人工冻结法最早应用于我国煤矿立井施工中,20世纪70年代开始应用于地铁施工中,是克服复杂地质水文条件的一种重要方法。但是由于人工冻结时改变了地层原有的温度场,使土体产生冻胀对周边建(构)筑物产生一定影响,严重时易导致工程事故。因此冻结工程中如何釆取合适的冻结施工技术和冻胀控制方法,将冻胀量控制在允许范围内十分关键。本文针对上述存在的问题,以上海轨道交通18号线区间隧道穿越正在运营的轨道交通10号线国权路车站冻结工程为研究对象,从试验、数值模拟及工程监测等方面对不同冻胀控制措施下双线隧道冻结的冻胀规律展开研究,主要取得了如下成果:(1)开展人工冻土试验,获取了施工影响范围内的土体的基本物理、力学参数及冻胀特征,为后续有限元数值分析及冻结理念设计提供参数。(2)根据冻胀模型试验台开展单因素物理模型试验,对泄压、调高冻结盐水温度等措施对冻胀发展抑制效果进行研究。研究结果表明,调高冻结盐水温度积极冻结时间增长85.3%,车站底板冻胀力减小了20.7%;三角区取土泄压车站底板冻胀力减小了28.3%。(3)基于温度-应力-水分耦合作用力学机理,利用ANSYS对错峰冻结、泄压等措施下车站底板竖向位移分布展开研究。研究结果表明,泄压条件下车站底板位移量减少了60%,上下行线错峰冻结45d条件下车站底板位移量减少了50%。(4)针对数值分析结果和物理模型试验结果,在实际工程中采取分段冻结、错峰冻结、调高盐水温度以及设置泄压孔和温控孔等冻胀控制措施,并根据施工监测结果,对不同措施的冻胀控制效果进行研究。研究结果表明,调高盐水温度车站底板位移增长速率有0.4mm/d下降至0.1mm/d,错峰冻结车站结构7d的竖向变形量减少了53.5%,分段冻结减少了单线总体冻结时间,进行取土泄压和开启温控孔车站竖向变形量分别减少10.4%和4.0%。其中,上、下行线隧道采取错峰形式冻结,冻胀控制效果最显著。本文研究得到不同冻胀控制措施下土体冻胀的发展规律,对后续的类似研究及冻结工程应用具有借鉴作用。