为了研究地铁隧道上部土层施工扰动下隧道结构的模态特征，对上海地铁12号线某盾构隧道进行了现场振动测试，分析了列车振动荷载作用下隧道结构时频域的特征变化规律，并基于自回归滑动模型（auto regressive moving average， 简称ARMA）法提取了受土层扰动前后隧道结构的模态频率变化量。结果表明：盾构隧道结构呈现明显的中低频特性，主频域范围在0~200 Hz之间，列车振源的高频成分消散较快；受土层施工扰动后，隧道侧壁振动整体幅值和数据波动减小；隧道结构模态频率呈现减小的趋势，最大频率变化量为-2.935 Hz。研究结果可为复杂条件下隧道结构的模态识别及在役性能健康监测评估提供依据和支撑。