...it unexpectedly redirects to
site1.example.com
Se você estiver vendo um redirecionamento 3xx e não tiver nenhum redirecionamento externo configurado, é possível que esteja vendo um redirecionamento em cache, o que parece ter sido o caso nessa instância. Verifique se o cache do navegador está desmarcado. Quaisquer redirecionamentos 301 (permanentes) são armazenados em cache pelo navegador - mesmo que sejam usados apenas brevemente para testes. (Por outro lado, 302 redirecionamentos temporários não são armazenados em cache.)
Observe que site2.example.com/
e site2.example.com/index.php
são duas URLs diferentes e, portanto, são armazenadas em cache de forma independente.
Talvez site2.example.com/
tenha sido detectado por um redirecionamento de domínio canônico anterior?