近年来,地下空间得到大力发展,导致新建隧道下穿既有结构工程频繁发生。新建隧道穿越既有结构对既有结构的力学响应十分复杂,特别的在土岩组合地层中由既有结构和两侧围护桩构成的三面围合的狭窄空间内开挖隧道,其地层的稳定性、地下结构的受力和变形更加复杂。本文就济南市CBD配套市政轨道交通建设工程为背景,运用现场试验、数值模拟以及地层变形理论分析对土-岩组合地层中三面围合工况下暗挖隧道施工造成的地层变形和既有结构变形与受力展开研究。主要研究内容包括:首先,通过现场试验对暗挖区间内隧道施工引起的地表沉降、地下通道受力与变形、格栅钢架受力和隧道收敛的变化规律展开研究。结果表明:钢筋计轴力均呈受压状态,隧道横向收敛均表现向内收缩,且下台阶经过时上台阶钢筋计读数和收敛变形几乎未产生波动,证明在岩层中开挖隧道产生的地层损失几乎全由上台阶开挖导致的,下台阶施工对上台阶变形和受力的影响十分有限;两线单洞隧道的叠加效应极不明显。其次,利用有限元软件分析三面围合工况下新建单洞隧道与围护桩水平净距、拱顶与底板垂直净距、隧道开挖面面积的改变对有限空间内地层位移变形和沉降槽宽度的影响;并就土岩组合地层中土性参数改变和开挖面内软土占比展开讨论。研究表明,与半无限空间相比,既有结构对内部地层的约束影响较弱,其地层变形曲线形态差别较小,只在沉降量值上存在差异;相对于半无限空间而言,围合内地层与其沉降槽宽度有相似的变化规律,均呈现随相对埋深z/z0（z为地层深度,z0为隧道埋深）减小而沉降槽宽度不断增大的特征,且围合内沉降槽宽度比半无限空间内要大,当拱顶与底板垂直净距大于1倍隧道跨度时将不受上部结构的影响。上台阶开挖完成后锁脚锚杆布设位置所处地层土体强度越低,隧道拱顶沉降越大。为此建议,采用上下台阶开挖隧道时,上台阶开挖后锁脚锚杆应布设在土体强度较大的地层中。最后,将非圆洞室当量半径引入Verruijt公式中,并利用Park公式对椭圆化和径向收缩两参数取值加以修正,经实测验证了修正公式的可行性;再将修正公式引入Pasternak地基梁模型中,对地下结构受力和变形加以估算。此外,还采用多种等效方法对不同材质、不同截面的既有结构等效刚度加以讨论,并通过数值模拟加以验证,结果显示采用空心管道结构壁厚或箱型结构底板等效的地基梁计算既有结构变形与附加弯矩与数值计算结果高度吻合。