土压平衡盾构因其具有地层适应性广、掘进速度快、造价相对较低等优点成为西安地铁隧道施工的首选,但在全断面砂层复杂环境下土压平衡盾构掘进时经常会出现盾构姿态控制难、掘进速度慢、地表沉降大等工程问题,给地表建(构)筑物的保护带来很大困难。本文以西安地铁四号线尚新路~北客站区间盾构隧道开挖下穿高铁道岔涵洞为工程背景,通过室内试验与数值预分析,结合试掘进段的实时监测数据与数值反演分析结果,为盾构在复杂环境下正式施工提供合理的掘进参数与土层加固方案。正式推进过程中依据施工监测数据动态调整施工参数,并在复杂环境下施工时采用数值分析进行参数优化,同时采用智能化监测,确保盾构掘进施工的安全性,主要研究内容包括:(1)对试验段的沉降数据进行分析,研究盾构机在砂性土层中掘进对地表变形造成影响的几个阶段,并通过理论分析、数值模拟等方法分析地表横向、纵向的沉降规律并进行预测。(2)通过室内试验等方法找到适合盾构机在本施工标段全断面砂层中掘进的渣土改良剂的选择及最优配比,并分析渣土改良前后盾构掘进对地表沉降的影响,验证渣土改良配比的合理性。(3)通过数值模拟分析方法研究盾构机下穿高铁涵洞风险源期间对上部结构造成的影响。根据计算结果,验算结构的内部受力满足规范要求,盾构可以顺利穿越该段风险源。(4)研究盾构机穿越上部风险源期间的主要施工参数(掘进压力、千斤顶推力、刀盘扭矩、掘进速度、出土量等),总结盾构机下穿风险源期间的合理掘进参数取值范围,并总结盾构机下穿风险源期间的加固方案。(5)根据智能监测数据,分析盾构穿越对上部风险源造成的影响,包括地表沉降、涵洞沉降、涵洞变形等,并与数值分析得到的数据进行对比,验证模型分析的准确性。