管幕凍結(jié)法就是管幕法與凍結(jié)法的結(jié)合,由頂管形成的管幕作為承載結(jié)構(gòu),凍結(jié)形成的凍土帷幕作為頂管間防水結(jié)構(gòu),充分地結(jié)合了管幕法與人工地層凍結(jié)法的優(yōu)點(diǎn)。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(yīng)用。頂管內(nèi)凍結(jié)器的結(jié)構(gòu)類型和布置方法對管幕凍結(jié)法的應(yīng)用效果起著決定性作用,為此,本文采用模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法,對不同凍結(jié)器布置方式下管幕凍結(jié)的單管凍結(jié)溫度場進(jìn)行深入分析,以期獲得最優(yōu)凍結(jié)器的結(jié)構(gòu)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(shí)管-圓形凍結(jié)器、空管-雙圓形凍結(jié)器、空管-異形凍結(jié)器三種不同布置方式,基于相似準(zhǔn)則,建立了單管凍結(jié)的大型模型試驗(yàn)系統(tǒng),對單管凍結(jié)溫度場進(jìn)行了試驗(yàn)對比研究,結(jié)果表明:在21h時(shí),實(shí)管-圓形凍結(jié)器的溫降速率在同一位置比空管-雙圓形凍結(jié)器的溫降速率大0.05℃h,而空管-異形凍結(jié)器的溫降速率在同一位置比實(shí)管-圓形凍結(jié)器的溫降速率大0.1℃h,隨后時(shí)間三種凍結(jié)器溫降速率相差不大。(2)考慮實(shí)管-圓形凍結(jié)器、空管-雙圓形凍結(jié)器、空管-異形凍結(jié)器三種不同布置方式,采用ANSYS有限元程序,對單管凍結(jié)溫度場進(jìn)行了數(shù)值模擬對比研究,結(jié)果表明:在21h時(shí),實(shí)管-圓形凍結(jié)器的溫降速率在同一位置比空管-雙圓形凍結(jié)器的溫降速率大0.16℃h,而空管-異形凍結(jié)器的溫降速率在同一位置比實(shí)管-圓形凍結(jié)器的溫降速率大0.19℃h,隨后時(shí)間三種凍結(jié)器溫降速率相差不大。(3)通過模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬的相互驗(yàn)證和對比綜合分析,在實(shí)管-圓形凍結(jié)器、空管-雙圓形凍結(jié)器、空管-異形凍結(jié)器三種不同布置方式中,空管-異形凍結(jié)器的凍結(jié)效果最優(yōu)。但是異形凍結(jié)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(hù)成本較大。因此,可以考慮采用空管-雙圓形凍結(jié)器代替空管-異形凍結(jié)器。本文研究成果對管幕凍結(jié)法的設(shè)計(jì)和施工具有重要指導(dǎo)意義,并能更好地將管幕凍結(jié)法推廣應(yīng)用于富含水地層淺埋超大斷面隧道工程建設(shè)中。
【學(xué)位單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U455.4
【部分圖文】：

安徽理工大學(xué)碩士學(xué)位論文頂管都填充混凝土形成實(shí)管，但在實(shí)際工程中，實(shí)果相比較于全部實(shí)頂管排列效果更好。首先，空頂結(jié)過程中，最易發(fā)生的問題就是凍結(jié)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?fàn)顩r進(jìn)行監(jiān)測。因此，管幕凍結(jié)法的管幕錯(cuò)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(zhǔn)）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(gè)區(qū)，每個(gè)區(qū)都有不同的研究重點(diǎn)，一區(qū)主要有，一區(qū)（一）：實(shí)管+實(shí)管形凍結(jié)管），一區(qū)（二）：實(shí)管+空管（單圓形凍結(jié)管+雙圓形凍結(jié)管），一區(qū)（管+空管（雙圓形凍結(jié)管）三種組合；二區(qū)主要有，二區(qū)（一）：實(shí)管+空凍結(jié)器)，二區(qū)（二）：實(shí)管+空管(雙圓形凍結(jié)器)兩種組合；三區(qū)主要有，一）：實(shí)管（圓形凍結(jié)器）；三區(qū)（二）：空管（雙圓形凍結(jié)器）；三區(qū)（三（異形凍結(jié)器）三種組合。本文主要研究三區(qū)管幕凍結(jié)單管凍結(jié)溫度場溫展規(guī)律，通過對實(shí)管-圓形凍結(jié)器，空管-雙圓形凍結(jié)器，空管-異形凍結(jié)器合單管凍結(jié)溫度場發(fā)展規(guī)律的對比分析，得出最優(yōu)的凍結(jié)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(jié)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(xiàn)】

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本文編號：2836169