随着城市人口的急剧增长,对于快速、准时、大运量公共交通的需求不断增大,城市地下轨道交通发展越来越快,轨道交通线网越来越密集,但是,由于早期规划设计等原因,不可避免的会出现新建线路下穿既有线的工程。如果在下穿工程中设计施工不当,使上方既有隧道结构变形超过控制要求,影响既有线的正常运营和结构的安全性,甚至可能造成灾难性的后果。本文通过案例统计分析、精细化数值模拟和现场实测等手段,研究不同结构形式既有地铁隧道的变形特征。同时,采用北京地铁6号线朝阳门～东大桥区间隧道下穿既有地铁2号线朝阳门站工程实例实测结果,对研究结论做反向验证,主要的工作及成果如下:(1)针对22个北京新建地铁下穿既有线工程案例,同时搜集了 18组数据,整体式既有隧道在变形缝处会出现不连续的变形,既有隧道的变形刚性特征明显;对于无变形缝的整体式既有隧道的变形为柔性;对于盾构拼装式结构,下穿施工中既有隧道的变形也为柔性。表明变形缝对既有结构的变形特征有明显影响。(2)根据统计结果,既有隧道管节变形主要表现为整体沉降、刚性旋转和挠曲变形,同一个下穿工程中,既有隧道的不同位置处管节的变形特征不同,不同的下穿工况,既有隧道的管节变形特征也不相同。(3)通过数值模拟计算,基于新建隧道与既有隧道变形缝相对位置的角度给出多种不同的穿越工况,分析不同工况既有线的整体变形及各管节的变形特征。相同施工条件下,新建隧道与既有隧道变形缝相对位置不同,既有结构变形特征不同。当隧道轴心位于变形缝正下方,既有隧道的沉降大,变形范围小,管节主要以刚性旋转为主;当隧道轴心位于管节正下方,既有隧道管节挠曲大,变形缝处管节差异沉降大。(4)建立土体-管片-螺栓三维非连续接触模型,基于管片与土体、管片接头之间的非连续性,计算分析既有盾构拼装式隧道的变形特点。穿越施工中,既有盾构拼装式隧道整体变形呈现柔性特征,盾构管片之间张开角小,变形主要由管片下沉造成。(5)针对不同的土层参数、既有隧道埋深、既有隧道刚度三个因素,分析不同因素对既有隧道变形的影响:①随着土层参数增强,既有隧道的整体变形及管节变形均以反比例关系减小。②随着既有隧道埋深增加,既有隧道的整体变形及管节变形均以线性比例增加;③对于含变形缝的整体式隧道,随着刚度的增大,既有隧道沉降减小,变形范围增大,管节的整体沉降和差异沉降变化很小,但挠曲随刚度的增大减小。(6)通过计算分析及案例统计分析,认为下穿新建地铁下穿既有线工程中,含变形缝的整体式隧道整体变形为刚性,对于无变形缝的整体式隧道和盾构拼装式隧道整体变形为柔性,同时,通过与实际工程案例进行对比分析,阐明了数值计算和实测的关系,对本文研究作了验证。