随着我国城市化进程迅速推进,人口加速集聚于城市,地铁作为缓解地面交通压力的重要手段,得到了快速发展。由于地下空间的限制或者站点换乘需要,新建地铁与运营期地铁线路交叠穿越的现象逐渐增多。新建隧道施工引起的地层扰动不可避免地会对既有线路产生影响,这一问题在下穿施工中尤为突出。而在运营期内的地铁对隧道变形控制有严格要求,如何预测和控制既有隧道的变形成为重点和难点。因此,研究隧道下穿施工对上部既有隧道的影响具有重要意义。本文针对某新建地铁隧道盾构下穿既有地铁线路工程,采用数值模拟、监测资料分析等方法,研究隧道下穿施工对上部既有隧道的影响,提出有针对性的变形控制措施。本文主要的工作内容和成果如下:(1)深入分析了各种地层损失计算方法,综合考虑适用条件及准确性,总结了一套适用于下穿工程不同阶段的地层损失率计算方法,并在本研究的依托工程中运用,论证了该方法的合理性。(2)针对本研究依托工程,建立了三维盾构隧道施工模型,分析盾构下穿施工对地层及既有隧道的影响。数值计算结果表明隧道开挖引起地层应力显著改变,诱发既有隧道变形,上部既有隧道的存在对于下穿隧道开挖引起的地层位移的向上传播具有一定的约束作用;下穿施工对既有隧道的影响主要发生在开挖面经过以交叉点为中心的两倍直径区间内。(3)分析了下穿隧道施工引起的地表沉降及深层土体水平位移等监测数据,得到了盾构施工全过程的地层变形规律。监测结果表明盾构施工对地表的扰动主要发生在开挖面到达监测断面至开挖面远离监测断面两倍直径的施工区间内;由于盾尾注浆及顶推力影响,既有隧道上覆土层沿盾构轴线水平位移以开挖反向变形为主,且埋深越浅纵向水平位移越大。(4)基于盾构下穿三维数值模型,通过多方案的参数敏感性分析计算,探讨和评价了地层弹性模量、覆土厚度、新旧隧道净距、下穿角度、新建隧道直径和地层损失率等关键因素对既有隧道沉降变形的影响情况。(5)采用数值模拟法进行了注浆加固措施的变形控制效果研究,研究发现超前注浆加固范围沿隧道纵向加固长度约四倍直径较为合适。