伴随城市地下交通网络的不断完善,紧邻既有地铁线路的建筑工程施工越来越多,地面突发堆载问题日益严重。一方面地面堆载将引起下方既有盾构隧道纵向产生不均匀沉降;另一方面,堆载作用下盾构隧道横向受力和变形也将出现显著变化。因此,有必要从纵、横两个方向全面开展地面堆载对既有盾构隧道的影响研究。目前,地面堆载对既有盾构隧道影响方面的研究大多集中在隧道纵向,且在理论推导时往往忽略盾构隧道剪切效应和地基变形连续性。另外,对地面堆载作用下隧道横向受力、变形的研究相较隧道纵向而言极少,而且理论计算过程中仍采用传统的(修正)惯用法,并不能反映管片接头存在对盾构隧道管片衬砌环承载能力的影响。本文基于已有理论研究成果,并针对现有研究的不足,提出相关的计算模型,从纵、横向两个角度全面研究地面堆载对既有盾构隧道的影响,并以公开报道、发表的地面堆载对既有盾构隧道影响的工程案例为依托,验证了理论计算模型的可靠性。本文主要工作及研究成果总结如下:(1)基于现有地面堆载作用下盾构隧道纵向变形计算理论,考虑环间连接螺栓存在对盾构隧道整体剪切刚度的削弱,以及地基变形连续性,将盾构隧道简化为置于Pasternak地基模型上的Timoshenko梁(本文中定义为T-P模型)。根据T-P模型推导得到地面堆载作用下既有盾构隧道纵向变形的微分控制方程,运用有限差分原理求其数值解。之后,对比分析理论计算结果与实际监测数据,验证了模型的适用性。(2)基于上海地铁通缝拼装盾构隧道管片接缝足尺试验,分析并提取出管片接头非线性抗弯刚度模型,并以此建立能够准确描述盾构隧道管片衬砌环承载机理及变形模式的梁-非线性弹簧模型。以实际地面堆载案例为依托进行试算,验证了所建立的梁-非线性弹簧模型的可靠性,并根据模型计算结果对比分析了堆载前、后,盾构隧道横向受力、变形变化特点。(3)建立地面堆载算例,采用前述地面堆载对既有盾构隧道纵向、横向影响的理论计算模型,继续讨论堆载位置与大小、盾构隧道所在地层性质、隧道结构参数等关键因素变化时,地面堆载对既有盾构隧道纵、横向变形及受力的影响。相关结论可为工程设计、施工提供一定参考。(4)总结地面堆载作用下,常见的各类盾构隧道病害;分析盾构隧道加固方法的加固机理及各类加固措施的优缺点;针对目前实际工程中常用的钢板加固法,建立了能够考虑加固钢板与隧道管片粘结性能的加固结构分析模型,并运用所提出的结构模型对钢板加固法的加固效果作出了评估,证实了该方法的有效性。该论文有图72幅,表7个,参考文献90篇。