随着城市现代化水平的不断提高，地下轨道交通呈现快速发展的趋势，盾构法作为目前国内城市地铁隧道建设的一种重要施工方法，同其它施工方法一样，由施工引起的地表沉降及其对周边环境的影响已成为盾构法施工的一个重要问题。本文以天津地铁三号线铁东路站～北站盾构区间隧道为背景，对盾构施工穿越既有铁路引起的地表沉降、深层土体位移以及和应力分布规律进行了研究。根据盾构工法施工特点，制定了合理的监测方案，并针对施工现场地表沉降、深层土体位移等项目进行了现场实测，得到了有效的实测数据；在此基础上，结合现场监测数据及各项施工参数设置，采用ANSYS有限元分析软件对隧道下穿既有铁路的施工过程进行了动态仿真模拟。通过数值模拟与实测数据的对比分析，结果表明：沿隧道轴线方向测点受施工影响地表沉降变化最大，在盾构机通过至脱离测点阶段，地表沉降达最大值，水平方向测点地表沉降随着与隧道轴线距离的增大而减小，对于双线隧道施工，后建隧道对先建隧道的土体扰动影响较大；盾构掘进对深层岩土体位移的影响主要分为接近、穿越以及远离测点3个阶段，土体位移随测点埋深的增加而增大，隧道周围的岩土体位移变化最大；对于深层土体应力的变化，在盾构接近和穿越监测断面阶段，隧道拱顶和拱底土体应力值变化较大，对应隧道埋深层的土体位移较大，深层土体应力值由上至下逐渐增大。