为改善我国城市地面交通拥挤状况,发展地铁交通成为我国许多城市解决交通问题的主要战略决策。在城市地铁网的建设过程中,不可避免地会出现新建地铁或市政管线等穿越运营地铁线路的问题,此外,地铁工程具有施工条件复杂、开挖跨度大、临时支撑和工法转换频繁、时空效应显著等特点,因此,城市地铁近距离穿越既有线是一项难度高、技术复杂、安全风险大的工程。随着城市地铁网建设规模的不断扩大,在地铁施工过程中,地下结构以及地表环境对象的安全问题不仅不可避免,而且在数量上会越来越多,因此,地下工程近距离穿越既有线施工时采取适当的施工方法和辅助工法最大限度地减少对既有线的不利影响,确保线路的运营和结构的安全,是目前十分重要而亟待解决的技术难题。本文以北京地铁十号线下穿地铁一号线近距离施工为工程与研究背景,采用现场调查、室内试验、数值模拟、理论分析与现场监测相结合的综合集成研究方法,对城市地铁近距离下穿既有线施工扰动变形控制关键技术及其应用进行了系统研究。得出如下主要结论:(1)基于对现场工程条件和技术难点的分析,提出了以控制既有结构变形为基准的合理化施工技术方案。即紧密结合工程实际,首次提出以减小施工扰动效应、控制既有结构的扰动变形为核心,先采用袖阀管注浆技术,构筑密贴既有线的门式止浆墙结构进行地层加固,起到隔水防渗和力学支撑的双重效果;然后,在上述结构保护下,进行门式断面内分区、分步超前掘进、台阶式下行法开挖与支护,并与现场实时监测相结合,不断修正与完善施工参数,进行信息化施工。(2)应用有限差分FLAC3D数值计算软件,构建了地铁隧道近邻施工的地层-结构三维计算模型,考虑时间-空间-工法,对地铁十号线下穿一号线的整个施工工序,包括矩形断面内分区开挖、掘进断面内短段掘进、台阶式下行法施工及开挖后及时支护等,进行了可视化的力学响应优化分析,此外,对进行袖阀管注浆构筑门式支撑加固结构所起的作用、掘进断面超前注浆和进行锁脚锚管支护等工艺也进行了施工力学响应效果分析,对指导工程实践,及时采取有效工程对策,控制扰动变形有十分重要的意义。(3)考虑灰色预测模型与双曲线预测模型在预测路基沉降变形方面存在缺陷,基于上述两类预测模型,采用误差绝对值加权和最小的准则,借助MATLAB软件计算加权平均数,结合现场大量实测数据,创建了新的加权组合模型,不仅对上述模型的缺陷进行了弥补,提高了预测精度,而且为既有线路基沉降变形预测提供了可靠的理论依据,同时,也为路基沉降变形预测提供了新的思路和方法。通过实施上述技术方案,既有线的南线道床和北线道床实测的变形曲线趋于收敛,最终沉降变形预测值满足工程要求。工程实践表明,基于上述研究成果,地铁十号线下穿一号线施工,取得了良好的技术效益和社会效益,对类似工程实践具有理论指导意义和工程实用价值。