明垭子隧道是十天高速公路控制性工程,在施工过程中已经施作的初期支护侵限变形严重,最大处达到1200mm,影响了工程质量,制约了工程进度,危及人员安全,为此本文采用理论分析、现场监控量测和数值模拟相结合的方法,分别对三种结构形式和施工方法进行了研究,得到了以下成果：(1)隧道断面形式为直墙式,初期支护仰拱不闭合,采用三台阶法施工,其拱部变形整体较大,右拱脚的最大下沉值达到264mm。(2)隧道断面形式为直墙式,初期支护仰拱闭合,采用三台阶法施工,其拱部变形有所改善,但效果不是很明显,最大下沉值发生在左拱腰处,为151mm。(3)隧道断面形式为曲墙式,初期支护仰拱闭合,采用三台阶法施工,其拱部变形有明显改善,有效的控制了变形,最大下沉值发生在右拱腰处,为85mm。(4)在YK214+011断面进行了围岩稳定性及支护效果监控量测,监测结果表明,软弱围岩条件下,不设系统锚杆,采用型钢拱架+喷射混凝土+钢筋网+锁脚锚杆+纵向连接筋组成的初期支护系统是稳定的,不设系统锚杆是可行的。(5)应用有限元分析软件(MIDAS/GTS)分析了两种开挖方法和支护方式下隧道的变形与结构受力特征。结果表明,初期支护仰拱闭合,仰拱采用全幅开挖,可以很好的控制围岩变形,结构受力分布更加合理。根据上述研究成果,明垭子隧道采用曲墙式衬砌且初期支护仰拱闭合,采用型钢拱架+喷射混凝土+钢筋网+锁脚锚杆+纵向连接筋组成的支护结构形式,采用三台阶法施工,利用仰拱栈桥,进行仰拱的全幅开挖,可以很好的控制变形,保证支护结构的稳定。目前,明垭子隧道采用本方案施工掘进顺利,该研究成果对今后类似隧道的设计施工具有指导意义和参考价值。