盾构出洞水平冻结解冻温度场三维有限元分析

为揭示人工冻土解冻规律,对某地铁区间隧道盾构出洞水平冻结工程融化温度场进行了三维数值模拟分析,并研究了土体导热系数、比热容、含水率和环境温度等因素变化对人工冻土融化温度场的影响。计算结果表明:冻结帷幕解冻所需热量主要来自于与隧道管片和混凝土槽壁接触的大气;解冻过程可为负温阶段、相变阶段和正温阶段,土体温度在负温阶段上升较快,相变阶段上升速度明显变缓,进入正温区后土体温度回升速度再次增大;负温阶段受比热容的影响比较显著,含水率增大引起相变阶段明显延长,导热系数和环境温度变化对三个阶段都有显著影响。为跟踪注浆控制融沉提供了理论依据。

四排局部冻结法在上海地铁修复工程中的应用

上海地铁某修复工程,在完好隧道与破坏隧道连接段采用冻结法施工垂直封水挡土止水墙,取得圆满成功。利用现场监测数据,判别了冻结管是否漏盐水以及隧道内是否充填密实,得出了冻土壁温度场形成规律,计算出积极冻结期结束时间。在浦东隧道清淤排水、浇筑混凝土止水墙阶段,分析了各施工工序对冻土墙温度影响。分析结果表明,冻结法施工质量的好坏可由温度反映出来。通过合理布置温度监测点,采用信息化施工,掌握温度变化规律,可确保复杂工程冻结施工安全。

地铁隧道水平冻结施工地表变形特性的模拟研究

冻结施工是软弱含水土层中施工的辅助方法之一,北京地铁大北窑车站区间隧道水平冻结施工工程是我国首例隧道水平冻结施工。以该工程为原型工程,建立了一套以相似理论为基础的物理模型试验系统,开展了冻结及冻融现象的试验研究,对冻结与冻融过程中地表变形进行了分析研究,得出其变化规律和经验公式,可为以后的水平冻结施工技术的扩大应用提供部分理论依据和参考。

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。

盾构出洞水平冻结加固杯形冻土壁温度场监测分析

依托于某地铁车站盾构出洞水平冻结加固工程,通过实时监测对杯型冻土壁温度场,分析了盐水温度、冻结区不同区域土体温度的发展特征,并计算了冻结区不同区域冻土壁交圈时间和发展速度.监测结果分析表明,同一测温孔内埋深较深的测点与埋深较浅的测点相比,板块加固体区的冻土交圈时间较长,发展速度较慢,而圆柱体加固区的冻土交圈时间与发展速度变化并不明显;冻土与地下连续墙间界面处,板块加固区的冻土平均发展速度明显比圆柱体加固区快,圆柱体加固区冻土壁交圈时间为31 d,其平均发展速度为20.9 mm/d,而板块加固区不同区域冻土壁平均发展速度差异明显,最快发展速度为60.5 mm/d,最慢发展速度为35.3 mm/d.

盾构出洞水平冻结加固杯型冻土壁温度场数值分析

利用冻土热传导理论建立数值模型,对南京地铁2号线逸仙桥站水平冻结加固杯型冻土壁温度场进行三维数值模拟,经与实测数据对比分析,验证了计算方法、计算模型的正确性。计算表明:逸仙桥站冻结40d后,冻土壁杯底厚度至少可达3.1m,杯体厚度最小为1.3m,而短管底部冻土发展厚度不均,中圈管底部厚度最大,中心管最小,为0.3m。利用经验证的模型和计算方法,可为预测洞门开凿时机提供参考依据。

复杂场地中盾构出洞水平冻结法现场试验

目的研究复杂场地下盾构出洞水平冻结法冻结特性及对周围环境的影响,为今后类似工程提供指导。方法结合郑州地铁17号线双鹤湖站南端头盾构出洞水平环形冻结工程,基于现场试验,对冻结温度场及位移场进行系统研究。结果降温期间盾构推进注浆会造成测温孔测点温度小幅上升;邻近基坑降水导致左线各个测温孔降至0℃以下所用天数总体比右线多6 d;在平均含水率相差不大的前提下,粉砂在到达冰点后仍可继续以较快的速度降温;左、右线距离冻结管较远试验孔所测得的发展速度分别是较近试验孔的2.40倍、6.03倍;离冻结区越近,冻胀位移越大,冻结区最大冻胀量约是非冻结区的1.70倍。结论土质本身比平均含水率对冻结的影响更大;冻结壁向外扩展速度随着与冻结管距离的增加而变慢;盾构推进注浆对冻结效果影响较小,然而地下水的流动对降温以及地表竖向位移会有较大的影响,显著影响冻结加固效果。

人工地层水平冻结法在上海地铁修复中的应用

结合上海地铁四号线修复工程,采用基于"一线总线"的冻结法温度监测系统进行现场实时监测,并依据监测数据,判别了冻结管是否漏盐水以及完好隧道段冻土壁的封水效果,得出了冻土壁温度场形成规律和积极冻结期结束时间,并分析了各施工工序对冻结壁的温度影响。

盾构隧道修复工程中的垂直冻结加固应用

在盾构隧道的修复工程中,为了隔离损坏段和完好段的联系,防止进一步的坍塌破坏,便于进行完好隧道内的清淤排水和隧道修复工作,在隧道损坏段和完好段分界处进行垂直冻结形成冻土帷幕,并布置温度监测系统进行实时监测,通过监测数据计算和分析冻土帷幕各种参数指导隧道修复工作的进行,并同时考察隧道修复工作对冻土帷幕温度的影响。计算分析表明,该冻结系统运转稳定,监测系统布置合理,冻土帷幕强度达到了设计与施工的要求。受管片切割和连续墙施工的影响冻土帷幕温度有一定升高,但是并没有高于设计冻土帷幕温度,这些工序结束后冻土温度继续下降。

水平地层冻结法在上海地铁修复工程中的应用

上海地铁四号线修复工程中采用水平冻结法进行修复段隧道和已建完好隧道之间的暗挖贯通施工,取得圆满成功。利用基于"一线总线"的冻结法温度监测系统进行现场实时监测。并依据监测数据,判别了冻结管是否漏盐水以及完好隧道段冻土壁的封水效果,得出了冻土壁温度场形成规律,计算出积极冻结期结束时间,分析了各施工工序对冻土墙温度影响。分析结果表明,温度是判断冻土壁特征的重要指标。通过合理布置温度监测点,采用信息化温度监测手段,掌握冻结壁发展的规律,可确保冻结法施工安全。

水平冻结法在无锡地铁站盾构始发与接收洞门加固中的应用

无锡地铁4号线市民中心站—吴都路站区间的市民中心站地处软黏土层,洞门钻孔取芯时存在喷涌情况,且地下管线复杂,因此采用水平冻结法对盾构进出洞门进行加固。以盾构始发与接收水平冻结施工为例,介绍了冻结设计方案、盾构始发与接收过程以及实际应用效果。结果表明,水平冻结设计方案合理,盾构始发与接收技术措施可靠,冻结加固区总去回路盐水温度、内外圈回路盐水温度和各测温孔中测温点温度均存在阶段性变化特征。采用水平冻结法,盾构在市民中心站成功实现始发与接收。

盾构出洞水平冻结加固冻土温度场发展规律研究

盾构隧道端头井冻结法加固的重点在于形成稳定封闭的冻结壁。以杭州地铁4号线江北风井盾构出洞工程为例,考虑相变潜热及端头井地下墙与冻土之间的热交换,通过数值模拟与冻结实测数据对比,分析了盾构出洞过程中的冻土温度场发展规律,提出了水平冻结加固风险控制措施。