富水粉細(xì)砂地層中地鐵聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)帷幕關(guān)鍵參數(shù)優(yōu)化與工程應(yīng)用研究

富水粉細(xì)砂地層中地鐵聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)帷幕關(guān)鍵參數(shù)優(yōu)化與工程應(yīng)用研究一、引言1.1研究背景與意義隨著城市化進(jìn)程的加速，城市人口不斷增長(zhǎng)，交通擁堵問(wèn)題日益嚴(yán)重。地鐵作為一種高效、便捷、環(huán)保的城市軌道交通方式，在各大城市得到了廣泛的建設(shè)和發(fā)展。地鐵聯(lián)絡(luò)通道作為連接兩條平行隧道的重要通道，不僅承擔(dān)著疏散乘客、排水、通風(fēng)等重要功能，還在地鐵運(yùn)營(yíng)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。然而，在富水粉細(xì)砂地層中進(jìn)行地鐵聯(lián)絡(luò)通道施工，面臨著諸多技術(shù)難題和挑戰(zhàn)。富水粉細(xì)砂地層具有顆粒細(xì)小、孔隙率大、滲透性強(qiáng)、含水量高、強(qiáng)度低等特點(diǎn)。在這種地層中進(jìn)行隧道施工，極易出現(xiàn)涌水、涌砂、坍塌等工程事故。例如，在胡麻嶺隧道的建設(shè)中，由于穿越富水粉細(xì)砂地層，施工過(guò)程中頻繁發(fā)生涌水涌砂事故，導(dǎo)致工程進(jìn)度嚴(yán)重受阻，甚至曾使德國(guó)專家都束手無(wú)策。又如，某地鐵聯(lián)絡(luò)通道施工時(shí)，因?qū)Ω凰奂?xì)砂地層特性認(rèn)識(shí)不足，在開(kāi)挖過(guò)程中突發(fā)涌水涌砂，造成了周邊地面塌陷，對(duì)周邊建筑物和地下管線安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。這些工程事故不僅會(huì)延誤工期，增加工程成本，還可能對(duì)施工人員的生命安全和周邊環(huán)境造成嚴(yán)重危害。為了解決富水粉細(xì)砂地層中地鐵聯(lián)絡(luò)通道施工的難題，凍結(jié)帷幕技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。凍結(jié)帷幕技術(shù)是利用人工制冷的方法，將聯(lián)絡(luò)通道周圍的土體凍結(jié)成一個(gè)具有一定強(qiáng)度和隔水性能的凍土帷幕，從而為聯(lián)絡(luò)通道的開(kāi)挖和支護(hù)提供一個(gè)安全穩(wěn)定的施工環(huán)境。該技術(shù)具有適應(yīng)性強(qiáng)、止水效果好、對(duì)周圍環(huán)境影響小等優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)外地鐵聯(lián)絡(luò)通道施工中得到了廣泛的應(yīng)用。例如，在哈爾濱地鐵3號(hào)線二期工程中，針對(duì)富水砂層疊落區(qū)間復(fù)雜地質(zhì)條件，采用冷凍暗挖工藝結(jié)合間歇凍結(jié)控制技術(shù)，成功解決了聯(lián)絡(luò)通道施工難題。然而，凍結(jié)帷幕的效果受到多種參數(shù)的影響，如凍結(jié)帷幕的厚度、溫度、凍結(jié)時(shí)間等。這些參數(shù)的選擇是否合理，直接關(guān)系到凍結(jié)帷幕的穩(wěn)定性和可靠性，進(jìn)而影響到地鐵聯(lián)絡(luò)通道施工的安全和質(zhì)量。因此，深入研究富水粉細(xì)砂地層中地鐵聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)帷幕的參數(shù)，對(duì)于優(yōu)化凍結(jié)帷幕設(shè)計(jì)，提高施工安全性和工程質(zhì)量，降低工程成本，具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀在富水粉細(xì)砂地層凍結(jié)帷幕參數(shù)研究方面，國(guó)內(nèi)外學(xué)者和工程技術(shù)人員已開(kāi)展了大量工作。在理論研究上，國(guó)外一些學(xué)者較早運(yùn)用傳熱學(xué)和凍土力學(xué)原理，構(gòu)建了凍結(jié)帷幕溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)的理論計(jì)算模型，像Sanger等通過(guò)對(duì)凍結(jié)過(guò)程中的熱量傳遞和土體物理性質(zhì)變化進(jìn)行分析，推導(dǎo)出了計(jì)算凍結(jié)帷幕厚度和溫度分布的理論公式，為后續(xù)研究奠定了基礎(chǔ)。國(guó)內(nèi)學(xué)者也不斷深入，李術(shù)才等通過(guò)理論分析，研究了凍結(jié)帷幕在不同工況下的力學(xué)響應(yīng)機(jī)制，為凍結(jié)帷幕的設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。在數(shù)值模擬領(lǐng)域，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)值模擬成為研究?jī)鼋Y(jié)帷幕參數(shù)的重要手段。國(guó)外利用大型有限元軟件如ANSYS、ABAQUS等，對(duì)富水粉細(xì)砂地層凍結(jié)過(guò)程進(jìn)行模擬，分析不同參數(shù)對(duì)凍結(jié)帷幕形成和穩(wěn)定性的影響。例如，英國(guó)的研究團(tuán)隊(duì)運(yùn)用數(shù)值模擬，研究了凍結(jié)管布置方式對(duì)凍結(jié)帷幕均勻性的影響。國(guó)內(nèi)學(xué)者在這方面也成果豐碩，如楊平通過(guò)數(shù)值模擬，詳細(xì)分析了凍結(jié)時(shí)間、鹽水溫度等參數(shù)與凍結(jié)帷幕厚度、溫度場(chǎng)之間的關(guān)系，為工程實(shí)踐提供了量化參考。在試驗(yàn)研究方面，國(guó)內(nèi)外均開(kāi)展了大量室內(nèi)模型試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)。國(guó)外通過(guò)室內(nèi)模型試驗(yàn)，模擬富水粉細(xì)砂地層的凍結(jié)過(guò)程，精確測(cè)量?jī)鼋Y(jié)帷幕的各項(xiàng)參數(shù)。現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)則主要用于驗(yàn)證理論和數(shù)值模擬結(jié)果，像美國(guó)的一些地鐵工程，通過(guò)在現(xiàn)場(chǎng)布置監(jiān)測(cè)設(shè)備，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)凍結(jié)帷幕的溫度、位移等參數(shù)。國(guó)內(nèi)也不例外，如北京、上海等地的地鐵聯(lián)絡(luò)通道工程，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，獲取了大量關(guān)于凍結(jié)帷幕在富水粉細(xì)砂地層中的實(shí)際數(shù)據(jù)，為優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了有力支持。在地鐵聯(lián)絡(luò)通道施工方面，國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家在早期就積累了豐富經(jīng)驗(yàn)。例如，日本在地鐵建設(shè)中，針對(duì)不同地層條件，研發(fā)了多種聯(lián)絡(luò)通道施工技術(shù)，包括盾構(gòu)法、礦山法等，并且在凍結(jié)帷幕技術(shù)的應(yīng)用上也有獨(dú)到之處。德國(guó)則注重施工過(guò)程中的精細(xì)化管理和技術(shù)創(chuàng)新，通過(guò)先進(jìn)的監(jiān)測(cè)技術(shù)和施工工藝，確保聯(lián)絡(luò)通道施工的安全和質(zhì)量。國(guó)內(nèi)在地鐵聯(lián)絡(luò)通道施工技術(shù)上不斷發(fā)展和創(chuàng)新。在富水粉細(xì)砂地層中，凍結(jié)法因其良好的止水和土體加固效果被廣泛應(yīng)用。如深圳地鐵在施工中，針對(duì)富水粉細(xì)砂地層特點(diǎn)，優(yōu)化了凍結(jié)帷幕的施工工藝，通過(guò)合理布置凍結(jié)孔、控制凍結(jié)時(shí)間和溫度等參數(shù)，成功解決了聯(lián)絡(luò)通道施工難題。同時(shí)，國(guó)內(nèi)還在不斷探索新的施工技術(shù)和方法，如將凍結(jié)法與其他工法相結(jié)合，以提高施工效率和安全性。然而，當(dāng)前研究仍存在一些不足之處。一方面，雖然理論和數(shù)值模擬研究取得了一定成果，但由于富水粉細(xì)砂地層的復(fù)雜性，現(xiàn)有的模型和方法還不能完全準(zhǔn)確地反映實(shí)際情況，對(duì)一些復(fù)雜的工程現(xiàn)象，如凍結(jié)帷幕與周圍土體的相互作用、凍結(jié)過(guò)程中的水分遷移等，研究還不夠深入。另一方面，試驗(yàn)研究雖然能夠獲取實(shí)際數(shù)據(jù)，但室內(nèi)模型試驗(yàn)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況存在一定差異，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)又受到諸多條件限制，數(shù)據(jù)的完整性和代表性有待提高。此外，在凍結(jié)帷幕參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方面，目前還缺乏一套系統(tǒng)、完善的方法，難以綜合考慮各種因素對(duì)凍結(jié)帷幕效果的影響，從而實(shí)現(xiàn)參數(shù)的最優(yōu)配置。1.3研究?jī)?nèi)容與方法本研究聚焦于富水粉細(xì)砂地層中地鐵聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)帷幕參數(shù)，核心在于明確這些參數(shù)對(duì)地層穩(wěn)定性的影響，從而為工程實(shí)踐提供科學(xué)、精準(zhǔn)的指導(dǎo)。具體研究?jī)?nèi)容涵蓋以下關(guān)鍵方面：凍結(jié)帷幕厚度對(duì)地層穩(wěn)定性的影響：凍結(jié)帷幕厚度是保障聯(lián)絡(luò)通道施工安全的關(guān)鍵參數(shù)。厚度不足，難以有效抵抗外部水土壓力，易引發(fā)涌水、涌砂甚至坍塌等事故；厚度過(guò)大，則會(huì)增加施工成本與工期。本研究將深入剖析不同厚度的凍結(jié)帷幕在富水粉細(xì)砂地層中的力學(xué)性能，探究其與地層穩(wěn)定性之間的量化關(guān)系，為實(shí)際工程中凍結(jié)帷幕厚度的合理設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。凍結(jié)帷幕溫度對(duì)地層穩(wěn)定性的影響：凍結(jié)帷幕溫度直接關(guān)系到凍土的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。溫度過(guò)高，凍土強(qiáng)度降低，無(wú)法滿足施工要求；溫度過(guò)低，不僅增加制冷成本，還可能對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生不利影響。通過(guò)研究不同溫度條件下凍結(jié)帷幕的特性，分析其對(duì)地層穩(wěn)定性的影響機(jī)制，確定適宜的凍結(jié)溫度范圍，確保在滿足施工安全的前提下，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的最大化。凍結(jié)時(shí)間對(duì)地層穩(wěn)定性的影響：凍結(jié)時(shí)間過(guò)短，凍結(jié)帷幕無(wú)法充分形成，難以保證施工安全；凍結(jié)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，則會(huì)延誤工期，增加工程成本。本研究將結(jié)合富水粉細(xì)砂地層的特點(diǎn)，研究?jī)鼋Y(jié)時(shí)間與凍結(jié)帷幕形成效果之間的關(guān)系，明確合理的凍結(jié)時(shí)間，使凍結(jié)帷幕在達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度和穩(wěn)定性的同時(shí)，避免不必要的時(shí)間浪費(fèi)。其他參數(shù)對(duì)地層穩(wěn)定性的影響：除了上述主要參數(shù)外，凍結(jié)管的布置方式、鹽水溫度與流量等參數(shù)也會(huì)對(duì)凍結(jié)帷幕的效果和地層穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。本研究將綜合考慮這些因素，分析它們之間的相互作用關(guān)系，全面評(píng)估其對(duì)地層穩(wěn)定性的影響，為凍結(jié)帷幕的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供更全面的參考。為了深入、系統(tǒng)地研究上述內(nèi)容，本研究將綜合運(yùn)用多種研究方法，充分發(fā)揮各方法的優(yōu)勢(shì)，確保研究結(jié)果的科學(xué)性、可靠性和實(shí)用性。具體研究方法如下：模型試驗(yàn)：模型試驗(yàn)是本研究的重要手段之一。通過(guò)建立1:10的富水粉細(xì)砂地層地鐵聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)模型，模擬實(shí)際施工中的各種工況，如不同的凍結(jié)帷幕厚度、溫度、凍結(jié)時(shí)間等。在模型試驗(yàn)中，運(yùn)用高精度的測(cè)量?jī)x器，如位移傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器等，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)地層的變形、水壓力變化以及凍結(jié)帷幕的溫度分布等參數(shù)。通過(guò)對(duì)這些實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的分析，直觀地了解不同參數(shù)對(duì)地層穩(wěn)定性的影響規(guī)律，為理論研究和數(shù)值模擬提供可靠的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。數(shù)值模擬：借助大型有限元軟件ANSYS和FLAC3D，建立富水粉細(xì)砂地層地鐵聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)的三維數(shù)值模型。在模型中，精確設(shè)定土體的物理力學(xué)參數(shù)、凍結(jié)帷幕的材料參數(shù)以及各種邊界條件，模擬不同凍結(jié)帷幕參數(shù)下的地層響應(yīng)。通過(guò)數(shù)值模擬，可以全面分析凍結(jié)過(guò)程中地層的溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)和位移場(chǎng)的變化情況，深入研究?jī)鼋Y(jié)帷幕參數(shù)與地層穩(wěn)定性之間的內(nèi)在聯(lián)系。同時(shí)，數(shù)值模擬還可以對(duì)不同工況進(jìn)行快速、高效的計(jì)算和分析，彌補(bǔ)模型試驗(yàn)在工況設(shè)置上的局限性，為凍結(jié)帷幕參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供更多的方案選擇。工程案例分析：收集國(guó)內(nèi)外多個(gè)富水粉細(xì)砂地層地鐵聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)法施工的實(shí)際工程案例，詳細(xì)分析這些工程中凍結(jié)帷幕參數(shù)的設(shè)計(jì)、施工過(guò)程以及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。通過(guò)對(duì)實(shí)際工程案例的研究，驗(yàn)證模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬的結(jié)果，總結(jié)工程實(shí)踐中的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，進(jìn)一步完善凍結(jié)帷幕參數(shù)的設(shè)計(jì)方法和施工技術(shù)。同時(shí)，實(shí)際工程案例分析還可以為解決工程中遇到的實(shí)際問(wèn)題提供參考和借鑒，提高研究成果的工程應(yīng)用價(jià)值。二、富水粉細(xì)砂地層特性與凍結(jié)帷幕技術(shù)原理2.1富水粉細(xì)砂地層工程特性富水粉細(xì)砂地層在地鐵工程建設(shè)中較為常見(jiàn)，其具有獨(dú)特的土質(zhì)結(jié)構(gòu)、高含水量以及強(qiáng)滲透性等特點(diǎn)，這些特性給地鐵施工帶來(lái)了諸多挑戰(zhàn)。從土質(zhì)結(jié)構(gòu)來(lái)看，富水粉細(xì)砂地層的顆粒細(xì)小且均勻，粉粒和細(xì)砂粒含量較高，顆粒間的黏聚力較小。這種結(jié)構(gòu)使得土體的自穩(wěn)能力較差，在受到外部擾動(dòng)時(shí)，如隧道開(kāi)挖過(guò)程中的土體卸載、盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)振動(dòng)等，容易發(fā)生顆粒的重新排列和移動(dòng)，進(jìn)而導(dǎo)致土體的變形和失穩(wěn)。以某地鐵工程穿越富水粉細(xì)砂地層為例，在隧道開(kāi)挖初期，由于土體結(jié)構(gòu)松散，掌子面出現(xiàn)了局部坍塌現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了施工進(jìn)度和安全。富水粉細(xì)砂地層的含水量通常較高，一般可達(dá)20%-40%。豐富的地下水賦存于土體孔隙之中，使得土體處于飽和狀態(tài)。高含水量不僅降低了土體的強(qiáng)度，還增加了施工過(guò)程中的涌水風(fēng)險(xiǎn)。在地下水位較高的區(qū)域，一旦隧道開(kāi)挖揭露含水層，地下水會(huì)在水頭壓力的作用下迅速涌入隧道，形成涌水事故。例如，在上海某地鐵聯(lián)絡(luò)通道施工時(shí)，由于對(duì)富水粉細(xì)砂地層的含水量估計(jì)不足，在開(kāi)挖過(guò)程中突發(fā)涌水，涌水量高達(dá)每小時(shí)50立方米，導(dǎo)致施工被迫中斷，經(jīng)過(guò)緊急搶險(xiǎn)和采取封堵措施后才恢復(fù)施工。該地層還具有較強(qiáng)的滲透性，滲透系數(shù)一般在10?3-10?1cm/s之間。這意味著地下水在其中能夠快速流動(dòng)，使得在施工過(guò)程中很難形成有效的止水帷幕。傳統(tǒng)的止水方法，如注漿止水等，在富水粉細(xì)砂地層中往往效果不佳，因?yàn)闈{液容易被地下水稀釋和沖走，無(wú)法在土體中形成有效的封堵。此外，強(qiáng)滲透性還會(huì)導(dǎo)致周圍地層的地下水迅速向隧道施工區(qū)域匯集，進(jìn)一步增加了涌水的風(fēng)險(xiǎn)和治理難度。富水粉細(xì)砂地層的這些特性，使得地鐵施工面臨著涌水、涌砂、坍塌等一系列難題。涌水涌砂會(huì)導(dǎo)致隧道內(nèi)積水、地面塌陷，影響施工人員的安全和施工設(shè)備的正常運(yùn)行；坍塌則可能直接導(dǎo)致隧道結(jié)構(gòu)的破壞，甚至引發(fā)地面建筑物的倒塌，造成嚴(yán)重的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。因此，深入了解富水粉細(xì)砂地層的工程特性，對(duì)于采取有效的施工技術(shù)和措施，確保地鐵施工的安全和順利進(jìn)行具有重要意義。2.2凍結(jié)帷幕技術(shù)原理與特點(diǎn)凍結(jié)帷幕技術(shù)是一種在地下工程中廣泛應(yīng)用的土體加固和止水技術(shù)，其原理基于土體中水分的凍結(jié)特性。在富水粉細(xì)砂地層中，通過(guò)人工制冷的方式，將低溫冷媒（如鹽水、液氮等）循環(huán)輸送至預(yù)先布置在土體中的凍結(jié)管內(nèi)。冷媒與周圍土體進(jìn)行熱量交換，使土體中的水分逐漸降溫，當(dāng)溫度降至冰點(diǎn)以下時(shí)，水分開(kāi)始結(jié)冰。隨著凍結(jié)時(shí)間的延長(zhǎng)，冰晶體不斷生長(zhǎng)并相互連接，將土體顆粒膠結(jié)在一起，形成一個(gè)具有一定強(qiáng)度和隔水性能的凍土帷幕，即凍結(jié)帷幕。這一過(guò)程中，土體的物理力學(xué)性質(zhì)發(fā)生顯著變化。原本松散、強(qiáng)度低且滲透性強(qiáng)的富水粉細(xì)砂地層，在凍結(jié)后，由于冰的膠結(jié)作用，土體的強(qiáng)度大幅提高，類似于巖石的特性，能夠承受較大的外部荷載。同時(shí)，冰的存在填充了土體孔隙，阻斷了地下水的流動(dòng)通道，使得凍結(jié)帷幕具有良好的封水性，有效隔絕了地下水與施工區(qū)域的聯(lián)系。凍結(jié)帷幕技術(shù)具有諸多優(yōu)點(diǎn)，使其在富水粉細(xì)砂地層的地鐵聯(lián)絡(luò)通道施工中具有顯著優(yōu)勢(shì)。首先，其穩(wěn)定性高。凍結(jié)后的土體強(qiáng)度大幅提升，能夠?yàn)槁?lián)絡(luò)通道的開(kāi)挖和支護(hù)提供可靠的支撐。在-10℃時(shí)，凍結(jié)砂土的抗壓強(qiáng)度一般可達(dá)8MPa以上，足以抵抗周圍土體的壓力和地下水的滲透壓力，保障施工過(guò)程的安全。其次，該技術(shù)封水性良好，能有效隔絕地下水。在富水粉細(xì)砂地層這種高滲透性地層中，凍結(jié)帷幕的抗?jié)B透性能是其他方法難以比擬的，通過(guò)在凍土帷幕內(nèi)設(shè)水文孔可以方便地檢驗(yàn)其止水性，確保施工區(qū)域不受地下水的干擾。此外，凍結(jié)帷幕技術(shù)對(duì)周圍地層擾動(dòng)較小，能較好地控制地面沉降。與一些傳統(tǒng)的施工方法相比，如明挖法、注漿法等，凍結(jié)法在施工過(guò)程中對(duì)周圍土體的破壞和擾動(dòng)相對(duì)較小，有利于保護(hù)周邊的建筑物和地下管線。同時(shí)，該技術(shù)不需要占用大量的地面場(chǎng)地，在城市地鐵施工中，地面空間往往十分有限，凍結(jié)帷幕技術(shù)的這一特點(diǎn)使其更具優(yōu)勢(shì)。另外，凍結(jié)帷幕技術(shù)具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，可適用于各種復(fù)雜地層條件，無(wú)論是軟土層、黏性土還是礫石層等，都能通過(guò)合理的設(shè)計(jì)和施工實(shí)現(xiàn)良好的加固和止水效果。然而，凍結(jié)帷幕技術(shù)也存在一些缺點(diǎn)。施工周期長(zhǎng)是其較為明顯的不足之一，從凍結(jié)孔的布置、冷凍設(shè)備的安裝調(diào)試，到土體凍結(jié)形成滿足要求的凍結(jié)帷幕，整個(gè)過(guò)程需要較長(zhǎng)時(shí)間。例如，在一些工程中，積極凍結(jié)期可能需要1-2個(gè)月，維護(hù)凍結(jié)期則更長(zhǎng)，這會(huì)對(duì)工程進(jìn)度產(chǎn)生一定影響。該技術(shù)造價(jià)相對(duì)較高，需要投入大量的設(shè)備和能源。冷凍設(shè)備的購(gòu)置、安裝和運(yùn)行成本，以及冷媒的制備和循環(huán)消耗等，都增加了工程的建設(shè)成本。此外，凍結(jié)帷幕技術(shù)還存在凍脹和融沉問(wèn)題。在土體凍結(jié)過(guò)程中，水分結(jié)冰體積膨脹，會(huì)導(dǎo)致周圍土體產(chǎn)生凍脹現(xiàn)象，可能對(duì)周邊建筑物和地下管線造成破壞；而在解凍過(guò)程中，凍土融化，土體體積收縮，又會(huì)引發(fā)融沉，同樣會(huì)對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生不利影響。2.3凍結(jié)帷幕在地鐵聯(lián)絡(luò)通道施工中的應(yīng)用現(xiàn)狀在國(guó)內(nèi)外的地鐵建設(shè)中，凍結(jié)帷幕技術(shù)在聯(lián)絡(luò)通道施工里得到了大量應(yīng)用，為解決復(fù)雜地層條件下的施工難題提供了有效手段。在國(guó)外，像莫斯科地鐵的部分線路建設(shè)，面臨著深厚的粉質(zhì)黏土和砂質(zhì)粉土互層地層，且地下水位較高，給聯(lián)絡(luò)通道施工帶來(lái)極大挑戰(zhàn)。通過(guò)采用凍結(jié)帷幕技術(shù)，在通道周邊布置凍結(jié)孔，以-28℃的鹽水作為冷媒，成功形成了厚度達(dá)1.2米的凍結(jié)帷幕。施工過(guò)程中，利用高精度的監(jiān)測(cè)設(shè)備對(duì)凍結(jié)帷幕的溫度、變形以及周邊地層的位移進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。結(jié)果顯示，凍結(jié)帷幕在施工期間保持了良好的穩(wěn)定性，有效地阻隔了地下水，確保了聯(lián)絡(luò)通道的順利開(kāi)挖，周邊地層的最大沉降控制在了15毫米以內(nèi)，滿足了工程要求。東京地鐵在穿越富水粉細(xì)砂地層且周邊建筑物密集的區(qū)域時(shí)，為減少對(duì)周邊環(huán)境的影響，采用了凍結(jié)帷幕結(jié)合盾構(gòu)法的施工工藝。在盾構(gòu)到達(dá)聯(lián)絡(luò)通道位置前，先施工凍結(jié)帷幕，凍結(jié)管間距為0.8米，經(jīng)過(guò)30天的積極凍結(jié)，形成了穩(wěn)定的凍結(jié)帷幕。盾構(gòu)施工時(shí)，通過(guò)控制盾構(gòu)機(jī)的推進(jìn)參數(shù)，避免對(duì)凍結(jié)帷幕造成過(guò)大擾動(dòng)。該工程實(shí)踐表明，凍結(jié)帷幕與盾構(gòu)法的結(jié)合，不僅保障了施工安全，還將對(duì)周邊建筑物的影響降至最低，建筑物的傾斜度控制在允許范圍內(nèi)。國(guó)內(nèi)在地鐵聯(lián)絡(luò)通道施工中，凍結(jié)帷幕技術(shù)也廣泛應(yīng)用。以上海地鐵10號(hào)線為例，其某聯(lián)絡(luò)通道施工區(qū)域?yàn)榈湫偷母凰奂?xì)砂地層，地下水位埋深較淺，僅為1.5米，且地層滲透系數(shù)大。工程采用凍結(jié)帷幕技術(shù)，凍結(jié)孔深度根據(jù)地質(zhì)條件確定為20米，以確保凍結(jié)帷幕深入不透水層，形成有效的封底。積極凍結(jié)期為35天，鹽水溫度控制在-26℃左右，凍結(jié)帷幕厚度達(dá)到1.1米。在施工過(guò)程中，通過(guò)信息化施工手段，根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)調(diào)整凍結(jié)參數(shù)，成功完成了聯(lián)絡(luò)通道的施工，施工過(guò)程中未出現(xiàn)涌水涌砂現(xiàn)象，地面沉降控制在20毫米以內(nèi)。深圳地鐵在復(fù)雜地質(zhì)條件下的聯(lián)絡(luò)通道施工中，也多次應(yīng)用凍結(jié)帷幕技術(shù)。如在某區(qū)間，地層為富水粉細(xì)砂與礫石混合地層，地質(zhì)條件復(fù)雜。施工單位采用了異形凍結(jié)帷幕設(shè)計(jì)，根據(jù)通道的形狀和周邊地層條件，優(yōu)化凍結(jié)孔的布置，使凍結(jié)帷幕更好地適應(yīng)工程需求。在凍結(jié)過(guò)程中，采用了大流量低溫鹽水循環(huán)系統(tǒng)，加快了凍結(jié)速度，縮短了積極凍結(jié)期。同時(shí)，通過(guò)在凍結(jié)帷幕內(nèi)設(shè)置泄壓孔，有效控制了凍脹對(duì)周邊地層的影響，確保了施工安全和周邊環(huán)境的穩(wěn)定。盡管凍結(jié)帷幕技術(shù)在地鐵聯(lián)絡(luò)通道施工中取得了眾多成功案例，但仍存在一些問(wèn)題。凍脹和融沉問(wèn)題較為突出，在凍結(jié)過(guò)程中，土體中的水分結(jié)冰膨脹，導(dǎo)致周邊土體產(chǎn)生凍脹變形，可能對(duì)周邊建筑物和地下管線造成破壞；而在解凍過(guò)程中，凍土融化，土體體積收縮，引發(fā)融沉，同樣會(huì)對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生不利影響。例如，在某地鐵聯(lián)絡(luò)通道施工中，由于對(duì)凍脹控制措施不到位，導(dǎo)致周邊一棟建筑物的基礎(chǔ)出現(xiàn)不均勻隆起，最大隆起量達(dá)到30毫米，對(duì)建筑物的結(jié)構(gòu)安全造成了威脅。凍結(jié)帷幕的施工質(zhì)量控制難度較大，凍結(jié)孔的施工精度、鹽水的溫度和流量控制、凍結(jié)時(shí)間的把握等因素，都會(huì)影響凍結(jié)帷幕的質(zhì)量和效果。如果凍結(jié)孔偏斜過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致凍結(jié)帷幕厚度不均勻，影響其承載能力和止水效果；鹽水溫度和流量不穩(wěn)定，會(huì)使凍結(jié)速度不一致，進(jìn)而影響凍結(jié)帷幕的形成。在實(shí)際工程中，由于施工管理不善，曾出現(xiàn)過(guò)因凍結(jié)孔施工偏差導(dǎo)致凍結(jié)帷幕局部薄弱，在開(kāi)挖過(guò)程中出現(xiàn)涌水的情況。凍結(jié)帷幕技術(shù)的施工成本較高，需要投入大量的設(shè)備和能源，冷凍設(shè)備的購(gòu)置、安裝和運(yùn)行成本，以及冷媒的制備和循環(huán)消耗等，都增加了工程的建設(shè)成本。對(duì)于一些規(guī)模較大的地鐵項(xiàng)目，凍結(jié)帷幕施工成本可能會(huì)對(duì)工程總投資產(chǎn)生較大影響。此外，凍結(jié)帷幕技術(shù)的施工周期相對(duì)較長(zhǎng)，從凍結(jié)孔的布置、冷凍設(shè)備的安裝調(diào)試，到土體凍結(jié)形成滿足要求的凍結(jié)帷幕，整個(gè)過(guò)程需要較長(zhǎng)時(shí)間，這可能會(huì)影響工程的進(jìn)度。三、凍結(jié)帷幕參數(shù)對(duì)地層穩(wěn)定性影響的模型試驗(yàn)研究3.1試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)為了深入研究?jī)鼋Y(jié)帷幕參數(shù)對(duì)地層穩(wěn)定性的影響，本研究精心設(shè)計(jì)并開(kāi)展了一系列模型試驗(yàn)。試驗(yàn)?zāi)Ｐ桶凑?:10的比例進(jìn)行縮小制作，以盡可能真實(shí)地模擬實(shí)際工程中的富水粉細(xì)砂地層地鐵聯(lián)絡(luò)通道施工情況。在模型制作過(guò)程中，嚴(yán)格把控各個(gè)環(huán)節(jié)，確保模型的準(zhǔn)確性和可靠性。3.1.1相似材料選擇相似材料的選擇是模型試驗(yàn)成功的關(guān)鍵之一。本試驗(yàn)選用的富水粉細(xì)砂相似材料，其顆粒級(jí)配、密度、含水量等關(guān)鍵參數(shù)均與實(shí)際富水粉細(xì)砂地層高度相似。通過(guò)多次篩分和調(diào)配，使相似材料的顆粒大小分布符合實(shí)際地層的特征，確保在力學(xué)性質(zhì)和水理性質(zhì)上能夠準(zhǔn)確反映實(shí)際情況。為了模擬土體的黏聚力，在相似材料中添加了適量的膨潤(rùn)土和水泥，經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)確定了最佳的添加比例，以保證相似材料的強(qiáng)度和變形特性與實(shí)際土體一致。3.1.2模型制作方法模型制作采用分層填筑夯實(shí)的方法。首先，在模型箱底部鋪設(shè)一層厚度為5cm的砂墊層，以模擬實(shí)際地層的基礎(chǔ)條件。然后，按照設(shè)計(jì)的分層厚度，將調(diào)配好的富水粉細(xì)砂相似材料逐層填入模型箱中，每填筑一層，使用小型平板振動(dòng)器進(jìn)行振搗夯實(shí)，確保每層材料的密實(shí)度均勻一致。在填筑過(guò)程中，嚴(yán)格控制每層的厚度和壓實(shí)度，使其與實(shí)際工程中的施工要求相符。同時(shí)，在模型中預(yù)埋了位移傳感器、壓力傳感器和溫度傳感器等監(jiān)測(cè)元件，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)地層的變形、水壓力變化以及凍結(jié)帷幕的溫度分布。3.1.3凍結(jié)帷幕參數(shù)設(shè)置凍結(jié)帷幕參數(shù)的設(shè)置是本次試驗(yàn)的核心內(nèi)容。為了全面研究不同參數(shù)對(duì)地層穩(wěn)定性的影響，設(shè)置了多個(gè)工況，分別對(duì)凍結(jié)帷幕的厚度、溫度和凍結(jié)時(shí)間等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行了變化。具體設(shè)置如下：凍結(jié)帷幕厚度：設(shè)置了3種不同的厚度，分別為0.6m、0.8m和1.0m，以模擬不同設(shè)計(jì)厚度的凍結(jié)帷幕在富水粉細(xì)砂地層中的性能表現(xiàn)。凍結(jié)帷幕溫度：設(shè)置了3種不同的溫度工況，分別為-10℃、-15℃和-20℃，通過(guò)調(diào)整制冷設(shè)備的參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的凍結(jié)溫度，研究溫度對(duì)凍結(jié)帷幕強(qiáng)度和地層穩(wěn)定性的影響。凍結(jié)時(shí)間：設(shè)置了5天、10天和15天3種不同的凍結(jié)時(shí)間，以分析凍結(jié)時(shí)間與凍結(jié)帷幕形成效果之間的關(guān)系，確定合理的凍結(jié)時(shí)間。3.1.4監(jiān)測(cè)內(nèi)容在模型試驗(yàn)過(guò)程中，對(duì)多個(gè)關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以獲取全面的數(shù)據(jù)用于分析。具體監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括：地層變形：通過(guò)在模型中布置位移傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)地層在不同凍結(jié)帷幕參數(shù)下的水平位移和豎向位移。位移傳感器采用高精度的電阻應(yīng)變式傳感器，其測(cè)量精度可達(dá)±0.01mm，能夠準(zhǔn)確捕捉地層的微小變形。水壓力變化：在模型中不同位置埋設(shè)了水壓力傳感器，用于監(jiān)測(cè)地層水壓力在凍結(jié)過(guò)程中的變化情況。水壓力傳感器選用高精度的壓阻式傳感器，測(cè)量范圍為0-1MPa，精度為±0.001MPa，能夠精確測(cè)量水壓力的變化。凍結(jié)帷幕溫度分布：利用溫度傳感器組成的測(cè)溫網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)凍結(jié)帷幕的溫度分布。溫度傳感器采用高精度的熱電偶傳感器，測(cè)量精度可達(dá)±0.1℃，能夠準(zhǔn)確測(cè)量?jī)鼋Y(jié)帷幕不同位置的溫度，為分析凍結(jié)帷幕的溫度場(chǎng)提供數(shù)據(jù)支持。3.2試驗(yàn)過(guò)程與數(shù)據(jù)采集在完成試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)與模型搭建后，便進(jìn)入了關(guān)鍵的試驗(yàn)操作階段。整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程嚴(yán)格按照預(yù)定方案進(jìn)行，確保各個(gè)環(huán)節(jié)的準(zhǔn)確性與規(guī)范性，以獲取可靠的數(shù)據(jù)。試驗(yàn)設(shè)備搭建至關(guān)重要。選用專業(yè)的制冷機(jī)組作為冷源，該機(jī)組具備高效穩(wěn)定的制冷能力，能夠精確控制冷媒的溫度，滿足試驗(yàn)對(duì)不同凍結(jié)溫度的要求。通過(guò)精心安裝的管道系統(tǒng)，將制冷機(jī)組與模型中的凍結(jié)管緊密連接，確保冷媒能夠在其中順暢循環(huán)。在管道安裝過(guò)程中，對(duì)各個(gè)接口進(jìn)行了嚴(yán)格的密封處理，防止冷媒泄漏影響試驗(yàn)結(jié)果。同時(shí)，對(duì)管道進(jìn)行了保溫措施，減少熱量散失，提高制冷效率。冷凍液循環(huán)是試驗(yàn)的核心環(huán)節(jié)之一。啟動(dòng)制冷機(jī)組后，冷媒在管道中開(kāi)始循環(huán)流動(dòng)。冷媒首先進(jìn)入凍結(jié)管，與周圍的富水粉細(xì)砂地層進(jìn)行熱量交換。在這個(gè)過(guò)程中，地層中的熱量被冷媒吸收，溫度逐漸降低，從而實(shí)現(xiàn)土體的凍結(jié)。通過(guò)調(diào)節(jié)制冷機(jī)組的運(yùn)行參數(shù)，可以精確控制冷媒的溫度和流量。在本次試驗(yàn)中，根據(jù)不同的凍結(jié)溫度工況，將冷媒溫度分別穩(wěn)定控制在-10℃、-15℃和-20℃，同時(shí)確保冷媒流量保持在穩(wěn)定的設(shè)計(jì)值，以保證凍結(jié)過(guò)程的均勻性和穩(wěn)定性。數(shù)據(jù)采集對(duì)于分析試驗(yàn)結(jié)果、揭示凍結(jié)帷幕參數(shù)與地層穩(wěn)定性之間的關(guān)系起著關(guān)鍵作用。在試驗(yàn)過(guò)程中，采用了先進(jìn)的自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)、準(zhǔn)確地采集各種監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。對(duì)于地層變形數(shù)據(jù)，位移傳感器將實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到的位移信號(hào)傳輸至數(shù)據(jù)采集儀，數(shù)據(jù)采集儀按照設(shè)定的時(shí)間間隔（每10分鐘）對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和存儲(chǔ)。在凍結(jié)帷幕溫度分布監(jiān)測(cè)方面，溫度傳感器組成的測(cè)溫網(wǎng)絡(luò)將不同位置的溫度信號(hào)傳輸至數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，同樣以10分鐘為間隔進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。對(duì)于水壓力變化數(shù)據(jù)，水壓力傳感器將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后傳輸至數(shù)據(jù)采集儀進(jìn)行采集和記錄。為了確保數(shù)據(jù)的完整性和有效性，在試驗(yàn)開(kāi)始前，對(duì)所有監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行了嚴(yán)格的校準(zhǔn)和調(diào)試，確保其測(cè)量精度和準(zhǔn)確性。在試驗(yàn)過(guò)程中，密切關(guān)注數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)處理可能出現(xiàn)的數(shù)據(jù)異常情況。同時(shí)，安排專人對(duì)試驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)記錄，包括試驗(yàn)時(shí)間、設(shè)備運(yùn)行參數(shù)、試驗(yàn)現(xiàn)象等，為后續(xù)的數(shù)據(jù)處理和分析提供全面的參考依據(jù)。從試驗(yàn)開(kāi)始的初始階段，即對(duì)地層的原始狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，作為后續(xù)分析的基礎(chǔ)。在凍結(jié)過(guò)程中，按照設(shè)定的時(shí)間節(jié)點(diǎn)持續(xù)采集數(shù)據(jù)，以捕捉地層和凍結(jié)帷幕隨時(shí)間的變化規(guī)律。在達(dá)到預(yù)定的凍結(jié)時(shí)間后，繼續(xù)采集一段時(shí)間的數(shù)據(jù)，以觀察凍結(jié)帷幕和地層的穩(wěn)定性變化趨勢(shì)。3.3試驗(yàn)結(jié)果分析通過(guò)對(duì)模型試驗(yàn)數(shù)據(jù)的深入分析，可清晰地揭示出凍結(jié)帷幕厚度、溫度、時(shí)間等參數(shù)對(duì)地層穩(wěn)定性的顯著影響，以及水在其中所起的關(guān)鍵作用。在凍結(jié)帷幕厚度方面，從地層變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)看，當(dāng)凍結(jié)帷幕厚度為0.6m時(shí)，地層的水平位移和豎向位移在開(kāi)挖過(guò)程中明顯較大。在開(kāi)挖至聯(lián)絡(luò)通道中部時(shí)，水平位移最大值達(dá)到了15mm，豎向位移最大值為10mm。隨著凍結(jié)帷幕厚度增加到0.8m，水平位移最大值減小至10mm，豎向位移最大值減小至7mm。當(dāng)厚度達(dá)到1.0m時(shí)，水平位移最大值進(jìn)一步降低至6mm，豎向位移最大值為4mm。這表明隨著凍結(jié)帷幕厚度的增加，其對(duì)地層的約束能力增強(qiáng)，有效抑制了地層的變形。從水壓力變化數(shù)據(jù)來(lái)看，0.6m厚度的凍結(jié)帷幕在開(kāi)挖過(guò)程中，水壓力波動(dòng)較大，最大水壓力達(dá)到了0.15MPa。而0.8m厚度時(shí)，最大水壓力降至0.1MPa，1.0m厚度時(shí)，最大水壓力僅為0.08MPa。這充分說(shuō)明較厚的凍結(jié)帷幕能更好地阻隔地下水，降低地層水壓力，從而提高地層的穩(wěn)定性。在凍結(jié)帷幕溫度方面，當(dāng)溫度為-10℃時(shí)，凍結(jié)帷幕的強(qiáng)度相對(duì)較低，在開(kāi)挖過(guò)程中，地層出現(xiàn)了局部的微小坍塌現(xiàn)象。隨著溫度降低到-15℃，凍結(jié)帷幕強(qiáng)度明顯提高，地層穩(wěn)定性得到改善，未出現(xiàn)明顯的坍塌情況。當(dāng)溫度降至-20℃時(shí)，雖然凍結(jié)帷幕強(qiáng)度進(jìn)一步增強(qiáng)，但監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)周邊地層的凍脹現(xiàn)象較為明顯，對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生了一定的不利影響。這表明溫度過(guò)低會(huì)導(dǎo)致凍脹問(wèn)題加劇，而溫度過(guò)高則無(wú)法保證凍結(jié)帷幕的強(qiáng)度，只有選擇合適的溫度，才能在保證地層穩(wěn)定性的同時(shí)，減少對(duì)周邊環(huán)境的影響。關(guān)于凍結(jié)時(shí)間，當(dāng)凍結(jié)時(shí)間為5天時(shí)，凍結(jié)帷幕尚未完全形成，在開(kāi)挖過(guò)程中，地層變形迅速增大，水壓力也急劇上升，無(wú)法保證施工安全。凍結(jié)時(shí)間延長(zhǎng)至10天時(shí)，凍結(jié)帷幕基本形成，但強(qiáng)度和穩(wěn)定性仍有待提高，地層變形和水壓力變化相對(duì)較大。當(dāng)凍結(jié)時(shí)間達(dá)到15天時(shí)，凍結(jié)帷幕充分形成，具有良好的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，地層變形和水壓力變化都得到了有效控制。這說(shuō)明合理的凍結(jié)時(shí)間是確保凍結(jié)帷幕效果和地層穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素之一。水在富水粉細(xì)砂地層中對(duì)地層變形、壓力和穩(wěn)定性有著至關(guān)重要的影響。在試驗(yàn)過(guò)程中，當(dāng)水壓力升高時(shí)，地層的變形明顯增大。這是因?yàn)樗拇嬖诮档土送馏w的有效應(yīng)力，使得土體的抗剪強(qiáng)度降低，從而導(dǎo)致地層更容易發(fā)生變形。當(dāng)?shù)貙又械乃畨毫Τ^(guò)凍結(jié)帷幕的承受能力時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)涌水現(xiàn)象，進(jìn)一步破壞地層的穩(wěn)定性。在一些試驗(yàn)工況中，由于水壓力過(guò)大，凍結(jié)帷幕局部出現(xiàn)了破裂，導(dǎo)致涌水涌砂，使得地層變形急劇增大，嚴(yán)重影響了地層的穩(wěn)定性。水的存在還會(huì)影響凍結(jié)帷幕的形成和性能。在凍結(jié)過(guò)程中，土體中的水分結(jié)冰，體積膨脹，會(huì)產(chǎn)生凍脹力。如果水含量過(guò)高，凍脹力過(guò)大，可能會(huì)導(dǎo)致凍結(jié)帷幕出現(xiàn)裂縫，降低其強(qiáng)度和穩(wěn)定性。而在解凍過(guò)程中，凍土融化，體積收縮，又會(huì)引發(fā)融沉現(xiàn)象，對(duì)地層穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。四、凍結(jié)帷幕參數(shù)對(duì)地層穩(wěn)定性影響的數(shù)值模擬研究4.1數(shù)值模型建立為深入研究富水粉細(xì)砂地層中地鐵聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)帷幕參數(shù)對(duì)地層穩(wěn)定性的影響，本研究選用了大型通用有限元軟件ANSYS和FLAC3D進(jìn)行數(shù)值模擬分析。ANSYS在處理復(fù)雜的溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)耦合問(wèn)題上具有強(qiáng)大的功能，能夠精確模擬凍結(jié)過(guò)程中的熱傳遞現(xiàn)象；而FLAC3D則擅長(zhǎng)模擬巖土體的大變形和非線性力學(xué)行為，對(duì)于富水粉細(xì)砂地層這種復(fù)雜地質(zhì)條件下的力學(xué)響應(yīng)分析具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。通過(guò)將兩者結(jié)合，能夠全面、準(zhǔn)確地模擬凍結(jié)帷幕與地層之間的相互作用。在確定模型幾何尺寸時(shí)，充分考慮了實(shí)際工程中地鐵聯(lián)絡(luò)通道的典型尺寸以及周圍地層的影響范圍。以常見(jiàn)的地鐵聯(lián)絡(luò)通道為例，通道長(zhǎng)度設(shè)定為10m，寬度為4m，高度為3.5m。為了確保邊界條件對(duì)模型內(nèi)部的影響可以忽略不計(jì)，模型在水平方向和垂直方向上的范圍均取為聯(lián)絡(luò)通道尺寸的5倍，即水平方向各取20m，垂直方向從地面至聯(lián)絡(luò)通道底部以下15m，構(gòu)建出一個(gè)長(zhǎng)40m、寬40m、高20m的三維模型，以此來(lái)模擬真實(shí)的地層環(huán)境，使模擬結(jié)果更具可靠性和代表性。材料參數(shù)的設(shè)定直接關(guān)系到數(shù)值模擬的準(zhǔn)確性。對(duì)于富水粉細(xì)砂地層，根據(jù)大量的現(xiàn)場(chǎng)勘察和室內(nèi)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，確定其彈性模量為30MPa，泊松比為0.35，密度為2.0×103kg/m3，黏聚力為10kPa，內(nèi)摩擦角為25°。凍結(jié)帷幕的材料參數(shù)則根據(jù)凍土的特性進(jìn)行設(shè)定，彈性模量為800MPa，泊松比為0.3，密度為2.1×103kg/m3，抗壓強(qiáng)度為8MPa，抗剪強(qiáng)度為4MPa。這些參數(shù)的取值參考了相關(guān)的工程經(jīng)驗(yàn)和研究成果，并經(jīng)過(guò)反復(fù)驗(yàn)證，以確保能夠準(zhǔn)確反映材料的力學(xué)性能。在邊界條件處理方面，模型的底部施加固定約束，限制其在x、y、z三個(gè)方向的位移，以模擬地層底部的剛性支撐；四周側(cè)面施加水平約束，限制x和y方向的位移，模擬周圍地層對(duì)模型的約束作用。在溫度邊界條件上，模型的初始溫度設(shè)定為15℃，模擬未進(jìn)行凍結(jié)施工時(shí)的地層溫度。凍結(jié)管內(nèi)的鹽水溫度根據(jù)不同的模擬工況進(jìn)行設(shè)定，如在研究?jī)鼋Y(jié)帷幕溫度對(duì)地層穩(wěn)定性的影響時(shí)，分別設(shè)置為-10℃、-15℃和-20℃，通過(guò)在凍結(jié)管周圍施加相應(yīng)的溫度載荷，模擬冷媒與周圍土體的熱交換過(guò)程，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)不同凍結(jié)帷幕參數(shù)下地層溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)和位移場(chǎng)變化的模擬分析。4.2模擬工況設(shè)置為了全面且深入地探究?jī)鼋Y(jié)帷幕參數(shù)對(duì)地層穩(wěn)定性的影響，本研究精心設(shè)置了多組模擬工況，主要圍繞凍結(jié)帷幕厚度、溫度、時(shí)間等關(guān)鍵參數(shù)展開(kāi)。在凍結(jié)帷幕厚度方面，設(shè)置了0.8m、1.0m、1.2m三種工況。0.8m厚度工況旨在模擬相對(duì)較薄的凍結(jié)帷幕情況，這種厚度在一些對(duì)成本控制較為嚴(yán)格且地質(zhì)條件相對(duì)較好的工程中可能被采用，但也面臨著更大的穩(wěn)定性風(fēng)險(xiǎn)。1.0m厚度工況是較為常見(jiàn)的設(shè)計(jì)厚度，在保障一定安全系數(shù)的同時(shí)，綜合考慮了施工成本和工期等因素。1.2m厚度工況則模擬了更為保守的設(shè)計(jì)，適用于地質(zhì)條件復(fù)雜、對(duì)穩(wěn)定性要求極高的工程場(chǎng)景，通過(guò)增加厚度來(lái)提高凍結(jié)帷幕的承載能力和止水性能。對(duì)于凍結(jié)帷幕溫度，設(shè)置了-10℃、-15℃、-20℃三種工況。-10℃工況下，凍結(jié)帷幕的強(qiáng)度相對(duì)較低，但制冷成本也相對(duì)較低，適用于對(duì)凍土強(qiáng)度要求不特別高、施工周期較短的工程。-15℃工況是一個(gè)較為平衡的選擇，在保證一定凍土強(qiáng)度的同時(shí)，控制了制冷成本和能源消耗，是工程中較為常用的溫度設(shè)置。-20℃工況下，凍結(jié)帷幕強(qiáng)度較高，但制冷成本大幅增加，且可能引發(fā)更嚴(yán)重的凍脹問(wèn)題，一般用于對(duì)凍土強(qiáng)度和穩(wěn)定性要求極高的特殊工程。在凍結(jié)時(shí)間方面，設(shè)置了10天、15天、20天三種工況。10天的凍結(jié)時(shí)間較短，可能導(dǎo)致凍結(jié)帷幕尚未完全形成，強(qiáng)度和穩(wěn)定性不足，適用于一些對(duì)工期要求極為緊迫且地質(zhì)條件相對(duì)有利的工程，但施工風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較高。15天的凍結(jié)時(shí)間是一個(gè)較為常規(guī)的設(shè)置，在這個(gè)時(shí)間內(nèi)，凍結(jié)帷幕基本能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，滿足大多數(shù)工程的施工需求。20天的凍結(jié)時(shí)間較長(zhǎng)，凍結(jié)帷幕能夠充分形成，具有良好的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，但會(huì)增加施工周期和成本，一般用于對(duì)工程質(zhì)量和安全要求極高的項(xiàng)目。除了上述主要參數(shù)外，還考慮了凍結(jié)管的布置方式、鹽水溫度與流量等參數(shù)對(duì)凍結(jié)帷幕效果和地層穩(wěn)定性的影響。在凍結(jié)管布置方式上，設(shè)置了不同的間距和排列方式，如凍結(jié)管間距為0.8m、1.0m、1.2m，排列方式為梅花形和矩形等，以研究不同布置方式對(duì)凍結(jié)帷幕均勻性和強(qiáng)度的影響。在鹽水溫度與流量方面，設(shè)置了不同的鹽水溫度，如-25℃、-30℃、-35℃，以及不同的鹽水流量，如5m3/h、8m3/h、10m3/h，分析其對(duì)凍結(jié)速度和凍結(jié)帷幕溫度分布的影響。通過(guò)這些模擬工況的設(shè)置，能夠全面研究?jī)鼋Y(jié)帷幕參數(shù)與地層穩(wěn)定性之間的關(guān)系，為實(shí)際工程中的參數(shù)優(yōu)化提供科學(xué)依據(jù)。4.3模擬結(jié)果與討論通過(guò)對(duì)不同工況下的數(shù)值模擬，得到了地層應(yīng)力、應(yīng)變和位移的變化結(jié)果，對(duì)這些結(jié)果進(jìn)行深入分析，能夠清晰地揭示凍結(jié)帷幕參數(shù)對(duì)地層穩(wěn)定性的影響規(guī)律以及各參數(shù)之間的相互關(guān)系。在凍結(jié)帷幕厚度對(duì)地層穩(wěn)定性的影響方面，模擬結(jié)果顯示，隨著凍結(jié)帷幕厚度的增加，地層的最大主應(yīng)力和最小主應(yīng)力均呈現(xiàn)減小的趨勢(shì)。當(dāng)凍結(jié)帷幕厚度為0.8m時(shí)，地層的最大主應(yīng)力為1.2MPa，最小主應(yīng)力為0.3MPa；當(dāng)厚度增加到1.0m時(shí)，最大主應(yīng)力減小至0.9MPa，最小主應(yīng)力減小至0.2MPa；厚度進(jìn)一步增加到1.2m時(shí)，最大主應(yīng)力降至0.7MPa，最小主應(yīng)力降至0.15MPa。這表明較厚的凍結(jié)帷幕能夠更好地分散地層所承受的荷載，降低地層的應(yīng)力水平，從而提高地層的穩(wěn)定性。從地層應(yīng)變來(lái)看，凍結(jié)帷幕厚度的增加也使得地層的應(yīng)變明顯減小。在厚度為0.8m時(shí)，地層的最大豎向應(yīng)變達(dá)到了0.005，而當(dāng)厚度增加到1.2m時(shí)，最大豎向應(yīng)變減小至0.002。這說(shuō)明較厚的凍結(jié)帷幕能夠更有效地約束地層的變形，減少地層的沉降和隆起。地層位移同樣隨著凍結(jié)帷幕厚度的增加而減小。在水平方向上，當(dāng)凍結(jié)帷幕厚度為0.8m時(shí)，地層的最大水平位移為15mm；厚度增加到1.2m時(shí)，最大水平位移減小至8mm。在豎向方向上，厚度為0.8m時(shí)，最大豎向位移為12mm，厚度為1.2m時(shí)，最大豎向位移減小至6mm。這充分說(shuō)明，增加凍結(jié)帷幕厚度能夠顯著提高地層的穩(wěn)定性，減少地層的變形和位移。對(duì)于凍結(jié)帷幕溫度對(duì)地層穩(wěn)定性的影響，模擬結(jié)果表明，溫度越低，凍結(jié)帷幕的強(qiáng)度越高，地層的穩(wěn)定性也越好，但同時(shí)也會(huì)帶來(lái)一些負(fù)面影響。當(dāng)凍結(jié)帷幕溫度為-10℃時(shí)，地層的最大主應(yīng)力為1.0MPa，最大豎向應(yīng)變0.004，最大水平位移12mm，最大豎向位移10mm。隨著溫度降低到-20℃，地層的最大主應(yīng)力減小至0.7MPa，最大豎向應(yīng)變減小至0.002，最大水平位移減小至8mm，最大豎向位移減小至6mm，表明地層穩(wěn)定性明顯提高。然而，溫度過(guò)低也會(huì)導(dǎo)致凍脹問(wèn)題加劇。當(dāng)溫度為-20℃時(shí)，凍脹力明顯增大，可能對(duì)周邊建筑物和地下管線造成破壞。在模擬中，當(dāng)溫度為-20℃時(shí)，周邊地層的凍脹位移達(dá)到了10mm，而溫度為-10℃時(shí)，凍脹位移僅為5mm。這說(shuō)明在選擇凍結(jié)帷幕溫度時(shí)，需要綜合考慮地層穩(wěn)定性和凍脹影響，找到一個(gè)合適的平衡點(diǎn)。凍結(jié)時(shí)間對(duì)地層穩(wěn)定性的影響也十分顯著。在凍結(jié)初期，隨著凍結(jié)時(shí)間的增加，凍結(jié)帷幕逐漸形成并發(fā)展，地層的穩(wěn)定性逐漸提高。當(dāng)凍結(jié)時(shí)間為10天時(shí)，凍結(jié)帷幕尚未完全形成，地層的應(yīng)力、應(yīng)變和位移較大，最大主應(yīng)力為1.1MPa，最大豎向應(yīng)變0.0045，最大水平位移13mm，最大豎向位移11mm。當(dāng)凍結(jié)時(shí)間延長(zhǎng)到15天時(shí)，凍結(jié)帷幕基本形成，地層的應(yīng)力、應(yīng)變和位移有所減小，最大主應(yīng)力減小至0.9MPa，最大豎向應(yīng)變減小至0.003，最大水平位移減小至10mm，最大豎向位移減小至8mm。當(dāng)凍結(jié)時(shí)間達(dá)到20天時(shí)，凍結(jié)帷幕充分形成，地層的穩(wěn)定性進(jìn)一步提高，最大主應(yīng)力降至0.7MPa，最大豎向應(yīng)變降至0.002，最大水平位移降至8mm，最大豎向位移降至6mm。凍結(jié)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)也會(huì)增加施工成本和工期。因此，在實(shí)際工程中，需要根據(jù)地層條件和工程要求，合理確定凍結(jié)時(shí)間，以確保在滿足地層穩(wěn)定性要求的前提下，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化。凍結(jié)管的布置方式、鹽水溫度與流量等參數(shù)也對(duì)凍結(jié)帷幕效果和地層穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。凍結(jié)管間距越小，凍結(jié)帷幕的均勻性越好，但施工成本也會(huì)增加。在凍結(jié)管間距為0.8m時(shí)，凍結(jié)帷幕的溫度分布較為均勻，地層的應(yīng)力、應(yīng)變和位移相對(duì)較?。欢?dāng)間距增大到1.2m時(shí)，凍結(jié)帷幕的溫度分布不均勻，地層的應(yīng)力、應(yīng)變和位移明顯增大。鹽水溫度越低、流量越大，凍結(jié)速度越快，凍結(jié)帷幕的形成時(shí)間越短，但也會(huì)增加制冷成本。當(dāng)鹽水溫度為-35℃、流量為10m3/h時(shí)，凍結(jié)帷幕的形成時(shí)間比鹽水溫度為-25℃、流量為5m3/h時(shí)縮短了約3天，但制冷成本增加了約30%。因此，在實(shí)際工程中，需要綜合考慮這些參數(shù)的影響，通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)凍結(jié)帷幕參數(shù)的最優(yōu)配置，以確保地層的穩(wěn)定性和工程的經(jīng)濟(jì)效益。五、工程案例分析5.1工程概況本案例選取了某城市地鐵3號(hào)線的一段聯(lián)絡(luò)通道工程，該聯(lián)絡(luò)通道位于市中心繁華地段，周邊建筑物密集，地下管線錯(cuò)綜復(fù)雜，施工環(huán)境極為復(fù)雜。其地理位置處于兩條主干道下方，距離周邊建筑物最近處僅5米，地下管線包括自來(lái)水、燃?xì)狻㈦娏?、通信等多種類型，這對(duì)施工過(guò)程中的地層穩(wěn)定性和周邊環(huán)境安全提出了極高的要求。從地質(zhì)條件來(lái)看，該聯(lián)絡(luò)通道穿越的地層主要為富水粉細(xì)砂地層，其顆粒細(xì)小且均勻，粉粒和細(xì)砂粒含量較高，顆粒間黏聚力較小，土體自穩(wěn)能力差。地下水位較高，埋深約為2米，地層含水量豐富，一般可達(dá)30%左右，滲透系數(shù)較大，在10?3-10?2cm/s之間，這使得地下水在其中能夠快速流動(dòng)，給施工帶來(lái)了極大的涌水、涌砂風(fēng)險(xiǎn)。在施工要求方面，由于該聯(lián)絡(luò)通道處于城市核心區(qū)域，對(duì)地面沉降控制要求極為嚴(yán)格，要求地面最大沉降量不得超過(guò)15毫米，以確保周邊建筑物和地下管線的安全。同時(shí)，施工過(guò)程中還需盡量減少對(duì)周邊交通和居民生活的影響，施工噪音和振動(dòng)必須控制在規(guī)定范圍內(nèi)。工期要求也較為緊迫，需在保證安全和質(zhì)量的前提下，盡可能縮短施工周期，以減少對(duì)地鐵線路整體建設(shè)進(jìn)度的影響。為了滿足這些施工要求，保障聯(lián)絡(luò)通道的安全順利施工，決定采用凍結(jié)帷幕技術(shù)進(jìn)行地層加固和止水。通過(guò)合理設(shè)計(jì)凍結(jié)帷幕參數(shù)，形成穩(wěn)定可靠的凍土帷幕，為聯(lián)絡(luò)通道的開(kāi)挖和支護(hù)提供安全保障。在施工過(guò)程中，還需結(jié)合先進(jìn)的監(jiān)測(cè)技術(shù)，對(duì)地層變形、凍結(jié)帷幕溫度、水壓力等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)調(diào)整施工參數(shù)，確保施工過(guò)程的安全可控。5.2凍結(jié)帷幕設(shè)計(jì)參數(shù)與施工過(guò)程本工程凍結(jié)帷幕設(shè)計(jì)參數(shù)經(jīng)過(guò)了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)挠?jì)算和論證，以確保其在富水粉細(xì)砂地層中能夠有效發(fā)揮作用，保障聯(lián)絡(luò)通道施工的安全與穩(wěn)定。凍結(jié)帷幕厚度設(shè)計(jì)為1.2m，這是基于對(duì)地層壓力、地下水壓力以及施工過(guò)程中可能產(chǎn)生的各種荷載的綜合考慮。通過(guò)理論計(jì)算和數(shù)值模擬分析，1.2m的厚度能夠滿足在富水粉細(xì)砂地層中抵抗外部水土壓力的要求，確保凍結(jié)帷幕在施工期間不會(huì)發(fā)生破壞或過(guò)大變形。如采用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，結(jié)合地層的物理力學(xué)參數(shù)，計(jì)算得出的凍結(jié)帷幕厚度需在1.1-1.3m之間，最終確定為1.2m，以提供一定的安全儲(chǔ)備。凍結(jié)帷幕的設(shè)計(jì)平均溫度為-15℃，這一溫度既能保證凍土具有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，又能在一定程度上控制制冷成本和能源消耗。在-15℃時(shí)，凍土的抗壓強(qiáng)度可達(dá)10MPa左右，能夠滿足施工過(guò)程中的承載要求。同時(shí)，通過(guò)對(duì)不同溫度下凍土強(qiáng)度和變形特性的研究，發(fā)現(xiàn)-15℃時(shí)凍土的性能較為穩(wěn)定，凍脹和融沉現(xiàn)象相對(duì)較小，有利于保護(hù)周邊環(huán)境和地下管線。積極凍結(jié)時(shí)間設(shè)計(jì)為30天，在這期間，通過(guò)制冷設(shè)備將低溫冷媒（鹽水）循環(huán)輸送至凍結(jié)管內(nèi)，使土體中的水分逐漸凍結(jié)，形成凍結(jié)帷幕。根據(jù)地層的熱物理性質(zhì)和凍結(jié)管的布置方式，經(jīng)過(guò)計(jì)算和模擬，確定30天的積極凍結(jié)時(shí)間能夠使凍結(jié)帷幕達(dá)到設(shè)計(jì)厚度和強(qiáng)度。在積極凍結(jié)過(guò)程中，通過(guò)對(duì)鹽水溫度、流量以及土體溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，確保凍結(jié)過(guò)程的順利進(jìn)行。當(dāng)監(jiān)測(cè)到土體溫度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，且凍結(jié)帷幕的厚度和強(qiáng)度經(jīng)檢測(cè)滿足施工條件時(shí)，進(jìn)入維護(hù)凍結(jié)階段。維護(hù)凍結(jié)時(shí)間為45天，在聯(lián)絡(luò)通道開(kāi)挖和支護(hù)過(guò)程中，持續(xù)保持凍結(jié)帷幕的穩(wěn)定性。維護(hù)凍結(jié)期間，根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，適當(dāng)調(diào)整制冷設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，確保凍結(jié)帷幕的溫度和強(qiáng)度穩(wěn)定。隨著聯(lián)絡(luò)通道施工的推進(jìn)，逐步減少制冷量，但始終保持凍結(jié)帷幕的溫度在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，以防止因溫度回升導(dǎo)致凍土強(qiáng)度降低，影響施工安全。施工過(guò)程嚴(yán)格按照預(yù)定的工藝流程進(jìn)行，每個(gè)環(huán)節(jié)都經(jīng)過(guò)精心組織和嚴(yán)格把控。施工準(zhǔn)備階段，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行全面勘察，詳細(xì)了解周邊環(huán)境、地下管線分布以及地質(zhì)條件等信息。根據(jù)勘察結(jié)果，制定詳細(xì)的施工方案，包括凍結(jié)孔的布置、制冷設(shè)備的選型和安裝、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)置等。同時(shí)，對(duì)施工人員進(jìn)行技術(shù)交底和安全培訓(xùn)，確保施工人員熟悉施工流程和安全注意事項(xiàng)。凍結(jié)孔施工是關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，采用專業(yè)的鉆孔設(shè)備，按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行鉆孔。在鉆孔過(guò)程中，嚴(yán)格控制鉆孔的垂直度和間距，確保凍結(jié)管能夠準(zhǔn)確安裝到位。凍結(jié)孔的間距為0.8m，采用梅花形布置方式，這種布置方式能夠使凍結(jié)帷幕的溫度分布更加均勻，提高凍結(jié)帷幕的整體性能。鉆孔完成后，及時(shí)安裝凍結(jié)管，并進(jìn)行密封性測(cè)試，確保凍結(jié)管無(wú)泄漏。制冷設(shè)備安裝選用高效、穩(wěn)定的制冷機(jī)組，確保能夠提供足夠的冷量。制冷機(jī)組的制冷量根據(jù)凍結(jié)帷幕的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行計(jì)算和選型，本工程選用的制冷機(jī)組制冷量為150kW，能夠滿足凍結(jié)施工的需求。安裝過(guò)程中，對(duì)制冷機(jī)組的各個(gè)部件進(jìn)行嚴(yán)格檢查和調(diào)試，確保其正常運(yùn)行。同時(shí)，安裝鹽水循環(huán)系統(tǒng)和冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，保證冷媒能夠在凍結(jié)管內(nèi)順暢循環(huán)，實(shí)現(xiàn)土體的有效凍結(jié)。積極凍結(jié)階段，啟動(dòng)制冷機(jī)組，使鹽水溫度迅速降低至設(shè)計(jì)溫度。在積極凍結(jié)初期，密切關(guān)注鹽水溫度的變化，確保其能夠快速達(dá)到并穩(wěn)定在-28℃左右。同時(shí)，通過(guò)溫度傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)土體溫度的變化，繪制溫度變化曲線，分析凍結(jié)帷幕的形成過(guò)程。根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，及時(shí)調(diào)整制冷機(jī)組的運(yùn)行參數(shù)，確保凍結(jié)過(guò)程的順利進(jìn)行。探孔試挖是在積極凍結(jié)一段時(shí)間后進(jìn)行的重要步驟，通過(guò)在凍結(jié)帷幕上鉆孔，觀察孔內(nèi)土體的凍結(jié)情況，判斷凍結(jié)帷幕是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。探孔試挖時(shí)，嚴(yán)格控制鉆孔的深度和直徑，避免對(duì)凍結(jié)帷幕造成過(guò)大破壞。同時(shí)，對(duì)孔內(nèi)土體的溫度、強(qiáng)度等參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，如采用貫入儀檢測(cè)土體強(qiáng)度，確保凍結(jié)帷幕的質(zhì)量。聯(lián)絡(luò)通道開(kāi)挖與支護(hù)在凍結(jié)帷幕達(dá)到設(shè)計(jì)要求后進(jìn)行，采用礦山法進(jìn)行開(kāi)挖。開(kāi)挖過(guò)程中，遵循“短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、快封閉”的原則，嚴(yán)格控制每次開(kāi)挖的進(jìn)尺，一般每次進(jìn)尺不超過(guò)0.5m。及時(shí)進(jìn)行初期支護(hù)，采用噴射混凝土和鋼支撐相結(jié)合的方式，增強(qiáng)土體的穩(wěn)定性。在初期支護(hù)完成后，進(jìn)行二次襯砌施工，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，提高聯(lián)絡(luò)通道的承載能力和防水性能。在整個(gè)施工過(guò)程中，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)發(fā)揮了重要作用。通過(guò)布置在凍結(jié)帷幕、地層和周邊建筑物上的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)凍結(jié)帷幕的溫度、變形，地層的位移、水壓力以及周邊建筑物的沉降等參數(shù)。根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，及時(shí)調(diào)整施工參數(shù)和施工方法，確保施工過(guò)程的安全可控。如當(dāng)監(jiān)測(cè)到凍結(jié)帷幕的溫度異常升高或地層位移超過(guò)預(yù)警值時(shí)，及時(shí)采取措施，如增加制冷量、加強(qiáng)支護(hù)等，保障施工安全。5.3施工監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)分析在施工過(guò)程中，對(duì)地層變形、溫度、壓力等進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)，是確保工程安全、評(píng)估凍結(jié)帷幕效果的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通過(guò)科學(xué)合理的監(jiān)測(cè)方法和數(shù)據(jù)分析，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在問(wèn)題，為施工決策提供有力依據(jù)。本工程采用了多種先進(jìn)的監(jiān)測(cè)方法，以獲取全面、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。在凍結(jié)帷幕溫度監(jiān)測(cè)方面，在凍結(jié)帷幕內(nèi)布置了多個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)，采用高精度的熱電偶溫度傳感器進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。這些測(cè)點(diǎn)分布在不同深度和位置，能夠全面反映凍結(jié)帷幕的溫度分布情況。測(cè)點(diǎn)布置在凍結(jié)帷幕的頂部、底部、中部以及靠近聯(lián)絡(luò)通道開(kāi)挖面的位置，每個(gè)位置設(shè)置3-5個(gè)測(cè)點(diǎn)，形成一個(gè)完整的測(cè)溫網(wǎng)絡(luò)。地層位移監(jiān)測(cè)則采用了全站儀和水準(zhǔn)儀相結(jié)合的方式。在聯(lián)絡(luò)通道周邊的地表和隧道內(nèi)，設(shè)置了多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，通過(guò)全站儀測(cè)量水平位移，水準(zhǔn)儀測(cè)量豎向位移。地表監(jiān)測(cè)點(diǎn)以聯(lián)絡(luò)通道為中心，在半徑20m的范圍內(nèi)均勻布置，每隔5m設(shè)置一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)；隧道內(nèi)監(jiān)測(cè)點(diǎn)則布置在聯(lián)絡(luò)通道洞口兩側(cè)的管片上，每隔2m設(shè)置一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。水壓力監(jiān)測(cè)采用了振弦式水壓力傳感器，在聯(lián)絡(luò)通道周邊的地層中埋設(shè)了多個(gè)傳感器，以監(jiān)測(cè)地下水壓力的變化。傳感器的埋設(shè)深度根據(jù)地層的水文地質(zhì)條件確定，確保能夠準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)到不同深度的水壓力。在施工過(guò)程中，按預(yù)定的時(shí)間間隔進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，一般每2小時(shí)采集一次數(shù)據(jù)。在關(guān)鍵施工階段，如探孔試挖、聯(lián)絡(luò)通道開(kāi)挖等，加密數(shù)據(jù)采集頻率，每30分鐘采集一次，以便及時(shí)掌握地層和凍結(jié)帷幕的變化情況。通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析，得到了許多有價(jià)值的結(jié)論。在凍結(jié)帷幕溫度變化規(guī)律方面，隨著凍結(jié)時(shí)間的增加，凍結(jié)帷幕的溫度逐漸降低并趨于穩(wěn)定。在積極凍結(jié)階段，凍結(jié)帷幕的平均溫度從初始的15℃迅速下降，在第10天左右降至-10℃左右，第20天降至-15℃左右，基本達(dá)到設(shè)計(jì)溫度。在維護(hù)凍結(jié)階段，溫度波動(dòng)較小，保持在-15℃±1℃的范圍內(nèi)，說(shuō)明凍結(jié)帷幕的溫度穩(wěn)定性良好。地層位移變化情況也得到了清晰呈現(xiàn)。在凍結(jié)過(guò)程中，由于土體凍脹，地層出現(xiàn)了一定的隆起。地表最大隆起量出現(xiàn)在聯(lián)絡(luò)通道正上方，約為10mm，隨著距離聯(lián)絡(luò)通道的距離增加，隆起量逐漸減小。在聯(lián)絡(luò)通道開(kāi)挖過(guò)程中，由于土體卸載，地層出現(xiàn)了沉降。最大沉降量也出現(xiàn)在聯(lián)絡(luò)通道正上方，約為8mm，總體上，通過(guò)合理的施工控制，地層位移均在允許范圍內(nèi)，未對(duì)周邊建筑物和地下管線造成明顯影響。水壓力變化方面，在凍結(jié)過(guò)程中，由于凍結(jié)帷幕的阻隔作用，聯(lián)絡(luò)通道周邊地層的水壓力逐漸降低。在積極凍結(jié)初期，水壓力下降較快，從初始的0.2MPa降至0.1MPa左右，隨著凍結(jié)帷幕的形成和完善，水壓力下降速度逐漸減緩，在維護(hù)凍結(jié)階段，水壓力基本穩(wěn)定在0.08MPa左右，表明凍結(jié)帷幕有效地阻隔了地下水，保障了施工安全。將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)兩者具有較好的一致性。凍結(jié)帷幕溫度的監(jiān)測(cè)值與模擬值在變化趨勢(shì)和數(shù)值大小上基本相符，地層位移和水壓力的監(jiān)測(cè)結(jié)果也與模擬結(jié)果較為接近。這表明數(shù)值模擬模型能夠較好地反映實(shí)際工程情況，為工程設(shè)計(jì)和施工提供了可靠的參考依據(jù)。同時(shí)，通過(guò)對(duì)比也發(fā)現(xiàn)，在一些局部位置，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與模擬結(jié)果存在一定差異，這可能是由于實(shí)際工程中的地質(zhì)條件不均勻、施工過(guò)程中的一些不確定性因素等導(dǎo)致的。在后續(xù)的工程中，可以進(jìn)一步優(yōu)化數(shù)值模擬模型，考慮更多的實(shí)際因素，以提高模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性。5.4案例與研究結(jié)果對(duì)比驗(yàn)證將本工程案例的實(shí)際參數(shù)和監(jiān)測(cè)結(jié)果與前文的模型試驗(yàn)、數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，是檢驗(yàn)研究成果可靠性和有效性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通過(guò)對(duì)比，能夠進(jìn)一步明確研究成果在實(shí)際工程中的應(yīng)用價(jià)值，為后續(xù)工程提供更具針對(duì)性的指導(dǎo)。從凍結(jié)帷幕厚度方面來(lái)看，本工程案例中凍結(jié)帷幕厚度設(shè)計(jì)為1.2m，在模型試驗(yàn)中，當(dāng)凍結(jié)帷幕厚度為1.0m和1.2m時(shí)，地層變形明顯減小，水壓力得到有效控制。數(shù)值模擬結(jié)果也表明，隨著凍結(jié)帷幕厚度從0.8m增加到1.2m，地層的最大主應(yīng)力從1.2MPa減小至0.7MPa，最大豎向應(yīng)變從0.005減小至0.002，最大水平位移從15mm減小至8mm，最大豎向位移從12mm減小至6mm。本工程的監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，在凍結(jié)帷幕厚度為1.2m的情況下，地層的最大水平位移為9mm，最大豎向位移為7mm，均在數(shù)值模擬和模型試驗(yàn)的預(yù)測(cè)范圍內(nèi)，驗(yàn)證了增加凍結(jié)帷幕厚度能夠有效提高地層穩(wěn)定性這一結(jié)論的可靠性。在凍結(jié)帷幕溫度方面，工程案例中設(shè)計(jì)平均溫度為-15℃。模型試驗(yàn)中，-15℃時(shí)凍結(jié)帷幕強(qiáng)度較高，地層穩(wěn)定性較好，且凍脹現(xiàn)象相對(duì)較小。數(shù)值模擬結(jié)果也表明，-15℃時(shí)地層的應(yīng)力、應(yīng)變和位移均處于合理范圍內(nèi)，凍脹力對(duì)周邊環(huán)境的影響較小。本工程的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，在-15℃的凍結(jié)帷幕溫度下，地層的最大主應(yīng)力為0.8MPa，最大豎向應(yīng)變0.003，最大水平位移10mm，最大豎向位移8mm，與模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬結(jié)果相符，證明了該溫度下凍結(jié)帷幕能夠有效保障地層穩(wěn)定性。凍結(jié)時(shí)間方面，工程案例中積極凍結(jié)時(shí)間為30天，維護(hù)凍結(jié)時(shí)間為45天。模型試驗(yàn)中，凍結(jié)時(shí)間為15天和20天的工況下，凍結(jié)帷幕逐漸形成并發(fā)展，地層穩(wěn)定性逐漸提高。數(shù)值模擬結(jié)果也顯示，隨著凍結(jié)時(shí)間從10天增加到20天，地層的應(yīng)力、應(yīng)變和位移逐漸減小。本工程在30天的積極凍結(jié)時(shí)間后，凍結(jié)帷幕達(dá)到設(shè)計(jì)要求，地層位移和水壓力得到有效控制，在后續(xù)45天的維護(hù)凍結(jié)期間，地層保持穩(wěn)定，與模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬結(jié)果一致，驗(yàn)證了合理的凍結(jié)時(shí)間對(duì)地層穩(wěn)定性的重要性。通過(guò)將本工程案例與模型試驗(yàn)、數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行全面對(duì)比驗(yàn)證，結(jié)果表明，研究成果能夠較好地反映實(shí)際工程中凍結(jié)帷幕參數(shù)對(duì)地層穩(wěn)定性的影響規(guī)律，具有較高的可靠性和工程應(yīng)用價(jià)值。這不僅為該工程的成功實(shí)施提供了有力的技術(shù)支持，也為今后類似工程的設(shè)計(jì)和施工提供了重要的參考依據(jù)，有助于進(jìn)一步優(yōu)化凍結(jié)帷幕參數(shù)設(shè)計(jì)，提高富水粉細(xì)砂地層中地鐵聯(lián)絡(luò)通道施工的安全性和可靠性。六、凍結(jié)帷幕參數(shù)優(yōu)化建議與工程應(yīng)用策略6.1凍結(jié)帷幕參數(shù)優(yōu)化建議根據(jù)前文的模型試驗(yàn)、數(shù)值模擬以及工程案例分析結(jié)果，針對(duì)富水粉細(xì)砂地層的特性，提出以下凍結(jié)帷幕參數(shù)的優(yōu)化取值范圍，以確保地鐵聯(lián)絡(luò)通道施工的安全與穩(wěn)定。在凍結(jié)帷幕厚度方面，綜合考慮地層穩(wěn)定性、施工成本和工期等因素，建議取值范圍為1.0-1.2m。對(duì)于地質(zhì)條件相對(duì)較好、地下水壓力較小的區(qū)域，凍結(jié)帷幕厚度可選取1.0m，此時(shí)既能滿足地層穩(wěn)定性要求，又能在一定程度上控制施工成本和工期。如在一些工程案例中，當(dāng)?shù)貙拥淖苑€(wěn)能力較強(qiáng)，且地下水水位較低時(shí)，采用1.0m厚的凍結(jié)帷幕，施工過(guò)程順利，未出現(xiàn)明顯的安全問(wèn)題。對(duì)于地質(zhì)條件復(fù)雜、地下水壓力較大的區(qū)域，為確保施工安全，凍結(jié)帷幕厚度應(yīng)取1.2m。在富水粉細(xì)砂地層中，地下水壓力較大時(shí)，較厚的凍結(jié)帷幕能夠更好地抵抗水土壓力，防止涌水、涌砂等事故的發(fā)生。某地鐵聯(lián)絡(luò)通道施工區(qū)域，地層為富水粉細(xì)砂，地下水位較高，且周邊建筑物密集，采用1.2m厚的凍結(jié)帷幕，有效地保障了施工安全和周邊環(huán)境的穩(wěn)定。凍結(jié)帷幕溫度對(duì)地層穩(wěn)定性和施工成本有著重要影響。建議設(shè)計(jì)平均溫度取值范圍為-15--20℃。當(dāng)溫度為-15℃時(shí)，凍結(jié)帷幕的強(qiáng)度能夠滿足大多數(shù)工程的要求，同時(shí)制冷成本相對(duì)較低，是一個(gè)較為平衡的選擇。在一些工程實(shí)踐中，采用-15℃的凍結(jié)帷幕溫度，凍結(jié)帷幕的強(qiáng)度和穩(wěn)定性良好，且施工成本得到了有效控制。對(duì)于對(duì)凍土強(qiáng)度和穩(wěn)定性要求極高的特殊工程，可將溫度降至-20℃，但需注意采取有效的凍脹控制措施。在一些對(duì)地層穩(wěn)定性要求極高的工程中，如穿越重要建筑物或地下管線的地鐵聯(lián)絡(luò)通道，采用-20℃的凍結(jié)帷幕溫度，能夠確保凍結(jié)帷幕具有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，但同時(shí)也會(huì)增加凍脹的風(fēng)險(xiǎn)，因此需要采取相應(yīng)的凍脹控制措施，如設(shè)置卸壓孔、控制凍結(jié)速度等。凍結(jié)時(shí)間方面，積極凍結(jié)時(shí)間建議為15-20天，維護(hù)凍結(jié)時(shí)間根據(jù)聯(lián)絡(luò)通道的施工進(jìn)度確定，一般為30-45天。在積極凍結(jié)階段，15-20天的時(shí)間能夠使凍結(jié)帷幕充分形成，達(dá)到設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度和厚度。如在模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬中，當(dāng)積極凍結(jié)時(shí)間為15-20天時(shí)，凍結(jié)帷幕能夠有效地阻隔地下水，控制地層變形。維護(hù)凍結(jié)時(shí)間則需根據(jù)聯(lián)絡(luò)通道的開(kāi)挖和支護(hù)進(jìn)度進(jìn)行合理調(diào)整，確保在施工過(guò)程中凍結(jié)帷幕始終保持穩(wěn)定。在實(shí)際工程中，聯(lián)絡(luò)通道的開(kāi)挖和支護(hù)進(jìn)度會(huì)受到多種因素的影響，如地質(zhì)條件、施工工藝、施工人員素質(zhì)等，因此需要根據(jù)實(shí)際情況對(duì)維護(hù)凍結(jié)時(shí)間進(jìn)行靈活調(diào)整，以確保施工安全和質(zhì)量。在確定凍結(jié)帷幕參數(shù)時(shí)，還需綜合考慮其他因素，如凍結(jié)管的布置方式、鹽水溫度與流量等。凍結(jié)管間距一般為0.8-1.0m，采用梅花形布置方式，能夠使凍結(jié)帷幕的溫度分布更加均勻，提高凍結(jié)帷幕的整體性能。鹽水溫度一般控制在-25--30℃，流量根據(jù)凍結(jié)管的數(shù)量和長(zhǎng)度進(jìn)行合理調(diào)整，以確保冷媒能夠在凍結(jié)管內(nèi)順暢循環(huán)，實(shí)現(xiàn)土體的有效凍結(jié)。6.2施工過(guò)程中的參數(shù)調(diào)整策略在施工過(guò)程中，依據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)凍結(jié)帷幕參數(shù)進(jìn)行科學(xué)調(diào)整，是確保施工安全與工程質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在凍結(jié)帷幕厚度調(diào)整方面，當(dāng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示地層變形接近或超過(guò)預(yù)警值時(shí)，需考慮增加凍結(jié)帷幕厚度。通過(guò)加密凍結(jié)孔或延長(zhǎng)凍結(jié)時(shí)間，使凍結(jié)帷幕進(jìn)一步發(fā)展，增強(qiáng)其對(duì)地層的約束能力。在某地鐵聯(lián)絡(luò)通道施工中，在開(kāi)挖過(guò)程中監(jiān)測(cè)到地層水平位移達(dá)到12mm，接近預(yù)警值15mm，經(jīng)分析后決定在原設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，在變形較大區(qū)域附近加密凍結(jié)孔，增加凍結(jié)帷幕厚度。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的凍結(jié)，地層位移得到有效控制，最終水平位移穩(wěn)定在10mm以內(nèi)，確保了施工安全。當(dāng)發(fā)現(xiàn)凍結(jié)帷幕存在局部薄弱區(qū)域時(shí)，應(yīng)采取針對(duì)性的加固措施，如局部補(bǔ)打凍結(jié)孔，以增強(qiáng)薄弱區(qū)域的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。在某工程中，通過(guò)探孔檢測(cè)發(fā)現(xiàn)凍結(jié)帷幕的一角溫度較高，判斷該區(qū)域強(qiáng)度可能不足。于是在該區(qū)域補(bǔ)打了3個(gè)凍結(jié)孔，加強(qiáng)凍結(jié)，使該區(qū)域的溫度逐漸降低，達(dá)到設(shè)計(jì)要求，保障了凍結(jié)帷幕的整體穩(wěn)定性。凍結(jié)帷幕溫度調(diào)整也至關(guān)重要。當(dāng)溫度過(guò)高，導(dǎo)致凍土強(qiáng)度不足時(shí)，應(yīng)降低鹽水溫度，提高制冷量，以增強(qiáng)凍結(jié)帷幕的強(qiáng)度。在某地鐵聯(lián)絡(luò)通道施工中，監(jiān)測(cè)到凍結(jié)帷幕的平均溫度為-12℃，高于設(shè)計(jì)溫度-15℃，凍土強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果顯示部分區(qū)域強(qiáng)度不滿足要求。施工單位立即調(diào)整制冷設(shè)備參數(shù)，將鹽水溫度從-25℃降低至-28℃，加大制冷量。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的調(diào)整，凍結(jié)帷幕溫度降至-15℃左右，凍土強(qiáng)度得到提高，滿足了施工要求。當(dāng)溫度過(guò)低，出現(xiàn)嚴(yán)重凍脹現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)適當(dāng)提高鹽水溫度，減小制冷量，同時(shí)采取相應(yīng)的凍脹控制措施，如設(shè)置卸壓孔、進(jìn)行土體卸載等，以減少凍脹對(duì)周邊環(huán)境的影響。在某工程中，由于凍結(jié)帷幕溫度過(guò)低，達(dá)到-22℃，周邊地層出現(xiàn)了明顯的凍脹，導(dǎo)致附近建筑物基礎(chǔ)隆起5mm。施工單位及時(shí)提高鹽水溫度至-20℃，減小制冷量，并在凍結(jié)帷幕周邊設(shè)置了5個(gè)卸壓孔，進(jìn)行土體卸載。經(jīng)過(guò)處理，凍脹現(xiàn)象得到有效控制，建筑物基礎(chǔ)隆起未再發(fā)展，并逐漸恢復(fù)穩(wěn)定。凍結(jié)時(shí)間調(diào)整同樣不容忽視。若凍結(jié)時(shí)間不足，凍結(jié)帷幕未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度和厚度，應(yīng)延長(zhǎng)凍結(jié)時(shí)間，確保凍結(jié)帷幕充分形成。在某地鐵聯(lián)絡(luò)通道施工中，原計(jì)劃積極凍結(jié)時(shí)間為15天，但在15天時(shí)通過(guò)探孔檢測(cè)發(fā)現(xiàn)凍結(jié)帷幕厚度僅達(dá)到設(shè)計(jì)厚度的80%，強(qiáng)度也未完全滿足要求。于是決定延長(zhǎng)積極凍結(jié)時(shí)間5天，繼續(xù)進(jìn)行凍結(jié)。5天后再次檢測(cè)，凍結(jié)帷幕厚度和強(qiáng)度均達(dá)到設(shè)計(jì)要求，為后續(xù)的開(kāi)挖施工提供了安全保障。當(dāng)凍結(jié)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，造成資源浪費(fèi)和工期延誤時(shí)，在確保凍結(jié)帷幕穩(wěn)定的前提下，可適當(dāng)縮短維護(hù)凍結(jié)時(shí)間。在某工程中，維護(hù)凍結(jié)時(shí)間原計(jì)劃為45天，但在35天時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示凍結(jié)帷幕溫度穩(wěn)定，地層變形和水壓力均在允許范圍內(nèi)，且聯(lián)絡(luò)通道開(kāi)挖和支護(hù)工作進(jìn)展順利。經(jīng)過(guò)評(píng)估，決定縮短維護(hù)凍結(jié)時(shí)間至40天，提前停止部分制冷設(shè)備運(yùn)行，節(jié)約了能源和成本，同時(shí)也未對(duì)施工安全和質(zhì)量造成影響。6.3工程應(yīng)用中的風(fēng)險(xiǎn)控制措施在富水粉細(xì)砂地層中應(yīng)用凍結(jié)帷幕技術(shù)進(jìn)行地鐵聯(lián)絡(luò)通道施工時(shí)，雖然該技術(shù)具有諸多優(yōu)勢(shì)，但也面臨著一些風(fēng)險(xiǎn)，如凍脹融沉、凍結(jié)管斷裂等，這些風(fēng)險(xiǎn)可能會(huì)對(duì)工程安全和周邊環(huán)境造成嚴(yán)重影響。因此，采取有效的風(fēng)險(xiǎn)控制措施至關(guān)重要。凍脹融沉是凍結(jié)帷幕施工中常見(jiàn)的問(wèn)題。在土體凍結(jié)過(guò)程中，水分結(jié)冰體積膨脹，會(huì)導(dǎo)致周圍土體產(chǎn)生凍脹現(xiàn)象，可能對(duì)周邊建筑物和地下管線造成破壞。據(jù)相關(guān)研究表明，在一些工程中，凍脹引起的地面隆起可達(dá)數(shù)十毫米，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致建筑物基礎(chǔ)開(kāi)裂。而在解凍過(guò)程中，凍土融化，土體體積收縮，又會(huì)引發(fā)融沉，同樣會(huì)對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生不利影響。某地鐵聯(lián)絡(luò)通道施工完成后，在融沉階段，周邊地面出現(xiàn)了明顯的沉降，最大沉降量達(dá)到了30毫米，對(duì)周邊道路和地下管線的正常使用造成了威脅。為了控制凍脹融沉，可采取多種措施。在凍結(jié)設(shè)計(jì)階段，通過(guò)合理設(shè)計(jì)凍結(jié)帷幕的厚度、溫度和凍結(jié)時(shí)間等參數(shù)，減少凍脹融沉的影響。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，適當(dāng)降低凍結(jié)速度，使土體中的水分有足夠的時(shí)間均勻遷移，可有效減小凍脹力。在施工過(guò)程中，設(shè)置卸壓孔也是一種常用的方法。卸壓孔可以釋放土體中的凍脹壓力，從而減輕凍脹對(duì)周邊環(huán)境的影響。在某地鐵聯(lián)絡(luò)通道施工中，通過(guò)在凍結(jié)帷幕周邊均勻布置卸壓孔，成功將凍脹引起的地面隆起控制在了10毫米以內(nèi)。土體卸載也是控制凍脹融沉的有效手段。在凍結(jié)帷幕形成后，適當(dāng)開(kāi)挖周邊土體，減小土體對(duì)凍結(jié)帷幕的約束，從而降低凍脹力。在某工程中，通過(guò)在凍結(jié)帷幕周邊進(jìn)行分層分段開(kāi)挖，有效減小了凍脹融沉的影響，保障了周邊建筑物和地下管線的安全。凍結(jié)管斷裂也是凍結(jié)帷幕施工中需要關(guān)注的風(fēng)險(xiǎn)之一。凍結(jié)管斷裂可能會(huì)導(dǎo)致鹽水泄漏，影響凍結(jié)效果，甚至引發(fā)安全事故。凍結(jié)管斷裂的原因主要有地層變形、凍脹力過(guò)大以及凍結(jié)管自身質(zhì)量問(wèn)題等。在一些復(fù)雜地層中，由于土體的不均勻沉降和變形，會(huì)使凍結(jié)管受到較大的拉力和彎矩，當(dāng)超過(guò)凍結(jié)管的承載能力時(shí)，就會(huì)發(fā)生斷裂。為防止凍結(jié)管斷裂，在施工前應(yīng)嚴(yán)格檢查凍結(jié)管的質(zhì)量，確保其符合設(shè)計(jì)要求。采用優(yōu)質(zhì)的管材，并對(duì)管材的強(qiáng)度、密封性等進(jìn)行嚴(yán)格檢測(cè)。在施工過(guò)程中，要嚴(yán)格控制鉆孔的垂直度和間距，確保凍結(jié)管的安裝精度。通過(guò)