连拱隧道结构凭借占地面积少、线形流畅、空间利用率高等优越性，被广泛运用于高速公路和市政道路的建设之中，尤其适用于展线困难、地形条件复杂、周边环境保护要求高等特定条件下的隧道工程。连拱隧道因其独特的结构体系，导致施工工序复杂，荷载转换频繁，尤其是对于多连拱隧道，先行洞的支护结构多次受到后行洞室开挖卸荷所带来的施工扰动，其复杂的受力与变形特征是施工、设计人员所关注的重要课题与难题。
目前，国内外已有较多的双连拱隧道工程实践，然而与双连拱隧道相比，多连拱隧道具有更大的施工跨度，施工工序更加繁复，围岩扰动范围更大，支护结构力学行为更为复杂。相较于经验公式、数值模拟和模型试验等研究方法，对真实施工环境下多连拱隧道支护结构的力学响应进行现场监测分析是掌握其力学行为的直接方法，具有更加重要的意义。本文依托观音岩四连拱隧道工程（见图1），对不等跨连拱隧道主辅四个洞室支护结构体系开展了系统的现场实测，分析各洞室初支钢拱架、二次衬砌随全过程施工步序的变化规律，得出复杂条件下多连拱隧道支护结构体系受力特征。
图1观音岩隧道结构设计示意图（单位：cm）
本文选取了观音岩隧道进口端Ⅴ级围岩段典型断面进行测试，采用弦式应变计环向埋设于主、辅四个正洞开展支护结构受力实测（图2）。根据测试结果，首先详细分析测试断面各洞室初支钢拱架在频繁施工扰动下的应力变化时程规律以及内力分布特征，同时计算了断面初支钢拱架安全系数，得出观音岩四连拱隧道中的左、右主洞初支钢拱架内力更大，且在邻洞施工影响下的变化显著，而左、右辅洞初支钢拱架的内力监测值及其变化幅度较小。在此基础上，进一步分析左、右主洞二次衬砌结构的受力特征及时程规律，得出先行主洞承担的围岩压力更多，其二次衬砌结构受力更大。最终，本文提出复杂施工步序下支护结构受力时空特征统计分析，以受施工扰动最多的先行左主洞为例，统计各施工阶段初支钢拱架、二次衬砌的结构内力增量，得出右主洞、左辅洞开挖支护阶段左主洞内力增长最大，表明邻洞开挖支护对先行洞影响较大。
图2测试断面地层剖面及应变计布置示意图
综上，测试研究结果表明观音岩四连拱隧道支护结构在多洞开挖、频繁施工扰动下受力时空特征显著，主要结论包括：
（1）观音岩四连拱隧道在导洞法施工的基础上采用“先主后辅，左主先行”施工工序，施工中各洞室初支钢拱架、二衬结构内力值排序为：左主洞＞右主洞＞左、右辅洞，先行洞支护结构承担的围岩压力较后行洞室更大。
（2）各洞室初支钢拱架内力整体呈“左小右大”的非对称分布形态，左右主洞初支钢拱架内力分布不均，以右拱肩、右拱脚处内力较大，最大轴力值为402.71 kN，弯矩值为7.97 kN∙m；各洞室二衬内力非对称程度较低，仅以左主洞呈显著非对称分布，左边墙、左拱脚处内力较大，最大轴力值为6864 kN，弯矩值为248.43 kN∙m。
（3）邻近洞室的开挖对先行左主洞支护结构受力影响最大，右主洞、左辅洞开挖支护阶段，左主洞初支钢拱架、二衬结构绝大部分位置其内力增量超过总增长量的一半，施工应重点关注该阶段结构安全。
（4）依托实测的安全性验算表明，隧道施工全过程中，各洞室支护结构均满足安全性要求；观音岩隧道采用的支护结构型式及其设计参数和正洞施工工序合理可行。
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