当前,随着城市轨道交通和地下空间开发利用的迅速发展,在既有地铁隧道附近进行基坑开挖的现象日益增多,基坑开挖引起临近既有隧道变形的预测与控制问题已经成为城市建设过程中必须面对和解决的问题。本文以国家重点研发计划项目(2016YFC0800200、2017YFC0805500)、江苏省研究生科研创新计划项目(KYCX17＿0151)和东南大学优秀博士论文培育基金(YBJJ1791)为课题依托,在前人研究的基础上,针对当前隧道变形实用性预测相对欠缺、隧道变形影响区尤其是下卧隧道变形影响区研究尚不完善等问题,运用文献调研、统计分析、数值模拟以及现场试验方法开展了系列研究。主要研究内容及成果总结如下:(1)分别收集42个基坑开挖对侧方既有盾构隧道以及33个基坑开挖对下卧既有盾构隧道影响的工程案例,统计案例中基坑和隧道所处的典型地层条件、尺寸规模、相对位置关系以及结构变形等,分析了工程地质条件、基坑开挖深度、基坑与隧道水平间距等主要因素对隧道水平和竖向位移的影响规律。在此基础上,明确了侧方隧道受基坑开挖影响发生隆、沉的判别标准,给出了坑外隧道竖向位移分区;分别提出了侧方隧道水平位移和下卧隧道竖向位移综合预测指标,给出了软粘土地层,粉土、粉砂性地层和砂卵石、风化岩地层中侧方隧道水平位移和下卧隧道竖向位移经验预测公式。(2)分别建立软弱粉质粘土层中、內撑式基坑开挖对侧方和下卧既有隧道影响的数值计算模型,分析基坑开挖对侧方和下卧隧道变形特性的影响规律,进而通过变形等值线分析,结合20mm、10mm、5mm3级隧道变形控制标准,分别划分出侧方和下卧隧道变形影响区,并根据影响区特征,通过定义影响区确定参数,实现了对影响区范围的简易化描述。在此基础上,研究了基坑开挖深度和围护结构侧移对侧方隧道变形影响区确定参数的影响规律,给出了不同基坑开挖深度和围护结构侧移条件下侧方隧道变形影响区范围预测方法;研究了基坑开挖深度对下卧隧道变形影响区确定参数的影响规律,给出了不同基坑开挖深度条件下下卧隧道变形影响区范围预测方法。(3)根据隧道变形控制方法统计结果,选择工程中最常用的基坑土体加固法,分别研究软弱粉质粘土层中基坑坑外土体加固和坑内土体加固对侧方和下卧隧道变形的控制效果,综合控制效果和工程经济性,给出了坑外土体加固强度、加固深度、加固宽度建议值,给出了坑内土体加固形式、加固强度建议值。并采用上述建议值,分别研究了坑外土体加固和坑内土体加固对侧方和下卧隧道变形影响区的控制效果。(4)分别依托软弱地层中基坑开挖对侧方和下卧隧道影响的两个实际工程,采用前述得到的隧道变形及影响区预测方法对隧道可能产生的变形进行施工前预测评估,根据预测评估结果采取了相关变形控制措施。施工过程中,对既有隧道变形进行跟踪监测,揭示了隧道受基坑开挖影响变形发展变化规律,并通过对比预测结果和实测结果验证了前述预测方法的可靠性。