随着我国国民经济的高速发展,交通量不断在增加,一些年代久远的隧道由于当时设计标准较低,已经不能满足日益增长的交通量要求;另外老旧隧道随着使用年限的增加,普遍存在渗水、漏水、净空不足等各种隧道病害,无法满足行车安全和交通量通行要求;目前对既有隧道的改扩建研究还比较少见,因此,本文针对既有隧道改扩建的爆破开挖与监控技术进行研究就非常有必要。本文采用理论研究结合数值分析与现场监控量测的方法,依托平谷区熊东路东长峪隧道(幸福隧道)改扩建工程,研究了隧道的扩建型式、施工方法及隧道开挖的稳定性,得到了隧道在施工过程中的隧道围岩及支护衬砌的应力、应变规律,为类似隧道改扩建工程设计与施工可提供一定参考价值。本文具体做了以下一下研究:(1)对不同改扩建隧道的扩建型式进行分析,结合背景工程,探讨隧道合理的支护型式;(2)针对改扩建隧道的特殊情况,对隧道施工的不同施工方法进行了比较,提出适合幸福隧道改扩建的施工方法,其中重点介绍塌腔段(K3+557~K3+586)的施工方法;(3)基于幸福隧道掘进(既有隧道改扩建、分叉段掘进),提出与不同施工条件、施工方法相适应的隧道爆破设计;(4)采用有限元分析软件Midas/GTS对隧道掘进开挖进行数值模拟,选取其中具有代表性的塌腔段(K3+557~K3+586)进行施工阶段的模拟及爆破振动模拟;选取小净距分叉段(K5+810~K5+840)进行施工阶段模拟,得到施工过程中隧道围岩及支护衬砌的应力、应变规律及动力响应规律,并将数值模拟结果与现场监测的结果进行对比分析,并指导幸福隧道的施工。