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冻结法地铁联络通道施工对邻近盾构隧道管片影响的测试分析

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现代隧道技术 2024年第1期61卷 190-199页

作者：石钰锋蔡家城张涛张晗秋李君贤顾大均华东交通大学土木建筑学院南昌330013 华东交通大学江西建筑设计院有限公司南昌330013 中南大学土木工程学院长沙410075 南昌轨道交通集团有限公司南昌330038 中国铁路南昌局集团有限公司南昌330009

为探究冻结法地铁联络通道施工对邻近盾构隧道管片的影响,依托南昌地铁1号线东延段瑶湖东站—麻丘站区间2#联络通道工程开展现场测试,对邻近管片水土压力、结构内力、竖向位移、净空收敛以及地表沉降进行长期监测。结果表明:(1)联络通... 详细信息

为探究冻结法地铁联络通道施工对邻近盾构隧道管片的影响,依托南昌地铁1号线东延段瑶湖东站—麻丘站区间2#联络通道工程开展现场测试,对邻近管片水土压力、结构内力、竖向位移、净空收敛以及地表沉降进行长期监测。结果表明:(1)联络通道开挖前,受冻胀力影响,邻近盾构隧道管片环外水土压力有所增大,其最大值分别为170 kPa、150 kPa,相较于冻结前分别增大11.1%、15.4%;土体稳定后水土压力最大值分别为173 kPa、148 kPa,相较于冻结前分别增大12.4%、13.8%。(2)受地层冻结影响,邻近管片最大弯矩、轴力分别为-103.1 kN·m、2314 kN,相较于冻结前分别增大28.09%和19.8%。(3)受冻胀力影响,邻近冻结侧管片安全系数降低,拱底附近安全系数降幅最大,为22.9%;土体解冻稳定后各管片安全系数增大但小于冻结前。(4)整个施工期间,地表最大隆起为2.18 mm,最大沉降为1 mm,管片最大上移量为2.3 mm,最大下沉量为0.9 mm,管片收敛变形最大值不超过3.4 mm,表明地铁联络通道冻结法施工具有较高的可靠性。

关键词：盾构隧道冻结法联络通道围岩压力受力变形现场测试

联络通道冻结工程中冻土力学性能研究及安全性评价

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城市轨道交通研究 2022年第1期25卷 92-96页

作者：伍世龙杨登献谭远志郑军郭书刚邢乐中国中铁广州工程局集团有限公司广州511458 中煤光华地质工程有限公司邯郸056004

以广州地铁7号线北滘新城站—林头站区间2#联络通道及泵房冻结工程为背景,开展冻土物理力学性能试验及冻结壁安全性评价。通过试验得到-5℃、-10℃以及-15℃条件下粉质黏土及粉细砂冻土单轴抗压应力-应变曲线,以及-10℃温度下粉质黏土... 详细信息

以广州地铁7号线北滘新城站—林头站区间2#联络通道及泵房冻结工程为背景,开展冻土物理力学性能试验及冻结壁安全性评价。通过试验得到-5℃、-10℃以及-15℃条件下粉质黏土及粉细砂冻土单轴抗压应力-应变曲线,以及-10℃温度下粉质黏土及粉细砂冻土抗折强度。-10℃温度下,粉质粘土单轴抗压强度平均值为2.63 MPa,弹性模量平均值为82.93 MPa,抗折强度平均值为2.384 MPa;-10℃温度下,粉细砂单轴抗压强度平均值为3.22 MPa,弹性模量平均值为49.3 MPa,抗折强度平均值为2.048 MPa。利用ANSYS软件,结合冻土物理力学性能参数,模拟得到联络通道段及泵房冻结壁的第一主应力、剪应力以及位移。联络通道开挖后,冻结壁安全系数满足要求,能够保证联络通道暗挖施工过程的安全性和可靠性。

关键词：地铁联络通道冻结法力学性能数值模拟

地下水流速对地铁联络通道冻结壁形成过程影响的模型试验

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岩土力学 2023年第9期44卷 2667-2678页

作者：刘欣沈宇鹏刘志坚王炳禄刘越韩昀希北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 中铁十四局集团隧道工程有限公司山东济南250101

人工地层冻结技术具有封水可靠、对环境影响小、适用性强等优势,是城市地铁建设中暗挖工程达到无水施工环境行之有效的工法之一。地下水流动加速了对流传热,导致冻结壁交圈困难,厚度不及预期。依托北京地铁19号线草桥站―景风门站区间... 详细信息

人工地层冻结技术具有封水可靠、对环境影响小、适用性强等优势,是城市地铁建设中暗挖工程达到无水施工环境行之有效的工法之一。地下水流动加速了对流传热,导致冻结壁交圈困难,厚度不及预期。依托北京地铁19号线草桥站―景风门站区间联络通道冻结工程,基于相似理论开展实际工程地下水流速分别为0、5、10、15m/d的联络通道冻结模型试验,研究渗流对冻结壁形成过程的影响效应,讨论制冷功率在冻结进程中的变化规律。研究表明:渗流条件下,联络通道底板和顶板先交圈,其次是下游侧墙,上游侧墙受对流传热影响显著,是冻结工程的薄弱环节。地下水流速为0、5、10m/d时,联络通道冻结壁的交圈时间分别为60、114、444min;流速为15m/d时,冻结壁不能实现交圈。地下水流速越大,制冷功率越高,流速为5、10、15m/d时的有效能耗较静水条件分别增长67.0%、88.5%和120.1%。研究成果可为渗流条件下联络通道冻结工程的设计和施工提供依据。

关键词：联络通道人工地层冻结地下水流速模型试验冻结壁

渗流地层地铁联络通道冻结壁形成过程及其影响因素分析

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第4期55卷 1463-1476页

作者：刘欣冯利华任全军沈宇鹏韩昀希刘越韩风雷北京交通大学土木工程学院北京100044 重庆交通大学未来土木科技研究院重庆400074 重庆交通大学土木工程学院重庆400074 中铁一局集团第二工程有限公司河北唐山063000

冻结法凭借封水性好、适应性强和环境影响小等优势成为地铁联络通道施工的主要工法之一,而地下水渗流易引起冻结壁交圈时间延后、厚度和平均温度不及预期,对冻结工程的推进具有不利影响。本文采用频域反射法获取饱和砂砾石未冻水体积分... 详细信息

冻结法凭借封水性好、适应性强和环境影响小等优势成为地铁联络通道施工的主要工法之一,而地下水渗流易引起冻结壁交圈时间延后、厚度和平均温度不及预期,对冻结工程的推进具有不利影响。本文采用频域反射法获取饱和砂砾石未冻水体积分数和温度的函数关系式,基于多孔介质传热和渗流理论,建立考虑相变的饱和地层渗流冻结流热耦合数学模型,利用联络通道冻结模型试验结果验证流热耦合模型的有效性。在此基础上,研究渗流速度、冷媒温度、冻结管直径和渗流温度对联络通道冻结壁形成过程和交圈时间的影响规律。最后,采用正交试验方法对冻结壁形成过程影响因素的显著性进行分析,提出考虑多因素影响的冻结壁交圈时间和标厚时间预测方法。研究结果表明:无渗流时,联络通道冻结温度场呈W型对称分布;当渗流速度为51.2 m/d时,地层温度场不再呈对称分布,上游区域温度高于下游区域温度。渗流速度是影响联络通道冻结壁形成的首要因素,冻结管直径和冷媒温度次之,渗流温度对交圈时间的影响较小。上游侧墙是渗流地层冻结壁扩展的薄弱环节,应加强该区域温度场的监测,跟踪冻结壁的形成过程。

关键词：联络通道人工地层冻结冻结壁渗流温度场

基于联络通道电流检测的多馈入直流系统同时换相失败预防控制

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电力自动化设备 2022年第11期42卷 120-127页

作者：王凌娆姚伟杨程祥熊永新李程昊文劲宇华中科技大学电气与电子工程学院强电磁工程与新技术国家重点实验室湖北武汉430074 国网河南省电力公司电力科学研究院河南郑州450052

受多馈入直流系统中各直流输电线路之间耦合特性影响,单一交流故障产生的谐波分量通过交流系统对多回直流线路进行干扰,易引发同时换相失败。基于换流器开关调制理论建立交流故障暂态过程中多馈入直流系统内谐波传变回路模型,分析谐波... 详细信息

受多馈入直流系统中各直流输电线路之间耦合特性影响,单一交流故障产生的谐波分量通过交流系统对多回直流线路进行干扰,易引发同时换相失败。基于换流器开关调制理论建立交流故障暂态过程中多馈入直流系统内谐波传变回路模型,分析谐波分量的产生机制和传变路径,分析交流故障导致多馈入直流系统发生同时换相失败的机理。将故障后多馈入直流系统内换相的动态演变过程划分为不同阶段,总结各阶段的换相特征发现,近端换流站发生换相失败后,通过交流侧联络通道扩散的故障电流分量引发同时换相失败的关键因素。提出基于联络通道电流检测的同时换相失败预防控制策略,通过检测联络通道异常电流使远端换流站对近端换流站发生的换相失败快速反应以减小发生同时换相失败的风险。以河南特高压多馈入直流系统为例进行仿真验证,仿真结果证明了所提控制策略的有效性。

关键词：特高压直流多馈入直流系统换相失败换流器开关调制理论联络通道电流检测

地铁区间盾构与联络通道冻结加固同步施工技术方案及应用分析

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现代隧道技术 2023年第1期60卷 233-241,248页

作者：陈金刚郭强周海龙槐文宝董晓岐北京住总集团有限责任公司北京100000

以北京地铁7号线东延工程为例,为确保线路开通运营工期节点,车站机电安装与装修、区间盾构掘进及冻结法联络通道施工需同步进行。基于此,现场施工综合考虑工期、场地条件(地面、车站内及区间隧道内)、冻结效果及成本,提出2个联络通道冻... 详细信息

以北京地铁7号线东延工程为例,为确保线路开通运营工期节点,车站机电安装与装修、区间盾构掘进及冻结法联络通道施工需同步进行。基于此,现场施工综合考虑工期、场地条件(地面、车站内及区间隧道内)、冻结效果及成本,提出2个联络通道冻结共用1个冻结站,即将冻结站设在已贯通隧道的2个联络通道中间位置的施工技术方案,通过优化冻结站机组选型、冻结管路布置、管片预加固支架体系等技术措施,实现区间盾构及冻结加固同步施工。根据施工过程监测及数据分析,总结冻结壁发展规律及通道安全开挖条件,同时对现场冷却水温度、环境温度升高等问题提出应对措施。通过实践证明该施工方案及相关技术措施安全、有效、可行。

关键词：地铁区间盾构联络通道冻结法方案优化监测分析

砂卵石地层盾构隧道联络通道冻结法盐水降温计划研究

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隧道建设（中英文） 2022年第S02期42卷 251-260页

作者：张琛王士民彭小雨王亚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

为探究盾构隧道联络通道冻结加固工程中盐水降温计划对冻结进程的影响规律,依托洛阳地铁1号联络通道冻结加固工程,分别从改变起始盐水温度和盐水降温梯度2个角度,设置2种盐水降温方案,利用ANSYS有限元软件对2种方案下的地层冻结加固进... 详细信息

为探究盾构隧道联络通道冻结加固工程中盐水降温计划对冻结进程的影响规律,依托洛阳地铁1号联络通道冻结加固工程,分别从改变起始盐水温度和盐水降温梯度2个角度,设置2种盐水降温方案,利用ANSYS有限元软件对2种方案下的地层冻结加固进程进行模拟。通过分析设计冻结加固范围内的地层温度场分布的时空特性、等温圈分布形态以及冻结壁厚度等,得到如下结论:1)在10~-20℃范围降低盐水起始温度、在起始盐水温度和终止盐水温度不变的情况下增大降温梯度2种方式都可以加快冻结进程;2)保持终止盐水温度相同的情况下,改变起始盐水温度或改变降温梯度,在冻结相同时间后,不影响最终的冻结帷幕形态;3)综合考虑经济效益和冻结效果,建议设置起始盐水温度为0℃,终止盐水温度为-30℃,且在最大日降温梯度占降温总量的30%,同时设定第16天达到并维持终止冻结温度。

关键词：盾构隧道联络通道冻结法盐水降温计划冻结进程冻结帷幕温度场

平面斜交联络通道冻结温度场分析及工程应用研究

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铁道科学与工程学报 2022年第5期19卷 1374-1384页

作者：李孟凯蔡海兵洪荣宝李玉潇胡修玉安徽理工大学土木建筑学院安徽淮南232001 中铁四局集团有限公司城市轨道交通工程分公司安徽合肥230000

冻结壁发育不良是联络通道冻结法施工事故的主要诱因之一,而发育完全的冻结壁是联络通道开挖施工的前提和保障,研究冻结温度场的演化规律对联络通道的顺利施工具有重要意义。鉴于此,以福州地铁5号线农林大学站~洪塘路站区间某平面斜交... 详细信息

冻结壁发育不良是联络通道冻结法施工事故的主要诱因之一,而发育完全的冻结壁是联络通道开挖施工的前提和保障,研究冻结温度场的演化规律对联络通道的顺利施工具有重要意义。鉴于此,以福州地铁5号线农林大学站~洪塘路站区间某平面斜交联络通道冻结法施工工程为依托,考虑土层分层情况,对各层土样进行热物理力学性能试验,获取土体的冻结参数;考虑土体的相变过程,采用ABAQUS有限元软件,对联络通道积极冻结期的温度场发展规律进行研究;通过现场实测数据,对该数值模拟方法进行可靠性评价。数值模拟结果表明:随着时间的增加,3个典型剖面冻结壁平均温度分别经历急速降低、缓慢降低和趋于平缓3个阶段。积极冻结45 d后,冻结壁发育良好,平均厚度均大于设计值,平均温度均小于设计值(-13℃)。现场实测数据表明:5个测温孔的数值模拟温度与实测温度基本一致,最大偏差仅为2.4℃。该研究验证了数值模拟方法的准确性,说明了冻结设计方案的可行性,且现场冻结效果显著,产生了较高的社会经济效益。

关键词：联络通道人工冻结法冻结温度场有限元分析

联络通道BIM 4D施工模拟与冻结温度场数值分析

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科学技术与工程 2022年第16期22卷 6650-6659页

作者：才士武周晓敏张立刚北京科技大学土木与资源工程学院城市地下空间工程北京市重点实验室北京100083 中煤邯郸特殊凿井有限公司邯郸056003

为进一步加快冻结施工信息化应用,以北京地铁17号线区间联络通道冻结工程为背景,通过建筑信息模型(building information modeling,BIM)技术对联络通道进行三维可视化设计,建立4D施工进度模型进行实时模拟施工与输出工艺动画;利用有限... 详细信息

为进一步加快冻结施工信息化应用,以北京地铁17号线区间联络通道冻结工程为背景,通过建筑信息模型(building information modeling,BIM)技术对联络通道进行三维可视化设计,建立4D施工进度模型进行实时模拟施工与输出工艺动画;利用有限元软件ABAQUS对冻结温度场进行数值模拟,与现场实测温度对比分析温度场变化规律。结果表明:BIM 4D模拟可以对施工全过程进行动态控制,实现进度计划三维可视化;冻结壁厚度达到设计值以上,验证BIM技术冻结质量控制的可靠性;数值模拟计算温度结果与现场实测温度数据值基于一致,证明数值模拟分析冻结温度场的可行性。

关键词：联络通道建筑信息模型 4D模拟冻结温度场数值模拟