随着城市地铁及其它市政地下工程的大量建设，新建隧道上穿既有地铁隧道的情况逐渐增多。新建隧道的施工必然会对周围地层产生扰动，从而可能引起近邻既有地铁隧道结构产生附加内力和变形。为了保证既有地铁隧道的正常、安全运营，有必要研究上穿工程对既有地铁隧道的作用机理和特点，并制定相应的技术要求和控制措施。本文利用理论分析的方法对上穿既有地铁隧道的作用机理进行了研究，明确了既有地铁隧道的变形机理和夹层土体对穿越工程的重要性；通过建立有限元模型，用数值模拟的方法对上穿工程的6种工况作了计算分析，得到了上穿既有地铁隧道的结构变形特点和规律，并归纳出开挖进尺等因素对既有地铁隧道结构变形的影响；在弄清上穿工程的作用机理和既有隧道变形特征的基础上，对上穿既有地铁隧道结构变形控制进行了分析和探讨，确立了制定控制标准的思路和方法，并制定了相应的控制措施；通过北京公主坟上穿既有地铁隧道工程案例，对本文的研究结果进行了验证和运用。通过研究，得到主要结论如下：1)对于上穿工程，夹层土体理论上存在合理的厚度H，使得上穿工程对既有地铁隧道结构的动、静荷载综合影响达到最优。2)开挖进尺对下方既有隧道变形有重要影响，当既有隧道结构变形要求比较高时，应慎重选择在软弱地层中采用超短台阶、小开挖进尺进行穿越工程施工；3)相对而言，设置了变形缝的既有隧道在纵向上的沉降变形更多呈现出刚性特征；4)上穿工程中，通过对新建隧道施作底板能有效抑制既有隧道的隆起变形；5)由于进入土体沉降槽的先后顺序不同，施工过程中既有地铁隧道会有一定程度的横向变形，横断面最终向着穿越工程前进的方向倾斜转动；6)变形分布范围不同时，对既有隧道结构变形的控制要求不同。