双线冻结隧道下穿车站冻胀特性模型试验与工程实测

王延廷; 王磊; 李方政; 刘志强

doi:10.15961/j.jsuese.202200211

工程科学与技术 ›› 2022, Vol. 54 ›› Issue (06) : 157 -165. DOI: 10.15961/j.jsuese.202200211

双线冻结隧道下穿车站冻胀特性模型试验与工程实测

王延廷, 王磊, 李方政, 刘志强

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摘要

近年来，中国城市轨道交通大规模建设，新建地铁隧道采用人工冻结法下穿地面建筑等工程数量逐年增加。冻结过程中，人工冻土冻胀容易引发上覆地表和相邻建筑物出现不均匀变形，造成上覆结构损坏。为保证双线隧道冻结施工中上覆结构安全，需要研究冻结下穿过程中的冻胀规律以选取最优施工方案。基于上海地铁18号线双线隧道冻结下穿地铁10号线国权路运营车站工程，开展冻结隧道下穿上覆车站相似模拟试验，并采用传感器对上部10号线国权路车站底板变形进行自动化监测，研究了上覆车站底板在全长冻结和分段冻结2种模式下的冻胀抬升规律，得出了工程施工过程中上覆车站底板变形规律。结果表明：分段冻结模式对上覆结构产生的最大抬升量为20.5 mm，出现在下行线隧道冻结期间，小于全长冻结模式产生的最大抬升量30 mm。车站底板在分段冻结模式下出现整体抬升，下行线隧道在积极冻结期间的抬升速度为0.12 mm/d，大于上行线隧道冻结时的抬升速度0.08 mm/d。采用分段冻结、分段开挖方案时，冻胀抬升和开挖沉降交替产生，车站底板抬升位移曲线呈锯齿状。实际工程中采用分段冻结、取土卸压等方法降低冻胀量，实测车站底板最大抬升量为25.41 mm。试验得出车站底板抬升规律与施工数据呈现较好的一致性，有效地指导了工程施工。