张 洁， 史培新， *， 潘建立

(1. 苏州大学轨道交通学院， 江苏 苏州 215131； 2. 中铁十八局集团有限公司， 天津 300222)

0 引言

近年来，我国隧道和地下空间的建设规模不断扩大，隧道越修越长、断面越修越大，同时建设环境也日趋复杂。国际隧道协会对超大断面隧道定义为净空断面面积大于100 m2[1]。我国很多隧道的开挖断面面积已超过300 m2，例如港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道开挖断面面积为338.4 m2，隧道采用上下行叠层的双向6车道断面形式曲线下穿珠澳两地通关口岸间的狭长地带，最小埋深4～5 m。

复杂地质条件和建设环境下，暗挖断面面积超过300 m2的浅埋隧道是国际隧道界的公认难题，传统工法难以适应，需要进行施工技术上的革新。港珠澳大桥拱北隧道采用的管幕冷冻法为复杂条件下超大断面隧道的建造提供了新的思路。管幕冷冻法采用36根直径为1.62 m的钢管组成的管幕为开挖支护主体，同时对管幕周围的土体实行人工冷冻，形成止水帷幕。拱北隧道政治意义大，周边环境敏感，人工冷冻过程中对地层的冻胀控制是工程成败的一个关键技术。

人工冷冻引起的冻胀主要由土体中原有水分结冰产生的原位相变冻胀和地层中水分迁移结冰产生的分凝冻胀组成[2]，且分凝冻胀是土体冻胀的主体[3]。20世纪70年代初，Harlan[4]对土体的冻结过程进行了深入研究，研究发现土体的冻结过程是一个复杂的水热耦合过程，分凝冻胀量主要取决于土体温度场的变化和土中的水分迁移量。……