超长联络通道冻结温度场发展特性分析

掌握超长地铁联络通道冻结温度场的变化规律,能够预测分析地层冻结温度场的发展状况。本文首先研究超长联络通道冻结设计方案,从冻结效果、冻结施工难度等方面进行分析,决定采用双侧隧道安装冻结机组的施工方案。根据监测数据验证土体冻结方案的可行性。最后进行冻结温度场数值模拟分析,采用ANSYS有限元软件建模,对比模拟结果和工程施工现场实测结果,两者的吻合程度高,验证了有限元数值模拟分析方法的可靠性,现场温度监测结果显示,冻结温度场具有阶段性发展规律特性:第1阶段,平均降温速率为1.37℃/d,盐水与土层温差较大使得土层温度快速下降;第2阶段,土体降温速度达到0.90℃/d;第3阶段,降温速度放缓,由于热交换趋于平衡而下降至0.5℃/d以内,至此则基本完成了超长联络通道土体的积极冻结。积极冻结期结束能够安全地进行超长联络通道施工活动。

富水地层地铁超长联络通道冻结位移场演化规律研究

人工冻结法因其安全可靠、环境友好等优点,被广泛应用于地铁联络通道的地层加固中。然而,相较于传统的联络通道,采用冻结法加固超长联络通道存在冻结体量大,地表冻胀控制难度高等特点。现有的研究成果难以充分描述其冻结位移场的发展规律,为此,依托福州市地铁2号线上洋站~鼓山站区间超长联络通道,该联络通道采用分区冻结主体和泵站、错开起始冻结时间等措施对地表冻胀进行控制。采用现场实测数据分析、数值模拟以及灰色关联分析等研究方法对该超长联络通道的冻结温度场和位移场的演化规律进行研究。研究结果表明:在错开冻结起始时间的情况下,冻结温度场和位移场的分布仍然具有良好的对称性,同时确定了冻结壁的薄弱位置应在该超长联络通道推迟冻结一侧的洞深方向12~15 m范围内。在联络通道洞身上方存在一个“圆饼”状的冻胀集中区域,地层位移场的发展表现出以该区域为核心向外衰减的特点,该联络通道的隆起特征值为43.16 mm,影响特征范围为21.95 m。就地层温度、盐水温度以及通道埋深而言,隆起特征值对通道埋深最为敏感,而影响特征范围受盐水温度影响最为显著。因此,为控制地表冻胀,在隧道的设计阶段可科学适当地加深超长联络通道的埋深,或在维护冻结期内安全合理地控制盐水的最低温度。研究成果可为今后同类长距离水平冻结工程的冻胀控制提供参考。

60m级超长联络通道冻结法施工融沉控制研究

软土地区城市地铁建设联络通道往往采用冻结法进行土体加固,但冻结法存在冻胀融沉问题,尤其是超长联络通道解冻后融沉控制更为重要.本文依托福州地铁2号线紫阳站—五里亭站区间66 m国内最长的超长联络通道工程,采用自然解冻+精细融沉补偿注浆,通过科学设置冻结设计参数控制冻结范围,科学布置冻结孔、注浆孔,优化注浆参数,在注浆施工中采用精细控制措施,有效完成了融沉注浆施工.实测结果表明:该超长联络通道冻土体量大,融沉量相比常规联络通道地表沉降更大,范围更广,在离联络通道较近位置沉降量大;超过25 m后,沉降量较小.联络通道轴线处两端沉降量是中间沉降量的1.7倍;融沉注浆施工后,最大沉降量为12 mm,满足施工控制要求,可为后续类似工程提供经验参考.

60 m级超长联络通道冻结法施工与实测分析

为全面掌握60 m级超长联络通道冻结温度场、冻胀融沉变形规律,为今后类似工程积累经验,对福州地铁2号线紫阳站—五里亭站区间66 m超长联络通道冻结法施工过程进行温度和变形实测,分析了该超长联络通道施工工艺、冻结温度和地层变形规律,总结了其有别于常规联络通道的特点。结果表明:与常规联络通道相比,超长联络通道在结构设计、冻结方案、施工工艺等方面需进行一系列优化与改进,保证冻结施工顺利完成的同时也兼顾经济性;冻结降温过程中,冻结向内侧发展速率是向外发展的1.75倍;淤泥夹砂地层在斜交冻结管处测点与常规联络通道测点规律有所区别;冻结管搭接区域测点温度低于非搭接区域;由于冻土体量更大,地表隆起与沉降量比常规联络通道更大,影响范围更广,同一断面测点距离隧道中线距离越小,位移越大;当测点超过隧道中线20 m后,冻胀融沉量较小;中线处D5-4测点冻胀量和融沉量分别是距中线20 m处D5-1测点的2.8倍和2.3倍;各断面最大冻胀融沉量出现在隧道中线处,并沿联络通道中线分布;由于联络通道端头断面冻土体量大,其冻胀量和融沉量分别是中线处的1.6倍和1.7倍,有别于常规联络通道。

北京地铁超长联络通道冻结法关键技术及经济分析

冻结法以其自身安全性高、封水性强等特点,被广泛应用在城市轨道交通联络通道建设工程中。实际应用过程中,往往因为冻结法的施工周期长、工程造价高等局限性,降低了冻结法的投入使用。结合具体工程实例,对北京地铁超长联络通道冻结施工中的关键点进行了造价分析,结果表明通过优化冻结孔布设,采用双向冻结、动态控温等技术可有效降低超长联络通道冻结施工的造价、节约工期。

60 m级超长联络通道冻结法设计施工技术——以福州地铁2号线紫阳站—五里亭站区间联络通道工程为例

为解决因环境限制而出现的60 m级联络通道冻结设计施工的系列技术难题,以福州地铁2号线紫阳站—五里亭站区间的66 m超长联络通道工程为背景,针对该联络通道关键技术难题,设计采用双集水井结构、减小联络通道尺寸等优化措施。针对60m级冻结施工重难点,提出以下关键技术:1)钻孔时采用高精度测斜仪测定钻孔方位角、合理设置钻进参数等纠偏技术;2)合理设置并优化冻结帷幕尺寸和冻结工期;3)采用2次支护、分区开挖等开挖构筑措施;4)合理设置注浆孔,采用初期跳点、自下而上、少量、多点、多次、均匀循序渐进的方法进行精细化跟踪注浆,控制地面沉降。通过冻结测温和地表沉降等实测数据分析可知,该技术保证了冻结质量,控制了冻胀融沉,顺利完成了超长联络通道的建设施工,对周边环境影响小。

复杂工况下超长联络通道冻结法设计与施工

不同于常规联络通道冻结工程,超长联络通道的设计与施工存在巨大差异。以福州市轨道交通2号线紫阳站—五里亭站区间超长联络通道及泵站工程为例(两隧道中心距65.8 m),系统介绍了复杂工况条件下超长联络设计与施工中的关键技术,包括:区间隧道与联络通道结构优化与调整、长距离水平钻孔试验与质量控制、冻结加固设计理念与主要技术参数、开挖前冻结效果评价、开挖构筑分段与过程管控、冻胀压力释放与后期融沉控制等方面。该工程已安全、顺利完成,开创了国内超长联络通道冻结工程的全新记录。其成功经验表明:超长联络通道采用双泵站结构、双向冻结加固的方案是可行的,整体风险可控;采取分区冻结、错时冻结,对控制冻土体量、减小冻胀量具有重要作用;长距离水平钻孔过程中,应加强过程控制,以最大终孔间距作为控制指标,及时修正下一冻结孔钻孔参数;双向开挖和分段浇筑二次结构,兼顾了效率与风险管控,值得肯定。另外,施工中也存在一些需进一步深入研究问题,如:长距离水平钻孔偏斜控制、长距离泄压、融沉控制等。

超长联络通道冻结温度场发展规律及其对隧道变形的影响

为获得超长联络通道冻结过程对盾构隧道及周边地层的影响,以福州地铁2号线紫阳站—五里亭站区间冻结联络通道为工程背景,采用ANSYS有限元软件对长65.8 m的超长联络通道、盾构隧道及周边土层在双侧冻结过程中的温度场及位移场进行分析。结果表明:在积极冻结期前21 d,冻结管交叉区域的冻结壁扩散平均速率快,达到57 mm/d,后29 d平均速率只有27.6 mm/d;积极冻结期喇叭口附近区域存在宽10 m、高2.5 m的变形集中区,对地面产生变形影响最大;冻结对盾构隧道拱肩水平位移和拱脚竖向变形具有显著的影响,积极冻结期结束,拱肩的水平位移比盾构隧道右侧墙大85%,拱脚竖向位移比拱顶大45%。同时,结构变形及变形增长速率随冻结时间增加而增加。因此,建议应合理控制积极冻结时间及冻结方式,以确保建(构)筑物的安全。

超长联络通道水平冻结加固技术探讨

结合郑州市轨道交通5号线某区间超长、不平行联络通道冻结设计和施工案例,对超长联络通道的工程环境、重难点、冻结孔和冻结站设置、冻结壁设计参数进行阐述,并通过对冻结加固的实施效果的检测,证明采用超长联络通道冻结技术不仅保证了建设工程的安全,而且取得了良好的经济和社会效益,丰富了该地区的复杂条件下水平冻结加固经验。

超长倾斜联络通道冻结施工全过程有限元分析

在滨海软土地区开挖地铁联络通道时常采用地层冻结技术来提高土体的强度和稳定性,冻胀、管片及衬砌的应力集中、融沉等问题是冻结法施工过程中面临的巨大挑战。本文以天津地铁7号线某超长倾斜联络通道的冻结法施工为背景,使用ABAQUS软件建立三维热力耦合有限元模型,依照施工顺序对积极冻结期、维护冻结期和自然解冻期进行全过程数值模拟。结果表明:对于倾斜联络通道,地表的冻胀、融沉竖向位移均存在单向对称性,且隧道管片、倾斜联络通道衬砌应力分布非对称,在开挖支护过程中管片开口侧边中部及倾斜联络通道衬砌的尖角部分存在较大的应力集中,土体解冻后,倾斜联络通道的尖角部分和直墙拐角处应力集中值因冻胀压力释放而减小。