随着国民经济快速发展,许多大中型城市轨道交通正在建设中,然而随着地铁的增多,地铁周边的商业建筑也随之增多。基坑通常在主体结构之前建造施工,基坑作业会造成周围土体应力场发生改变,可能会对下方隧道安全性产生影响。因此,开展基坑开挖对下方隧道变形影响的研究具有重要价值。本文通过工程案例统计、理论解析、有限元模拟、正交试验等方法,对既有隧道上方基坑开挖引起隧道变形进行了系统的研究。本文主要研究内容如下:(1)通过查阅文献,整理国内既有地铁隧道上方基坑开挖的案例,将基坑开挖深度、基坑与隧道的位置关系、隧道变形位移等进行归纳总结,系统分析此类工程问题隧道的变形规律以及引起隧道变形的影响因素。文中统计21个工程实测中,基坑开挖结束后,下方既有隧道的竖向变形都表现为隆起向上,隧道最大竖向位移在3.2~16.92mm之间,最大位移在5mm到15mm的工程案例占比超过76%,是占比最高的竖向位移区间。(2)采用两阶段分析法,基于Mindlin解和Winkler地基模型,建立求解既有隧道上方基坑开挖影响的隧道纵向变形方程,该方法综合考虑基坑开挖完成时围护结构遮拦效应以及隧道上方土体约束作用。借鉴修正惯用法模型,基于椭圆的参数方程,建立考虑隧道横向变形的隧道纵向等效刚度计算模型。采用郑州地铁1号线隧道管片参数,计算得到隧道纵向刚度折减系数为0.186,为此类工程提供参考。(3)通过有限元软件ABAQUS模拟基坑开挖施工的全过程,分析基坑底部、围护结构以及隧道的位移变化,将理论计算结果与数值模拟结果对比,并分析单因素变化对隧道变形的影响。采用数值模拟与正交试验设计相结合的方法进行数值正交试验,借助有限元软件计算各试验条件下的隧道最大隆起变形。通过方差与极差分析,研究各影响因素的重要性次序,获得隧道最小隆起变形的参数组合。