由于地层扰动,盾构下穿、侧穿施工将导致既有建(构)筑物产生差异沉降或水平变形,而对该部分的预测及控制已成为隧道工程项目的重点及难点。对于郑州地区南水北调下覆粘土和粉质粘土地层而言,其除具有一般地层特点外,还有一定的弱湿陷性。受地表超载、长期水荷载、盾构刀盘推进应力扰动等因素的综合作用,当盾构穿越该类不良地层时,极易导致隧道地层损失加剧、盾构刀盘掘进压力失衡,进而使得地层变形、地表沉降过大,严重危害既有建构筑物的使用安全。本文以郑州地区地铁14号线市民文化区盾构下穿南水北调通水干渠区间段为工程背景,对弱湿陷性地层盾构下穿干渠同时侧穿公路桥作用机理与构筑物变形规律进行研究。通过对下穿施工引起的地表沉降、公路桥桥桩受力和变形进行理论分析,并对下穿盾构掘进参数加以修正优化,提出采用新型惰性注浆材料,二次注浆地层加固和加强型管片等技术措施控制相邻(建)构筑物变形,建立适用于弱湿陷性地层盾构下穿南水北调通水干渠稳定性控制体系。主要相关工作与结论如下:(1)弱湿陷性地层盾构下穿南水北调通水干渠施工作用机理与构筑物变形规律分析。结合郑州地区地铁14号线市民文化区区段工程地质、水文条件及施工难点等状况,研究盾构下(侧)穿构筑物施工力学行为,建立盾构掘进力学模型,通过Mindlin基本解推导盾构施工引起干渠沉降变形公式;结合地基梁基本假设理论对盾构侧穿公路桥桩的受力及变形进行理论计算。(2)盾构下穿掘进参数修正。采用以理论计算与盾构100环试掘进段相关掘进参数获取及地表变形监测数据分析相结合的手段,对弱湿陷性地层盾构下穿南水北调通水干渠掘进参数进行修正优化。(3)建立高精度数值模型,提出采用新型惰性注浆材料、二次注浆加固技术、加强型管片等相关措施,模拟预测加固前后盾构下穿施工引起的地层变形、南水北调干渠沉降、公路桥桥桩变形情况,结果表明:在考虑干渠内水深为7m(设计水深)的水压情况下,干渠最大沉降为10.5mm,满足规范要求;桥桩水平变形最大值发生在桥桩承台位置,其值约为2mm,桥桩最大沉降变形值为4.7mm,均小于规范预警值。(4)采用不同监测技术,对下穿过程中的干渠表面变形、马道沉降、公路桥桥桩和桥面变形等进行监测,对监测数据加以统计分析,并将其与模拟预测结果对比验证,结果显示,监测与模拟计算结果较为吻合,且相关变形值均满足规范预警值,验证了上述施工方法的可行性,数值模拟的准确性,故可说明下穿加固控制措施的效果显著,可为弱湿陷性地层盾构下穿南水北调通水干渠施工提供理论依据及技术指导。