本论文在广泛研究中外文献基础上，借鉴以往成功的工程经验，加以提炼、总结，对隧道下穿既有构筑物(建筑物)这类工程问题所涉及的核心内容、采取的主要技术措施和管理方法等系统化，力求找出一整套解决该类工程问题行之有效的方法。并以北京地铁四号线下穿既有京山铁路区间隧道的工程为研究，着重将盾构下穿既有地铁线这类工程问题，从土压盾构法施工的角度，对既有结构物的动态响应规律、盾构分部开挖的力学特点和施工管理等方面进行深入的研究。

    文章通过对工程难点和关键点的研究，采用既有铁路线路变位分位控制原理。针对盾构法穿越施工中既有结构变位累计的特点，将整体变位量分解到每个施工步序中，通过加强阶段控制来实现整体控制的目标。变位分配控制方法实际上是集预测变位、规划变位和控制变位于一体的系统工程，它贯穿于整个穿越工程的始终。根据工程特点，设计京山铁路路基的北侧采用高压旋喷注浆施工法加固，能有效控制盾构初始掘进阶段的地表沉降及对京山铁路的影响，从而确保盾构施工的顺利穿越铁路。在盾构施工中，为保证开挖面的稳定、有效的控制地表沉降和确保铁路的安全运行，通过试验段的掘进选定了七个施工管理指标来进行掘进控制管理：①土仓压力；②推进速度；③总推力；④排土量；⑤刀盘转速和扭矩；⑥注浆压力和注浆量；⑦泡沫、泥浆注入量。同时，对既有线进行24小时不间断监测，全部监测数据(数据采集及数据分析)均由计算机管理，日常监测汇报及报警程序根据监测反馈流程图所示流程进行，以确保隧道安全施工与京山铁路安全运营。最后，采用灰色系统理论对地表沉降发展规律进行预测。灰色预测不需要大量的历史数据，系统建模方法是着重挖掘系统行为数据间内在关系的量化方法，是系统输出的单序列建模，可以相对准确地预测地表沉降的未来数值。

    本文形成了由勘测、预测、监测到对策的一整套隧道穿越既有构筑物的施工管理方法，为类似工程的设计、施工提供了借鉴和方法依据。主要得出如下系列结论：

     1.纵向地表沉降历程规律分析地表沉降的时空变化过程大致分为以下五个阶段：

    (1)盾构到达前地表沉降，是由于盾构机掘进引起土体应力状态改变造成；

     (2)盾构到达时的地表沉降，是由于开挖面上的平衡土压力引起；

     (3)盾构通过时的地表沉降，是由于盾构与土层之间的摩擦剪切力，以及盾构抬头和叩头引起；

     (4)盾构通过后脱出盾尾时的地表沉降，是由于建筑空隙和应力释放引起；

    (5)盾构通过后长期固结沉降，是由于土体受盾构掘进扰动，土体再固结引起的。

    2.变位分配控制方法尊重客观事物发展的量变与质变的辨证规律，将对既有线变位的控制化整为零，分解到每一施工步序中，从控制量变的角度控制质变，这样作，容易抓住主要矛盾，具有很强的可操作性，同时，避免了风险的积累，使施工过程处于积极、主动的地位。

   3.采用灰色模型GM(1，1)建模能够很快得到地表沉降量，精确度高，计算结果与实测值非常接近，说明在对地表沉降的预测中，运用灰色理论建模是成功的，是一种较好的预测方法。在对地表沉降的预测中，成功的运用灰色理论建模，可以有效地预防和减少隧道施工所引起的地表沉降及其对周围环境所造成的损害，对地表沉降规律进行正确的分析并由此做出可靠的预计。

    4.根据实践-认识-实践的原则，将以上各项研究成果应用于北京地铁四号线下穿京山铁路的施工，一方面验证了理论的正确性，另一方面对实际工程起剑指导作用。

    (1)施工前必须对场区地质条件作到清楚、明确。地下工程隐蔽性很强，因此施工的风险性较大，所以，必须在施工前对可能造成的环境效应有充分的认识。在北京地铁四号线下穿京山铁路的施工中，由于事先对盾构层土体性质认识不充分，使得盾构机到达施工造成的沉降达到6.7mm，约占历史最大沉降量(-16.7mm)的38％，且严重地破坏了土体的结构，致使土体对后续施工扰动敏感。

   (2)变位分配控制原理对施工引起的环境效应具有规划性和前瞻性，可以使施工处于主动地位，最大限度地规避风险。实践证明，变位分配控制原理可以很好的应用到施工各个阶段，根据各施工阶段对工程的影响及其自身的各种影响因素，对工程的控制技术提出能够满足工程的要求，进而提高工程控制技术。