随着我国经济建设的不断发展,国内修建地铁的城市越来越多,修建的线路越来越长,人们逐渐意识到地铁建设的重要性。在地铁的建设中,有多种施工工法,矿山法是在施工中一种很常见并被广泛使用的隧道施工工法。传统的矿山法,采用的多是人工作业,包括土方开挖、小导管打设、钢拱架架立等,作业强度高,施工风险大,施工效率也很低。目前针对这一问题,已经研发了一种机械设备,可以集多种功能为一体,减少工人劳动强度,提高作业效率,日进尺可达到传统人工进尺的1.5-2倍。但目前也存在诸多问题,矿山法基于松弛原理,充分利用围岩的自承能力和开挖面的空间约束作用,大进尺的开挖导致围岩扰动加大,势必会影响围岩荷载的释放以及围岩的最终变形,因此对于能保证洞室稳定以及控制围岩变形的支护结构就需要重新考虑,本文就基于此开展研究,通过以下几个方面进行详细阐述:(1)传统的矿山法隧道一个施工循环进尺为0.5m,单日施作至多4个循环,矿山法机械开挖将提升1.5-2倍,单日施作可达到5-6个施工循环,但在实际应用时还是沿用0.5m进尺,只是使得开挖土体效率变快,其开挖掘进支护效率没有发挥出来,但我们又不能盲目的去提升进尺到最大,这样施工时对围岩扰动过大,容易造成隧道坍塌风险,本文为了得到合理的进尺,应用目前在地下工程中应用最为广泛的有限差分软件FLAC 3D建立隧道开挖模型,选取了6种进尺的工况,通过数值模拟对各个工况的围岩的变形、支护结构变形及应力情况进行对比,选取出合理的进尺。(2)在得到合理进尺的情况下,需要对隧道的围岩支护的动态作用关系进行分析,得到支护优化的建议,本文通过目前在地下结构设计理论中应用最为广泛的收敛约束法,对隧道开挖过程进行解析,得到进尺提升对围岩支护相互作用影响、隧道支护设计的要点、隧道支护时机选取的原则,并通过matlab代入收敛约束计算模型得到各个工况围岩支护作用的精确解,以此为支护结构的优化提供建议。(3)目前在支护结构设计中,过多的依赖于施工经验,对于纵向连接筋在支护结构中的作用,在支护结构中采用格栅、采用型钢二者的差别,以及钢架分节对支护的影响这三方面尚不明确,对支护的优化也就无从下手,本文模拟隧道支护结构通过室内试验研究了这三个问题,并基于上述对支护结构的建议进行优化,给出了最大提升支护刚度的支护结构,最终基于收敛约束法对支护的力学特性及适用性进行了评判。(4)进尺提升掘进效率提升时,管理能力也需提升,因此引入BIM技术,可以实现施工管理的进度可视化、工程计量统计、工程进度管理以此提升工程管理能力。(5)在实际工程中进行应用,记录重点工艺流程,通过实际工程监控量测验证工法合理性。