地表沉降是盾构施工中造成的主要的地质灾害,如果不加以控制往往引起严重后果。轻则造成财产损失和环境破坏,严重时将影响周边建筑物的使用及其中居民的生命安全。南水北调是我国的战略性工程,其中中线工程自丹江口水库引出,惠及河南、河北、北京、天津四个省(市)。如果输水干渠结构遭到损坏影响到使用功能,会造成严重后果。本文以豫机铁路工程盾构施工下穿南水北调干渠段作为研究对象,详细阐述了盾构施工对周围土体的影响机理。结合理论分析、数值模拟计算等方式,对盾构施工引起的地表沉降问题进行了较为系统的研究,在研究基础上,提出地表沉降控制措施,在减小施工引起的地表沉降方面起到了一定效果。本文研究成果与施工措施对类似工程具有一定借鉴价值。主要研究成果如下:(1)利用FLAC3D有限差分软件建立数值计算模型,结合工程资料及盾构相关参数,模拟盾构施工对干渠结构的影响。数值模拟计算结果与经验公式计算结果对比,二者差距较小,经验公式、理论分析和模拟结果呈现出的地表沉降规律基本一致,说明了数值模拟的准确性,数值模拟在盾构施工引起地面变形的研究中有一定参考价值。(2)盾构掘进前方1～2倍盾构直径范围内有较明显的地表沉降。掘进参数和土体参数的变化均对地表沉降有明显影响。横向地表沉降中隧道轴线位置出现最大沉降量,沉降量往两侧逐渐减小,影响范围集中在两倍隧道直径内。纵向地表沉降曲线显示掘进参数的变化对地表沉降沿纵向的分布规律影响不大,仅在数值上有所差异。(3)采用单因素法研究计算参数对地表变形的影响得到结论:随着掘进速度的增加,最大地表沉降减小;在一定范围内开挖面推力的增大有助于减小最大地表沉降,同时不宜过大。考虑到施工控制标准、安全性和经济性,开挖面推力取理论值1.25倍为宜;土体弹性模量越大、内摩擦角越大,土体的抗剪切能力越强,最大地表沉降越小;注浆等代层弹性模量的提高,使得最大沉降量减小。(4)利用因素分析法对影响地表沉降的因素的平均敏感度进行计算,计算结果表明,地表沉降对土体内摩擦角的变化最为敏感,按敏感程度土体内摩擦角、土体弹性模量、掘进速度、开挖面推力、注浆层强度依次减小。可以发现土体参数的影响大于掘进参数变化的影响。