吴志书

摘要：当前，随着城市的快速发展，及城市人口数量的不断增加，给城市交通造成了越来越大的压力，地上空间已经越来越无法满足现代人群的交通需求，因此各种地下空间项目得到了充分的发展与利用。隧道因为本身的优势特征在当前城市交通中充当着越来越重要的角色，与此同时关于其开挖技术及开挖过程中的安全问题也得到了社会愈发的关注。

关键词：隧道；开挖；技术；安全

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为稳定重要因素之一，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，分部开挖法，台阶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。

1、全断面开挖

全斷面开挖法就是按照一定设计轮廓一次爆破成型，然后支护再修建衬砌的施工方法，一般来说对于围岩等级处于较好的隧道应用较多。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。同时隧道的长度不能太短，一般不能低于 1km，否则大型机械设备的利用率较差。

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，但是对条件要求的也相应的较高，尤其是围岩自身的条件，否则施工时会出现不可避免的问题。

2、台阶法开挖

台阶法对围岩的要求相比于全断面开挖没有这么苛刻。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，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，主要考虑前者，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，保证施工中的经济效益，因此只考虑后者。

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岩层，围岩。这种方法的特点是分为两个台阶，分别进行开挖，支护，运输，通风，排水作业，因此此方法台阶长度长。短台阶法使用的条件为一般级别的围岩，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势，适合 v-v 的围岩双线隧道。中隔墙开挖时，应沿一侧自上而下分为二或三部分进行，每开挖一部都要及时施做锚喷支护，安设钢架，施做中隔壁。之后再开挖中隔墙的另一侧，七分布次数以及支护形式与先开挖的一侧相同。

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，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。不需要架设工作平台，人工架立钢支撑也较方便。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。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）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

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.

[3]张慧慧，杨丹. 城市隧道开挖引起地表变形的预测与分析[j]. 黑龙江科技信息，2013，30：126.