随着我国城市化进程的不断加快,人口大量向一线城市集中,大城市聚集现象导致城市空间进一步受到挤压。为缓解人口压力与市政管线系统建设所需空间压力,城市地下空间工程的开发利用得到了蓬勃发展,其中以城市交通隧道工程为突出代表。城市交通隧道工程由于市政管线与周边建筑等多种因素的制约,大多设计成浅埋小净距隧道,近年来,城市市政管线的种类愈发繁多,结构也越来越复杂,与此同时,城市市政管线系统历经日久,老化失修,本就处于不稳定状态,施工扰动进一步加剧了市政管线的失稳,导致发生涌水事故。而涌水事故又对管线下方隧道的稳定性产生了较大的影响,近年来,因市政管线破裂涌水导致的坍塌等事故层出不穷,造成了较严重的后果,市政管线涌水问题成为制约城市交通隧道快速安全发展的关键问题之一。本文依托济南顺河高架南延二期工程玉函路小净距隧道工程,采用理论分析、室内试验、数值模拟等研究方法,针对涌水导致隧道失稳破坏的作用机理开展了研究,提出了涌水扩散影响范围理论预测公式,研究了涌水点埋深、位置及土质性质等因素对于施工期和运营期隧道的影响规律,提出了涌水导致隧道失稳破坏的临灾判据,揭示了隧道失稳破坏机理。具体研究成果如下:(1)基于市政管线分类特点以及布设规律,分析市政管线涌水主要成因,划分了管线主要破坏形式,在此基础上对涌水导致隧道失稳破坏的破坏模式进行分类。(2)基于广义达西定律(毛管组理论),提出了基于时间的市政管线涌水扩散影响范围理论预测公式,并通过室内物理模拟试验与数值计算两种手段进行验证,将结果与公式预测结果进行对比分析,最终证明预测公式具备较强可靠度。(3)利用有限差分数值模拟软件,研究了涌水点埋深、位置及土体性质等因素对隧道上覆地层稳定性的影响规律,研究了运营期和施工期隧道上覆地层失稳规律,获得了浅埋小净距隧道失稳判据及临界破坏条件。(4)将研究成果应用于玉函路小净距隧道涌水事故加固处治工程,针对不同涌水事故影响敏感区与不同受灾治理段,设计多种注浆治理方案,运用不同的技术手段进行加固处治,最终,工程病害处治取得良好效果。