苏州地铁一号线金鸡湖隧道联络横通道冻结效应研究

摘要

冻结法主要适用于含水软弱地层，其工艺是利用冷冻机对冷冻液进行降温，并通过循环管路将冷冻液输送到需要冷冻的地层区域，使地层冻结并提高地层的强度和稳定性。在城市地铁区间隧道规划设计中，上下行隧道之间通常需要设置联络横通道。在地铁运营期某一隧道发生火灾、涌水、倒塌等突发性事件时，乘客可经过联络横通道转移到另一条隧道当中，进而迅速向地面疏散。在软土地质条件下，人工冻结法技术是有效实施深基坑开挖、联络横通道开挖的一种重要方法。研究联络横通道冻结帷幕的发生、发展过程，对于实际工程具有重要的工程指导意义。
　　论文结合苏州地铁一号线金鸡湖湖底盾构隧道2号联络横通道冻结工程，通过资料调研，论述了冻结法原理及工艺流程，开展了金鸡湖隧道联络横通道冻结法施工方案、冻结孔布置设计、制冷设计、冻结站设计、开挖和构筑施工、监测设计及参数、融沉控制技术等研究;基于设计的苏州地区典型土层冻结温度、冻结帷幕厚度等物理参数，在积极冻结和维护冻结盐水温度变化监测的基础上，建立了冻结温度场分析模型;研究了冻结管不同外径下的冻结帷幕的扩展变化过程，揭示了特定观测点的温度和未冻结水含量的变化时程曲线;采用实测温度时程曲线验证了数值模拟温度时程曲线的合理性;优化了冻结孔的布置和冻结管数量的选择。研究成果对于冻结设计和施工，联络横通道的开挖和风险防控具有一定的指导价值。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 问题的提出

1．2 国内外研究现状

1．2．1 冻结法国内外发展

1．2．2 矿山法隧道施工技术的发展

1．2．3 冻结法在盾构始发或到达地层加固方面研究

1．2．4 冻结法在浅埋暗挖隧道软弱地层加固中的应用

1．2．5 冻结法在软弱地层水平加固的应用

1．3 依托工程

1．4 研究的主要内容、研究方法及技术路线

第2章 金鸡湖隧道联络横通道冻结法施工技术

2．1 方案设计技术要点及施工流程

2．2 冻结帷幕设计计算

2．2．1 计算依据

2．2．2 计算模型

2．2．3 联络横通道冻结帷幕计算

2．2．4 联络横通道冻结帷幕强度校核

2．2．5 联络横通道冻结帷幕验算结论

2．2．6 联络横通道衬砌应力分析

2．3 冻结加固设计及准备

2．3．1 冻结孔布置

2．3．2 制冷设计

2．3．3 准备工作

2．4 冻结孔施工

2．5 冷冻站安装

2．6 积极冻结与维护冻结

2．7 开挖与构筑施工

2．7．1 冻结效果的监测及完成的参数指标

2．7．2 冻结帷幕厚度确定

2．7．3 施工准备

2．7．4 开挖与构筑

2．8 融沉控制

2．9 监测监控设计

2．9．1 监测内容

2．9．2 监测方法、手段及说明

2．10 联络横通道施工紧急情况处置方案

2．10．1 冷冻机组停机应急预案

2．10．2 开挖与筑砌施工应急预案

2．10．3 开挖过程的应急措施

2．10．4 临时支护及应急预案

2．10．5 混凝土浇筑应急预案

2．10．6 组织落实、信息畅通

2．11 本章小结

2．11．1 冻结孔施工的重要性

2．11．2 钻孔偏斜控制的重要性

2．11．3 地层冻结各项安全质量保证措施的重要性

2．11．4 联络横通道紧急情况处置方案的重要性

第3章 金鸡湖隧道联络横通道冻结效应数值分析

3．1 计算模型

3．1．1 计算假定

3．1．2 模型建立

3．3 模型分析

3．3．1 冻结效果

3．3．2 模拟温度与现场测试温度对比

3．3．3 冻结配置优化

3．4 本章小结

第4章 结论

4．1 冻结法施工联络横通道经验总结

4．2 联络横通道数值模拟分析结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

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