21世纪盾构法广泛应用于地下隧道和各种地下市政管道施工,盾构隧道在施工过程中会不可避免地对邻近基坑及周围土体造成扰动,导致基坑围护结构及其周边土层产生附加变形与附加内力。盾构出洞作为盾构施工五大风险之一,研究出洞全过程对基坑围护结构和附近土体的动态影响,对确保地铁车站基坑安全及盾构的顺利出洞具有重要意义。本文以杭绍城际铁路一号线衙前站风井盾构区间为工程背景,采用数值模拟与现场监测结合的方法,研究绍兴地区地铁基坑围护结构及周围土体在盾构出洞过程中的全周期响应。研究主要结论如下:(1)总结分析了端头井土体加固范围、加固方式,结合板块强度理论、滑移失稳理论和土体极限平衡三种理论,对风井基坑工程进行了稳定性验算,结果表明加固区纵向加固7m,横向加固3m的施工方案,即可满足盾构安全出洞稳定性要求。(2)利用FLAC3D有限差分软件,模拟对比了不同纵向加固尺寸下盾构始发对地铁车站围护结构和周围土体变化的时空效应与影响规律。数值模拟结果表明:(1)凿除洞门后,洞口周围土体呈现椭圆位移区,主要影响范围为1倍洞径。土体各方向位移量随加固区尺寸增加逐渐减少,纵向加固尺寸大于6m后,土体位移基本保持不变,最终稳定在1mm。加固体的塑性区主要分布在洞口两侧,随着纵向加固范围增加,加固体顶部塑性区破坏范围逐渐减少,加固尺寸达到9m以上,洞口顶部塑性区逐渐消失。围护结构由于刚性较大,最大位移量小于3mm,位移主要发生在洞口和墙角处。(2)盾构掘进阶段,深层土体最大沉降发生在隧道顶部,最大隆起发生在隧道底部,加固区与非加固区交界处变化量较明显,沉降横向与纵向影响范围约为3倍洞径。纵向加固9m以上时围护结构沉降量保持在1.3mm,再加大纵向加固尺寸对围护结构的影响不再有明显效果。管片位移在加固区与非加固区交界处较为明显,管片连接处呈现波浪式变化,随盾构推进,整个管片呈现上下收敛,两侧外阔的变形趋势。(3)通过数值模拟与现场监测数据的对比,地表横向沉降最大位移在隧道上方,以隧道轴线为中心呈漏斗形分布,模拟值与实测值曲线的变化趋势基本一致,说明模型能够真实地反映现场的实际情况,验证了数值模拟计算结果的准确性。