双线隧道冻结法施工开挖模式比较研究
双线隧道冻结法施工开挖模式比较研究
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图 １ 基 坑 端头 井与 隧 道尺 寸关 系 图
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冻结 达 到 设 计 要 求 后 ， 线隧 道 同时 开 挖 、 双 施作永久衬砌结 构。
２ 计算模 型建 立
２． １模 型尺 寸及 计 算边 界选 取 原 有隧 道 区 间 中心标 高为 － ９ ７ ７ ～ ２ ．３ｍ ２ ８ ｍ， 面标 高 为＋４． ｍ， ８．６ 地 ３ 外径 为 ６ ２ ． ｍ， 为 曲线 段 。 计 采 用 双排 冻结 孔 冻 结 ， 设 环形
隧道施工中的冻结法与冻结技术
隧道施工中的冻结法与冻结技术隧道施工是现代城市建设中不可或缺的一环。
为确保施工过程中的安全和高效，各种施工方法和技术被不断探索和应用。
本文将重点介绍隧道施工中的冻结法与冻结技术。
冻结法是一种常见的施工方法，适用于软弱的土层、湿润的土壤或需要减少水流量的地下工程。
冻结法主要依靠冻结地层来形成临时支撑，确保施工区域不坍塌。
在隧道施工中，冻结法通常分为两种：直接冻结法和间接冻结法。
直接冻结法是将低温冷液注入到地下，通过地热传导使土壤温度迅速下降，形成冷冻带。
这种方法在施工过程中可以提供坚实的工作面，有效控制水流和土壤的塌方。
多年来，直接冻结法在各类隧道施工中被广泛应用，如地铁隧道、水利工程等。
间接冻结法则是通过为空气或低温液体进行冷却，而不将冷液直接注入地下。
间接冻结法的优点是可以减少对周围环境的影响，并且能够更好地控制冷却速度和范围。
然而，由于需要对冷却设备和管道进行布置，间接冻结法的成本相对较高。
除了冻结法外，冻结技术也在隧道施工中发挥重要作用。
冻结技术主要通过控制和利用地下水的冻结状态来实现隧道施工的稳定和安全。
其中，最常用的冻结技术包括冷却井冻结、屏幕冻结和管状冻结。
冷却井冻结是一种通过在施工区域周围钻探和排列冷却井，将冷却液注入地下，使邻近土层冷却并形成冻结带的技术。
这种技术适用于较深的施工区域，可以提供稳定的工作面和高效的施工环境。
屏幕冻结则是通过在土层中钻孔并注入冷却液，形成冷却屏障来控制水流。
屏幕冻结常用于需要临时封堵水源的地下工程，如地铁隧道和隧道底板。
管状冻结是一种将冷却液通过管道注入地下，形成管状冷冻体的技术。
管状冻结可以形成坚固的冷冻带，提供稳定的支撑和环境，适用于较大规模的隧道施工。
隧道施工中的冻结法和冻结技术在保障施工过程中的安全和高效方面发挥着重要作用。
通过冻结地层或控制水流，这些方法和技术能够提供稳定的工作面、减少地层塌方的风险，并有效控制水流和地下水位。
总之，隧道施工中的冻结法与冻结技术在现代城市建设中扮演着重要角色。
《冻结法地铁联络通道施工开挖的现场监测及数值模拟》范文
《冻结法地铁联络通道施工开挖的现场监测及数值模拟》篇一一、引言随着城市轨道交通的迅速发展，地铁工程建设面临着诸多挑战，其中地铁联络通道的施工尤为关键。
冻结法作为一种特殊的施工方法，在确保施工安全与稳定方面发挥着重要作用。
本文将重点探讨冻结法地铁联络通道施工开挖过程中的现场监测及数值模拟技术，旨在为类似工程提供理论支持与实践经验。
二、工程概况本工程为某城市地铁联络通道项目，地处地质条件复杂的地区。
采用冻结法进行施工，以保障工程安全与质量。
联络通道施工过程中，需对开挖面进行现场监测，同时结合数值模拟技术进行施工过程分析。
三、现场监测技术1. 监测内容与方法（1）地表沉降监测：通过设置观测点，利用水准仪等设备监测地表沉降情况。
（2）土体位移监测：利用测斜仪等设备，对土体在开挖过程中的水平位移进行监测。
（3）支护结构变形监测：对支护结构进行变形监测，确保其稳定性与安全性。
（4）其他监测项目：包括孔隙水压力、土压力等，以全面掌握施工过程中的土体变化情况。
2. 监测点的布置与实施根据工程特点与需求，合理布置监测点，确保监测数据的准确性与全面性。
在施工过程中，定期进行监测，并做好数据记录与分析工作。
同时，根据监测结果及时调整施工参数，确保施工安全。
四、数值模拟技术1. 模型建立与参数选取根据工程地质条件、施工方法及支护结构等特点，建立合适的数值分析模型。
选取合理的土体参数、支护结构参数等，确保数值模拟的准确性。
2. 模拟过程与分析利用有限元、离散元等数值分析方法，对施工过程进行模拟。
分析土体应力、位移等变化情况，预测可能出现的风险点。
结合现场监测数据，对模拟结果进行验证与修正，确保施工安全。
五、现场监测与数值模拟结果分析1. 监测数据与模拟结果对比将现场监测数据与数值模拟结果进行对比分析，评估施工过程中的土体变化情况及支护结构稳定性。
通过对比分析，发现模拟结果与实际监测数据基本吻合，证明了数值模拟技术的有效性。
《冻结法地铁联络通道施工开挖的现场监测及数值模拟》
《冻结法地铁联络通道施工开挖的现场监测及数值模拟》篇一一、引言随着城市化进程的加快，地铁工程的建设愈发受到重视。
在地铁工程中，联络通道的施工是一个重要环节。
为确保施工安全与质量，采用冻结法进行地铁联络通道的施工开挖成为了一种常见的工程实践。
本文将重点探讨冻结法地铁联络通道施工开挖的现场监测及数值模拟方法，以期为相关工程提供参考。
二、冻结法地铁联络通道施工概述冻结法是一种通过人工制冷技术，使土体在特定区域内冻结，从而达到稳定土体、止水等目的的施工方法。
在地铁联络通道的施工中，冻结法能有效控制开挖过程中的土体变形、渗水等问题，保证施工安全。
三、现场监测（一）监测内容在冻结法地铁联络通道施工开挖过程中，现场监测主要包括土体变形监测、地下水位监测、支护结构应力监测等。
土体变形监测主要观察土体的位移、沉降等情况；地下水位监测则关注地下水位的变化情况；支护结构应力监测则是对支护结构的受力情况进行实时掌握。
（二）监测方法现场监测主要采用自动化监测系统，通过布设传感器，实时采集并传输数据至监控中心。
同时，结合人工巡检，对监测数据进行核实与修正，确保数据的准确性。
四、数值模拟（一）模拟方法数值模拟是利用计算机软件，通过建立工程模型，模拟实际工程情况的一种方法。
在冻结法地铁联络通道施工开挖中，数值模拟主要采用有限元法、离散元法等方法。
这些方法能够有效地模拟土体的变形、应力等情况，为现场施工提供理论依据。
（二）模拟步骤数值模拟的步骤包括建立模型、设定参数、施加工况、运行模拟、分析结果等。
首先，根据工程实际情况，建立合理的模型；其次，设定模型参数，如土体性质、支护结构参数等；然后，根据施工工况，进行模拟运行；最后，对模拟结果进行分析，为现场施工提供指导。
五、实例分析以某地铁联络通道工程为例，采用冻结法进行施工开挖。
在施工过程中，进行了严格的现场监测与数值模拟。
通过现场监测数据的分析，发现土体变形、地下水位及支护结构应力等均处于可控范围内。
隧道冻结支护技术研究
隧道冻结支护技术研究隧道是连接两个区域的地下通道，带来了巨大的便利。
但是，由于地下温度较低，温差大，加上地下水的存在，导致了隧道支护难度大。
因此，隧道冻结支护技术崭新的技术应运而生。
一、隧道冻结支护技术的定义与原理隧道冻结支护技术依靠低温冻结环境，将围岩、地基土等围绕隧道空间的本体冻结成一片坚硬的冰体，从而实现在冰体表面安装和固定隧道钢架结构的目的。
在隧道工程现场，需要先完成预制冷设备的安装和制冷剂的填充工作，然后在隧道二侧逐渐注入液态制冷剂，冷却隧道周围的土壤及围岩。
土壤和围岩的温度逐渐降低并降至负温之下时，隧道壁和周围土壤就会通过水分析荷作用的冰冻现象形成一片密集结实、纵横牢固的冰墙。
这样一来，支撑和固定隧道的钢架结构也就整体地固定于这片坚硬、牢固的冰墙之中，隧道内部便可持续稳定地运行，实现了最基本的地下通道功能。
二、隧道冻结支护技术的优点隧道冻结支护技术有着众多的优势，主要包括以下方面：1. 抗冻抗压能力强：在冻结墙面固定隧道结构的同时也起到了增加隧道壁体抗冻性和抗压性的效果。
能够承受高达300MPa的压力，并保证隧道的长期稳定性。
2. 支护工期短：相较于其他支护方法，其冷却速度快，工期时间短。
3. 对隧道交通影响小：冻结墙自身有一定弹性，在隧道交通的震动下不易断裂变形，保证隧道交通运营的安全。
4. 使用寿命长：采用冻结墙加固的隧道经久耐用。
因为冻结墙结构大部分由水冰组成，隧道中水分少，隧道结构和钢筋暴露少，所以长期使用不容易出现锈蚀、开裂、一般隧道也不容易被老化拆除，同时使得这种支护方式符合环保要求。
三、隧道冻结支护技术的应用隧道冻结支护技术一般用于深埋岩层中或山高谷深区域的地下道路以及地铁隧道的支护。
此外，隧道冻结技术也适用于煤矿的采空区排水和瓦斯治理，也被用于太阳能空调冷水存储，如：在地下建立存储罐，通过系统控制水的出入量和冷却装置的工作状态，将储存在其中的低温冷水供给太阳能空调使用。
地铁隧道工程中冻结技术应用分析
地铁隧道工程中冻结技术应用分析摘要：地铁隧道工程流砂地层中盾构进洞中采取了地层冻结技术，这区别与传统对流砂地质层的处理方法。
其主要的成功点就在于解决了洞门区域地层的封闭加固问题。
本文还对地铁隧道工程中地层冻结技术的最终效果进行了分析，指出了其可靠性和优点。
关键词：地铁隧道；地层冻结技术；应用分析冻结技术主要是指在隧道工程的施工过程中，采用了人工制冷的技术，将地层中所含的水从液态转化成固态，即将水冻结成为冰，以便增强其稳定性，从而实现工程与地下水之间的联系，从而以便于地下工程掘砌施工。
此项技术的实质就是通过人工制冷达到改变岩土性质的目的。
冻结壁仅仅是临时的支护结构，停止冻结以后，结构壁融化。
该项技术主要是利用了物质由液态转化成气态过程中的气化过程的吸热来实现的，其制冷的主要材料是氨。
一、冻结法施工工艺步骤地铁隧道工程的制冷技术主要包含有以下几个步骤。
首先是安装冻结站，冻结站主要的设备组成包含有冷凝机、节流阀、压缩机、蒸发器、盐水循环系统和中间冷却器等。
然后是冷结管的施工，这主要是钻冻结孔，将冷结站与不同冷洁孔中的冷结器相连接并形成一个系统。
接着是冻结，冻结壁会从冻结管向外扩张，最终实现冻结管周边的冻结柱最终连成一片的时候，地层的地表温度就会随着冻结时间的加长而越来越低，冻结壁的强度也会相应地加强，最终让地层的温度达到设计时所需要的温度的时候，该阶段就可以结束。
再者就是要对冻结壁进行维护，主要操作就是要不断地补充地层的冷量，最终实现地层温度的相对稳定。
最后一个步骤就是解冻，当永久结构和地层挖掘结束以后，将冷冻管拔出以后就可以实现解冻。
二、地铁隧道工程中冻结技术在工程中的应用某地铁隧道采用了土压平衡盾构，8.10米的盾构直径。
其盾构进洞的空门口的地质主要成分为砂性土，其主要的特点是含水量大，透水性和水压大。
在暴露扰动的情况下容易产生液化的现象，这就给工作立井进入隧道前的混凝土地下连续墙的构建带来了很大的困难。
水平冻结暗挖地铁双线隧道受力机理研究的开题报告
水平冻结暗挖地铁双线隧道受力机理研究的开题报告
一、选题背景
城市交通是现代城市生活中至关重要的部分，地铁作为城市交通中的重要组成部分之一，其建设和运营一直备受关注。
地铁隧道的安全性和稳定性直接关系到地铁线路的正常运营和旅客安全，因此隧道的结构设计和施工质量十分关键。
水平冻结暗挖地铁双线隧道是目前广泛采用的一种施工方式，在地铁隧道施工中应用广泛，本文旨在研究其受力机理，以提高其工程质量。
二、研究目的
本研究旨在探讨水平冻结暗挖地铁双线隧道的受力机理，提高地铁隧道的施工质量和安全性。
通过分析不同地质条件下水平冻结暗挖地铁双线隧道的受力机理和不同节点受力情况，总结其受力规律和经验，为类似工程提供参考和借鉴。
三、研究内容
（1）水平冻结暗挖地铁双线隧道的受力机理分析。
（2）不同地质条件下双线隧道的受力规律总结。
（3）节点受力情况模拟分析。
（4）提出提高地铁隧道施工质量和安全性的建议。
四、研究方法
（1）文献阅读法。
通过阅读相关文献，了解水平冻结暗挖地铁双线隧道的施工方式和受力机理。
（2）数值模拟法。
利用ANSYS等有限元软件对不同节点进行受力分析，辅助研究。
（3）现场观察法。
参观地铁隧道施工现场，了解实际情况和施工细节，为研究提供基础数据和参考。
五、研究意义
本研究对于提高水平冻结暗挖地铁双线隧道的施工质量和安全性具有重要意义，可以为类似工程提供可靠的技术支撑和参考。
同时，本研究对于探索地铁隧道施工中的受力机理，提供借鉴和启示，为相关学科的发展做出贡献。
冷冻法在开挖隧道联络通道中的应用研究
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开挖隧道联络通道 中的应用研究
李清 芾 ，陈新 强，付 金 ，董青 辉
（ 交 公路 一 局 第 四 工 程有 限责 任 公 司 ，广 西 南 宁 ５ ０ ３ ） 中 ３ ０ １
摘 要 ： 目前 ，随 着 中 国各 大城 市 建造 地铁 的 火 热进 行 ，隧道 施 工的 工 艺 也在 不 断 提 高 。地 铁 区 间联络 通道 由于 受 空 间 限
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双线隧道冻结法施工开挖模式比较研究
摘要:本文依托上海轨道交通四号线修复工程,采用数值模拟的方式,对水平冻结加固的土体中采用矿山法进行双线隧道开挖及衬砌结构施作时,单线先后开挖方案和双线同时开挖方案进行了计算比较分析,得出一些有益的结论,对今后类似工程施工具有参考意义。
关键词:冻结法双线隧道开挖
人工地层冻结法(Artificial Ground Freezing,AGF)(简称“冻结法”),是利用人工制冷技术将地层中的水冻结成冰,使天然土体变成冻结土体,增加其强度和稳定性,隔绝地下水的联系,以便在冻结壁的保护下进行施工的特殊施工技术[1]。
1975年国内首次应用人工冻结技术于沈阳地铁[3～4]。
由于其适应性强、强度高、隔水性好、环境影响小等优点[2],伴随地铁工程建设,得以更广泛应用。
2000年以来,上海绝大部分的地铁联络通道和全部越江隧道旁通道及泵站均采用冻结法施工[5～7]。
上海轨道交通4号线浦东南路站～南浦大桥站2003年7月1日发生了施工险情,导致浦西董家渡地区隧道塌陷破坏。
在随后对事故段进行原地修复过程中,考虑对连接段隧道周围土体采用水平冻结的方式进行加固,并在冻土帷幕的保护下进行土体开挖及衬砌结构施作。
在此前国内地铁才冻结法施工的各类工程中,鲜有双线隧道开挖实例,本文据此展开研究。
1 工程概况
冻结修复隧道长度约为16m～18m。
采用水平冻结方式加固隧道周边土体,设计要求冻结壁厚度3.5m,平均温度小于-1℃。
采用两圈冻结孔冻结,内圈冻结孔作为辅助冻结孔,布置半径为 4.20m,间距为1200mm～1400mm,外圈孔为主排冻结孔,半径为 6.10m,间距为1000mm左右。
冻结壁形状设计为封闭形。
当冻结达到设计要求后,在冻土帷幕保护下开挖隧道内土体,施作衬砌,通过冻结前的土体改良注浆、壁后充填注浆和融沉跟踪注浆来抑制隧道结构融沉。
隧道尺寸及相关施工参数见图1、图2。
根据两条水平冻土帷幕的形成及隧道开挖、衬砌的先后顺序,存在两种施工方案供选择如下。
方案一:对待挖连接隧道的双线隧道分别实施冻结。
先冻结其中一条隧道,待冻结达到设计要求后,开挖、一次支护,然后冻结、施作另一条隧道。
方案二:同时对双线隧道实施冻结,当冻结达到设计要求后,双线隧道同时开挖、施作永久衬砌结构。
2.1 模型尺寸及计算边界选取
原有隧道区间中心标高为-29.737m～28.86m,地面标高为+4.3m,外径为6.2m,为曲线段。
设计采用双排冻结孔冻结,环形冻土帷幕结构。
取竖直向上为Y轴的正向,垂直隧道向右为X轴的正向,沿隧道轴线向东为Z轴正向;计算区域取深度80m,沿X轴方向取70m,隧道简化为直线段,水平冻结长度18m,隧道中心标高地面以下34m,预计开挖直径6.9m,冻土帷幕厚度取3.5m。
整个边界的尺寸足以消除边界效应对计算结果的影响。
已知边界条件均取为位移约束条件,其中上部边界为自由边界,下部边界固定Y 方向位移,两侧边界固定X方向位移。
2.2 冻土力学指标选取
在江中围堰平台上针对对接段水平冻结地层,主要为⑦1层草黄色砂质粉土进行了一次冻融土和二次冻融土的土工参数、物理力学参数和热力学参数的取样实验。
主要物理力学指标及其测定方法如表1,计算参数如表2。
冻土帷幕是在基本不扰动原始地层的情况下形成的,在对冻土结构模拟的工况为以下几点。
(1)加载重力场,其中初始地应力采用有限元计算直接求得。
(2)形成冻土帷幕。
(3)分3步模拟开挖,每步6m,将挖去土体并将它杀死的同时,激活支护单元:单洞开挖整个计算过程包括1个初始地应力计算载荷步和10个开挖计算载荷步;双洞同时开挖整个计算包括1个初始地应力计算载荷步和5个开挖计算载荷步。
计算模型如图3、图4所示。
3 计算结果分析
两种方案计算结果如表3。
对比分析两种开挖施工方案的数值模拟结果可知。
(1)无论采用何种开挖施工方案,冻土帷幕设计均能满足施工要
求。
(2)两条隧道中间区域承受较大的压应力,抗压强度安全系数均低于抗拉强度安全系数,且该区域两侧隧道散热面较大,施工时应密切关注这个区域的温度变化,加强监测,确保中间区域冻土强度及其平均温度不低于设计值。
(3)双洞同时开挖施工方案,最大拉压应力、隧道变形相对单线开挖小,可能是由于双洞同时开挖挖断面大,冻土帷幕的应力得到释放的缘故。
4 结语
综上所述,水平冻结加固的土体中采用矿山法进行双线隧道开挖及衬砌结构施作时,存得两种施工方案,即:单线先后开挖方案和双线同时开挖方案存在下述异同。
(1)根据江中断垂直冻结冻结孔布置和实测平均温度所选用的双排孔冻结方案及环形冻土帷幕结构,在平均温度为-14℃时,若冻土帷幕平均设计有效厚度达到3.5m,两种开挖施工方案结构抗压安全系数及抗剪安全系数均大于2,满足要求。
(2)相对双洞开挖方案,单洞开挖可以减少开挖断面的跨度和尺寸,开挖面积小,一旦作业出现不利情况时(如局部出水、障碍物清理等)
容易处理,作业循环时间和冻土壁暴露时间短,有利于冻土帷幕的稳定和维护,可以减少施工风险。
(3)从计算步骤模拟中可以看出,相对双洞开挖方案,单洞开挖工期较长。
参考文献
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