的经典解析法对冻结过程中的冻结帷幕厚度、冻结壁平均温度等重要参数求解析解。实践表明,土体结冰温度的准确判断对土体冻结效果的评价具有重要意义,施工监测与理论求解的综合运用是保证联络通道施工安全的可靠手段。     

南京地铁旁通道冻结实测分析研究

南京地铁一期工程旁通道采用了冻结法施工，施工中对冻结盐水温度、冻土温度、地表变形以及隧道变形等方面进行了监测。对监测成果进行分析研究，指出依据某些监测成果可对冻土墙是否达到设计要求进行判别，以此决定旁通道土体最佳开挖的时间：并且获得了冻结盐水温度、冻土温度、地表变形以及隧道变形的变化规律，在此基础上提出了旁通道冻结施工的建议。     

交叉施工条件下超长盐水管路输送联络通道冻结加固监测数据分析

以某联络通道冻结加固工程为背景,详细介绍了盾构掘进与联络通道冻结加固交叉施工条件下,在隧道外车站中板设置一个冻结站,通过1条超长管路输送低温盐水同时冻结2条联络通道,施工中降低交叉施工干扰并提高土体冻结加固效果的控制措施。并以1号联络通道的冻结施工监测数据为例,通过对盐水温度的监测分析冻结设备运转及土体冻结过程中盐水温度变化规律,利用测温孔和卸压孔监测数据分析出深厚富水砂层冻结帷幕的发展及冻结帷幕的交圈等。     

地铁旁通道设计与施工的几点建议

目前国内在软土地层特别是流沙层中施工旁通道工程,主要是采用冻结法进行施工,即首先将旁通道部位的土体冻结成冻土帷幕,然后利用矿山暗挖法进行旁通道的施工。现根据本人多年从事旁通道施工的经验,对冻结法施工旁通道的设计与施工提出以下几点建议。     

天津地铁1号线旁通道地层冻结施工技术

结合天津地铁1号线下瓦房～南楼区间旁通道地层冻结加固工程,主要介绍该旁通道地层冻结加固施工技术,阐述了冻土墙的计算选型及冻结孔施工、冻结加固的施工流程,为天津等类似地区隧道或其它市政工程应用地层冻结工法加固土体施工提供成功的工法借鉴.     

主隧道结构散热对联络通道冻结效果的影响

 在采用人工冻结法施工的联络通道中,主隧道管片的散热对管片附近土体的冻结效果有很大的削弱作用。通过施工现场的温度监测数据,研究管片散热对联络通道中土体温度场发展状态的影响,发现管片外侧喇叭口部位土体无论在冻土温度还是在冻土帷幕的厚度上都较未受影响区相差很大,受影响区冻土帷幕厚度最小处仅为未受影响区厚度的一半,且随着冻结的持续进行,喇叭口部位土体的温度场在一定时期达到热交换的平衡状态,持续冻结对此区域的冻结效果增强不明显,只会降低未受管片散热影响区域的土体温度。绘出冻土帷幕的发展变化过程。最后在影响分析的基础上对联络通道的安全施工提出了建议。     

地铁联络通道冻结法施工监测数据分析

本文以某地铁冻结法施工联络通道为例,对地表变形、冻结盐水温度、冻土温度等方面进行了监测,并对监测数据进行了分析研究。     

地铁联络通道冻结法施工监测数据分析

本文以某地铁冻结法施工联络通道为例,对地表变形、冻结盐水温度、冻土温度等方面进行了监测,并对监测数据进行了分析研究。     

上海地铁10号线某旁通道冻结法施工技术

上海地铁10号线国权路站～五角场站区间隧道旁通道及泵站工程位于软土区,地面道路交通繁忙,地下管线众多.结合周边环境、交通要求及地铁旁通道施工经验,采用水平冻结法加固土体,矿山法开挖.通过设计计算,确定了冻结帷幕施工参数及制冷参数.通过严格控制冻结孔施工、冻结站安装及二次支护等关键施工措施,使得该地铁旁通道地层加固施工成功完成.     

地铁隧道联络通道及排水泵房冻结加固技术

介绍了南京地铁试验段联络通道冻结法施工过程。对冻结管施工、冻结、开挖构筑各阶段的施工技术难点及对策作了分析;同时,对施工监测数据进行总结,找到了冻结过程中温度、地面变形、冻胀压力等的变化规律。     

人工冻结作用下淤泥质黏土冻胀特性试验研究

冻结法施工在上海软土地区隧道附属设施建设中(如隧道旁通道、地下泵房等)得到较多地应用。上海地铁隧道一般位于第④层饱和淤泥质黏土层中,饱和淤泥质黏土层冻胀变形使地铁隧道管片破裂、渗水或漏泥,严重影响隧道管片质量与地铁安全运营。以上海第④层饱和淤泥质黏土为研究对象,通过室内冻胀试验,研究冷端温度对土体的冻胀力以及冻胀率的影响规律,结果显示土样冻胀率以及冻胀力与冷端温度具有较好的线性关系。通过冻结温度试验测出了土体的冻结温度,同时建立了第④层饱和淤泥质黏土的冻结温度场,进一步揭示了冻结锋面的发展与时间的关系。研究成果为上海地铁隧道冻结法设计、施工与地铁安全运营提供了有价值的参考。     

全断面注浆管棚矩形冻结加固技术与实测分析

依托南京地铁10号线梦都大街站一号出入口及风道加固工程,经方案比选并针对本工程的水文地质情况及上部横穿敏感结构的特殊条件,提出一种新工法——全断面注浆+顶部管棚+矩形水平冻结加固。通过实测加固土体温度、地表及管线位移,获得了加固土体的温度场分布及地表位移规律。结果表明:矩形侧向冻结壁向内、外发展速度的比值约为1.54;在相同冻结能量和冻结时间内,在粉土夹粉砂层和淤泥质粉质黏土夹粉砂层中冻结壁发展速度的比值约为1.72;冻结孔施工阶段暗挖通道两侧地表沉降量较大,而冻结阶段上方土体受冻胀影响最大;开挖阶段,距开挖面中轴线距离越近,地表沉降量越大,而融沉阶段却相反;地表及管线位移的监测结果表明该工法安全可靠。     

地埋管换热器周围土壤冻结温度场的模拟研究

考虑了未冻水质量分数对冻结土壤传热特性的影响,采用控制容积法建立了地埋管换热器周围土壤冻结温度场的数学模型,分析了土壤冻结对土壤物性参数和土壤温度分布的影响,探讨了不同液态水质量分数下土壤冻结温度场的变化。随着土壤温度的降低,冻结土壤的单位体积定压热容减小,热导率增大。由于土壤冻结过程中释放出相变潜热,考虑冻结计算出的土壤温度比未考虑冻结的土壤温度高,土壤中液态水质量分数越大,土壤冻结时释放的潜热量越大,有利于土壤源热泵的运行。     

基于冻土正交各向异性冻胀变形的隧道冻结期地层位移数值分析

 针对隧道水平冻结法施工的特点,综合考虑地层温度、地表对流等各类初始和边界条件及土体的相变潜热过程,建立隧道水平冻结温度场的数学模型。定义土体的冻胀率为瞬时体应变,考虑冻土的正交各向异性冻胀变形特征,即冻胀变形主要发生在沿热流方向(温度梯度方向),引入变形特征系数的概念,从而导出土体温度降至冻结温度后而产生的瞬时热应变分量(冻胀应变分量),并建立地层冻胀的弹塑性热力耦合数学模型。基于ABAQUS有限元软件的二次开发技术,编制冻土正交各向异性冻胀变形的用户子程序,从而提出隧道水平冻结期地层位移的热力耦合数值分析方法。将该方法应用于某浅埋大断面地铁隧道水平冻结工程中,获得地层冻结温度场和冻胀位移场的分布规律,并与现场实测结果相比较,验证数值分析方法的可靠性,同时表明地层位移分析中考虑冻土正交各向异性冻胀变形特征的必要性。     

冻结土壤、水水平换热管耦合传热分析

以冻结土壤、水-水平换热管之间耦合传热作用为研究对象,对冻结条件下非饱和土壤连续性方程和热量迁移方程,采用有限容积数值方法进行离散求解,给出了部分温度场、冻结率分布图,并分析了耦合传热原因。分析结果表明：冻结土壤温度场是大致与地表平行的水平线,固液相变区高峰值发生在有回水管的上部,低值发生在无水平换热管的地方,水平换热管使冻结锋面向地表方向偏移,水平换热管进回水位置布置方式不同影响冻结土壤相变区域的大小与位置,回水管在单侧和中间布置是较优的布置方式。     

高压力作用下深部黏土冷却过程及其特征研究

深部黏土的埋深决定着深部黏土在进行人工冻结期间所承受的地压力的大小,而较大的地压力将会影响冻结壁形成时冻结温度的大小以及冻结壁的冷生构造,从而影响冻结壁的强度与稳定性。本研究通过对高压力作用下的深部黏土在不同含水率状态下进行冷却过程试验,分析了压力大小对不同饱和状态的深部黏土冷却曲线形式及初始结晶温度、冻结温度及过冷度的影响。结果表明:深部土的冻结温度、初始结晶温度以及过冷度都与土体所承受的压力密切相关。不论是非饱和状态、饱和状态还是过饱和状态下的深部黏土,其冻结温度都随土体所承受压力的增大而减小,而初始结晶温度则随压力的增大呈起伏状变化。利用物质结晶理论,进一步分析后认为冻结过程主要是自由孔隙水的相变过程;而压力作用会通过改变土体中土颗粒对孔隙水分子的吸附作用,改变土体中自由水的含量,进而改变土体冻结过程中潜热释放量的大小,最终影响土体冷生构造。     

人工冻结温度场巴霍尔金模型准确性研究

人工冻结温度场巴霍尔金模型已被较为广泛地应用于人工地层冻结法的监测数据分析和冻土帷幕性状的评估中。为了全面评判巴霍尔金模型描述实际温度场的准确性,以温度场数值模拟结果为基础,对单排管和双排管冻结条件下的温度场进行全面的数值分析与巴霍尔金理论的对比性研究。结果表明,对于工程实际应用来说,巴氏模型足够精确,能够较为全面真实地反映人工冻结温度场情况。     

水泥土加固法冻胀抑制效应数值模拟

水泥土与人工冻结联合加固法在盾构隧道端头加固中效果明显。本文以南京地铁十号线过江隧道端头联合加固工程为背景,分别进行了水泥土及原状土体冻结温度场和冻胀位移场耦合数值模拟研究,并通过对比实测与数值模拟结果,验证了计算方法的正确性。研究结果表明:冻结管间、冻结管与围护结构间区域降温速度较快,后排冻结管后方受加固体影响,是冻结壁发展最不利部位;冻结管和围护结构的约束作用会抑制周围土体的冻胀,两排冻结管间冻胀位移最大;水泥加固后地层冻胀敏感性明显减弱,地表最大冻胀量为对应原状土的14.3%,1 mm以上冻胀量地层在深度方向上为对应原状土的30.6%。研究结果对进一步探索水泥土与人工冻结联合加固工法有指导作用。