# 隧道施工概述

## 隧道概述

隧道 (英文为 Tunnel) 是埋置于地层内的工程建筑物， 是人类社会发展的产物， 是人类利用地下空间的一种形式。 随着社会的发展、技术的进步， 隧道的应用范围迅速扩大，如地下资源的开采与应用、公路、铁路、地铁。 现代交通不断发展，隧道在交通运输中的作用越来越大， 用于交通运输的隧道遍及世界各个城市， 著名的隧道有英法海底隧道、瑞士圣哥达基线隧道。

英法海底隧道 (英文 Channel Tunnel，法语 le tunnel sous la Manche) 又称为拉芒会海峡隧道，英吉利海峡隧道，位于英吉利海峡多佛水道下， 连接英国的福克斯通和法国加来海峡省的科凯勒 (位于法国北部的加来附近)， 全长 50.46km，为世界第三长铁路隧道。其最深处位于海床下 75m (海平面下 115m)， 该隧道的海底部分长度为 37.9km， 相较于海底部分长度为 23.3km 的日本青函隧道更长， 成为世界上海底部分最长的隧道，如下图所示。

![英法海底隧道示意图 (CC by Commander Keane)](https://3919919206-files.gitbook.io/~/files/v0/b/gitbook-x-prod.appspot.com/o/spaces%2Fs7EAZWYVN9LFVNNlH3vb%2Fuploads%2Fgit-blob-ea8fbdd60c4c74c0dc5e9b7fe3a3ff157bc1547d%2FChannel_Tunnel_geological_profile_1.svg.png?alt=media)

(Source: [英法海底隧道](https://zh.m.wikipedia.org/zh-hans/%E8%8B%B1%E6%B3%95%E6%B5%B7%E5%BA%95%E9%9A%A7%E9%81%93))

![英法海底隧道横截面图](https://3919919206-files.gitbook.io/~/files/v0/b/gitbook-x-prod.appspot.com/o/spaces%2Fs7EAZWYVN9LFVNNlH3vb%2Fuploads%2Fgit-blob-695b72a4d93d053a02a8f67de4888822191da84d%2Fchannel-tunnel-cross.png?alt=media)

(Source: [The Channel Tunnel](https://www.gihub.org/connectivity-across-borders/case-studies/the-channel-tunnel/))

![英法海底隧道口](https://3919919206-files.gitbook.io/~/files/v0/b/gitbook-x-prod.appspot.com/o/spaces%2Fs7EAZWYVN9LFVNNlH3vb%2Fuploads%2Fgit-blob-88fcbb3f8c8f634c3689004e34f9aa3d79c5c9f5%2Feuro-tunnel.jpg?alt=media)

(Source: [The Channel Tunnel](https://www.gihub.org/connectivity-across-borders/case-studies/the-channel-tunnel/))

圣哥达基线隧道 (英文 Gotthard Base Tunnel，简称GBT；德文 Gotthard-Basistunnel 或 Sankt-Gotthard-Tunnel；法文 Tunnel de base du Saint-Gothard)， 又称为哥达基线隧道、圣哥达基础隧道、戈特哈德铁路隧道， 位于瑞士南部，全部路段皆位于瑞士境内， 是目前世界最长的隧道 (包含铁路隧道与公路隧道)。 全线贯穿阿尔卑斯山脉，主隧道为双洞单线隧道， 长度超过 57km (35 英里)，东线和西线隧道加上其他辅助竖井和连接通道， 整套隧道系统总长度达到 151.8km (95.4 英里)。 由于工程浩大，整座隧道耗时17年才完工。 为全世界距地面最深的铁路隧道，最深处为 2300m。

![圣哥达基线隧道](https://3919919206-files.gitbook.io/~/files/v0/b/gitbook-x-prod.appspot.com/o/spaces%2Fs7EAZWYVN9LFVNNlH3vb%2Fuploads%2Fgit-blob-36ce625e77ee5c5a953603700cbc4dc7deaa2922%2F1537px-20141120_gotthard-basistunnel02-wikipedia-hannes-ortlieb.jpg?alt=media)

(Source: [Wikipedia](https://en.wikipedia.org/wiki/Gotthard_Base_Tunnel))

英国泰晤士河隧道是世界上第一条水底隧道，也是第一条采用盾构修建的隧道。 日本青函隧道是连接了日本本州与北海道的海底铁路隧道， 约在海面 240m 下，是世界上最深的海底隧道。

2018 年，川藏铁路规划建设全面启动。从成都到拉萨， 全线运营长度 1838km，新建正线 1738km。 川藏铁路“八起八伏”，在巨大的横断山脉间八上八下。 为了减少显著的地形高差，全线更多采用隧道、高桥，全线桥隧比达 81%， 其中 10km 以上超长隧道十余座，30km 以上的隧道有 6 座， 八宿到波密间还可能有一条 50km 以上的隧道。 川藏铁路贯穿横断山脉，穿越地球板块冲撞带， 途中地震、滑坡、岩爆、岩溶、地下暗河、泥石流、不稳定岩堆， 断层破碎带，高温岩热，高地应力等不良地质发生。 其建设环境是当前世界上任何一条隧道无法相比的。

![川藏铁路沿线及其海拔高程](https://3919919206-files.gitbook.io/~/files/v0/b/gitbook-x-prod.appspot.com/o/spaces%2Fs7EAZWYVN9LFVNNlH3vb%2Fuploads%2Fgit-blob-e58261cce3985c97a99fe4532be4e231fd3e3cb0%2Fsichuan-tibet-rail.jpg?alt=media)

(Source: [兰恒星, 张宁, 李郎平, 等. 川藏铁路可研阶段重大工程地质风险分析, 工程地质学报, 29(2): 326-341](http://www.igg-journals.cn/article/doi/10.13544/j.cnki.jeg.2021-0114))

## 隧道类型

从前，人们在修建铁路、公路时，会尽量避免隧道，比如成昆铁路、川藏公路 (国道318)， 很多盘山的铁路和公路，导致小半径曲线，只有在其他结构无法代替的情况下才修建隧道。 随着新型建筑材料的发展、隧道建筑技术的进步，隧道工程的弊端和安全风险将不断减小。 以往的隧道多为铁路隧道，用于列车穿越山脉。而现在修建的范围不断扩大， 高速公路为了减小坡度修建穿山隧道；城市公路为了减少土地占用或局部地面车辆拥堵修建地下隧道。 此外，大城市还有节省土地、运能大、独立且网络化的地下快速交通系统， 如下表所示为世界大城市地铁运营开始年份，当前地铁总里程等。 伦敦地铁 1863 年营业、巴黎地铁 1900 年、 纽约地铁 1904 年，都已服务 100 余年。 由此可见，隧道已逐步成为重要的交通手段并造福于人类。

| 城市  | 开始运营年 | 线路数 | 总里程 (km) |
| --- | ----- | --- | -------- |
| 伦敦  | 1863  | 11  | 402      |
| 巴黎  | 1900  | 16  | 227      |
| 柏林  | 1902  | 9   | 155      |
| 纽约  | 1904  | 36  | 1370     |
| 莫斯科 | 1935  | 17  | 435      |
| 北京  | 1971  | 22  | 783      |
| 香港  | 1979  | 10  | 175      |
| 上海  | 1993  | 20  | 831      |
| 广州  | 1997  | 16  | 621      |

除了以交通为目的的隧道以外，还有水工隧道、市政隧道等。

### 交通隧道

交通隧道是隧道中数量最多的一种，包括铁路隧道、公路隧道、地铁隧道、水底隧道等。

#### 铁路隧道

自 1950 年代起，我国开始进行大量的铁路建设， 而铁路建设经过山区需要修建大量的隧道工程。

成昆铁路全长 1096km，穿越大凉山和小凉山，沿线奇峰林立，深涧密布，地形和地质条件极为复杂。 全线共修建隧道 427 座，总长 344.7km，占线路长度的31.5％，3km 以上的长大隧道 9 座。 其中从金口河到埃岱 58km 线路上有隧道 44km；从甘洛到喜德 120km 路段 4 次盘山绕行 50km， 13 次跨牛日河，其间隧道总长 66km。受地形限制，全线 124 个车站有 42 个车站建在隧道或桥梁上。 关村坝车站和长河坝车站建在隧道里。有“水帘洞”之称的沙木拉达隧道长 6.379km，是全线第一长隧道。 该隧道在施工中多次发生大的涌水，最大涌水量12000m$^3$/d。凉红明洞长 60m，实质上是个泥石流渡槽。 像这样的明洞全线有 10 多座，最长的有 460m。 黑区沟一号隧道位于大渡河大峡谷中，桥隧相连， 桥梁伸进隧道，上方还有数百米的高边坡防治工程。

秦岭特长隧道是两条并行的单线隧道，长度均为 18.456km，线间距 30m， 平面除出口段的 120m 为 R＝500m 的曲线外，其余均为直线，最大埋深 1600m。 洞身通过岩层为混合片麻岩和花岗岩，有断层、岩爆、高地热、高辐射等地质灾害。 I 线隧道首次采用 TBM 施工，标志着中国铁路隧道机械化施工跨入世界先进行列。

西康铁路长 267.8km，全线穿越中国南北气候分水岭秦岭山脉至陕南地区， 共修建隧道 97 座，总长 123km，占线路全长的 45.9％。2km 以上隧道采用复合式衬砌， 其余采用锚 (网) 喷混凝土施工支护，整体模筑混凝土衬砌。 喇叭口隧道增设加强衬砌断面、双拱衬砌断面或大跨衬砌断面。

京广铁路衡广段复线大瑶山隧道长 14.295km (双线)，埋深 70～910m， 穿越 11 条岩石破碎、地下水丰富的断层带，最大涌水量8000m$^3$/d。 该工程全面应用新奥法，首次采用大型机械化配套施工和光电测量控制技术， 在中国铁路隧道建设史上具有里程碑意义。

蒙华铁路全长 1837km，2014 年开始建设，项目建设总工期 5 年，规划运输能力为每年 2 亿吨以上， 是目前世界上一次建成里程最长的重载铁路和国内规模最大的运煤专线。 蒙华铁路桥隧比高达 41.08％，地质条件复杂，施工难度高。 万荣隧道是亚洲最长的黄土砂质隧道，该隧道全长 7683m，97％ 以上是新黄土、粉细沙地层， 按常规施工方法，挖一米会塌一米。 施工人员创新工法，防流沙、抗滑移、防渗透，攻克粉细砂质地层开挖难题， 创造了世界同类型隧道的掘进纪录。 郑庄隧道是国内最长的纯黄土隧道，位于陕西省延安市延长县境内，全长 4335.89m， 为单洞双线纯黄土隧道，也是蒙华铁路全线唯一穿越 6 级围岩的隧道。 集义隧道位于陕西省韩城市北部，全长15.412km，是全线最长的高瓦斯隧道。

#### 公路隧道

我国公路隧道的快速发展起于 1980 年代。 此前因所修建的公路等级低，线路标准不高，当公路翻越山岭时， 大都采用盘山展线绕行，隧道仅有几十座，最长的山岭公路隧道仅 361m。 1980 年代中期，随着高速公路的发展，对于能够缩短线路里程、提高线路等级、 绕避地质病害、保护生态环境的长大公路隧道的修建开始受到各地交通主管部门重视。 国家及时制定了公路隧道的设计、施工、通风、照明、养护等技术规范， 对公路隧道建设起到了促进与推动作用。1990 年代建成的特长公路隧道： 香港大老山隧道，长 3.95km； 连云港市云台山隧道是连接田湾核电站与港口地区的重要通道，长 3.88km，单洞双车道； 重庆市境内成渝高速公路中梁山隧道，分离式双洞四车道，左线长 3.165km，右线长 3.103km。

西汉高速公路秦岭终南山特长公路隧道起于西安市长安区石砭峪乡青岔村，止于柞水县营盘镇小峪街。 隧道为分离式双洞四车道，各长 18.020km，设计车速 80km/h，最大埋深 1640m。 洞内设“人”字形纵坡，最大纵坡 1.1％；每 750m 设一个长 40m 的停车带； 两洞间每 500m 设一条行车横通道，每 250m 设一条人行横通道。 隧道具备先进的防灾救援系统、监控管理系统和运营服务系统。

米仓山隧道全长 13.81km，隧道出口端掘进达 8km，是国内独头掘进最长的公路隧道。 特殊地质现象有 (极) 高地应力、围岩岩爆、变形、高地温和高地热等现象。 重庆外环高速公路施家梁隧道位于重庆市北碚区，双洞六车道，净宽 15.35m，高 8.12m， 左线长 4.303km，右线长 4.268km，斜跨遂渝铁路龙凤山隧道，穿越滑坡体、溶洞、煤层和积水老窑。

#### 水底隧道

2005 年号称“万里长江第一隧”的武汉长江隧道正式开工。 该隧道工程是长江第一座公路隧道，因采用世界先进的盾构法施工而受到社会的广泛关注。 此次采用盾构法穿越长江达 5049 单线延米，创造了国内越江长度之最。 武汉长江隧道建设具有特殊性，施工之难国内少见，涉及深基坑围护和开挖、 大断面泥水平衡盾构掘进施工、浅埋大跨软弱围岩暗挖法施工、管片制作、 盾构机采购、机电设备采购与安装调试等工程技术， 是多个工作面同时施工、多种施工技术共同运用的综合性工程，成为隧道建设史上里程碑式的工程之一。

厦门翔安隧道是我国自行设计、施工的海底隧道，由两条行车主隧道夹一条服务隧道组成， 长约 9km，其中海域段 5.95km，最深处在海平面下约 70m，穿越浅滩全风化层段、 沙砾层段和海底风化槽。主隧道建筑限界净宽 13.5m，净高 5m。翔安隧道采用钻爆法施工。 陆域全强风化层实行先护后挖，主隧道采用 CRD 工法，服务隧道采用上下台阶法； 海底全强风化层按照 “早预报、预加固、严注浆、小断面、短进尺、弱爆破、勤测量、早封闭、快衬砌” 的原则施工，超前探水治水，全断面帷幕注浆，管棚超前支护，仰拱及时施工，衬砌紧跟。

#### 地铁隧道

北京地铁一期工程是北京地铁的第一条线路，也是中国大陆首条地铁线路。 该工程是为了防范空袭和核弹的威胁，和平时期兼顾交通需要所建，故全线均为地下线， 并且按照防空工事标准设计。线路全长 29.007km。 由于对工程建设没有任何经验，所以工程从西端开始进行试点工程， 在试点取得一定经验后逐步向东铺开建设。 玉泉路以西的区段当时是未开发的郊区，沿线建筑和地下管线都很少，故采用了放坡明挖的施工方法。 1965年底，试点区的防水获得了一定的经验，1966 年施工开始向东铺开， 玉泉路至复兴门的区段开始施工。 这一区段道路两侧的建筑开始增多，施工开始采用工字钢桩围护结构施工， 而木樨地过河区段 (唯一的过河区段) 是在冬季采用钢板桩进行围堰断流后明挖施工完成的。

### 水工隧道

### 市政隧道

市政隧道是指城市中为安置各种不同市政设施的地下隧道。 市政隧道有给水隧道、污水隧道、管路隧道、线路隧道和人防隧道。 1997 年 12 月，建设部颁布《城市地下空间开发利用管理规定》， 允许建设单位对其投资开发建设的地下工程自营或依法进行转让、租赁， 鼓励社会各方投资城市地下空间开发。2001年11月又对部分条款进行了修改， 强调“各级人民政府在编制城市详细规划时，应当依据城市地下空间开发利用 规划对城市地下空间开发利用作出具体规定”。 随着地下水封式液化石油气储藏洞库修建技术的开发， 中国于 1997 年在汕头修建了第一座利用裸岩洞室储藏液化石油气的大型海底洞库工程。 此后，珠海、宁波、青岛等沿海城市也相继修建了海底储气洞库。

进入 21 世纪，国家西部大开发战略中的标志性工程西气东输工程开工， 输气管线穿越山岭和江河时多处采取修建隧道的方法。 西气东输二线工程除隧道外，还在湖北、河南、江西各建有一座大型地下储气库。 上海黄浦江底还出现了用于旅游观光的越江人行隧道，给隧道及地下工程的应用又开辟了新的天地。

## 铁路隧道及其组成部分

铁路，尤其是山区铁路，不可避免地要穿山越岭，逶迤于丛山峻岭之间。 隧道工程就是克服高山峻岭障碍的主要手段。因此，它经常是山区铁路的一个重要组成部分。 我国幅员辽阔，广大山区地势高峻、山脉纵横，这些地区的铁路，往往是桥隧相连，隧道成群。 有的铁路干线，隧道占有相当大的比重。 例如，丰沙线有隧道 60 多座，其总延长占线路长度的 27%； 成昆线有隧道 400 多座，其总延长占线路长度的 31.4%，其中沿大渡河有一段线路长 24km， 而隧道总长竟达到 21km，约占这段线路长度的 88%，人们称之为大渡河畔的“地下铁道”； 襄渝线有隧道接近 400 座，其总延长达到了线路长度的 34.7%。

通过大量的工程实践，我国隧道的技术水平，也有很大的提高， 从修建成昆铁路以来，大量地采用了各种新技术和新机械， 在试验和使用中都取得了良好的效果，使隧道的施工技术和机械化施工水平达到了一个新的阶段。

隧道是一个地下结构 (如下图左)。隧道工程结构按其作用可分为两大部分：主体结构和附属结构。 隧道的主体结构是衬砌和洞门。

作为隧道，为了列车通过，必须在岩 (土) 体内部开挖出有足够空间的坑道； 为了列车安全运行，坑道必须稳定或者用有足够强度的支护结构来保证坑道的稳定， 并且要有足够的空间。 在通常情况下，开挖坑道后除坚硬、整体、耐风化的围岩能自身维持坑道的稳定外， 对大部分围岩都需要修筑永久性支护坑道的结构－衬砌。

衬砌按围岩的性质和状态不同而有各种形式 (下图左)。 下图右为 II 类围岩单线铁路直线区段衬砌的断面形式，它是由拱圈、边墙和仰拱组成的。

![铁路隧道概貌 (左)　衬砌断面形式 (右)](https://3919919206-files.gitbook.io/~/files/v0/b/gitbook-x-prod.appspot.com/o/spaces%2Fs7EAZWYVN9LFVNNlH3vb%2Fuploads%2Fgit-blob-7e7335698bd8b6fa49b072cd39e474f0eb174dcf%2Ftunnel-outline.png?alt=media)

要在岩体内开挖坑道，先要挖一段路堑，等到路堑达到一定深度后，才能开始挖坑道。 路堑与坑道的交界处叫做洞口。防护洞口的工程结构叫做洞门。 有时也采用明洞或其他结构物来防护洞口。 隧道的附属结构是为了保证主体结构的正常使用和列车安全运行而设置的， 其中有：大、小避车洞；防水、排水设备和建筑；信号、照明等电气设备；长大隧道的运营通风设备及建筑等。

## 隧道施工方法

隧道施工是指修建隧道及地下洞室的施工方法、施工技术和施工管理的总称。 隧道施工方法的选择主要依据工程地质和水文地质条件，结合隧道断面尺寸、 长度、衬砌类型、隧道的使用功能，以及施工技术水平等因素综合研究确定。 以隧道穿越地层的不同和目前隧道施工的发展，隧道施工方法的分类见下图。

![隧道施工方法](https://3919919206-files.gitbook.io/~/files/v0/b/gitbook-x-prod.appspot.com/o/spaces%2Fs7EAZWYVN9LFVNNlH3vb%2Fuploads%2Fgit-blob-e86b25c6a2a2111dccfb1e8021c63110fa84173e%2Ftunnel-construction-types.png?alt=media)

山岭隧道的常见施工方法为矿山法和掘进机法。 矿山法因最早应用于矿石开采而得名，它包括传统矿山法和新奥法。 矿山法多数情况下都需要采用钻眼爆破进行开挖，故又称为钻爆法。 有时为了强调新奥法与传统矿山法的区别，而将新奥法从矿山法中分出另立系统。 掘进机法包括隧道掘进机法 (TunnelBoring Machine，简写为TBM) 和盾构掘进机法。 前者应用于岩石地层，后者则主要应用于土质围岩，尤其适用于软土、流沙、淤泥等特殊地层。 浅埋及软土隧道明挖或盖挖法施工中开始使用地下连续墙，暗挖施工时采用的盾构法和浅埋暗挖法， 都已具有了较高的技术水平。 浅埋暗挖法是用于浅埋及软土隧道中的矿山法，基本不考虑利用围岩的自承能力， 采用复合衬砌，初期支护承受全部基本荷载，二次衬砌作为安全储备，共同承担特殊荷载。 浅埋暗挖法理论源于新奥法，例如以锚喷作为初期支护手段；尽量减少围岩扰动； 初期支护与围岩密贴；量测信息反馈指导施工等。 水底隧道大多采用沉管法和盾构法修筑，我国也是沉埋修建水底隧道座数较多的国家之一。

隧道施工技术主要研究解决上述各种隧道施工方法所需的技术方案和措施 (如开挖、掘进、支护和衬砌施工方案和措施) ； 隧道穿越特殊地质地段时 (如膨胀土、黄土、溶洞、塌方、流沙、高地温、高地应力、岩爆、瓦斯地层等) 的施工手段； 隧道施工过程中的通风、防尘、防有害气体及照明、风水电作业的方式方法和对围岩变化的量测监控方法。

隧道施工管理主要解决施工组织设计 (如施工方案的选择、施工技术措施、 场地布置、进度控制、材料供应、劳动力及机具安排等) 和施工中的技术管理、计划管理、质量管理、经济管理、安全管理等问题。 必须指出，由于地质勘探的局限性和地质条件的复杂性及多变性， 隧道施工过程中经常会遇到突然变化的地质条件、意外情况 (如塌方、涌水等)， 原制定的施工方案、施工技术措施和施工进度计划等也必须随之调整。 因此，隧道施工技术人员应有丰富的工程实践经验和应变能力， 详细制订出灵活多变的施工方案，以适应客观条件的变化。

### 传统矿山法

传统矿山法是用开挖地下坑道的作业方式修建隧道的施工方法，是一种传统的施工方法。 它的基本原理是：隧道开挖后受爆破影响，造成岩体破裂形成松弛状态，随时都有可能坍落。 基于这种松弛荷载理论依据，其施工方法是按分部顺序采取分割式一块一块地开挖， 并要求边挖边撑以求安全，所以支撑复杂，木料耗用多。 随着喷锚支护的出现，分部数目得以减少，进而发展成新奥法。

按衬砌施工顺序，传统矿山法可分为先拱后墙法及先墙后拱法两大类。 后者又可按分部情况细分为漏斗棚架法、台阶法、全断面法和上下导坑先墙后拱法。 在松软地层中，或在大跨度洞室的情况下，又有一种特殊的先墙后拱施工法，即侧壁导坑先墙后拱法。 此外，结合先拱后墙法和漏斗棚架法的特点，形成一种介于两者之间的蘑菇形法。

### 新奥法

新奥法施工的基本作业通常包括在地层中挖出土石，形成符合设计轮廓尺寸的坑道； 进行必要的初期支护；修筑最后的永久衬砌。 同时为保证隧道良好的施工环境，洞内的排水、通风、除尘、照明、供水、供电等辅助作业也是必不可少的。 新奥法的基本原则可简明扼要地概括为“少扰动、早喷锚、勤量测、紧封闭”。

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新奥法施工，按其开挖断面的大小及位置， 基本上又可分为全断面法、台阶法、分部开挖法三大类及若干变化方案。

#### 全断面法

按照隧道设计轮廓线一次爆破成型的施工方法叫全断面法。 全断面法适用于I～II级岩质较完整的硬岩中。 全断面法施工要满足以下要求：

1. 具备大型施工机械；
2. 隧道长度或施工区段长度不宜太短 (一般不宜小于1km) ，否则采用大型机械化施工的经济性差；
3. 根据围岩稳定程度亦可以不设锚杆或仅设短锚杆；
4. 可以先出渣，然后作初期支护，但一般仍是先作初期支护，以防止应力集中而造成围岩松动和剥落。

全断面法的优点是：工序少，相互干扰少，便于组织施工和管理； 工作空间大，便于组织大型机械化施工。 全断面法施工进度高。 目前，我国公路隧道一般都能保持月进成洞 150m 左右，高者已接近每月 300m。

#### 台阶法

台阶法包括长台阶法、短台阶法和超短台阶法三种，其划分一般是根据台阶长度来决定的。 至于施工中究竟应采用何种台阶法，要根据以下两个条件来决定： 初期支护形成闭合断面的时间要求，围岩越差，闭合时间要求越短； 上断面施工所用的开挖、支护、出渣等机械设备对施工场地大小的要求。 在软弱围岩中应以前者为主并兼顾后者，以确保施工安全。 在围岩条件较好时，主要考虑如何更好地发挥机械效率，保证施工的经济性，故只要考虑后者。

#### 分部开挖法

分部开挖法可分为：台阶分部开挖法、单侧壁导坑法、双侧壁导坑法、中隔壁法等。

**台阶分部开挖法**

台阶分部开挖法又称环形开挖留核心土法， 一般将断面分成环形拱部、上部核心土、下部台阶三部分。 根据断面的大小，环形拱部又可分成几块交替开挖。 环形开挖进尺为 0.5～1.0m，不宜过长。 上部核心土和下台阶的距离，一般双线隧道为1倍洞跨，单线隧道为2倍洞跨。 由于拱形开挖高度较小或地层松软锚杆不易成型，所以施工中不设或少设锚杆。 在台阶分部开挖法中，因为上部留有核心土支挡着开挖面， 而且能迅速及时地建造拱部初期支护，所以开挖工作面稳定性好。 和台阶法一样，核心土和下部开挖都是在拱部初期支护保护下进行的，施工安全性好。 这种方法适用于一般土质或易坍塌的软弱围岩中。

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**单侧壁导坑法**

这种方法一般将断面分成三块：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。 导坑与台阶的距离一般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。

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**双侧壁导坑法**

双侧壁导坑法又称眼镜工法，当隧道跨度很大，地表沉陷要求严格，围岩条件特别差， 单侧壁导坑法难以控制围岩变形时，可采用双侧壁导坑法。 现场实测表明，双侧壁导坑法所引起的地表沉陷仅为短台阶法的 1/2 左右。 这种方法一般是将断面分成四块：左侧壁导坑、右侧壁导坑、上部核心土、下台阶。 导坑尺寸拟定的原则同前，但宽度不宜超过断面最大跨度的 1/3。 左、右侧壁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。

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**中隔壁法。**

中隔壁法是在软弱围岩大跨隧道中常用的一种方法，又称为 CD 法。 这种方法将断面分成左、右两部分，每一部分又分为上下几个台阶。

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若每一施工步修建临时仰拱，使步步封闭成环，每一施工阶段都是一个封闭的承载体系， 可有效地控制地表下沉，这种方法就称为交叉中隔壁法，又称为 CRD 法。

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### 掘进机法

在机械施工中，很长一段时期，把在土质隧道中采用的机械称为盾构机， 而把在岩质隧道施工中采用的机械称为掘进机，或者岩石掘进机。 由于机械制造技术的快速发展，这种区分越来越不明显，因此目前多把盾构机和隧道掘进机一并称为盾构掘进机。

隧道掘进机 (Tunnel Boring Machine, TBM) 是一种机械化的隧道掘进设备， 是一种修建岩质隧道的工厂化的施工技术。 它利用机械破碎岩石，完成开挖、出渣和混凝土 (钢) 管片安装的联合作业， 连续不断地进行掘进。采用掘进机开挖隧道，具有以下优点： 一次成洞且洞壁光滑；施工质量好且施工速度快；劳动条件好； 对围岩的损伤小，几乎不产生松弛；掉块、崩塌的危险小；支护的工作量少； 超挖小、衬砌少；震动、噪音小；对周围的居民和结构物的影响小等。

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掘进机法根据破碎岩体的方法，大致可以分为挤压式和切削式两种类型。 挤压式主要是通过水平推进油缸，使刀盘上的滚刀强行压入岩体，并在刀盘旋转推进过程中， 用挤压和剪切的联合作用破碎岩体。 切削式则是利用岩石抗弯、抗剪强度低的特点， 靠铣削 (即剪切) 和弯断破碎岩体。 按照隧道掘进机作业时是否封闭可将掘进机法分为 开敞式隧道掘进机法、单护盾隧道掘进机法和双护盾隧道掘进机法。 开敞式隧道掘进机法适用于围岩稳定性好的场合， 护盾式隧道掘进机法适用于围岩较弱、需进行混凝土 (钢) 管片安装的场合。

### 盾构法

盾构法是一种在地面下暗挖建造隧道的施工方法， 先在隧道某段的一端建造竖井或基坑，使盾构机安装就位。 盾构机从预留孔出发，在地层中沿设计轴线，向另一端预留孔推进。 利用盾构机作为开挖地下土体、支护土体和拼装隧道衬砌的机具， 掘进一环，拼装一环，循环工作，直至完成整条隧道。 盾构推进过程中必须承受周围地层的压力，而且要防止地下水的侵入。 它要求尽可能在不扰动围岩的前提下完成施工， 从而最大限度地减少对地面建筑物及地基内埋设物的影响。 盾构法施工技术大大减少了施工时周围土层的扰动， 使得作用在衬砌上的荷载变得更加稳定与均匀。 当前盾构机主要采用泥水平衡盾构、土压平衡盾构、气压盾构和混合盾构技术。 多种特种盾构机的相继问世，大大地扩展了盾构法的应用范围，使盾构法的前景更加宽广。

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### 明挖法

明挖法是从地面向下分层、分段依次开挖，直至达到结构要求的尺寸和高程， 形成基坑，然后在基坑中进行主体结构施工和防水作业，最后回填，恢复地面。 明洞以及隧道洞口段不能用暗挖法时，都采用明挖法施工。 在城市地下工程特别是浅埋的地下铁道工程中获得了广泛的应用。

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#### 放坡开挖法

适用于隧道埋深较浅，地势、地面空旷，土质稳定，地下水位较低的情况。 此法机械化程度高，施工速度快，质量也容易得到保证。 施工对周围环境影响较小，基坑开挖仅仅依靠适当坡率的边坡即可保持土体稳定。 受地下水影响的工程，可采用井点降水法提高边坡的稳定性及改善基坑内施工环境。 此法施工简单，成本较低，但占地面积大，开挖和回填土方量也大。

#### 支护开挖法

将基坑围护结构插入基坑底部以下，开挖到设计标高后，再进行主体结构施工。 基坑内设置支撑与否视基坑的稳定性而定。

### 盖挖法

盖挖法是先盖后挖，即先以临时路面或结构顶板维持地面畅通后再向下施工。 盖挖法施工主要有以下两种类型：盖挖顺作法，盖挖逆作法。

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#### 盖挖顺作法

从地面开始逐层向下开挖，直至设计要求的基底高程为止，完成基坑开挖， 然后在基坑中从下向上进行主体结构建造，并作防水处理。 地下结构建造完成后要回填土方，恢复地面。

#### 盖挖逆作法

多用于地层软弱、变形大，修建地区地面建筑物密集，地下工程埋置较深的场合。 其做法是先沿建筑物外围施设地下连续墙作为基坑的围护结构。 从地面开始开挖，在开挖过程中，根据围护结构的支撑强度和变形大小， 在适当高程上设置横撑，开挖至结构物顶板高程时，先行浇筑顶板， 而后继续进行开挖，直至底板高程，再浇筑建筑物底板和侧墙， 完成地下结构工程的整体工程。 此工法在顶板浇筑后即可对顶板以上进行覆土回填，恢复地面， 同时开挖顶板以下土方和修筑结构物其余部分。

### 沉管法

沉管法可用来修建水底隧道、地下铁道、市政隧道以及埋深很浅的山岭隧道。 在水底隧道的修建中，根据水道和地质条件的不同可以采用不同的施工方法。 一般来说，由于用沉管法施工的水底隧道具有全长段受地质条件影响小等特点， 在修筑穿越江河、港湾、海峡的水底隧道的方法中沉管法具有较大的优势。

1894 年采用沉管法在美国波士顿建成一条城市下水道工程和 1904 年建成底特律水底铁路隧道宣告沉管法的成功诞生。 迄今为止，世界上已有100多条沉管隧道，其中最长的是中国的港珠澳大桥沉管隧道， 长达 6.7km，海底部分 5.664km。 20 世纪 90 年代初，我国建成了第一条公铁两用的沉管隧道-广州珠江隧道。 随着城市交通的日渐繁荣及城市规划的提升，沉管隧道在国内呈现出爆发式的发展。

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沉管隧道的设计中必须处理浮力和重量之间的关系， 通过浮力设计确定沉管结构的外廓尺寸，从而确定沉管结构的横断面尺寸。 管段的沉没作业可分为吊沉法和拉沉法两种，可概括为： (1) 托运管段到沉没现场；(2) 用缆绳定位管段，以便精确沉放；(3) 施加下沉力如重物、水底拉沉等。 管段的水下连接有两种方式： 一种是水下混凝土法，即在管段接头处用水下混凝土加以固结，使接头与外部水隔绝； 另一种是水力压接法，即使用橡胶垫，借助水压使其压缩。

由于管段沉放前，基槽开挖不平整，使槽底表面与沉管底面之间存在很多不规则的空隙， 地基受力不均，产生局部破坏，从而引起地基不均匀沉降，使沉管结构受到较大的局部应力而开裂。 因此在沉管隧道施工中必须进行基础处理，其目的是使管段底面与地基之间的空隙充填密实。 沉管隧道的基础处理主要是垫平基槽底部，其处理方法按垫平的途径不同分为很多种， 从基础处理的发展趋势来看，主要有三种：先铺法、后填法和桩基法。
