先进材料研究（2012年）卷368 373 2581 2585 PP 在线：2011-10-24

copy;（2012）Trans Tech Publications，瑞士doi:10.4028/www.scientific.net/AMR.368-373.2581

铁道标准设计下地铁隧道连接通道及排水管道的液氮冷冻模拟试验研究

关键词：液氮冻结法;相似理论;模拟试验;冻结温度场;冻胀

摘要：液氮冻结法用于地铁隧道连接通道中，针对修复排水管道的特点，建立了相似理论，并基于相似理论建立液氮冻结模拟试验系统的相似准则；通过地铁隧道连接通道中修复排水管的模拟试验，得出冻结管壁温度分布的规律、冻结温度场的发展规律。本研究以地铁隧道连接通道中液氮冻结法为指导修复排水管，促进液氮冻结理论的发展，为实际工程提供参考和改进，并用于将来的研究中。

1 介绍

已建的地铁隧道连接通道作为一个建筑，在使用过程中承受了复杂的荷载，同时受到设计和施工过程中的一些复杂因素，导致地铁隧道的一些连接通道发生泄漏出现泥浆，即使尚未出现泄漏，但亦存在风险。为保证隧道的安全，必须采取一定措施。如若已出现泄露征兆，必须立刻采取补救措施，如若尚未出现泄露，则采取预防措施。

在地下水位以下的软土层中的地铁隧道连接通道占大多数，面对如此复杂的施工条件，冻结法可以有效保证施工安全。在地铁隧道的连接通道施工中，受限于时间与空间，传统的冷冻方法难以取得理想效果，因而必须使用更为直接有效的液氮冻结法。

然而，由于在地铁隧道连接通道修复过程中受制于地铁运营期间施工空间的限制，使得液氮冻结法不同于常规盐水冻结法和常规液氮冻结法。首先是冷冻量的差异，其次是地铁运行期间复杂的加载作用。液氮冻结法本身作为一项新技术，存在着许多未知数，特别是对于采用液氮冻结法修复的地铁隧道连接通道及排水管道，需要更多的研究和探索。

2 工程情况

从南京东路站到陆家嘴站的上海地铁2号线地铁线，在排水管道与隧道段之间出现了泄露情况，有泥浆产生。工程位于市中心黄浦江，隧道中心高程-26.337m，上游河道深度9.5m。河底的隧道段是上海⑤，最上层为灰色粉砂粘土，夹杂大量淤泥，流动性极强。自然状况下开挖土壤难以维持稳定，土壤渗透性极强，水、沙情况复杂。研究决定使用液氮冻结法加固排水管口周围的土壤，然后挖掘和处理原有的排水管道。