地铁建设飞速发展，出现了种种急需解决的工程问题，地铁隧道盾构施工进出洞时端头地基加固问题是其中重要一环。水泥土地基加固法和人工冻结地基加固法在国内被普遍使用，二者各有利弊：前者在控制地下水渗流上往往出现问题，后者造成的冻胀融沉易对周围环境造成影响。如何结合两种工法进行改良，从而取长补短，是本文研究的目的所在。本文在室内试验研究成果的基础上，结合南京地铁10号线过江隧道东端头盾构始发工程，提出了加固方案及实测方案，对人工垂直冻结工程冻结温度场及地表冻胀进行了实测分析。之后运用大型有限元分析软件ADINA对该工程水泥土加固前后的冻结温度场和冻胀位移场进行了数值模拟，结合实测数据，验正了数值模拟方法的正确性，研究了使用冻结水泥土改良法抑制冻胀技术的可行性。最后运用ADINA软件对人工冻结水泥土改良法抑制冻胀技术的具体参数进行研究，提出了完整的施工方法。主要结论如下：（1）讨论提出了加固和监测方案，对南京地铁10号线过江隧道东端头洞门冻结加固工程进行了实测研究，获得并分析了完整的冻结温度场和地表冻胀变形；对冻结帷幕发展形态做出了判断，发现后排冻结管后方是冻结帷幕发展最不利部位；（2）数值分析发现：水泥土加固法使冻结帷幕扩展速度和最终范围略有下降，对工程安全无不良影响；冻结帷幕在冻结区后方土体中的发展速度低于在冻结区前方土体中的速度，与实测冻结温度场数据分析中“最后排冻结管后方是冻结壁发展的最不利的部位”的结论相符；（3）对人工垂直冻结土体扰动机理进行探究，发现可以最后排冻结管为界，将竖向变形土体分为前方冻胀区域和后方弹塑性变形区域，总结了二区域土体变形特点；水泥加固后土体冻胀敏感性明显减弱，抵抗弹塑性变形的能力得到提高，竖向变形土体范围小、深度浅，水泥土加固对于抑制冻胀作用效果明显；（4）对人工垂直冻结设计参数进行数值分析，综合考虑工程要求及相关工法，确定洞门侧面最佳冻结管组数为4，冻结管与地连墙最佳距离为40cm，冻结管最佳排间距为0.8m~1.0m；砂土水泥加固中宜使用10%水泥掺入比，黏土加固中水泥掺入比应达到10%~20%；（5）提出了人工冻结水泥土改良法止水及抑制冻胀工法，在技术背景、施工步骤、有益效果等方面进行了完善。