La estructura del túnel existente, la nueva estructura del túnel de paso inferior y las capas de roca en el área de influencia del túnel de cruce son sistemas interactivos que se ven afectados por diversos factores, como cargas de excavación dinámicas y estáticas y cargas de tren dinámicas y estáticas. Los modelos teóricos existentes para la predicción de deformaciones de túneles existentes carecen del análisis sinérgico de cargas dinámicas y estáticas tanto en túneles existentes como nuevos. Basándose en la teoría del método de capa actual y la fórmula empírica de Peck, este documento considera la rigidez de los túneles existentes, la rigidez de los nuevos túneles, las cargas de los métodos de excavación y las cargas de los túneles existentes. Los resultados muestran que se ha construido un modelo teórico para la predicción de la deformación de túneles de carretera de doble carril debajo de túneles ferroviarios existentes con el acoplamiento del método de capa actual y Peck bajo múltiples factores; se propone una fórmula de asentamiento modificada de Peck para la placa base de los túneles existentes; y, a través de cálculos numéricos y datos de monitoreo para validación y optimización, se demuestra que el modelo teórico es aplicable a la excavación de túneles debajo de áreas montañosas explotadas mediante el método de voladura.