越江隧道联络通道冻结法施工力学模拟.pdf

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1、第26卷第3期Vol_26，No．32014年6月Jun．2014文章编号：2095—5456(2014)03—0240—04越江隧道联络通道冻结法施工力学模拟石光(中铁十八局集团第五工程有限公司，天津300451)摘要：采用大型有限差分软件FLAC，对上海越江隧道联络通道的开挖过程进行了数值模拟．从数值分析的角度对冻土帷幕的应力与变形进行了分析和安全评价，详细研究了冻土帷幕中应力与位移的分布情况，确定了冻土帷幕的厚度设计值，并指出了容易产生应力集中的位置为冻土帷幕与隧道接触部位．由于该部位在冻结过程中散热快，冻结效果差，所以施工中应该注意，同时也为今后的联络通道数值模拟与人工冻结法施工提供了

2、参考．关键词：联络通道；冻结壁；支护；数值模拟；FLAC。。中图分类号：TU443文献标志码：A人工冻结技术源于天然冻结现象，德国工程四周形成高强度的冻土帷幕结构，并在该冻土帷师F．H．POETCH首先提出了冻结法的施工原幕的保护下进行暗挖法施工，以确保施工安全和理E1-3]，并于1883年在德国阿尔巴里煤矿成功地减轻对周围水文地质的影响．采用FLAC。。软件采用冻结法建造井筒，从此，这项地层加固的特殊对越江隧道联络通道冻结壁安全性进行了数值模技术被广泛应用到世界许多国家的隧道、地铁、基拟分析，着重研究联络通道开挖后冻结帷幕的变坑、矿井，成为岩土工程，尤其是地下工程施工的形和应力特性的影响．重

3、要方法之一．冻结法加固地层的原理c4_Il是利1工程概况用人工制冷方法，将低温冷媒送入地层，把要开挖体周围的地层冻结成封闭的连续冻结帷幕以抵抗拟建龙耀路越江隧道长约4．07km，自浦西地压，并隔绝地下水与开挖体之间的联系，然后在规划龙耀路龙吴路交叉口起，向东穿越丰谷路、云这封闭的连续冻结帷幕的保护下，进行开挖和做锦路、丰溪路、黄浦江，浦东滨江路、济阳路、西营永久支护的一种特殊地层加固方法L6]．路至成山路长青路交叉口．拟建隧道以盾构掘进在盾构隧道联络通道设计及计算方面，张志方式分别穿越黄浦江和济阳路，为双管单层盾构强等[7]通过采用三维有限元方法，模拟研究了冻隧道，隧道外径为11．36In，钢

4、筋混凝土衬砌厚度结法施工条件下修建盾构隧道与联络通道组成复0．5m；在浦西设置X匝道，在浦东设置D匝道杂空间结构的施工力学行为．乔卫国等『‘8]对冻结和D匝道．明挖段根据基坑开挖深度分别采用盐水温度、冻土温度、地表变形等方面进行了跟踪地下连续墙、钻孔灌注桩加隔水帷幕、型钢水泥搅监测，通过对监测结果进行分析研究，获得了冻结拌墙作围护结构，矩形暗埋段主体结构采用现浇盐水温度、冻土温度、冻涨压力、卸压孔压力的变钢筋砼框架结构，引道敞开段采用U型结构．部化规律．在计算联络通道冻结壁稳定性过程中，仍分开挖段拟设置抗拔桩．以现场监测及解析计算为主要方法，这对计算冻2冻结壁安全性力学计算结壁的安全稳定性存在

5、一定的局限性．本文综合考虑上海黄浦江复杂泥质地层特2．1旁通道结构特征征，采用人工冻结技术对越江隧道联络通道周围旁通道由与南、北线隧道相交的水平通道组土体进行冻结，经过一个多月的冻结，在联络通道成．按旁通道线路设计，旁通道位置南、北线隧道收稿日期：2013—10—17基金项目：国家自然科学基金联合资助项目(51174268)．作者简介：石光(1979一)，男，辽宁沈阳人，中铁十八局集团第五工程有限公司工程师．第3期石光：越江隧道联络通道冻结法施工力学模拟241中心间距为24．46ITI，旁通道与南、北线隧道开口均重度取18．5kN／m。．旁通道承受水土压力的侧处隧道中心标高分别均为一26．61

6、2m、压系数按0．7计算．计算结果如图1所示．一26．47012"1．旁通道为圆形结构，采用两次衬砌，通过对上部冻结壁的静力计算可知，在均布初衬(钢支架、木背板及喷射混凝土)厚度为载荷作用下，冻结壁的稳定性较好，并没有出现较300mm．大的弯矩作用和应力集中情况，说明该冻结壁在2．2冻结壁结构力学计算水土压力作用下能够满足工程需求．(1)旁通道喇叭口上部圆拱冻结壁计算．旁(2)旁通道喇叭口下部仰拱冻结壁计算．通通道喇叭口顶部埋深为30．47rn(其中江水深过对下部冻结壁计算可知最大弹性位移为13．85EEl，土层厚度16．62m)，旁通道喇叭口中心0．OlmlTl，位于通道仰拱底部中心处，如图

7、2所埋深为32．37m(其中江水深13．85m，土层厚度示．以上结构力学计算表明，旁通道的冻结壁强度18．52m)，水的平均重度取10．0kN／m。，土的平和位移均满足《旁通道冻结法技术规程》要求．图1冻结壁计算模型及内力、位移分布图Fig．1Freezingwallcalculationmodelanddistributiondiagramofinternalstressanddisplacem