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本发明提供一种复合土层盾构隧道横断面设计方法及盾构隧道，应用于该复合土层，复合土层包括硬土层及设于硬土层上的软土层，隧道横断面呈“上大下小”的梨型结构，盾构隧道横断面设计方法包括如下步骤：根据盾构隧道的使用要求，确定盾构隧道横断面轴线的竖向直径；根据盾构隧道横断面轴线的竖向直径及复合土层的荷载作用模式计算盾构隧道的横断面参数，以获得盾构隧道横断面的理论弯矩值为零。本发明的有益效果在于：结合采用更切合上软下硬复合土层荷载作用模式计算得到盾构隧道的横断面参数，以最大限度地减小盾构隧道横断面弯矩和减小其横向变形，理论上全断面为零弯矩，极大程度优化管片配筋，同时防止管片纵缝接头破损与渗漏水问题。