论文以北京地铁3号线运营盾构区间扩建地铁车站技术研究为工程背景,全面分析研究了国内外在盾构隧道基础上扩建车站的工程案例,并重新分析了以往1：10整体模型和1：1原型“搭接构件”试验的成果。同时独立开展了1：1“组合安装分块拆除”式管片的力学试验。以此为基础,开展了相应的数值模拟工作,以寻找既有盾构管片结构与新扩建结构连接部位(搭接构件),以及开口管片(拆除构件)拆除过程中内力组合的“临界状态”。从以上研究工作中取得的创新性进展如下：论文建立了搭接及拆除这两种关键构件(搭接构件、拆除构件)的失效与失稳准则,提出了其存在的内力组合临界状态包络线。在此基础上,进一步提出了扩建车站设计三种关键参数(即车站埋深、侧站台区宽度及纵向柱间距)等因素,在关键构件临界状态内力组合包络线中的合理参数选取组合。从而为扩建车站宏观设计参数的合理确定提供独特的力学依据。经过本文的研究,作者取得了以下一些认识：在确保区间列车运行安全条件下扩建车站结构,盾构区间的结构设计应采取以下技术措施：(1)在扩建区域内,盾构隧道单层管片结构内应设置一定厚度的整体式内衬结构,除提供防水储备外,其力学机制是满足隧道结构在开口扩建过程中的变形控制要求,为此,在考虑通风要求情况下,盾构隧道的内径,单线情况需要扩大至8m左右；双线情况需要扩大至11m左右； (2)可拆除管片应设计成组合安装、分块拆除方式。以满足管片拆除过程中的施工安全要求；(3)扩建车站与既有盾构的连接,应在盾构隧道的连接管片处进行连接钢板及连接配筋设计； (4)在扩建区域内的盾构管片设计,应满足扩建过程中的特殊内力要求； (5)在扩建区域内,盾构管片应采用通封拼装方式。