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本文依托天津地铁1号线粉质粘土地层盾构区间段典型工程特点,开展盾构穿桩工程的模型试验、理论分析及数值模拟,分析了软弱围岩地层及既有桩体的力学响应,结论如下：(1)按1：100几何相似比,自主设计了可实现自动顶推与盾尾同步注浆功能的盾构模型试验系统；得到衬砌相似材料与质量配比为石蜡：清洁石英砂(直径1mm)：钢纤维(直径0.2mm,长5mm)=15：90：1；天津地区粉质粘土地层相似材料配比为清洁河沙：200目重晶石粉：凡士林=8：3：1;模型试验验证了注浆控制软弱围岩-桩体系统位移的显著作用,并标定了此粉质粘土地层盾构注浆填充系数范围1.4-1.6。(2)自主设计11组共计33个正交模型试验,工况包括盾构隧道不同埋深(1D、2D、3D),不同支护(毛洞开挖、衬砌注浆支护)及桩隧相对位置(水平向距隧道中轴铅垂面1D、2D、3D、桩底竖直向距隧道中轴水平面0.5D、0D、-0.5D),考察各工况的围岩及桩体位移与应力响应；引入非接触观测PIV技术验证模型试验的地层位移及颗粒运移规律；综合分析有、无桩各工况,确定了盾构穿桩K值变化区间。(3)观测到无注浆、衬砌支护H/D=1-3的毛洞开挖引发典型的渐进性坍塌破坏过程：通过衬砌注浆支护,地层沉降得到有效控制,土压力分布趋于均匀：同步注浆填充系数为1.5时,盾构对拱腰径向压力影响范围为1.5D,1D～2D区域压力降幅为10%以上;桩体绕流现象明显,随桩体埋深增大K值减小；盾构穿桩增大了桩侧围岩压力,可观测到桩体遮拦效应；桩位固定的工况对比中随H/D增大,桩体弯矩增大：桩隧水平距离越大,桩体弯矩与桩顶位移越小；桩底位于隧道起拱线以下时产生负弯矩,极值位于拱腰。根据盾构穿桩相互影响的模型试验结果,可将桩隧系统内围岩划分为5个主要区域进行工况的针对性控制；并通过数值模拟验证了相似模型试验的基本规律、参数及围岩区域划分的合理性。