地铁联络通道冻结法施工有限元分析★

霍永鹏 伍 旺 张生权 郑鹏飞 晏启祥

(1.西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室，四川 成都 610031；2.中铁建大桥工程局集团第二工程有限公司，广东 深圳 518083)

0 引言

长度超过600 m的地铁左右线隧道之间需要设置联络通道，用以满足运营通风、事故疏散、消防救援等运营防灾需要[1]。由于地铁联络通道与主隧道形成的交叉结构刚度差异较大，应力集中的交叉部位成为受力薄弱环节，在建设过程中存在涌水、突泥、塌方等施工风险。冻结法是用化学制冷物质产生低温盐水，并通过不断循环使得目标土体形成冻结帷幕结构，以此来加固地层并确保安全。由于具有强度高、防渗性强、地层适应性好等优点[4]，冻结法在地铁联络通道施工中得到广泛应用。

对于采用冻结法修建地铁联络通道，国内外学者针对其施工力学特性做了大量研究。张志强等[2]用ANSYS模拟研究了采用冻结法修建地铁主隧道和联络通道的施工力学行为，但未考虑土体相变过程中的热力耦合响应特性。陈沙等[3]采用FLAC3D三维热力耦合模型研究了冻胀作用下的结构受力，但未对冻结与非冻结两种工况进行横向比较。王晖等[4]研究了冻胀力之下的隧道受力，但由于采用三维实体单元模拟管片，只列出应力值而未能求解出弯矩、轴力、剪力等内力值，研究成果难以在实际工程设计中得到直接应用。吴文涛等[5]在数值模拟过程中采用了D-P屈服准则，得到了各施工步骤对应的结构内力，但未将地铁联络通道、交叉部位、主隧道区分开来进行讨论与比较。……