随着经济社会的快速发展以及城市化进程的大力推进,我国城市发展与地面土地资源短缺的矛盾日益突出,随之带来一系列经济社会问题,严重影响城市发展。为了解决城市发展与地面土地资源短缺这一突出矛盾,我国大中城市积极调整规划,开发利用城市地下空间成为解决这一问题的有效措施,我国大中城市出现修建地铁的热潮。在修建地铁过程中,为了连接上、下行隧道,必要时为乘客提供安全疏散通道,又要满足地铁运营中两车站间的集排水要求,必须修建联络通道。虽然联络通道的工程量较小,但是由于在修筑联络通道过程中会打开主隧道的钢管片,使得隧道稳定性显著降低,在施工过程中一旦出现土体不稳定的情况,就有可能造成非常严重的工程事故,因此联络通道的施工是地铁建设的风险点之一。为了规避风险施工方法的选择尤为重要,冻结法由于加固地层强度高,止水性能好且不占用地面场地,在地铁联络通道的施工中受到越来越多的应用。南宁市轨道交通1号线一期工程民族大学站-清川站区间联络通道所处的地层为高富水卵砾石,拟采用冻结法辅助施工,但由于该地层的热物理参数、力学指标国内外研究较少,为了给设计和施工方提供准确的参数、指标,必须系统的研究富水卵砾石地层的物理力学性能。以现场取回的卵砾石试样为研究对象,对卵砾石试样开展热物理力学试验,热物理试验包括起始冻结温度试验、比热容试验及导热系数试验;力学试验包括单轴抗压强度试验、三轴抗压强度试验。然后基于试验成果结合现场资料对冻结法施工进行设计,研究成果如下:(1)研究得到富水卵砾石地层热物理性质。对卵砾石试样开展起始冻结温度、比热容、导热系数试验,探究起始冻结温度与试样含盐量的关系,比热容、导热系数与试样冻结温度的关系。富水卵砾石地层的起始冻结温度随着含盐量的升高不断下降,由-0.46℃下降到-1.15℃;试样比热容随着冻结温度的降低不断下降,由1.60J/(g·℃)下降到1.06J/(g·℃);试样导热系数随着冻结温度的降低不断升高,由1.71W/(m·℃)上升到2.13W/(m·℃)。随着冻结温度的降低,试样中含冰量增加,未冻水含量减少,随着冻结温度的升高,试样中含冰量减少,未冻水含量增加,正是由于试样中含冰量、未冻水含量随温度变化,固态和液态水的相变,导致试样热物理性质随温度不断发生改变。(2)研究得到富水卵砾石地层力学性质。基于GCTS试验平台,采用特别定制大尺寸加压头、大尺寸模具,探究单轴抗压强度与试样冻结温度的关系,三轴抗压强度与试样冻结温度、围压的关系。然后配置三种不同级配试样,探究试样单轴抗压强度、三轴抗压强度与试样级配的关系。降低冻结温度冰强度提高、冰-卵砾石连接强度增强、未冻水含量减小,造成卵砾石试样随着冻结温度的降低单轴抗压强度不断增强,由2.18MPa增长到3.10MPa;同时,围压的增加使得颗粒之间挤压作用更加明显,颗粒间阻力增大造成卵砾石试样随着围压的增大、冻结温度的降低三轴抗压强度不断增大,由最初的2.7MPa增长到5.2MPa;通过不同级配下试样单轴、三轴强度试验可以看出,试样粗粒料含量增加试样强度增大。(3)研究得到富水卵砾石地层冻结法施工设计参数。对南宁市民族大学站-清川站(原陈村站)区间联络通道进行冻结法设计,主要包括冻结壁厚度设计、冻结壁变形验算、交圈时间计算、积极冻结时间计算,得到了冻结法施工的设计参数:满足强度要求的最小冻结壁厚度为2.0m,在冻结管平均间距为1.3m时,为了达到2m的冻结壁厚度,-10℃的冻结壁平均温度,所需交圈时间为26天,积极冻结时间为50天。