水泥土杯型冻结加固盾构隧道端头温度场发展规律研究★

付 财 崔兵兵 王 翔

(1.煤炭科学研究总院建井研究分院，北京 100013; 2.北京中煤矿山工程有限公司，北京 100013)

0 引言

随着我国城市人口的日益增多，城市轨道交通进入大建设阶段。盾构进出洞是地铁隧道盾构施工中的高风险点，特别是当隧道端头土体自立性较差时，若不能合理加固，易造成涌水涌沙等现象，影响盾构机的始发与接收，甚至造成工程事故。人工冻结法是临时改变土体物理性能的一种工法，可在复杂地质条件下形成具有良好隔水性能的冻土帷幕，在冻土帷幕的保护下实现对不良土层的开挖构筑。目前，冻结法在我国软土地区盾构隧道端头加固中已得到广泛应用。采用冻结法加固隧道端头时，冻结温度场的扩展是决定工程成败的关键因素。因此，有必要对端井冻结法加固地层的温度场进行分析研究。目前研究温度场的方法有理论分析、模型试验、现场实测、数值分析等方法[1-4]。其中，数值模拟分析方法应用较为成熟，在复杂工况下具有明显优势。

本文以杭州地铁4号线某盾构隧道水平冻结加固工程为例，利用有限元软件，对水泥改性土杯型冻结温度场的发展与分布规律进行了研究。所得结果为今后类似工程设计提供理论参考依据。

1 工程背景

杭州地铁4号线某盾构出洞工作井洞门直径6.7 m，盾构直径6.25 m，盾构出洞洞门中心标高-15.76 m。设计采用“三轴搅拌桩+冻结法”来加固地层。其中冻结法施工时，冻结帷幕按照杯型设计，杯壁加固体厚度与杯身加固体厚度分别为1.4 m，6 m，杯底加固厚度1.5 m。……