随着各类交通隧道和水工隧洞的加速建设,公路隧道下穿既有输水隧洞的情况频繁发生。目前国内外的学者针对隧道穿越施工问题做了大量的研究工作,取得了丰硕的成果,但是较少有人针对既有结构物为输水隧洞的穿越工程进行研究。本文依托珠海市黑白面将军山公路隧道下穿既有供澳输水隧洞工程,在调研相关研究成果的基础上,采用理论分析与数值模拟相结合的方法,研究了采用上下台阶法、三台阶法、CD法和双侧壁导坑法等不同工法施工时,公路隧道下穿既有输水隧洞对交叉段稳定性的影响规律,通过开展多因素方案比选确定了CD法、三台阶法为依托工程的合理开挖方法,并基于正交试验设计原理对三台阶法的上台阶开挖高度、上台阶长度、下台阶长度和单步开挖进尺等开挖参数进行了优化研究。主要研究内容与结论如下:（1）基于弹塑性力学的基本理论,对围岩的初始应力状态、单孔圆形洞室开挖和支护后导致的二次和三次应力状态、近接隧道开挖后的应力状态进行了阐释;在此基础上介绍了国内外关于近接隧道的基本分类,以及在近接度和影响区划分方面的代表性成果;分析了下穿工程中较为重要的影响因素,为本文后续研究的展开奠定了理论基础。（2）调研了国内常用的公路隧道下穿输水隧洞的开挖工法,并对各工法的适用条件和特点进行了分析。依托珠海市黑白面将军山公路隧道下穿既有供澳输水隧洞工程,基于有限差分软件FLAC3D建立了隧道交叉段的精细化三维数值模型。根据工程的实际施工情况,首先,采用CD法模拟了左线公路隧道（已施工）的开挖过程,数值模拟结果显示左线公路隧道拱顶累计沉降量为6.53 mm,达到了监测值的94.64%,验证了模型的可靠性;随后,分别采用上下台阶法、三台阶法、CD法、双侧壁导坑法模拟了右线公路隧道（待施工）的开挖过程。数值模拟结果显示,不同开挖方案中右线公路隧道拱顶处围岩累计沉降分别为:CD法（6.22 mm）＜双侧壁导坑法（6.42 mm）＜三台阶法（6.54 mm）＜上下台阶法法（7.36 mm）;既有输水隧洞底板处最大累计沉降分别为:CD法（4.90 mm）＜双侧壁导坑法（4.93 mm）＜三台阶法（4.95 mm）＜全断面法（5.23mm）;此外,针对不同工法开挖导致的输水隧洞衬砌应力和交叉段围岩塑性区发展情况也进行了分析。最终综合考虑各工法对交叉段围岩变形的控制效果、开挖效率、工程成本等因素,认为将CD法和三台阶法选作备选方案是较为合理的。（3）采用数值模拟与正交试验相结合的方法,对右线隧道的三台阶法开挖方案进行了参数优化研究。选取了“上台阶高度、上台阶长度、下台阶长度、单次开挖进尺”四个因素,每个因素对应三个水平,设计了四因素三水平正交试验。分别以“公路隧道拱顶沉降、公路隧道侧墙收敛、输水隧洞底板沉降”作为考察指标,采用直观分析法和方差分析法对试验结果进行了分析,明确了不同评价指标下,各开挖参数对试验结果的影响主次顺序。分析结果表明:在选取的四个因素中,上台阶高度对各个考察指标的影响均为高度显著,在进行上台阶施工时,需要加强对隧道拱顶沉降、周边收敛等指标的监控量测;综合考虑施工安全性和开挖效率,建议上台阶高度取5 m,上台阶长度取40m、下台阶长度取40 m、单次开挖进尺取3 m。