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摘 要：对于隧道施工来说，不同的开挖方法开挖方式不同，适合的条件也不同，如何运用这些方法需要综合隧道各方面的因素考虑才能确定。本文结合自己多年来的工作经验，以石家庄至晋冀界高速公路17合同段桃王庄隧道为例，对隧道开挖技术进行了研究，对今后同类隧道施工具有一定的参考意义。
关键词：隧道；开挖；技术
一、隧道开挖技术方法分析
在隧道施工中，开挖方法是影响围岩稳定，保障安全，提高施工效率，保证工期的重要因素之一，所以开挖的时候一定非常注意。在隧道的发展过程中，隧道开挖方法也渐渐的完善起来，全断面开挖法，台阶开挖法，分部开挖法，是其中应用较多的三个方法，每一种方法都有自己各自的特点，也适合不同围岩条件，不同地质条件的隧道。 桃王庄隧道融合了Ⅲ级、Ⅳ级、Ⅴ级围岩，对不同级别围岩，采用了不同的开挖方式，下面就几种开挖方式进行分别的总结：全断面开挖法、分部开挖法、台阶开挖法
1、全断面开挖
全断面开挖法就是按照一定设计轮廓布置炮孔，一次爆破成型，然后初期支护再施作二衬的施工方法，一般来说对于Ⅲ级（含）以下围岩等级的隧道应用较多。同时，运用全断面开挖时要求是有钻孔车或自制作业台车以及较高机械装运机械设备条件的施工队伍，因为全断面开挖时机械化自动化很强的一种方法，对机械设备要求较高。
全断面开挖法的工作特点是开挖段面与作业空间大，干扰小；能够充分使用机械，减少人力；工序少，便于施工组织和施工管理，改善劳动条件；开挖一次成型，对围岩扰动少，有利于围岩稳定的特点。所以对于这种开挖方法，工作效率很高，开挖时间相对于其他的方法会有缩短，机械化程度较高，但是对围岩稳定性要求也相应较高，否则施工时容易出现拱顶掉块，冒顶片帮，甚至塌方的危险。
2、台阶法开挖
台阶法对围岩的要求相比于全断面开挖要低，通常是Ⅳ级围岩或Ⅴ级围岩。石家庄至晋冀界高速公路为双向六车道，桃王桃王庄隧道采用台阶法台阶法施工。台阶法可以分为长台阶法，短台阶法和微台阶法。施工中采用哪一种台阶法有两个重要的影响因素，第一是对支护形成闭合断面的时间要求，围岩差，要求闭合时间越短，第二是对上部断面施工所采用的开挖，初期支护，出渣等机械设备需要施工场地大小的要求。对于软弱围岩，主要考虑短台阶或者微台阶法，以确保施工安全，对较好的围岩，主要考虑如何更好的发挥机械设备的效率，保证施工进度提高经济效益，一般选用长台阶法施工。
长台阶法开挖面较小，这样是为了开挖面的稳定，一般来说也是用于围岩等级较好的隧道。这种方法的特点是分为上下两个台阶，分别进行开挖，支护，运输，通风，排水作业，此方法台阶长度长。短台阶法使用的地质软弱围岩稳定性较差的隧道，台阶长度小于长台阶法。短台阶法的特点是可以改善初期支护的受力条件。有利于控制围岩变形，但是对下部断面施工干扰较大，不能全部平行作业。微台阶法是全断面开挖的一种变异形式，一般台阶长度为3～5m，台阶长度小于3m时，无法正常进行钻孔作业以及初期支护作业。当台阶大于5m时，不利机械于出渣。
3、分部开挖法
分部开挖法的具体方法有很多，比较常用的是单侧壁导坑法，双侧壁导坑法，环形开挖预留核心土法，中洞法等方法。下面简单介绍各个方法。
（1）单侧壁导坑法，这种方法一般是将断面分成三块：侧壁导坑、上台阶、下台阶。侧壁导坑尺寸应本着充分利用台阶的支撑作用，并考虑机械设备和施工条件而定。一般侧壁导坑宽度不宜超过 0.5 倍洞宽，高度以到起拱线为宜.这样，导坑可分二次开挖和支护。单侧壁导坑法一般是将断面分成3 块或 4 块，每步开挖的宽度较小.而且封闭型的导坑初期支护承载能力大，所以，单侧整导坑法适用于断面跨度大，地表沉陷难于控制的软弱松散围岩中。
（2）双侧壁导坑法，一般将断面分成四块：左、右侧壁导坑、上部核心土、下台阶。导坑尺寸侧壁导坑尺寸应本着充分利用台阶的支撑作用，并考虑机械设备和施工条件而定。但宽度不宜超过断面最大跨度的1/3。高度以到起拱线为宜，这样，导坑可分二次开挖和支护，不需要工作平台，拱架安装，喷射混凝土也很方便。导坑与台阶的距离没有硬性规定，但一般应以导坑施工和台阶施工不发生干扰为原则，所以在短隧道中可先挖通导坑，而后再开挖台阶。上、下台阶的距离则视围岩情况参照短台阶法或超短台阶法拟定。左、右侧导坑错开的距离，应根据开挖一侧导坑所引起的围岩应力重分布的影响不致波及另一侧已成导坑的原则确定。
（3）预留核心土法，这种方法用于 V 级以上围岩，施工顺序为：人工或者单臂掘进开挖环形拱部，架立钢支撑，挂钢丝网，喷射混凝土。在拱部初期支护下，开挖核心土和下半部，随即接长边墙钢支撑，挂网喷射混凝土并进行封底。根据围岩变形，适时做好二次衬砌。一般来说施工时开挖进尺为 0.5-2.0m，开挖后应及时施做喷锚支护，安设钢架支撑。
（3）中洞法，中洞法适合通过山势不高，纵向长度较短，横坡较陡，下行线，公路上，下行线在此分不开的情况下的双连拱隧道，采用先开挖中洞并支护，在中洞内施做隧道中墙混凝土，后开挖两侧的施工方法。中洞法开挖要求开挖高度应大于 1m，开挖宽度应大于 5m，中洞开挖超前长度根据隧道的长度，宽度以及地质情况综合考虑，一般为 50-80m，对于短隧道可先贯通中洞，然后再施做两侧侧洞，中洞开挖后应及时施做初期支护，再分段灌注中墙混凝土，每一纵向段长度为 4-10m，在中墙混凝土达到设计强度后可拆模，并进行横向支撑。
二、隧道开挖过程中的安全施工技术
1、结合隧道工程的地质概况优化设计方案，选择合理的隧道开挖施工方案
在隧道工程开挖施工作业前，首要工作便是明确隧道工程施工作业区域的工程地质概况。工程地质概况主要包括隧道开挖区域的地形地貌特征、地质岩性、所处区域的地震烈度以及隧道工程施工区域的水文特征。对于节理裂隙较为发育以及隧道开挖洞口仰坡等对现有隧道山体稳定性影响较为严重的隧道开挖工程，应该做好隧道的洞门支护措施并对开挖区域的坡面采用骨架或者是喷锚等措施进行支护，确保隧道洞口开挖作业顺利开展。 2、尽可能的选用全断面法，减少部分开挖由于施工工序干扰所带来的安全事故隐患，提高掘进速度
对于工程地质水文条件较好的施工作业区域，应该优先考虑采用盾构机掘进作业，以加快施工效率，确保施工作业安全。此外，在隧道工程施工作业中，应该尽可能地选用技术成熟可靠的新的施工工艺与施工材料，以提高施工作业的安全性。
3、合理选用爆破材料以及爆破方式
对于采用钻爆法开挖作业的情况，应该根据隧道工程施工区域的具体地质条件、施工作业技术要求以及出渣能力，合理的选用爆破材料以及爆破方式，并尽可能的避免由于钻爆法施工造成的隧道围岩的扰动，并减少隧道开挖的超挖以及欠挖工程量。
4、做好瓦斯事故的安全防护工作
如果隧道开挖作业在瓦斯含量较高的底层，应该在开挖施工作业前将施工机械设备更换为防爆安全性的机械设备，并利用瓦斯浓度监测设备实施监测隧洞内部的瓦斯浓度，以便于决定是否开展施工作业，避免瓦斯爆炸等安全事故的发生。
5、做好事先的支护工作
对于围岩破碎或者是节理发育的不良地质条件路段，隧道的开挖作业应该在做好提前支护的条件下开展，在隧道开挖后应该及时的喷射混凝土做好围岩的衬砌工作，对岩面形成良好的封闭。喷射混凝土应该分两次进行，在分布开挖后进行第一次的初喷，以便于及时的封闭暴露岩面，在完成锚杆、挂网以及钢架安装后应该进行混凝土复喷，通过两次喷射混凝土对围岩的变位进行控制。
三、结束语
总的来说，不同的开挖方法开挖方式不同，适合的条件也不同，如何运用这些方法需要综合隧道各方面的因素考虑才能确定，利用好每一种方法的优点同时尽量避免它的缺点，物尽其用，发挥其最大价值。而且随着隧道技术的逐渐完善，隧道开挖方法也会得到发展，随着遇到的问题的增多，为了应对不同复杂多变的地质情况，一些新的方法也会被创造出来，隧道开挖方法必定会越来越完善。■
参考文献
[1] 曹丽君，耿东阳，于香梅，王东欣. 地铁隧道开挖方法优化分析[J]. 赤峰学院学报（自然科学版），2013，17：114-115.
[2] 钱发琪. 大跨软岩隧道开挖围岩稳定性研究[J]. 贵州大学学报（自然科学版），2013，06：134-137.
关键词：隧道；开挖；技术
一、隧道开挖技术方法分析
在隧道施工中，开挖方法是影响围岩稳定，保障安全，提高施工效率，保证工期的重要因素之一，所以开挖的时候一定非常注意。在隧道的发展过程中，隧道开挖方法也渐渐的完善起来，全断面开挖法，台阶开挖法，分部开挖法，是其中应用较多的三个方法，每一种方法都有自己各自的特点，也适合不同围岩条件，不同地质条件的隧道。 桃王庄隧道融合了Ⅲ级、Ⅳ级、Ⅴ级围岩，对不同级别围岩，采用了不同的开挖方式，下面就几种开挖方式进行分别的总结：全断面开挖法、分部开挖法、台阶开挖法
1、全断面开挖
全断面开挖法就是按照一定设计轮廓布置炮孔，一次爆破成型，然后初期支护再施作二衬的施工方法，一般来说对于Ⅲ级（含）以下围岩等级的隧道应用较多。同时，运用全断面开挖时要求是有钻孔车或自制作业台车以及较高机械装运机械设备条件的施工队伍，因为全断面开挖时机械化自动化很强的一种方法，对机械设备要求较高。
全断面开挖法的工作特点是开挖段面与作业空间大，干扰小；能够充分使用机械，减少人力；工序少，便于施工组织和施工管理，改善劳动条件；开挖一次成型，对围岩扰动少，有利于围岩稳定的特点。所以对于这种开挖方法，工作效率很高，开挖时间相对于其他的方法会有缩短，机械化程度较高，但是对围岩稳定性要求也相应较高，否则施工时容易出现拱顶掉块，冒顶片帮，甚至塌方的危险。
2、台阶法开挖
台阶法对围岩的要求相比于全断面开挖要低，通常是Ⅳ级围岩或Ⅴ级围岩。石家庄至晋冀界高速公路为双向六车道，桃王桃王庄隧道采用台阶法台阶法施工。台阶法可以分为长台阶法，短台阶法和微台阶法。施工中采用哪一种台阶法有两个重要的影响因素，第一是对支护形成闭合断面的时间要求，围岩差，要求闭合时间越短，第二是对上部断面施工所采用的开挖，初期支护，出渣等机械设备需要施工场地大小的要求。对于软弱围岩，主要考虑短台阶或者微台阶法，以确保施工安全，对较好的围岩，主要考虑如何更好的发挥机械设备的效率，保证施工进度提高经济效益，一般选用长台阶法施工。
长台阶法开挖面较小，这样是为了开挖面的稳定，一般来说也是用于围岩等级较好的隧道。这种方法的特点是分为上下两个台阶，分别进行开挖，支护，运输，通风，排水作业，此方法台阶长度长。短台阶法使用的地质软弱围岩稳定性较差的隧道，台阶长度小于长台阶法。短台阶法的特点是可以改善初期支护的受力条件。有利于控制围岩变形，但是对下部断面施工干扰较大，不能全部平行作业。微台阶法是全断面开挖的一种变异形式，一般台阶长度为3～5m，台阶长度小于3m时，无法正常进行钻孔作业以及初期支护作业。当台阶大于5m时，不利机械于出渣。
3、分部开挖法
分部开挖法的具体方法有很多，比较常用的是单侧壁导坑法，双侧壁导坑法，环形开挖预留核心土法，中洞法等方法。下面简单介绍各个方法。
（1）单侧壁导坑法，这种方法一般是将断面分成三块：侧壁导坑、上台阶、下台阶。侧壁导坑尺寸应本着充分利用台阶的支撑作用，并考虑机械设备和施工条件而定。一般侧壁导坑宽度不宜超过 0.5 倍洞宽，高度以到起拱线为宜.这样，导坑可分二次开挖和支护。单侧壁导坑法一般是将断面分成3 块或 4 块，每步开挖的宽度较小.而且封闭型的导坑初期支护承载能力大，所以，单侧整导坑法适用于断面跨度大，地表沉陷难于控制的软弱松散围岩中。
（2）双侧壁导坑法，一般将断面分成四块：左、右侧壁导坑、上部核心土、下台阶。导坑尺寸侧壁导坑尺寸应本着充分利用台阶的支撑作用，并考虑机械设备和施工条件而定。但宽度不宜超过断面最大跨度的1/3。高度以到起拱线为宜，这样，导坑可分二次开挖和支护，不需要工作平台，拱架安装，喷射混凝土也很方便。导坑与台阶的距离没有硬性规定，但一般应以导坑施工和台阶施工不发生干扰为原则，所以在短隧道中可先挖通导坑，而后再开挖台阶。上、下台阶的距离则视围岩情况参照短台阶法或超短台阶法拟定。左、右侧导坑错开的距离，应根据开挖一侧导坑所引起的围岩应力重分布的影响不致波及另一侧已成导坑的原则确定。
（3）预留核心土法，这种方法用于 V 级以上围岩，施工顺序为：人工或者单臂掘进开挖环形拱部，架立钢支撑，挂钢丝网，喷射混凝土。在拱部初期支护下，开挖核心土和下半部，随即接长边墙钢支撑，挂网喷射混凝土并进行封底。根据围岩变形，适时做好二次衬砌。一般来说施工时开挖进尺为 0.5-2.0m，开挖后应及时施做喷锚支护，安设钢架支撑。
（3）中洞法，中洞法适合通过山势不高，纵向长度较短，横坡较陡，下行线，公路上，下行线在此分不开的情况下的双连拱隧道，采用先开挖中洞并支护，在中洞内施做隧道中墙混凝土，后开挖两侧的施工方法。中洞法开挖要求开挖高度应大于 1m，开挖宽度应大于 5m，中洞开挖超前长度根据隧道的长度，宽度以及地质情况综合考虑，一般为 50-80m，对于短隧道可先贯通中洞，然后再施做两侧侧洞，中洞开挖后应及时施做初期支护，再分段灌注中墙混凝土，每一纵向段长度为 4-10m，在中墙混凝土达到设计强度后可拆模，并进行横向支撑。
二、隧道开挖过程中的安全施工技术
1、结合隧道工程的地质概况优化设计方案，选择合理的隧道开挖施工方案
在隧道工程开挖施工作业前，首要工作便是明确隧道工程施工作业区域的工程地质概况。工程地质概况主要包括隧道开挖区域的地形地貌特征、地质岩性、所处区域的地震烈度以及隧道工程施工区域的水文特征。对于节理裂隙较为发育以及隧道开挖洞口仰坡等对现有隧道山体稳定性影响较为严重的隧道开挖工程，应该做好隧道的洞门支护措施并对开挖区域的坡面采用骨架或者是喷锚等措施进行支护，确保隧道洞口开挖作业顺利开展。 2、尽可能的选用全断面法，减少部分开挖由于施工工序干扰所带来的安全事故隐患，提高掘进速度
对于工程地质水文条件较好的施工作业区域，应该优先考虑采用盾构机掘进作业，以加快施工效率，确保施工作业安全。此外，在隧道工程施工作业中，应该尽可能地选用技术成熟可靠的新的施工工艺与施工材料，以提高施工作业的安全性。
3、合理选用爆破材料以及爆破方式
对于采用钻爆法开挖作业的情况，应该根据隧道工程施工区域的具体地质条件、施工作业技术要求以及出渣能力，合理的选用爆破材料以及爆破方式，并尽可能的避免由于钻爆法施工造成的隧道围岩的扰动，并减少隧道开挖的超挖以及欠挖工程量。
4、做好瓦斯事故的安全防护工作
如果隧道开挖作业在瓦斯含量较高的底层，应该在开挖施工作业前将施工机械设备更换为防爆安全性的机械设备，并利用瓦斯浓度监测设备实施监测隧洞内部的瓦斯浓度，以便于决定是否开展施工作业，避免瓦斯爆炸等安全事故的发生。
5、做好事先的支护工作
对于围岩破碎或者是节理发育的不良地质条件路段，隧道的开挖作业应该在做好提前支护的条件下开展，在隧道开挖后应该及时的喷射混凝土做好围岩的衬砌工作，对岩面形成良好的封闭。喷射混凝土应该分两次进行，在分布开挖后进行第一次的初喷，以便于及时的封闭暴露岩面，在完成锚杆、挂网以及钢架安装后应该进行混凝土复喷，通过两次喷射混凝土对围岩的变位进行控制。
三、结束语
总的来说，不同的开挖方法开挖方式不同，适合的条件也不同，如何运用这些方法需要综合隧道各方面的因素考虑才能确定，利用好每一种方法的优点同时尽量避免它的缺点，物尽其用，发挥其最大价值。而且随着隧道技术的逐渐完善，隧道开挖方法也会得到发展，随着遇到的问题的增多，为了应对不同复杂多变的地质情况，一些新的方法也会被创造出来，隧道开挖方法必定会越来越完善。■
参考文献
[1] 曹丽君，耿东阳，于香梅，王东欣. 地铁隧道开挖方法优化分析[J]. 赤峰学院学报（自然科学版），2013，17：114-115.
[2] 钱发琪. 大跨软岩隧道开挖围岩稳定性研究[J]. 贵州大学学报（自然科学版），2013，06：134-137.