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异形加强冻结管外壁保温对管幕冻结效果影响试验研究

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隧道建设（中英文） 2024年第1期44卷 100-108页

作者：任辉洪泽群张军珠海市轨道交通有限公司广东珠海519060 中国矿业大学江苏徐州221116 中交第二公路勘察设计研究院有限公司湖北武汉430056

新型管幕冻结法冻结系统由充填混凝土的实顶管内布置圆形主力冻结管和限位管、未充填混凝土的空顶管内布置异形加强冻结管组成。为分析该新型管幕冻结系统中空顶管周围的冻结效果,通过拱北隧道管幕冻结现场原型试验,对空顶管中异形加强... 详细信息

新型管幕冻结法冻结系统由充填混凝土的实顶管内布置圆形主力冻结管和限位管、未充填混凝土的空顶管内布置异形加强冻结管组成。为分析该新型管幕冻结系统中空顶管周围的冻结效果,通过拱北隧道管幕冻结现场原型试验,对空顶管中异形加强冻结管是否采取外表面保温措施展开研究,利用冻土帷幕厚度的变化对异形加强冻结管保温措施与不保温状态进行冻结效果对比分析。结果表明:异形加强冻结管保温不利于冻土帷幕的形成,随着冻结时间推移,冻土帷幕的发展会越来越慢;协同冻结模式下60 d后保温与不保温的冻土厚度之差约为冻结20 d的2倍。可以把空顶管作为“大冻结管”来考虑,利用异形加强冻结管对空顶管内部整体降温,更有利于顶管周围冻土帷幕的发展。

关键词：管幕冻结法异形加强冻结管冻结管保温现场试验拱北隧道

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管幕冻结法积极冻结方案模型试验研究

现代隧道技术 2014年第5期51卷 92-98页

作者：胡向东任辉陈锦程勇张军同济大学地下建筑与工程系上海200092 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室上海200092 中交第二公路勘察设计研究院有限公司武汉430056

港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道工程预支护体系采用管幕法与人工冻结技术相结合的全新"管幕冻结法"施工。根据工程实际情况,首次提出了在管幕钢管内部布置"圆形主力冻结管"、"异形加强冻结管"和"升温盐水限位管"三种特殊管路构成的冻结... 详细信息

港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道工程预支护体系采用管幕法与人工冻结技术相结合的全新"管幕冻结法"施工。根据工程实际情况,首次提出了在管幕钢管内部布置"圆形主力冻结管"、"异形加强冻结管"和"升温盐水限位管"三种特殊管路构成的冻结方案。为了研究该冻结方案的有效性与可控性,进行了大型物理模型试验。文章主要介绍了模型试验概况,重点分析了开挖前积极冻结阶段冻结的试验效果。试验结果表明,积极冻结阶段冻土帷幕发展显现了预期规律,冻结效果显著;管幕间形成良好的冻土帷幕,可确保良好的止水效果。

关键词：港珠澳大桥拱北隧道管幕冻结法模型试验冻结方案

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管幕冻结法钢管-冻土接触面剪切试验研究

隧道建设（中英文） 2019年第11期39卷 1864-1870页

作者：何爽胡向东同济大学隧道与地下建筑工程系

为研究“管幕冻结法”这一新型工法中“钢管-冻土”复合结构接触面剪切强度的影响因素及规律,基于港珠澳大桥拱北隧道工程,通过变角剪切试验方法设计不同剪切角度的试验,对温度和粗糙度2个维度进行探究,试验结果拟合出-5、-10、-15、-20... 详细信息

为研究“管幕冻结法”这一新型工法中“钢管-冻土”复合结构接触面剪切强度的影响因素及规律,基于港珠澳大桥拱北隧道工程,通过变角剪切试验方法设计不同剪切角度的试验,对温度和粗糙度2个维度进行探究,试验结果拟合出-5、-10、-15、-20、-25℃5种温度条件以及R=0.0、0.3、0.5 mm 3种粗糙度条件下的剪切面剪切强度包络线。试验结果表明:温度对钢管-冻土接触面内摩擦角影响不大;对接触面黏聚力,在-15℃之前,黏聚力近似呈线性增长,在-15℃达到峰值,在-20℃达到波谷,继而随温度的降低而增加。钢管-冻土接触面粗糙度的增加对结构面剪切强度的提高具有正向促进作用,但粗糙度过大会对接触面处的冻土体结构(如冰颗粒和土颗粒间隙等)造成一定的内部损伤,导致剪切强度下降。试验给出最优剪切强度下的温度及粗糙度取值区间。

关键词：港珠澳大桥拱北隧道管幕冻结法钢管-冻土复合结构变角剪切试验温度粗糙度

拱北隧道管幕冻结法管间冻结封水效果实测研究

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岩土工程学报 2019年第12期41卷 2207-2214页

作者：胡向东李忻轶吴元昊韩磊张成斌同济大学地下建筑与工程系上海200092 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室上海200092 上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司上海200092

基于现场实测数据,对拱北隧道管幕冻结法暗挖工程不同阶段的管间的实际冻结封水效果进行了分析。对于积极冻结期的两种不同交圈模式,利用单管公式对管间冻土厚度进行计算,结果表明在工程允许的时间内管幕间冻土即可形成交圈,从而说明管... 详细信息

基于现场实测数据,对拱北隧道管幕冻结法暗挖工程不同阶段的管间的实际冻结封水效果进行了分析。对于积极冻结期的两种不同交圈模式,利用单管公式对管间冻土厚度进行计算,结果表明在工程允许的时间内管幕间冻土即可形成交圈,从而说明管幕具有初步的封水性能。交圈后,利用双管公式对管间冻土厚度进行计算,结果显示冻土帷幕发展并不均匀,纵向上靠近中间的冻土发展好于端部的,横向上靠近下部的冻土发展好于上部的,此外台风等自然灾害对于地表附近冻土的影响是可控的。对于开挖期,管间温度实测数据表明:试开挖期间对施工进度的严格精细控制有利于减小管间冻土的弱化;正式开挖期间开挖热扰动对于接近紧挨开挖面的冻土造成显著影响,而稍远一些的冻土则几乎不受影响。考虑20cm的折减后,冻土帷幕仍能保持足够的冻土厚度以达到封水效果。研究验证了管间封水效果,论证了工法的合理性,为以后类似工程的开展提供了借鉴和指导。

关键词：港珠澳大桥管幕冻结法封水效果温度场实测研究

拱北隧道管幕冻结法现场原型试验解冻温度场实测研究

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煤炭学报 2017年第7期42卷 1700-1705页

作者：胡向东方涛郭晓东任辉同济大学地下建筑与工程系上海200092 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室上海200092 天津市市政工程设计研究院天津300051 港珠澳大桥珠海连接线管理中心广东珠海519030

为了能够更加全面地掌握解冻阶段温度场变化规律,采用现场原型试验研究了在解冻阶段两种不同解冻方式(自然解冻和"自然+强制"解冻)下温度场变化规律。试验表明,由于冻土量较小,解冻时间相比于一般冻结工程来说较短,而且利用常温盐水强... 详细信息

为了能够更加全面地掌握解冻阶段温度场变化规律,采用现场原型试验研究了在解冻阶段两种不同解冻方式(自然解冻和"自然+强制"解冻)下温度场变化规律。试验表明,由于冻土量较小,解冻时间相比于一般冻结工程来说较短,而且利用常温盐水强制解冻,就能达到很好的效果。在空顶管的防通风措施解除后,自然解冻条件下冻土融化速率较快,不需要开启加强管的热盐水循环。该试验作为系统研究管幕冻结法冻结效果动态控制研究的重要一环,探究了管幕冻结法解冻规律,为实际施工提供了可靠的研究依据,能够有效地降低融沉影响。

关键词：管幕冻结法港珠澳大桥拱北隧道现场原型试验解冻过程温度场

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管幕冻结法现场试验研究

隧道建设(中英文) 2015年第S2期 1-7页

作者：胡向东郭晓东王啟铜任辉贺龙鹏邓声君同济大学地下建筑与工程系同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室港珠澳大桥珠海连接线管理中心

港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道工程口岸暗挖段的超前预支护体系采用管幕冻结法。该工法独创运用内置在顶管里面的冻结管、加强管以及限位管3种管路的冻结系统,以便实现“冻起来、抗弱化、控冻胀”这一独特的管幕冻结法理念。通过现场试... 详细信息

港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道工程口岸暗挖段的超前预支护体系采用管幕冻结法。该工法独创运用内置在顶管里面的冻结管、加强管以及限位管3种管路的冻结系统,以便实现“冻起来、抗弱化、控冻胀”这一独特的管幕冻结法理念。通过现场试验,对该工法在现场条件下的冻结效果以及控制冻结方案进行研究。试验结果表明:管幕冻结法在现场环境下具有优良的封水效果;通过限位管实施的“热控”限位效果局限于限位管区域而调控盐水温度的“冷控”限位则对整个冻结帷幕都能产生影响。

关键词：管幕冻结法现场试验港珠澳大桥冻结模式控制冻结

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拱北隧道管幕冻结法温度场数值计算

煤田地质与勘探 2020年第3期48卷 160-168页

作者：龙伟荣传新段寅郭轲安徽理工大学土木建筑学院安徽淮南232001 淮南联合大学建筑与艺术学院安徽淮南232038

以港珠澳大桥珠海连接段拱北隧道为工程实例,研究管幕冻结法的温度场发展规律,基于二维多孔介质传热理论,采用有限元软件COMSOL对积极冻结期的实际工况进行数值计算,模拟结果通过现场实测验证,研究了温度场在异形冻结管开启前后的发展... 详细信息

以港珠澳大桥珠海连接段拱北隧道为工程实例,研究管幕冻结法的温度场发展规律,基于二维多孔介质传热理论,采用有限元软件COMSOL对积极冻结期的实际工况进行数值计算,模拟结果通过现场实测验证,研究了温度场在异形冻结管开启前后的发展与分布规律。结果表明:冻结30 d时,实顶管完全被冻土包裹,并且顶管之间开始形成连续的冻土帷幕;冻结50 d时,空顶管被冻土完全包裹;冻结90 d时,实顶管和空顶管处冻土帷幕厚度达到2.0 m,满足设计要求。在异形冻结管开启前、开启后10 d内和开启后10~20 d内,两顶管间中点处温度测点的平均温度变化速率分别为-0.86℃/d,-0.88℃/d和-0.25℃/d,之后各测点温度趋于稳定,进而形成温度较为均匀的冻土帷幕。研究成果可为类似冻结工程提供技术参考。

关键词：管幕冻结法温度场冻土帷幕数值计算港珠澳大桥拱北隧道

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管幕冻结法隧道补充定额研究与应用

建筑经济 2020年第7期41卷 74-78页

作者：史立梅李剑广东建设职业技术学院广东广州510440 广东省公路建设有限公司广东广州510620

港珠澳大桥拱北隧道采用了世界首创的管幕冻结工法施工。由于缺少该工法的计价依据,按照补充定额编制要求和主要施工工序划分补充定额子目,在现场实测并提取定额原始数据的基础上编制管幕冻结工法的补充定额,并与类似工程的定额进行对... 详细信息

港珠澳大桥拱北隧道采用了世界首创的管幕冻结工法施工。由于缺少该工法的计价依据,按照补充定额编制要求和主要施工工序划分补充定额子目,在现场实测并提取定额原始数据的基础上编制管幕冻结工法的补充定额,并与类似工程的定额进行对比分析。结果表明补充定额的费用处于合理水平,可作为拱北隧道的计价依据。

关键词：隧道管幕冻结法补充定额计价依据

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新型管幕冻结法温度场数值分析

铁道科学与工程学报 2016年第6期13卷 1165-1172页

作者：胡俊卫宏曾晖刘勇李玉萍海南大学土木建筑工程学院海南海口570228 新加坡国立大学土木与环境工程系新加坡肯特岗117576 五邑大学土木建筑学院广东江门529020

运用有限元软件分析新型管幕冻结法温度场发展与分布规律,通过数值模型中的6条路径对冻土帷幕的发展、厚度变化和封闭性进行研究,结果表明:冻结8 d时圆形冻土帷幕开始交圈,30 d时管幕间冻土帷幕已经形成,为平均温度-18℃的0.6 m厚冻结壁... 详细信息

运用有限元软件分析新型管幕冻结法温度场发展与分布规律,通过数值模型中的6条路径对冻土帷幕的发展、厚度变化和封闭性进行研究,结果表明:冻结8 d时圆形冻土帷幕开始交圈,30 d时管幕间冻土帷幕已经形成,为平均温度-18℃的0.6 m厚冻结壁,40 d时管幕间平均温度-18℃的冻土帷幕厚度达到0.8 m,且有透过管幕发展成连续冻结壁的趋势;冻结16 d时0℃以下冻土帷幕厚度已达1 m,-10℃以下冻土帷幕厚度达到1 m所需冻结时间为35 d;钢材与冻土界面上的温度在冻结20 d时都降到了0℃以下,在冻结40 d时都降到了-10℃以下。所得结果可为今后类似工程设计提供理论参考依据。

关键词：管幕冻结法管幕法冻结法数值模拟