人工冻结法是采用人工制冷技术将土体中的水冻结成固态冰,大幅提高土体的强度,使得冻结部分土体形成强度高、整体性好、隔水性好并且起到临时支护作用的冻土帷幕(即冻结壁)。通过不同的冻结方式可使形成的冻结壁适用于不同结构形式的开挖断面,同时可应用于各种富水软弱地层。对于整个冻结法施工过程中,其中冻结设计最为关键,冻结设计的好坏直接关系到整个工程的成败。因此以南宁地铁1号线民族大学～清川区间2号联络通道隧道开挖冻结法施工为工程背景,通过理论分析与模型试验等对富水卵砾石层地铁联络通道冻结壁厚度设计进行了研究,提出高富含水卵砾石地层水平冻结法施工地铁联络通道的冻结壁厚度设计方法。主要工作有:(1)通过对比四种传统的冻结壁厚度计算方法,结合富水卵砾石地层地铁联络通道的特点,将冻结壁受到的土压力采用水土压力分算的算法,基于富水卵砾石的不同级配、磨圆度等特性将渗透性指标α考虑到水土压力分算中来进行计算土压力。同时将联络通道断面简化为一拱形对称结构,采用力法概念推导出适合于地铁联络通道的冻结壁厚度计算公式。以南宁市轨道交通一号线民族大学～清川站区间2号联络通道为工程背景,运用论文提出的富水卵砾石地层地铁联络通道冻结壁厚度计算方法,计算得出本工程联络通道富水卵砾石地层冻结法施工冻结壁厚度为2.0m。(2)为验证论文提出的富水卵砾石地层地铁联络通道冻结壁厚度计算方法的合理性,通过开展模型试验对冻结壁的位移与应力变化规律进行分析。根据相似理论的三大定理,结合冻结温度场、水分场与应力场的相似特性,得出模型试验在相似理论的基础上各物理量的相似比(几何相似比Cl=20)。由各物理量相似比,设计出富水卵砾石地层地铁施工多功能模型试验平台。(3)通过对模型试验冻结壁的温度场监测结果分析,得出距离冻结管近端温度下降比远端快,冻结壁内侧温度下降比外侧下降快,离冻结管越远的测点差异性也越大。(4)通过对模型试验冻结壁的位移场监测结果分析,将位移变化阶段分为冻胀阶段和开挖阶段。冻胀阶段表现为:随着时间的不断增加,冻结壁冻胀位移一直增大,最后达到峰值,不同位置由于冻胀引起的位移差异明显,具体表现在拱顶冻胀位移最大,拱角次之,拱底最小。开挖阶段表现为:同一断面各个位移监测点的开挖位移都是随着时间的增加而增大,当开挖进行到监测的断面时,开挖位移会产生突变,即富水卵砾石地层有一次很大的瞬时错动,最终达到位移峰值而后逐渐趋于稳定。开挖引起拱底位移最大,拱角次之,拱顶最小。(5)通过对模型试验冻结壁的应力场监测分析,得到富水卵砾石隧道围岩冻胀力的变化规律。冻胀力表现为四个阶段:冻胀力微增长阶段,冻胀力急剧增长阶段,冻胀力平缓增长阶段,冻胀力下降阶段。外荷载主要表现为:在积极冻结期,开始应力随时间的增长稍微下降,达到最小值之后逐渐增加。由于冻土柱交圈应力急剧增大,达到临界点后增速变缓,直至稳定,稳定时的平均应力约为初始应力的4倍,然后随着时间继续延长,进入开挖阶段,应力又呈下降趋势。(6)试验过程中冻结壁位移变化最大的位置位于拱顶处的冻胀位移,达到0.767mm(实际15.34mm),小于冻结壁的容许变形值(20mm);冻结壁受到的应力最大值位于拱底处,最大应力达到65.3kPa(实际约1.3MPa),远小于-10℃富水卵砾石单轴抗压强度(2.6MPa)。故由试验结果可知按照本文设计的冻结壁厚度在冻结壁变形与应力方面满足安全稳定性的要求。(7)通过模型试验模拟实际工程概况,监测冻结壁的温度、位移、应力的变化规律,最终得出冻结壁的变形与应力满足安全许可的要求,从而进一步证明按照本文地铁联络通道冻结壁计算方法计算得出的冻结壁厚度是可行的,可供类似工程冻结设计参考。