管幕凍結法就是管幕法與凍結法的結合,由頂管形成的管幕作為承載結構,凍結形成的凍土帷幕作為頂管間防水結構,充分地結合了管幕法與人工地層凍結法的優(yōu)點。該方法已在我國港珠澳大橋珠海連接線拱北隧道施工中得到成功應用。頂管內(nèi)凍結器的結構類型和布置方法對管幕凍結法的應用效果起著決定性作用,為此,本文采用模型試驗和數(shù)值模擬相結合的方法,對不同凍結器布置方式下管幕凍結的單管凍結溫度場進行深入分析,以期獲得最優(yōu)凍結器的結構類型和布置方式。本文主要研究內(nèi)容和成果如下:(1)考慮實管-圓形凍結器、空管-雙圓形凍結器、空管-異形凍結器三種不同布置方式,基于相似準則,建立了單管凍結的大型模型試驗系統(tǒng),對單管凍結溫度場進行了試驗對比研究,結果表明:在21h時,實管-圓形凍結器的溫降速率在同一位置比空管-雙圓形凍結器的溫降速率大0.05℃h,而空管-異形凍結器的溫降速率在同一位置比實管-圓形凍結器的溫降速率大0.1℃h,隨后時間三種凍結器溫降速率相差不大。(2)考慮實管-圓形凍結器、空管-雙圓形凍結器、空管-異形凍結器三種不同布置方式,采用ANSYS有限元程序,對單管凍結溫度場進行了數(shù)值模擬對比研究,結果表明:在21h時,實管-圓形凍結器的溫降速率在同一位置比空管-雙圓形凍結器的溫降速率大0.16℃h,而空管-異形凍結器的溫降速率在同一位置比實管-圓形凍結器的溫降速率大0.19℃h,隨后時間三種凍結器溫降速率相差不大。(3)通過模型試驗和數(shù)值模擬的相互驗證和對比綜合分析,在實管-圓形凍結器、空管-雙圓形凍結器、空管-異形凍結器三種不同布置方式中,空管-異形凍結器的凍結效果最優(yōu)。但是異形凍結器采用弧形角鋼形式焊接,加工難度較大,并且焊縫較多且存在大量的仰焊,對焊接的要求較高,很容易發(fā)生冷凍液外漏的問題,后期的維護成本較大。因此,可以考慮采用空管-雙圓形凍結器代替空管-異形凍結器。本文研究成果對管幕凍結法的設計和施工具有重要指導意義,并能更好地將管幕凍結法推廣應用于富含水地層淺埋超大斷面隧道工程建設中。
【學位單位】：安徽理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：U455.4
【部分圖文】：

安徽理工大學碩士學位論文頂管都填充混凝土形成實管，但在實際工程中，實果相比較于全部實頂管排列效果更好。首先，空頂結過程中，最易發(fā)生的問題就是凍結管斷裂，若出空頂管方便對其維修處理。再者，可以在空頂管的土的發(fā)展狀況進行監(jiān)測。因此，管幕凍結法的管幕錯排列的方式布置，在施工完成之后，空頂管內(nèi)要及

置在高 520mm（以管幕底部為準）的位置，如圖 4 所示，為了保證箱體不箱體內(nèi)部均勻焊制等肢角鋼；為了防止箱體漏水，在焊制箱體后，在箱體拐角和各焊縫處用防水膠水均勻涂抹，再次保證箱體的密封性，該模型共個區(qū)，每個區(qū)都有不同的研究重點，一區(qū)主要有，一區(qū)（一）：實管+實管形凍結管），一區(qū)（二）：實管+空管（單圓形凍結管+雙圓形凍結管），一區(qū)（管+空管（雙圓形凍結管）三種組合；二區(qū)主要有，二區(qū)（一）：實管+空凍結器)，二區(qū)（二）：實管+空管(雙圓形凍結器)兩種組合；三區(qū)主要有，一）：實管（圓形凍結器）；三區(qū)（二）：空管（雙圓形凍結器）；三區(qū)（三（異形凍結器）三種組合。本文主要研究三區(qū)管幕凍結單管凍結溫度場溫展規(guī)律，通過對實管-圓形凍結器，空管-雙圓形凍結器，空管-異形凍結器合單管凍結溫度場發(fā)展規(guī)律的對比分析，得出最優(yōu)的凍結器布置方式。模采用 Φ159×5mm 的鋼管為頂管，頂管的長度為 1500mm，凍結管采用 8m。

圖 5 鋼管Fig5 steel pipe表 3 C30 混凝土配合比Table 3 C30 concrete mix水 水泥 砂 碎石0.5 1 1.42 2.41
【參考文獻】

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本文編號：2836169