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隧道建设(中英文) ›› 2026, Vol. 46 ›› Issue (6): 1265-1278.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2026.06.012
苏昂1, 2, 孙敬鑫3, *, 姚占虎4, 王峻2, 魏代伟3, 周欣2, 付硕任5
SU Ang1, 2, SUN Jingxin3, *, YAO Zhanhu4, WANG Jun2, WEI Daiwei3, ZHOU Xin2, FU Shuoren5
摘要: 盾构水下对接开挖施工中采用冻结加固是确保施工安全的关键措施,但由此引发的冻胀效应对盾体受力及结构变形产生不利影响。为明确非对称式异步冻结对冻胀效应的抑制机理,基于某富水软土地层大直径盾构对接工程,开展几何相似比为1∶20的物理模型试验,系统研究同步与异步2种不同冻结控制模式下的地层温度发展、冻结壁形成及冻胀力演化规律,揭示异步冻结条件下冻胀效应的时空分布特征。试验结果表明: 1)在异步冻结模式下,冻结壁约89 d达到工程原型设计厚度3.9 m,相较于同步冻结延长约21 d; 但通过分阶段冷量输入,可加快冻结壁发展速率、缩短交圈时间。2)同步冻结过程中,盾壳表面所受最大冻胀力为地层初始压力的2.01倍,相比之下异步冻结通过后行盾构侧开敞系统有效释放冻胀力,使盾壳表面最大冻胀力降至地层初始压力的1.57倍,其减小量为地层初始压力的44%,同时先行盾构侧、后行盾构侧及对接处的冻胀力均得到显著抑制,表明异步冻结具有良好的冻胀控制效果。3)“先行盾构侧主冻结+后行盾构侧补强”的非对称式异步冻结方案,可在满足冻结设计要求的基础上有效抑制冻胀作用,提高盾构对接过程中结构安全性与施工适应性。