隧道开挖方法概述-隧道工程

1．隧道开挖的基本原则

隧道施工就是要挖除坑道范围内的岩体，并尽量保持坑道围岩的稳定。显然，隧道开挖是隧道施工的第一道工序，也是关键工序。隧道开挖的基本原则是：在保证围岩稳定或减少对围岩的扰动的前提条件下，选择恰当的开挖方法和掘进方式，并应尽量提高掘进速度。即在选择开挖方法和掘进方式时，一方面应考虑隧道围岩地质条件及其变化情况，选择能很好地适应地质条件及其变化，并能保持围岩稳定的方法和方式；另一方面应考虑坑道范围内岩体的坚硬程度，选择能快速掘进，并能减少对围岩的扰动的方法和方式。

2．开挖方法的种类

隧道开挖方法实际上是指开挖成形方法，按开挖隧道的横断面分部情形来分，目前在我们经常采用的矿山法中大致有全断面开挖法、台阶开挖法、分部开挖法，台阶开挖法和分部开挖法又有多种不同形式。

3．开挖预留变形量与开挖进尺

考虑到开挖坑道后，围岩因失去部分约束而产生向坑道方向的收缩变形，施工开挖轮廓线应在设计开挖轮廓线的基础上适当加大，保证围岩变形完成后，坑道断面大小仍能满足设计要求（保证衬砌厚度）。这部分加大量称为预留（围岩）变形量。(www.xing528.com)

预留变形量的大小主要取决于围岩本身的工程性质。根据对围岩变形特性的分析和实际观测：围岩的流变性越强，开挖坑道后其变形量越大；围岩的流变性越弱，开挖坑道后其变形量越小。开挖坑道后围岩的变形量同时还受工程结构条件和工程施工条件如隧道断面大小、埋置深度、围岩级别、支护类型、开挖方法、掘进方式、围岩暴露时间等因素的影响。一般地，采用工程类比法确定，如公路隧道施工当无类比资料时可参照表7-3-1采用。

表7-3-1　新奥法施工开挖轮廓预留变形量

注：① 围岩破碎取大值，围岩完整取小值。
② 膨胀性岩体或者围岩有明显流变的，应根据监控量测信息反馈计算分析选定。

隧道施工作业最前端的横断面称为“开挖面”或“掌子面”。开挖面前方将被挖出而尚未挖除的岩体，对已挖区段的围岩起着一定的约束作用，这种约束作用称为“开挖面的支承作用”。随着隧道开挖的进展（即对岩体的挖除），开挖面的支承作用逐渐消失，此后，围岩的稳定则依赖其自稳能力的发挥及初期支护的帮助。开挖面的支承作用具有暂时性。

因此在隧道施工中，要注意选择适当的开挖进尺（掘进进尺），只有在围岩稳定能力较好，开挖面的支承作用较强、影响范围也较大时，围岩的“纵向成拱作用”较好，才可以采用较深的掘进进尺，即允许有较长的围岩暴露区段和较长的暴露时间，支护可以滞后一段时间，以减少开挖与支护之间的相互干扰，加快施工速度。而在围岩稳定能力较差，开挖面的支承作用较弱时，应采用较短的掘进进尺，并及时予以支护。若岩体极度软弱破碎，则围岩基本上没有自稳能力，开挖面也基本上没有支承作用。在这种条件下，应考虑采用辅助稳定措施，如超前支护或预先进行注浆加固后方可进行开挖。