上海軟土凍結加固凍脹防治技術的模擬試驗研究

1、上海軟土凍結加固凍脹防治技術的模擬試驗研究                        摘要:結合上海地鐵建設工程實際,采用模擬試驗的方法,分別對預留管拔除法和熱鹽水循環(huán)法抑制凍脹的機理、防治凍脹的效果以及影響凍脹的相關因素進行綜合分析和試驗研究,從而為上海軟土凍結加固凍脹的防治提供了理論依據和有關的參考數據。關鍵詞:凍脹;防治技術;模擬試驗 &

2、#160;     眾所周知,土層的人工凍結過程,伴有明顯的凍脹現象。對于煤礦井筒或其它一些野外凍結工程,凍結對周圍土體的影響不甚重要。但在城市中施工則不同,地鐵車站、隧道等一般都位于繁華地段。由于凍脹作用,勢必對周圍土體在一定范圍內產生影響,危及建筑物和管線的安全。      目前,國內許多學者對凍結過程中凍脹的產生機理做了許多研究1,但對城市軟土凍結工程凍脹防治技術的研究卻少見。為了填補這一空白,本文結合上海地鐵建設工程實際,采用模擬試驗的方法,分別對預留管拔除法和熱鹽水循環(huán)法抑制凍脹的機理、防治效果

3、及其影響因素進行綜合分析研究,為軟土凍結加固凍脹的防治提供了理論依據和有關的參考數據。1 原型工程簡介      原型工程為上海市地鐵一號線上體館車站與明珠線二期上體場車站的換乘站“”型水平凍結施工。該換乘站結構由并列的上行線隧道、換乘通道和下行線隧道三部分組成,橫截面尺寸高約5.8,寬21.45。換乘長度21.7。換乘頂板標高-10.08,底板底標高為-15.82。換乘段之頂板即是一號線上體館站的底板,其上方地面為立交橋。該區(qū)的地質狀況大致為:換乘段開挖的土層為2層砂質粘土夾粉質砂土,含水量32.2%,滲透系數大,屬于強凍脹土層,層厚約4.8

4、2。該土層的上方為厚約9.37的1的灰色淤泥質粘土,下方為1-1粘土厚約4.32,均屬于強凍脹土層,其凍結過程中將伴隨有較大的凍脹力和凍脹變形。為了防止凍脹使一號線地鐵車站底板產生較大的變形,必須嚴格做好凍脹的防治工作。為此,對凍脹防治技術的模擬試驗研究就顯得尤為必要。2凍脹防治技術的模擬試驗2.1 ?；O計      以溫度場相似為基礎的凍結模擬試驗諸多影響因素中,長度、時間、溫度、熱量和質量等為基本物理量,其它為導出量。根據函數式和項式,可得到幾個主要相似準則2: 幾何縮比:均等于1,所以=1,即模型各點與原模型各點相應溫度值相等。

5、0;                        3 結語      (1)從模擬的結果來看,在實際凍結施工中采用預留管拔除法和熱鹽水循環(huán)法能夠有效的控制凍脹的發(fā)展,起到保護一號線車站底板的目的。      (2)全拔除預留管的凍脹量和部分拔除預留管的凍脹量較未采取措施的凍脹量分別減少了64.4%和25.3%。預留管拔除的時間應選在凍土交圈前后。      (3)熱鹽水循環(huán)不會降低凍土墻的強度。在循環(huán)時間和熱鹽水溫度相同的情況下,當熱鹽水流量達到0.8283/時,繼續(xù)增加鹽水流量對抑制凍脹影響不大。 參考文獻:1徐學祖,何平,張建明.土體凍結和凍脹研究的新進展.冰川凍土,1997,19(3):