随着大规模地下工程建设运营,我国的地下工程已经由建设阶段转向了建养并重阶段,城市地下工程也将逐步进入维护、改造及扩建阶段。早期地下人防工程体量大、年代久、衬砌老旧、环境敏感,对洞室扩建的施工与支护要求高,同时面临既有交叉洞室相互影响、围岩扩挖扰动、操作空间有限、工作面转换较大等诸多问题。本文依托贵阳人防项目,运用理论分析,数值模拟,室内试验和现场监测相结合的手段,对平立面交叉洞室的施工力学理论、围岩扰动效应及施工控制技术展开研究。主要研究成果如下:（1）利用等代圆法将椭圆形状洞室映射为圆形,并阐述单一洞室施工的一般力学原理,通过复变函数与Schwarz交替法求解交叉洞室围岩位移及应力的解析解,并利用Matlab软件实现算法,为进一步研究平立面交叉洞室扩建扰动效应提供理论参考。（2）通过对立面交叉洞室的施工方法进行模拟研究,探讨导洞爬升反向施工挑顶后作法对围岩的扰动规律。并在此基础上,进一步对立面交叉洞室开挖的全过程进行模拟,分析新建大断面洞室的开挖对既有洞室的扰动效应,优化洞室开挖的施工工序。（3）运用数值模拟分析技术,对平面交叉洞室交叉口的衬砌拆除方案进行比选研究,根据对围岩的应力、位移及支护结构的受力分析,得到最优的衬砌拆除方案。（4）运用荷载-结构法以及结合数值模拟技术,设计并分析“Y”型主拱架应力与位移的变化规律,并且与三角型主拱架进行对比分析。针对“Y”型主拱架的制作问题,通过一种折线等代小半径椭圆弧法,以实现30工字钢的弯制。（5）开展异型钢拱架的抗弯承载力试验,通过与常规钢拱架进行对比,验证异型钢拱架的力学性能,并形成一种“Y”型主拱架+斜截拱架的新型支护体系。同时为解决主拱架与斜截拱架的连接问题,运用一种球形与球面的连接装置,实现拱架端头的细微调节。（6）根据对平面交叉洞室交叉口衬砌拆除的研究以及新型钢拱架的结构特征,采用“V形开槽,骨架先行,随拆随支”的施工方法,实现平面交叉洞室交叉口衬砌拆除+支护一体化施工。并通过现场监测,验证新型支护体系的支护效果以及自身结构的稳定性。