当两条单线地铁区间隧道大于一定长度时,应设置横通道,横通道工程属于地铁施工领域的近接工程,也是所有地铁近接施工中最易出问题的。本文依托某地铁横通道施工工程,对地铁横通道施工对地表和交叉空间结构的影响机理进行了深入的研究,具体包括:基于随机介质理论和叠加原理,提出了主隧道和横通道施工引起地表沉降的三维预测公式用以计算地铁横通道施工引起的地表沉降,并验证了该沉降预测模型在横通道施工地表沉降计算中的可行性。采用FLAC3D有限差分模拟软件建立三维数值模型并计算,对横通道工程的施工力学机理进行深层次的分析,随后开展横通道工程不同施工和设计参数敏感性分析和优化,并在此基础上,基于特定工况对预注浆加固进行了数值计算与机理分析,确定了典型工况下的注浆范围和注浆参数。本文取得的主要结论有:(1)从主隧道施工和横通道施工引起地层变形机理出发,基于随机介质理论和叠加原理,提出了一种准确度较高的多次施工引起地表叠加变形的预测方法,并通过哈尔滨某地铁横通道的现场监测数据验证了理论预测的精确性;(2)主隧道开挖引起双线主隧道附近的围岩出现了应力集中,在开口处产生了由衬砌上部和下部都受拉的不利受力形式,轴力和弯矩的最大值集中在隧道两侧拱腰,在纵向和横向内力共同作用下,横通道交叉部衬砌结构受力将会变得更复杂且对结构安全十分不利;(3)主隧道与横通道的交叉角越大对交叉结构越有利;主隧道位移随着净距的增加,先减小后增大,在净距10m的工况下取得最小值,最佳净距为10m;主隧道和横通道的变形量均随埋深的增加而增加,并呈现出了明显的线性关系;(4)通过有效的注浆加固措施,可以大幅度减小地表沉降、既有主隧道的沉降和内力,在本文所依托的典型工况下,采用注浆加固范围为2m和注浆加固强度为工况2时即可避免交叉空间结构的围岩发生塑性区破坏。