本文依托新建京张高铁草帽山隧道下穿既有唐呼重载铁路隧道工程,主要研究立体交叉隧道结构在上部隧道列车荷载、下部新建隧道爆破振动及新建隧道施工扰动下隧道围岩稳定性的变化规律。基于理论计算结果,对交叉隧道结构位移进行实时监控,深入新建隧道施工现场第一线采集新建隧道及既有隧道围岩衬砌结构爆破振动速度,对爆破施工方案及隧道初期支护方式进行优化;现场实测数据证明,优化后的施工方案有助于降低爆破振动对既有隧道、新建隧道的影响,优化后的初期支护方案可以有效减小新建隧道的拱顶沉降及径向位移。基于有限差分法数值模拟分析,对交叉隧道施工段重载-空车组合列车形式通过隧道交叉段的动力响应规律进行系统研究,结果表明重载列车荷载会引起隧道交叉段围岩产生一定的动力响应,实际施工过程中应重点关注这一部分的支护及爆破施工振动。主要得出以下结论:1.既有重载铁路隧道沉降速率较大段出现在新建高铁隧道上台阶、中台阶左侧及下台阶左、右两侧钻爆法开挖,仰拱初期支护施工完毕后既有隧道结构竖向沉降基本达到最终值的85%～90%;2.数值模拟结果显示,与普通观测断面相比,下穿观测断面的动力特性(竖向位移、竖向加速度)有明显的放大效应;3.基于现场爆破振动速度数据得到新建隧道下穿段表征不同围岩等级的爆破工程参数K、α、同时可以得到围岩等级为Ⅲ级、Ⅳ级及Ⅴ级的最大单响药量及最小控爆安全距离,依据工程实践提出的三段式爆破开挖方法可以有效控制爆破施工振动带来的危害;4.提出的新建隧道初期支护施工优化方案可以有效减小新建高铁隧道及既有重载铁路隧道的位移沉降,有利于隧道下穿段的顺利通过。