由于高等级公路建设的迅速发展和交通量的剧增,超大断面隧道应运而生。与以往修建的隧道相比,超大断面隧道在施工方法、力学行为、支护参数等方面提出了新的要求。目前国内外在这一方面可供参考的实例较少,本文依托深圳东部莲塘超大断面隧道工程,结合现场监测和数值模拟等研究方法,对隧道的两种施工工法开挖下的围岩支护结构变形受力情况进行对比分析,得出适用本工程的较优工法,在此基础上,再对单侧壁导坑法的动态施工过程及其施工参数进行研究。主要研究内容及成果如下:(1)根据莲塘隧道的实际情况建立三维有限元数值计算模型,对比分析单侧壁导坑法和双侧壁导坑法两种施工工法开挖下围岩支护结构的变形受力情况,在保证隧道稳定性和施工安全性的基础上,并综合考虑经济成本和施工进度等主要因素,得出单侧壁导坑法为较优的施工方法。(2)对莲塘隧道单侧壁导坑法施工下的动态施工过程进行数值模拟,研究超大断面公路隧道围岩与支护结构位移、应力的分布与发展规律,总结出隧道动态施工过程中的力学行为特征。模拟结果表明隧道收敛大部分是由于隧道开挖对围岩多次扰动引起的,要控制洞壁收敛,应尽量减少施工对围岩的扰动,及时进行初期支护,同时要尽快进行封闭成环;下导是易产生压应力最大的位置,施工时应注意拱脚部位的加固。(3)基于上述数值模型,进一步研究了开挖进尺、拱架间距和拱架型号等施工参数对围岩应力变形以及支护结构受力的影响,研究结果表明单侧壁导坑法开挖Ⅳ级围岩超大断面隧道安全开挖进尺宜取2.0m,拱架间距宜取0.5～0.75m,拱架型号宜取I24a～I25a。(4)将监控量测与数值模拟结果作对比分析,结果表明两者的支护结构受力分布规律基本一致,说明数值模型计算结果可为实际工程提供一定的借鉴意义。