在城市密集区修建大量地下隧道工程形成地下交通网络是目前满足大型城市日益增加的交通需求的有效手段。随着设备制造能力和施工技术的提高，大直径、超大直径的隧道工程不断涌现。上海外滩隧道的成功修建标志着Φ14.27m土压平衡盾构登上我国超大直径隧道工程的舞台。虽然Φ14.27m土压平衡盾构已经在工程中成功应用，但是对于超大直径土压平衡盾构施工诱发的地层变形特性、控制技术等方面的研究尚未展开。本课题依托采用Φ14.27m土压平衡盾构施工的上海虹桥枢纽迎宾三路新建隧道工程，借助理论分析、原位试验以及现场监测等手段，对超大直径土压平衡盾构施工开挖面稳定特性、诱发地层变形特性以及施工控制技术等进行全面研究，进一步完善超大直径土压平衡盾构施工关键技术。主要研究内容如下:　　 (1)基于超大直径土压平衡盾构施工的进出土平衡理论和工程实测数据研究开挖面稳定控制参数间的相互关系，揭示土压平衡盾构土舱压力的建立机理，提出基于变形控制的土舱压力上限值的理论计算方法。采用原位试验的方法对超大直径土压平衡盾构施工过程中开挖面水土压力和土舱压力的分布特性进行研究，分析了土舱压力与盾构施工参数和开挖面水土压力的关系。参考原位试验结果，建立考虑时间效应的开挖面稳定分析的数值模型，研究了超大直径土压平衡盾构开挖面土体失稳发展情况以及土层渗透系数、盾构停滞时间等对开挖面稳定的影响。　　 (2)建立考虑时间效应的超大直径土压平衡盾构掘进的三维数值模型，研究盾构掘进过程中土层变形特性和孔隙水压力的发展情况。采用原位试验的方法对超大直径土压平衡盾构掘进诱发的地表沉降分布和发展规律进行研究，分析不同施工参数，如土舱压力、同步注浆等对地表沉降的影响。对工程监测数据进行统计汇总，研究了不同地层条件下超大直径土压平衡盾构施工诱发的地表沉降规律。结合原位试验和监测数据，研究了盾构施工期间施工停滞对地表沉降的影响。　　 (3)运用供需平衡原理，对超大直径土压平衡盾构施工的关键施工工序进行分析，确定保证盾构连续施工的关键设备能力指标、材料运输方案、材料储备等，形成超大直径土压平衡盾构零等待施工的关键参数计算方法。对迎宾三路新建隧道工程关键施工工序进行跟踪记录，统计各工序的施工时间，运用建立的零等待施工方法对工程进行优化，提高了工程的施工效率。　　 (4)基于大量试验、理论、数值研究成果，形成了超大直径土压平衡盾构穿越机场敏感建构筑物的施工控制措施，保证了Φ14.27m土压平衡盾构成功穿越运营中的虹桥机场。