21世纪以来,地铁在我国各大中心城市的公共交通中所占比重越来越大。以北京为例,随着轨道交通城区网络总体化布局的不断加快,越来越多的既有地铁车站会接入新线变成换乘车站,从而面临换乘改造的问题。本文以北京地铁M10西土城站的换乘改造为背景,分析其成为换乘站后存在的缺陷和不足,说明其改造的必要性和可行性,并提出了一种既有地铁车站的小型改造方案,采用理论分析和数值模拟相结合的方式,就改造方案对既有地铁车站和周围环境所造成的影响展开研究,验证了该方案的可行性,并针对改造方案进行优化。具体研究工作如下:(1)提出侧墙开洞以接入换乘通道和中板开洞以增加楼扶梯的站内改造方案,通过有限元软件对施工全过程进行数值模拟,分析改造施工对既有地铁车站造成的影响,并分别从内力增量和位移变化两个方面对不同方案进行对比分析,得到最优的侧墙破除顺序和最合适的中板开洞位置。(2)提出PBA工法新建地下售检票厅以扩建出入口地下通道的出入口改造方案,通过有限元软件对施工全过程进行数值模拟,详细分析了各典型施工阶段对地表沉降和既有结构所造成的影响,并通过对不同方案的对比研究,得到了最优的小导洞施工顺序和扣拱开挖顺序。