同步注浆是地铁盾构施工中的一项重要工序,大量的研究和现场实测表明,盾构隧道施工中同步注浆对盾构掘进引起的地表沉降的影响很大,对控制地层变形有着重要的意义。盾构隧道施工中壁后同步注浆至关重要,通过研究其对地层变形的影响规律及特征机理可以为地铁的安全高效建设提供一定的参考依据。本文从小孔扩张理论方法研究出发,对无限土体中的柱孔扩张进行边界应力修正得到半无限土体中的柱孔扩张位移解答。再结合盾构隧道同步注浆施工浆液在土体中扩散并挤压土体,建立注浆体柱孔扩张模型,推导出由同步注浆施工引起的地层变形解析解。在此基础上,研究了注浆参数、土体性质、施工参数等对同步注浆效果的影响。另外,考虑了盾构隧道施工周围存在特殊位移边界工况时壁后同步注浆对地层变形控制的影响规律。还通过Abaqus数值模拟得出盾构隧道同步注浆施工引起的地表沉隆情况与理论计算的值进行比较,说明理论解析计算的可行性。结果表明:应力修正后得到的半无限土体中柱孔扩张引起的土体水平向位移较修正之前在一定范围内显著增大。在半无限土体中,盾构隧道同步注浆在对盾构开挖施工引起的地层损失有一定的补偿作用,主要规律为注浆补偿作用引起地表沉隆呈对称“凹槽”型,地层变形量随距隧道轴线距离的增大而减小,一定范围外变形趋于稳定,变形量接近为零。盾构隧道同步注浆施工引起的地表变形与各注浆参数和施工参数有一定的关系,在一定范围内,地表沉隆值随注浆率、隧道开挖半径的增大而增大,随隧道埋深、土体泊松比的减小而增大。当地铁盾构隧道施工周围存在地下连续墙等横向刚性位移边界或地下基岩等竖向刚性位移边界时,地层在同步注浆施工中有明显的抬升趋势。本文针对盾构隧道同步注浆施工对土体损失的补偿作用进行理论解析推导,为盾构隧道施工控制地层变形提供了一种可行的预测方法。该方法的合理可行性还有待更进一步的监测数据验证。