土压平衡盾构机在黄土地区富水砂层中掘进时,极易出现盾构刀具磨损过快、土舱压力难以建立、地表沉降较大等问题。本文以黄土地区富水砂层土压平衡盾构首次下穿高铁涵洞工程为依托,结合室内土工试验、数值分析及现场掘进试验,从土体改良、盾构机适应性改造、地层加固措施三个维度系统研究了黄土地区富水砂层盾构下穿高铁的环境微扰动施工技术,并基于智能监测验证了系列技术的合理性,初步提出了基于刀盘转速置信区间的环境微扰动参数控制方法,可作为富水砂层土压平衡盾构下穿高铁环境微扰动控制的有效方法。本文的主要研究内容如下:(1)盾构下穿高铁风险分析。利用Midas有限元分析软件模拟盾构下穿高铁客专涵洞施工过程,从地表沉降规律和涵洞结构变形规律角度对环境扰动风险进行分析,为环境微扰动施工技术的研究和智能监测方案的拟定提供有效参考;参照理论研究成果及工程经验借鉴,将初始掘进参数应用于盾构现场试验中,从盾构掘进参数、盾构管片安装质量、盾构姿态控制等角度对环境扰动风险进行分析,为提高盾构掘进能力和出土效能而展开的盾构机适用性改造及其他安全控制措施的优化提供指导。(2)盾构下穿高铁环境微扰动施工技术研究。以黄土地区富水砂层土压平衡盾构下穿高铁客专涵洞工程为依托,结合土体改良试验、数值分析及现场掘进试验成果,从土体改良、盾构机适应性改造、地层加固措施等三个维度系统研究黄土地区富水砂层盾构下穿高铁环境微扰动施工技术,为类似工程的安全施工提出较为科学的理论指导。(3)盾构下穿高铁环境微扰动技术的合理性分析。基于“徕卡TS50磁悬浮式自动化全站仪+配套设备”的智能化监测系统,对盾构下穿高铁客专涵洞工程进行实时监测,从沉降变形控制效果和盾构机械参数控制效果角度对环境微扰动施工技术的合理性进行评估;在对数据基数较大的刀盘转速参数的变化情况和偏差比深入分析基础上,初步提出了基于刀盘转速置信区间的环境微扰动参数控制方法,可作为富水砂层土压平衡盾构下穿高铁环境微扰动控制的有效方法。