目前,我国经济处于持续高速发展时期,城市地铁建设也在迅速发展,许多项目的建设要用盾构机施工。盾构法在地下空间作业,不影响地面交通,且对各种复杂地质条件有较强的适应性,诸多优点使得盾构法广泛应用于地铁施工建设当中。虽然盾构法施工工艺和技术水平在不断进步,但施工中仍会对盾构机周围土体产生扰动,引起地表变形。本文以兰州地铁1号线为背景,选取世纪大道~迎门滩为研究区段,利用有限元软件ANSYS建立了三维模型,通过模拟盾构开挖过程,分析研究了盾构法施工对地表变形的影响,并对比分析了不同等代层厚度和掌子面顶进压力对地表变形的影响,主要得到了以下结论:(1)在盾构开挖过程中地表出现了前隆后沉的现象。在开挖面前方约12m处发生隆起,随着盾构隧道的开挖,开挖面后方的土体会发生进一步的沉降。而后开挖起始面的地表沉降值保持在19mm左右,达到稳定状态。(2)开挖面上方地层沉降由地表至隧道拱顶逐渐增大,在拱顶处地层沉降达到最大,而在仰拱处地层隆起达到最大。(3)盾构开挖引起的地表最大横向沉降值位于隧道中轴线处,而开挖时开挖面处引起的地表沉降约为该处地表最终沉降值的42%。(4)利用Peck公式进行计算,并将结果绘制于图中与ANSYS模拟结果进行对比。当地层损失率为0.35%时,地表横向最大沉降值为8.1mm,与模拟结果接近。将Peck公式中沉降槽宽度i进行修正,得到的理论数值曲线与ANSYS数值模拟曲线更为接近。(5)不同的等代层厚度会引起不同的地表沉降。等代层厚度越大,在开挖过程中会有较大地表沉降,而随着等代层厚度变小,地表沉降也越来越小。等代层厚度的变化对隧道中轴线附近的地表变形影响较大。(6)不同的掌子面顶进压力也会引起不同的地表沉降。掌子面顶进压力越大,沿隧道轴向的地表纵向位移也越大;随着开挖的进行,不同掌子面顶进压力引起的地表沉降差值变小,但开挖面前方的隆起值差别明显。(7)在实际施工中,开挖前做好现场调查和地质情况调查,开挖过程中设定合理的土舱压力、控制好盾构掘进方向并根据需要及时调整、对土体进行改良并做好同步、二次注浆,开挖后综合分析判断地层风险性,采取相应的措施。另外,应急预案系统的建立也是必不可少的。