文章以(北)京珠(海)高速公路靠椅山隧道为工程依托,采用目前较为成熟的弹性力学理论及有限元分析理论,基于浅埋、软弱围岩中大跨隧道的施工力学行为以及洞室围岩的整体稳定性进行了研究。在此基础上,对靠椅山隧道的合理施工方法和施工组织进行了研究,为整个隧道安全、快速、有效地施工提供了理论依据和现实意义,并节省了投资。 首先,与接近圆形的两车道断面相比,大跨隧道具有以下基本力学特性:①开挖后的应力重分布变得很不利,需要强大的支护结构才可控制其变形;②隧道底脚处的应力集中过大,要求较大的地基承载力;③隧道扁平率大,拱顶围岩极不稳定,一般情况下需要辅助措施对拱顶范围内的岩层进行加固;④隧道开挖后会产生较大的松弛地压。 其次,在浅埋、软弱岩层中,影响大跨隧道围岩稳定性的主要因素有:地应力、施工方法、开挖工艺、地下水、时间因素以及扁平率等。在实际工程应用中,由于时间和空间的不同,往往其中某一种或几种影响因素处于主导地位,需要采取相应的对策,尽量减小其对围岩的影响。 再次,通过对三台阶分步平行开挖法和CD法两种不同开挖模式下大跨隧道的施工力学行为研究可知,三台阶分步平行开挖法在施工过程中引起的拱顶沉降明显小于CD工法,在浅埋、软弱岩层中对保持围岩的整体稳定性很有利,建议在浅埋、软弱岩层中修建大跨隧道优先采用三台阶分步平行开挖法,在靠椅山隧道的成功应用也证明了这一点。 然后,经计算分析,在CD工法中,“后拆中壁”在隧道周边围岩内产生的位移场、应力场以及塑性区都比“先拆中壁”工法的小,所以建议在整个洞室开挖完毕后,支护结构形成整体闭合环以后再拆除中壁。 最后,在开挖隧道围岩稳定性及大跨隧道施工力学研究的基础上,提出了靠椅山隧道工程的合理施工技术方案,为整个隧道的安全施工提供了可靠的理论依据,确保施工得以顺利进行。