随着经济的发展,我国进入了地铁修建的高峰期。与此同时,地铁的修建改变了地层位移场和应力场的分布,导致邻近建筑物产生附加变形和内力,影响建筑物的可靠性,而盾构施工法是目前地铁施工中普遍使用的施工方法,因此盾构施工对地层变形及邻近建筑物的影响及如何控制这些影响成为当前地下空间开发利用遇到的重要问题。本文采用工程类比、理论推导和现场实验等方法,对此问题进行了研究,主要研究内容及结论包括:1、对盾构施工诱发地层扰动及变形机理进行了理论分析,并将诱发因素分为两大类:力学作用及地层损失作用。其中力学作用主要考虑了盾构机刀盘正面对工作面的附加推力q、刀盘正面摩擦力fd、盾壳摩擦力fs及盾尾注浆压力p;而地层损失主要考虑由盾尾间隙引起。对Mindlin解析式进行积分推导,得到了力学作用的三维地层位移解析公式;结合Loganathan二维土体位移解与Verruijit的三维位移解,推导了非等量径向位移模式地层三维位移解。2、力学作用与地层损失对土体位移的量化分析对比结果表明地层损失引起的地层位移占总位移的95%左右。通常采用盾尾同步注浆及二次注浆工艺来减小地层损失从而达到控制地层位移的目的,但由于注浆液硬化后体积收缩导致盾尾间隙无法得到完全填充,浆液体积收缩率范围为8.4%～9.8%,因此在渗透性较差的地层中,注浆量约为理论注浆量的1.1倍,随着地层渗透性的增加,注浆量要适当的增加。3、采用基于协同作用弹性地基梁模型与基于受约束协同作用弹性剪弯梁模型研究分析了邻近建筑物受地层位移影响产生的附加位移与附加内力,研究结果表明:地基基床系数小、建筑物整体刚度小的建筑物能够更好的适应盾构施工的扰动;对于整体刚度较大的建筑物,盾构施工对结构内力的影响较为明显,而对建筑物倾斜的影响较小;4、运用两阶段法研究分析了邻近桩基受盾构施工的影响,研究发现邻近桩基附加内力对桩隧间距反应敏感,根据桩基附加内力与桩隧间距的变化关系将隧道周围土体划分为强影响区、弱影响区及无影响区并给出了划分标准。5、研究分析了泡沫剂改良渣土的微观机理及泡沫半衰期的影响因素,并将研究结果成功运用于解决本文依托工程出现的问题。实践表明:采用泡沫剂改良含水量低的泥岩时,若刀盘喷水不足时,渣土将呈块状且传输时出现打滑现象,盾构掘进速度慢;加大刀盘喷水后渣土流塑性得到改善,盾构掘进速度也明显得到提高。