本发明涉及隧道施工技术领域，具体涉及一种基于深度学习的公路隧道下伏采空区桩基处治方法，包括：S1，依据隧道宽度和采空区处置区域的尺寸参数，确定施工技术参数的初始取值范围；S2，构建公路隧道地质模型，进行数值模拟，得到与不同的施工技术参数组合对应的性能参数和工程指标参数；S3，构建深度神经网络模型，以施工技术参数、性能参数和工程指标参数作为样本数据进行训练；S4，以待处治公路隧道的实际性能参数和实际工程指标参数作为输入，使用训练好的深度神经网络模型输出得到实际施工技术参数；S5，依据实际施工技术参数进行现场施工。其能对下伏采空区空洞进行填充加固，有效控制采空区空洞对公路隧道结构造成的不良影响。