在我国经济发展新常态的背景下,基础建设投资的步伐不断加快。地铁建设作为基础建设投资的一部分,也得到了迅速的发展。然而,在城市地铁设计和建设过程中,不可避免会遇到新建地铁区间隧道与既有铁路线路在空间上出现交叉的情况。地铁区间隧道常常采用盾构法施工,盾构法虽然以其对周围环境影响小、机械化程度高等特点在修建城市地铁区间隧道中得到广泛应用,但是采用该方法施工仍然会对隧道周边的土体产生较大的扰动而引起地层损失和土体应力场变化。隧道周边被施工扰动土体的这些变化在一定程度上可能会引起地层产生不均匀沉降,而地层土体产生的不均匀沉降会以岩土体为媒介传递至既有桥梁结构及路基结构,造成既有路基结构及桥梁结构产生一定的变形。当这些变形较大时,会对既有线路的安全运营带来较大的风险隐患。为确保盾构隧道在下穿施工过程中既有铁路线路的安全运行。因此,研究盾构隧道下穿施工对既有高铁桥梁结构及普铁路基结构的变形影响具有非常重要的现实意义。本文结合实际工程项目,运用有限元软件GTS-NX建立三维实体模型,按照实际施工情况,对盾构隧道下穿既有高铁桥梁桩基及普铁路基的变形规律进行了数值模拟分析。主要研究的成果包括以下几个方面:(1)本文归纳了国内外盾构下穿施工对地层变形、邻近既有桥梁桩基影响的研究现状,并总结了盾构下穿施工的应用案例,然后从盾构法隧道施工的力学角度探讨了地层变形、桩基变形的基本原理,最后依据相关规范、文献及工程经验确定了路基沉降、桥梁结构变形的控制标准。(2)分析了盾构隧道在下穿施工过程中路基的沉降规律。盾构隧道的开挖施工伴随着地表沉降槽的扩展,左线隧道从开挖至贯通过程中,路基沉降槽位于左线隧道中心线位置上方。随着右线隧道的不断开挖,路基沉降槽逐渐向右线隧道方向移动。最大沉降槽位于两隧道中心线位置上方且最大沉降槽符合Peck曲线规律,具有明显的叠加效应,路基测点沉降值的大小与盾构隧道施工位置有关。分析结果表明:铁路路基最大沉降值小于规范规定的10mm控制要求,不需要对路基采取加固措施。(3)对盾构隧道下穿既有桥梁结构引起桥墩、桩基的变形规律进行了分析。在无保护措施条件下,既有桥梁结构的桥墩变形值超过了《公路与市政工程下穿高速铁路技术规程》(TB 10182-2017)中规定的无砟轨道2mm的控制要求。因此需要对既有桥梁结构采取相应的保护措施,以确保列车的安全运行。(4)在对既有桥梁结构采取洞内径向注浆保护措施的基础上,分析了2种不同注浆加固范围对桥墩变形的影响,并对比分析了这两种不同注浆范围下既有桥梁桩基的沉降及侧向位移变化。分析结果表明,洞内径向注浆范围的扩大能有效减小盾构隧道施工对既有桥梁结构的影响。当注浆范围为1D隧道直径时,隧道施工对既有桥梁结构的影响较小。