本文依托苏州轨道交通2号线工程,针对双线穿越570幢建筑物、斜交穿越城际高速铁路、切削穿越14根大直径桥桩这三大罕见难题,以指导和服务盾构施工实践为出发点,综合采用资料调研、理论分析、有限元仿真、现场试验和工程实测分析等研究手段,以期构建出一套地铁盾构穿越建(构)筑物安全控制的理论体系和技术措施。主要研究内容和成果如下:(1)粉细砂地层掘进的纵向影响区域为-15m至+25m(以切口为零点),横向沉降槽比较符合peck假定的正态分布。土层的差异沉降规律为隧道正上方土层拱顶的沉降值最大,越往上沉降值越小,隧道侧边土层的沉降值则随着深度而减小。(2)理论计算了盾构姿态不良引起盾尾空隙增加的数学关系,可为盾构推进实践中动态调整同步注浆量提供指导。根据苏州富水软弱粉细砂层的地质条件,研发了一种新型同步注浆浆液,其具有可注性与充填性好、强度适中且不易堵管的特点。研发了一种适应富水软土地层的新型泡沫剂,其在渗透性、流动性以及内摩擦角等土体改良试验以及现场实践应用中的效果表现良好。(3)考虑到地层注浆加固的传统方案难以满足穿越高铁要求,基于隔离保护思路,研究提出了板-桩结构型式和“分区注浆+板桩隔离”的新型保护体系,并指出现场实施时需特别加强板下注浆补偿。(4)建立了列车运行对板桩结构安全性能影响的动力仿真模型,在不考虑保护板下土体承载力的前提下,计算表明所设计的保护板可满足相应规范中的混凝土结构抗拉疲劳强度的验算要求。在分析列车荷载作用下地基土动应力扩散规律的基础上,对受列车动载影响的管片配筋加强进行了计算,根据计算结果,穿越高铁段盾构隧道结构应采用深埋管片。(5)设计研发了可适应连续切削钢筋混凝土桩基的新型切桩贝壳先行刀;基于盾构切桩所可能遇到的风险,研究提出了包括含有正面贝壳先行刀、边缘贝壳先行刀、中心小贝壳刀、仿形贝壳刀、备用羊角切削刀在内的刀盘群刀装配方案。(6)在始发洞门前开展盾构切削钢筋混凝土桩基现场试验,分析试验中的切筋切砼效果、刀具损伤情况、掘削参数特征等,并对试验发现的问题进一步优化改进;结合实际工程案例,研究提出了一套连续切削多根大直径桩基的核心控制技术。