隧道建设受到地形、地质等条件限制,利用自然展线或长大隧道都无法克服线路控制点间的高差时,螺旋隧道具有更好的线形条件和满足线形指标的潜能,越来越受到重视。但螺旋隧道的应用还比较少,需要进行深入研究。本文基于重庆市渝中区大化路螺旋隧道这一工程背景,采用有限元方法,对螺旋隧道的线形曲率、开挖方法、左右线工作面间距、施工监测等方面进行了详细的研究,主要的研究内容及结论如下:(1)确定了螺旋隧道最佳曲线半径。螺旋隧道随着线形半径的减小表现出以下规律:围岩受力越来越差;围岩塑性区由无到有,塑性区面积不断增大;隧道衬砌表现出的不对称变形越来越明显,初支体系受力增大。当受条件所限必须采用螺旋隧道形式时,建议结合地形条件尽量选取较大的线形半径,使线形相对平缓。(2)确定了合理的开挖方法。通过对全断面法、台阶法、CD法三种工法下螺旋隧道受力及变形分析可得:开挖过程中,围岩及初支结构的变形在三种工法下近似,且均没有出现塑性区,其中CD法下围岩及初支结构的变形略小,体现出一定的控制围岩变形的能力;从初支结构受力情况得出三种工法从优到差的顺序依次是CD法、台阶法、全断面法。考虑到螺旋隧道的受力不对称性,应选用变形较为平缓的施工方法,避免急促变形的出现,以免引起围岩失稳。(3)确定了隧道左右线施工开挖面的安全间距。左右线施工间距对围岩及初支结构最终的累计变形及受力影响较小。但是,围岩及初支结构在变形过程中受到的影响较大,当左右线施工间距为5m时,隧道变形过程有波动,这是由于左右洞之间的相互影响导致。随着左右线施工间距的增大,如间距为15m和25m时,隧道关键点变形曲线未出现波动,左右洞之间的相互影响很小。(4)通过对比数值模拟结果与现场监控量测数据,隧道变形趋势近似,论证了数值模拟研究的正确性。在推荐的大化路隧道设计及施工方法下,隧道超前洞和后续洞的拱顶沉降、水平收敛,累计变形量均未超过规范规定的允许变形量,大化路隧道设计及施工方案可行。(5)通过以上研究结论,对重庆市渝中区大化路螺旋隧道的设计施工具体指导意义。