隧道施工方法--矿山法

      依据隧道所在区域的地质情况，包括隧道埋藏深度、隧道围岩状况、隧道工程地面情况等，隧道施工必须选择合适的方法，才能保证隧道施工进度及施工安全。目前隧道施工方法主要有以下几种。

      矿山法

      矿山法是指用开挖地下坑道的作业方式修建隧道的施工方法，是暗挖法的一种，主要用钻眼爆破方法开挖断面，因借鉴矿山开拓巷道的方法而得名。用矿山法施工时，将整个断面分部开挖至设计轮廓，并随之修筑衬砌。当地层松软时，则可采用简便挖掘机具进行，并根据围岩稳定程度，在需要时应边开挖边支护；分部开挖时，断面上最先开挖导坑，再由导坑向断面设计轮廓进行扩大开挖，主要是为了减少对围岩的扰动，分部的大小和多少视地质条件、隧道断面尺寸、支护类型而定；在坚实、整体的岩层中，对中、小断面的隧道，可不分部而将全断面一次开挖。如遇松软、破碎地层，隧道开挖后受爆破影响，会导致岩体破裂形成松弛状态，随时都有可能坍塌，造成工程灾害，基于松弛荷载理论依据，须分部开挖，并配合开挖及时设置临时支撑，以防止土石坍塌。

      1．先拱后墙法

      本法也称支承顶拱法，适用于松软岩层，但其抗压强度应能承受拱座处较高的支撑应力；也适用于坚硬岩层中跨度或高度较大的洞室施工，以简化修筑顶拱时的拱架和灌筑混凝土作业。在稳定性较差的松软岩层中，为了施工安全，先开挖拱部断面并即砌筑顶拱，以支护顶部围岩，然后在顶拱保护下开挖下部断面和砌筑边墙。在开挖边墙部分的岩层之前，必须将顶拱支撑好，开挖两侧边墙部分的岩层时（俗称挖马口），须左右交错分段进行，以免顶拱悬空而下沉。该法施工顺序（图2 -la，图中阿拉伯数字为开挖顺序，罗马数字为衬砌顺序，下同）。施工时，须开挖上下两个导坑，开挖上部断面时的大量石碴，可通过上下导坑之间的一系列漏碴孔装车后从下导坑运出，既提高出碴效率，又减少施工干扰。当隧道长度较短、岩层又干燥时，可只设上导坑。在此种场合，为避免运输和施工干扰，可先将上半断面完全修筑完毕，然后再进行下半断面的施工。

       2．漏斗棚架法

      此法曾广泛应用于修建铁路隧道，也称下导坑先墙后棋洪．话用于较坚硬稳定的岩层。施工时先开挖下导坑，在导坑上方开始由下向上做反台阶式的扩大开挖，直至拱顶；道后在两側由上向下做正台阶式的扩大开挖，直至边墙底；全断面完全开挖后，再由边墙顶拱修筑衬砌（图2 -lb）。此法在下导坑中设立的漏斗棚架，是用木料架设的临时结勾。横梁上铺设轻便钢轨，在下导坑运输线路上方留出纵向缺口，其上铺横木，相隔一定间距，留出漏斗口供漏碴用。在向上扩大开挖时，棚架作工作平台用。爆出的石碴全落在架上，经漏斗口卸人下面的斗车运出洞外。这种装碴方式可减轻劳动强度。下导坑的宽蔓，一般由双线斗车运输决定。由于宽度较大，在棚架横梁下可增设中间立柱作临时加固用。设立棚架区段的长度，由装碴的各扩大开挖部分的延长加上一定余量来决定。用漏斗朋架装碴优点显著。

 

      3．台阶法

      又有正台阶法和反台阶法之分（图2 -lc）。①正台阶法系在稳定性较差的岩层中施时，将整个坑道断面分为几层，由上向下分部进行开挖，每层开挖面的前后距离较小而成几个正台阶。上部台阶的钻眼作业和下部台阶的出碴，可以平行进行而使工效提高。断面完全开挖后，再由边墙到顶拱筑衬砌。在坑道顶部最先开挖的第一层为一弧形导坑，需要钻较多的炮眼，导坑超前距离很短，可使爆破时石碴直接抛落到导坑之外，以减少扒碴工作量，从而提高掘进速度。如坑道顶部岩层松动，应立即在导坑内用锚杆或钢拱架作临时支护，以防坍塌。②反台阶法则用于稳定性较好的岩层中施工，也将整个坑道断面分为几层，在坑道底层先开挖宽大的下导坑，再由下向上分部扩大开挖。进行上层的钻眼时，须设立工作平台或采用漏斗棚架，后者可供装碴之用。

      4．上下导坑先墙后拱法

      该法在国外称之为奥国法或称老奥法，在中国的隧道工程中未见采用，也称全断面分开挖法（图2 -ld）。早期的隧道施工，在稳定性较差的松软岩层中，为提高衬砌的质量，曾采用过此种先分部挖出全断面，再按先墙后拱顺序修筑衬砌的施工方法。采用此法开挖时，要用大量木料支撑，还需多次顶替，施工既困难又不安全，因此，在中国没有采用过该法。

      5.侧壁导坑先墙后拱法

      该法起源于德国，在国外被称为德国法，国内简称为侧壁导坑法，也称核心支持法。在很松软、不稳定地层中修筑大跨度隧道时，为了施工安全，先沿坑道周边分部开挖，随即逐步由边墙到顶拱修筑衬砌，以防止地层坍塌。开挖时可将临时支撑和拱架都支撑于坑道中间未被开挖的大块核心地层上，在衬砌保护之下最后将此核心挖除，必要时再砌筑仰洪（图2 -le）。侧导坑的宽度较大，除包括边墙以外，还须有通行出土斗车和工人以及砌筑边墙的工作位置，才能使导坑开挖和边墙衬砌作业同时进行。为了核心部分地层的稳，也须保持足够的宽度，且其宽度愈大，留在最后的开挖量愈大，开挖费用就愈小。此

法通常适用于围岩压力很大、地层不稳定的大跨度隧道（如双线或多线铁路隧道和公路隧道、运河隧道）。在坚硬岩层中修建大跨度洞室时也常采用，利用其核心部分作为支撑顷拱和边墙模板的基础；开挖时临时支撑可大为减少，甚至完全免除。

      6．全断面法

      将整个断面一次挖出的施工方法(图2 - lf)。适用于较好岩层中的中、小型断面的隧道。此法能使用大型机械，如凿岩台车、大型装碴机、槽式台车或梭式矿车、模板台车和混凝土灌筑设备等进行综合机械化施工。新奥法的出现，扩大了全断面法和台阶法的适用范围。

      7．蘑菇形法

      综合先拱后墙法和漏斗棚架法的特点而形成的一种混合施工方案（图2 -lg）。开挖1至4部后呈现形似蘑菇状的断面，故名。在下导坑中设立漏斗棚架，供向上扩大开挖时装碴之用，同时当拱部地质条件较差时，为保证施工安全，可先筑顶拱。该法具有容易转变为其他方法的优点，遇岩层差时改为单纯的先拱后墙法，岩层好时改为漏斗棚架法。在我国首先应用于岩层基本稳定的铁路隧道施工中，以后又用于修筑大断面洞室，为减少设立模架作业及其所需材料，并为加快施工进度创造了有利条件。