本文依托穗莞深城际铁路工程中太平隧道穿越高架桥工程实例,采用理论分析、现场实测数据分析和数值模拟的方法,致力于研究以下几个方面的问题:(1)单线隧道和双线隧道施工对土体、桩基和周边环境的影响规律;(2)地层损失变化对土体变形、隧道衬砌内力的影响规律;(3)隧道埋深和注浆对现有桥梁结构的影响规律。研究的主要成果如下:(1)盾构同时穿越砂土和全风化花岗岩组合的复杂地层,由于两土层间物理力学性质差别大,刀盘削土扰动容易引发砂土液化;同时,上软下硬土层有着不同的切削难易程度,砂土易于切削并迅速进入泥土舱,而岩层难以破碎,这直接影响着开挖面的土压平衡建立。施工中通过控制左右区顶力的平衡来保证轴线精度。同时将下区顶力控制为上区顶力的2.1倍,保证开挖面的稳定。(2)本研究分析了盾构穿越高架桥前后的施工参数变化,研究表明:盾构穿越高架桥时,维持刀盘扭矩不变,分别将顶推力和土舱压力提高3.6%、6.7%,可将桥墩沉降量控制在5mm限制内,确保桥梁结构安全。(3)本研究通过分析工程实测数据研究了双线盾构施工环境的影响规律。实测结果表明:①地面沉降历程与盾构机头位置相关,在盾构机头通过测点后沉降增长较快,增长速率小于0.85mm/天;每个测点的最终沉降量与切口通过该测点时的掘进速度有关,掘进速度快的测点沉降量相对较小,掘进速度慢的测点沉降量相对较大,即使掘进速度降至0(换刀期间),沉降也会持续发展。②土体深层沉降在盾构机头通过测点前后约15天内发展明显,以位于隧道埋深附近9~15m的土体沉降最大,随着深度的增加,沉降量逐渐减小。③土压力在盾构机通过测点前后5~10天内出现波动,以深度9.5m~12.5m深度处土压力变化最大。不同深度处土压力或涨或降,最大涨幅28.5%,最大降幅17.9%。(4)数值分析成果表明,地层损失率对土体变形、衬砌内力有较大的影响。并进一步研究了隧道埋深和注浆对桩基的影响,成果表明:①地层损失对土体变形和隧道内力的影响是非线性的;地层损失率大于2.0%时,土体变形急剧发展;在双线隧道施工中,应尽量减小双线地层损失的差值;同时控制每条隧道的地层损失率不宜大于1.4%。②桩顶沉降随着隧道埋深的增加而减小,随着注浆长度的增大而减小;在广东地区砂土和全风化花岗岩组合的特有地质条件下,隧道最优埋深为12~16m,而注浆长度不宜大于8m。