盾构刀盘和盾体的冻结壁设计与分析

徐沣， 孙绍哲， 刘贺江， 张睿智

（辽宁三三工业有限公司，辽宁 辽阳 111000）

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盾构法施工以其在复杂地质环境、安全质量、环境保护等方面的优越性，广泛应用于地下隧道建设中［1］。随着地下空间的开发，构建筑物密度也在逐渐提升，利用刀盘直接穿越既有结构桩基的情况越来越多［2］。为保证安全，需进行开舱检查、更换刀具。穿越前往往能够选择合适位置从地面进行隧道加固，满足开舱检修、换刀条件。但穿越过程中因受限于地面构建筑物情况往往较难实施。盾构冷冻是采用在刀盘、盾体内部布置冷冻管并通入制冷剂循环流动，把冷量传入地层，使得地层冻结形成冻结壁［3］，进而增强地层抗压能力的方法。能够有效解决穿越过程中的隧道加固问题，为安全换刀提供保障，解决了截桩过程中存在的加固难，换刀难问题。

冻结法作为地下空间的一种加固方法，已经十分成熟［4］。在冻结壁设计方面，赵捷等［5］通过ANSYS软件建立数值模型，研究了冻结帷幕在设计冻结温度和厚度下的受力性能。胡俊等［6］运用ADINA数值模拟软件，对采用杯型水平冻结法的冻结帷幕温度场进行研究，结果表明采用该工法冻土帷幕厚度能够满足规范要求。

从上述学者的研究中看出，冻结壁设计研究主要集中在联络通道领域，对刀盘、盾体直接冻结形成的冻结壁研究较为薄弱，文中通过冻结壁受到水土压力和刀盘、盾体支撑时的受力确定出合理的冻结壁厚度，并结合数值分析找出换刀危险点，为开舱换刀提供理论依据。……