随着我国各大城市掀起了大规模开发利用地下空间的热潮,新旧地铁线路交叉穿越现象已经越来越常见。北京地铁19号线四线隧道下穿既有4号线新宫站,其下穿长度长,且下穿段隧道与车站近接(净距仅为0.22m),为典型的长距离大面积密贴下穿工程;而新建隧道处于卵石圆砾地层中,施工过程中极易受到扰动而导致下穿的既有车站结构产生较大沉降;为保证既有车站的安全,选择合适的施工参数控制既有车站变形十分必要。本文以该工程为研究背景,首先详细阐述了新建隧道及既有车站的工程条件及相对位置关系,并分析了施工过程中诱发既有车站变形的主要因素,从而提出了其对应的变形控制指标。其次,将现场监测和数值模拟相结合,采用有限元软件模拟了下穿施工全过程,分析了既有车站结构在下穿施工过程中的沉降变形特征。最后,分析了不同施工参数及注浆加固范围、强度工况下既有车站附加变形和受力特征,提出了适宜的施工方案及优化注浆参数。基于以上研究,取得了如下主要结论:(1)下穿段导洞数量多且相距较近,分时、分块开挖时,导洞开挖过程中将出现“群洞效应”;施工过程中采取优化施工步序、选择合理开挖方案、全断面深孔注浆加固地层等措施可有效控制既有车站结构的沉降。(2)既有车站结构、紧急疏散通道沉降仿真及实测结果均显示,施工过程中沉降未超过3mm的限值;既有车站结构沉降集中发生在下穿施工过程中,土体开挖过程中沉降逐渐回升,二衬施作过程中沉降逐渐增大。(3)针对下穿段平顶直墙隧道的导洞开挖顺序、开挖工法及施工参数设置多种工况,选定既有车站结构及新建隧道拱顶沉降作为评价指标,综合考虑了施工安全及施工周期,优化了施工方案:既有结构沉降随开挖进尺的增大而增大,开挖进尺取2m为宜;既有结构沉降随掌子面错距的增大而减小并最终趋于稳定,掌子面错距取6m为宜;既有结构随临时支护单次拆除长度的增大而增大,临时支护单次拆除长度取6m为宜;导洞开挖顺序为“先上后下、先边后中”引起的既有结构沉降变形最小;下穿段隧道采用CRD法开挖引起的既有结构沉降变形最小。(4)针对注浆加固范围、加固强度设置多种工况,选定既有车站结构及新建隧道拱顶沉降作为评价指标,综合考虑了施工安全及施工成本等影响因素后,认为:既有结构沉降随注浆加固范围增大而减小并最终趋于稳定,注浆加固范围取隧道轮廓线外2m为宜;既有结构沉降随注浆加固强度的增大而减小并最终趋于稳定;在控制既有结构沉降方面,其他条件一定时,增大注浆加固范围比增大注浆强度更有效。以上结论对于类似工程的设计和方案优化具有一定的参考价值。