人工冻土工程实测数据分析总结

摘要：在地铁建设冻结法施工中，冻胀会造成冻结管断裂、路面上拱、周围建筑物移位和破坏等。本人通过总结具体人工冻土工程经验，并结合本人实验数据，得出一般性粘土在冻胀过程不同应力下的冻胀率，为以后人工冻土工程提供一定的参考。

关键词：人工冻土 冻胀率 地铁建设

1 概述

人工冻土的冻胀是指在人工冻结土体时，当土的温度为负，土中水分会在负温下结冰，使土体在冻结过程中体积增大，从而对周围的环境产生一定的影响。在地铁建设冻结法施工中，冻胀会造成冻结管断裂、路面上拱、周围建筑物移位和破坏等。

在上海人工冻结法施工应用较多的是在隧道盾构进出洞和地铁联络通道工程，下面就以上海一些具有代表性的盾构工程和地铁联络通道工程为例，比较试验和数值模拟的合理性。

2 工程实例一

2.1 工程概况

上海某隧道工程东线隧道使用Ф11.22m泥水平衡盾构推进，开洞直径为11.60m，东侧隧道浦东工作井出洞中心标高-12.283m，地面标高+3.40m。盾构出洞前方10m范围内无建筑物及地下管线，附近昌邑路路面下的管线离洞口槽壁约20米。如图1所示。

2.2 技术参数

冻结体的洞口处冻结板块厚3.1m，长16.60m，高16.60m（深7.38m～23.98m）。顶棚冻结拱长7.0m，宽14.5m。

2.3 工程实测冻胀量

隧道顶部的冻结部分宽度为14.50m，离地面约10m的距离，取K0=0.5，侧面所受的压应力约为100KPa，在隧道顶部冻结部分的两边埋置的侧向位移测量仪（如图2所示的A、B），测得的位移左边为0.089m，右边为0.083m，则隧道顶部冻结部分的总侧向冻胀量为0.172m，冻胀率为0.172÷14.5×100%=1.186%，比100KPa试验所得1.09%的冻胀率要大。

3 工程实例二

3.1 工程简介

上海某地铁站区间隧道旁通道位于两站区间隧道中部里程SK20+305.506处。联络通道由与左右线隧道正交的水平通道及通道中部的集水井组成。按设计，联络通道位置处，下行线隧道中心标高为-15.553，上行线隧道中心标高为-15.385，左右线隧道中心间距约36m。

3.2 工程实测冻胀量

工程中冻结部分的竖向平均压应力为（203.87+404.89）÷2=304.38KPa，平均冻结厚度为7.450m，实测竖向冻胀量为0.061m，则冻胀率为0.819%，比300KPa试验所得的0.713%的冻胀率要大。

4 结论

①在100KPa应力下，一般性粘土的冻胀率为1.2%左右；300KPa应力下为0.82%左右。

②试验的冻胀率与工程实际的冻胀率比较接近，工程实际的冻胀率都要比试验的冻胀率大，这可能是由于试验仪器的摩擦力及一些误差引起的。

参考文献：

[1]秦爱方，林金钱，等.上海人工冻土冻胀特性和水分迁移的试验研究.上海大学学报（自然科学版），2009，15（1）：93-97.

[2]余占奎，黄宏伟，王如路，徐凌，李文婷.人工冻结技术在上海地铁施工中的应用[J].冰川冻土.2005（04）.

[3]谭丽华.水泥改良土冻胀融沉特性研究[D].同济大学，2008.endprint

摘要：在地铁建设冻结法施工中，冻胀会造成冻结管断裂、路面上拱、周围建筑物移位和破坏等。本人通过总结具体人工冻土工程经验，并结合本人实验数据，得出一般性粘土在冻胀过程不同应力下的冻胀率，为以后人工冻土工程提供一定的参考。

关键词：人工冻土 冻胀率 地铁建设

1 概述

人工冻土的冻胀是指在人工冻结土体时，当土的温度为负，土中水分会在负温下结冰，使土体在冻结过程中体积增大，从而对周围的环境产生一定的影响。在地铁建设冻结法施工中，冻胀会造成冻结管断裂、路面上拱、周围建筑物移位和破坏等。

在上海人工冻结法施工应用较多的是在隧道盾构进出洞和地铁联络通道工程，下面就以上海一些具有代表性的盾构工程和地铁联络通道工程为例，比较试验和数值模拟的合理性。

2 工程实例一

2.1 工程概况

上海某隧道工程东线隧道使用Ф11.22m泥水平衡盾构推进，开洞直径为11.60m，东侧隧道浦东工作井出洞中心标高-12.283m，地面标高+3.40m。盾构出洞前方10m范围内无建筑物及地下管线，附近昌邑路路面下的管线离洞口槽壁约20米。如图1所示。

2.2 技术参数

冻结体的洞口处冻结板块厚3.1m，长16.60m，高16.60m（深7.38m～23.98m）。顶棚冻结拱长7.0m，宽14.5m。

2.3 工程实测冻胀量

隧道顶部的冻结部分宽度为14.50m，离地面约10m的距离，取K0=0.5，侧面所受的压应力约为100KPa，在隧道顶部冻结部分的两边埋置的侧向位移测量仪（如图2所示的A、B），测得的位移左边为0.089m，右边为0.083m，则隧道顶部冻结部分的总侧向冻胀量为0.172m，冻胀率为0.172÷14.5×100%=1.186%，比100KPa试验所得1.09%的冻胀率要大。

3 工程实例二

3.1 工程简介

上海某地铁站区间隧道旁通道位于两站区间隧道中部里程SK20+305.506处。联络通道由与左右线隧道正交的水平通道及通道中部的集水井组成。按设计，联络通道位置处，下行线隧道中心标高为-15.553，上行线隧道中心标高为-15.385，左右线隧道中心间距约36m。

3.2 工程实测冻胀量

工程中冻结部分的竖向平均压应力为（203.87+404.89）÷2=304.38KPa，平均冻结厚度为7.450m，实测竖向冻胀量为0.061m，则冻胀率为0.819%，比300KPa试验所得的0.713%的冻胀率要大。

4 结论

①在100KPa应力下，一般性粘土的冻胀率为1.2%左右；300KPa应力下为0.82%左右。

②试验的冻胀率与工程实际的冻胀率比较接近，工程实际的冻胀率都要比试验的冻胀率大，这可能是由于试验仪器的摩擦力及一些误差引起的。

参考文献：

[1]秦爱方，林金钱，等.上海人工冻土冻胀特性和水分迁移的试验研究.上海大学学报（自然科学版），2009，15（1）：93-97.

[2]余占奎，黄宏伟，王如路，徐凌，李文婷.人工冻结技术在上海地铁施工中的应用[J].冰川冻土.2005（04）.

[3]谭丽华.水泥改良土冻胀融沉特性研究[D].同济大学，2008.endprint

摘要：在地铁建设冻结法施工中，冻胀会造成冻结管断裂、路面上拱、周围建筑物移位和破坏等。本人通过总结具体人工冻土工程经验，并结合本人实验数据，得出一般性粘土在冻胀过程不同应力下的冻胀率，为以后人工冻土工程提供一定的参考。

关键词：人工冻土 冻胀率 地铁建设

1 概述

人工冻土的冻胀是指在人工冻结土体时，当土的温度为负，土中水分会在负温下结冰，使土体在冻结过程中体积增大，从而对周围的环境产生一定的影响。在地铁建设冻结法施工中，冻胀会造成冻结管断裂、路面上拱、周围建筑物移位和破坏等。

在上海人工冻结法施工应用较多的是在隧道盾构进出洞和地铁联络通道工程，下面就以上海一些具有代表性的盾构工程和地铁联络通道工程为例，比较试验和数值模拟的合理性。

2 工程实例一

2.1 工程概况

上海某隧道工程东线隧道使用Ф11.22m泥水平衡盾构推进，开洞直径为11.60m，东侧隧道浦东工作井出洞中心标高-12.283m，地面标高+3.40m。盾构出洞前方10m范围内无建筑物及地下管线，附近昌邑路路面下的管线离洞口槽壁约20米。如图1所示。

2.2 技术参数

冻结体的洞口处冻结板块厚3.1m，长16.60m，高16.60m（深7.38m～23.98m）。顶棚冻结拱长7.0m，宽14.5m。

2.3 工程实测冻胀量

隧道顶部的冻结部分宽度为14.50m，离地面约10m的距离，取K0=0.5，侧面所受的压应力约为100KPa，在隧道顶部冻结部分的两边埋置的侧向位移测量仪（如图2所示的A、B），测得的位移左边为0.089m，右边为0.083m，则隧道顶部冻结部分的总侧向冻胀量为0.172m，冻胀率为0.172÷14.5×100%=1.186%，比100KPa试验所得1.09%的冻胀率要大。

3 工程实例二

3.1 工程简介

上海某地铁站区间隧道旁通道位于两站区间隧道中部里程SK20+305.506处。联络通道由与左右线隧道正交的水平通道及通道中部的集水井组成。按设计，联络通道位置处，下行线隧道中心标高为-15.553，上行线隧道中心标高为-15.385，左右线隧道中心间距约36m。

3.2 工程实测冻胀量

工程中冻结部分的竖向平均压应力为（203.87+404.89）÷2=304.38KPa，平均冻结厚度为7.450m，实测竖向冻胀量为0.061m，则冻胀率为0.819%，比300KPa试验所得的0.713%的冻胀率要大。

4 结论

①在100KPa应力下，一般性粘土的冻胀率为1.2%左右；300KPa应力下为0.82%左右。

②试验的冻胀率与工程实际的冻胀率比较接近，工程实际的冻胀率都要比试验的冻胀率大，这可能是由于试验仪器的摩擦力及一些误差引起的。

参考文献：

[1]秦爱方，林金钱，等.上海人工冻土冻胀特性和水分迁移的试验研究.上海大学学报（自然科学版），2009，15（1）：93-97.

[2]余占奎，黄宏伟，王如路，徐凌，李文婷.人工冻结技术在上海地铁施工中的应用[J].冰川冻土.2005（04）.

[3]谭丽华.水泥改良土冻胀融沉特性研究[D].同济大学，2008.endprint