地下水流速对地铁联络通道冻结壁形成过程影响的模型试验

人工地层冻结技术具有封水可靠、对环境影响小、适用性强等优势，是城市地铁建设中暗挖工程达到无水施工环境行之有效的工法之一。地下水流动加速了对流传热，导致冻结壁交圈困难，厚度不及预期。依托北京地铁 19 号线草桥站-景风门站区间联络通道冻结工程，基于相似理论开展实际工程地下水流速分别为 0、5、10、15 m/d 的联络通道冻结模型试验，研究渗流对冻结壁形成过程的影响效应，讨论制冷功率在冻结进程中的变化规律。研究表明:渗流条件下，联络通道底板和顶板先交圈，其次是下游侧墙，上游侧墙受对流传热影响显著，是冻结工程的薄弱环节。地下水流速为 0、5、10 m/d时，联络通道冻结壁的交圈时间分别为 60、114、444 min;流速为 15 m/d时，冻结壁不能实现交圈。地下水流速越大，制冷功率越高，流速为5、10、15 m/d时的有效能耗较静水条件分别增长67.0%、88.5%和120.1%。研究成果可为渗流条件下联络通道冻结工程的设计和施工提供依据。