有限的城市用地是制约城市、城际轨道交通发展的重要因素,小间距盾构隧道施工逐渐成为目前大中城市轨道交通建设中的常见形式,因此考虑地基条件和周边环境对小间距盾构施工过程进行有限元模拟分析就成为施工技术优化和施工组织设计的主要课题。本文以广东某城际铁路盾构区间隧道为工程依托,针对小间距浅埋深且随设计纵坡埋深渐变的设计特点,建立了围岩-管片衬砌-周边邻近建筑物的空间有限元分析模型,模拟和分析了不同盾构施工工艺对围岩、管片衬砌和周边邻近建筑物变形和受力的影响,得到了相应的结论。本文主要研究内容和成果如下:(1)采用岩土工程有限元分析方法,考虑围岩土体、管片衬砌和周边建筑物的材料本构关系以及各自设计要素,建立了围岩-管片-周边建筑物所构成的空间体系有限元分析模型,通过有限元分析软件MIDAS/GTS针对该模型和后行隧道对先行隧道的影响规律等施工工况进行了模拟分析,得到了施工过程中地表沉降、围岩受力变化、管片变形及受力、施工对周边邻近建筑物的影响等计算结果。(2)针对盾构区间隧道施工过程中地表和围岩受力状况的计算结果表明,对于间距较小的区段,先、后行盾构施工将在围岩内产生明显的应力重分布和应力交叠现象,宏观表现为较大的地层沉降以及较广范围的沉降槽;横向沉降曲线最大沉降位移位置并不位于双线隧道的中间位置而是发生了局部偏移即更偏向于后行盾构隧道;纵向地表沉降曲线表现了先减小后增大的空间分布趋势。盾构始发处上部和底部的围岩应力均较小,随着后行隧道施工推进,围岩应力有沿隧道纵向增加的趋势,但均比同埋深围岩的应力水平小;在后行左洞的推进过程中,围岩各方向最大剪应力均表现较低的应力水平且其变化幅值较小。(3)针对盾构区间隧道施工过程中管片受力状况的计算结果表明,后行盾构隧道施工对先行隧道管片变形和受力的影响是一个动态发展的过程。在后行盾构未到达计算断面时,通过土体作用盾构推进对先行隧道产生挤压或剪切作用;而在盾构通过或远离计算断面时,通过土体卸荷作用使先行隧道管片衬砌发生少量回弹变形并最终趋于稳定。(4)针对盾构区间隧道施工过程中周边邻近建筑物的受力计算结果表明,双线盾构隧道施工全过程中周边邻近建筑物结构使用性能良好,框架结构的柱间沉降表现为较均匀整体沉降,结构本身不产生附加应力,即周边邻近建筑物柱间不均匀沉降、柱倾斜值和构件组合应力水平等指标均处于安全可控的范围内。本文上述研究成果为论证相关施工技术方案和工艺优化提供了科学依据,研究结果可供相关工程参考。