地铁隧道盾构洞门的垂直冻结法加固技术研究

摘要

随着我国经济的发展，城市规模不断扩大，各种交通工具急剧增加，交通拥挤现象已经存在于诸多大城市中。为了缓解地面交通的压力，地铁建设已刻不容缓。地铁建设施工主要有明挖、暗挖和盾构等方法。盾构法由于具有在施工中不受季节、风雨等气候条件影响，施工中没有噪音和扰动，掘进速度快，施工劳动强度低等特点而在地铁项目施工得到广泛使用。由于地质条件的复杂性，在采用盾构法施工的过程中，一般都要对洞口周围土体进行加固。地层冻结法加固技术可靠并且对施工的条件要求较宽，国际工程界认为，在难以应用其他地层加固方法时，它是最终的解决方案。
　　 本文针对地铁隧道盾构洞门的垂直冻结法加固技术问题进行分析，对隧道中冻结壁形成过程中的温度场数学模型、冻结壁厚度设计方法、冻结壁温度场和热力耦合场的三维数值模拟分析以及冻结施工技术等方面进行研究。
　　 在冻土温度场和冻土冻胀融沉的研究中，根据冻土的性质，分析冻结温度场、地表移动和变形，研究盾构法隧道施工引起的地表变形的一般规律以及对变形的控制所采取的措施。在洞口土体的冻结加固设计中主要涉及到的内容包括:冻结加固方案设计、冻结体厚度设计、冻结孔及测温孔布置设计以及冻结施工参数设计。在数值模拟部分，利用大型有限元软件ANSYS，选择参数、建立计算模型、对冻结壁温度场和热力耦合场进行数值模拟计算，并结合实测数据对数值模拟计算结果进行分析。冻结施工部分主要包括:钻孔施工、安装冻结系统以及分析冻结效果等。本文所得到的研究成果将为此类工程建设提供理论依据。