随着地下铁道和各种市政隧洞的大力建设,隧道之间的交叉穿越将越来越多。在穿越工程中,新建隧道下穿施工将对上覆既有隧道产生较大影响,因此,研究新建隧道下穿施工对既有隧道的影响和相应的工程措施已成为当务之急。本文分析了隧道开挖引起周围土体变形的模式和新建隧道下穿施工的力学原理,总结了下穿施工对既有隧道影响的因素,在此基础上,通过理论分析、数值模拟和原位实验等方式,研究了下穿施工对既有隧道纵向结构性能的影响。得出如下结论:(1)隧道开挖引起的地层沉降槽曲线可以用高斯曲线来表达,地层的沉降引起既有隧道的变形,同时既有隧道的存在反作用于地层,使得存在既有隧道的地层变形不同于自由场地层的变形;(2)基于弹性地基梁理论,建立了计算既有隧道受下穿施工影响而发生的纵向变形的方法。在此基础上进一步研究了既有隧道由下穿施工引起的纵向内力和纵向极限变形。通过纵向内力的计算可以对既有隧道的纵向结构性能作出较合理的评价。基本上形成了一套评价既有隧道纵向结构性能受下穿施工影响的评价方法:(3)为了弥补解析方法的不足,本文通过数值模拟分析了各种加固措施在减小下穿施工对既有隧道影响中的作用和效果;(4)通过现场原位实验,研究了同心跟管、深孔、分段式后退注浆方式在砂卵石地层中对既有结构周围地层加固的可行性,并应用于南水北调输水隧洞下穿五颗松地铁车站工程,取得了良好的效果。