随着国家对公路建设投资的增加,高等级公路发展迅速,公路隧道建设规模也越来越大,数量越来越多,其工程造价在整个公路工程建设中所占的比重也越来越大。如何充分利用现有设计理论及实践经验,如何以最经济的方式建造出安全、合理的隧道是广大科技工作者和工程界人士所关心的问题。本文依托广东省交通厅重点研究项目“双洞八车道公路隧道建设关键技术研究”,以京珠高速龙头山扁平特大断面公路隧道为研究对象。基于现行的隧道结构设计规范,结合现代优化技术手法,在“同济曙光数值计算平台”上实现了隧道优化程序模块的研制。并在文章的最后,对龙头山隧道的开挖方案进行比较,得出一系列相关结论。首先推导了五心圆断面隧道的面积计算公式和轮廓确定方法,并利用现代优化算法—遗传算法,结合现行隧道结构设计规范,在保证隧道结构安全的前提下,建立了以单断面及隧道全长全断面的工程造价为目标函数的隧道结构优化模型,选取几个对隧道造价最为重要的因素作为优化变量,并将该优化模型在同济曙光数值平台上实现。其次,以龙头山隧道为例,对隧道的各个地质断面分别进行单一断面的优化计算,得出最合理的断面形式,并将优化的结果与现有设计进行比较,指出现有设计的不足。将整个龙头山隧道作为一个整体,假定整条隧道的内轮廓不变,以隧道总造价作为目标函数,进行隧道的整体优化,将该优化结果与现有设计进行比较,指出现有设计的不足并分析原因。最后采用施工动态分析有限元软件同济曙光GeoFBA,采用地层结构法,对V级围岩条件下隧道断面进行优化分析,得出合理的施工步骤与开挖方案。