淺談隧道工程施工技術的特點

【摘 要】隨著我國隧道工程的逐步增多，對隧道工程施工技術也提出了更高的要求。當前，隧道工程呈現出多元化的發展趨勢，這就加深了人們對隧道開挖施工技術的不斷探索和創新。根據隧道工程施工的地質條件、投資成本要求、工程建設需求等方面因素設計出合理、科學、經濟的施工技術方案，對于確保工程施工安全、縮短工程施工周期、降低工程建設成本以及提高工程質量具有重要作用。基于此點，本文對新奧法、挪威法、掘進機法、盾構法以及沉管法等五大隧道施工技術的特點進行淺談。

【關鍵詞】隧道工程；施工技術；新奧法；挪威法；掘進機法；

隨著現代支護理論的建立和完善，促使了新奧法、挪威法、淺埋暗挖法等更具科學性的隧道施工技術相繼出現，與此同時，先進的機械施工技術也隨之不斷發展，掘進機法、盾構機法以及沉管法的適應性應用，為實現隧道工程施工的全機械化作業奠定了堅實基礎，極大地提高了隧道施工速度，確保了施工安全性和施工質量。現階段，隧道施工技術已經廣泛被應用于鐵路、公路、電力、礦山、河道和海峽穿越等工程建設中，隨著隧道施工技術的不斷豐富，應在充分了解隧道施工技術特點的情況下，結合隧道工程施工要求合理選擇施工技術。

1 新奧法施工技術特點

1.1 新奧法概述

新奧法是新奧地利隧道施工技術的簡稱。現階段，新奧法已經成為我國隧道工程施工的主導方法，也被稱之為錨噴構筑法。新奧法適用于硬巖或軟巖隧道施工，但是在中硬至硬巖隧道建設中卻存在著一些問題，如維修難度大、建設成本高、開挖量大等。新奧法是以最大限度發揮圍巖自承作用為理論基礎，利用開挖面的空間約束作用和圍巖的自承能力，將錨桿加固、噴射混凝土、測量技術作為三大支柱技術，對圍巖進行加固處理，從而達到約束圍巖變形、松弛的目的。同時，新奧法通過對支護和圍巖的測量和監控，從而可以為指導工程設計施工提供準確依據。將新奧法運用于巖石地層施工中，可采用全斷面一次開挖或分步開挖的方法，運用錨噴支護和錨噴支護復合襯砌，并根據工程的實際情況也可以做二次襯砌；將新奧法運用于土質地層施工中，通常情況下先對地層加固后，再進行開挖支護和襯砌，如遇有地下水的狀況，必須采取降水措施后方可允許施工。

1.2 新奧法施工技術特點

1.2.1 隧道最基本的穩定部分是圍巖，新奧法力求減少對圍巖的擾動，盡可能地維護圍巖體原有的強度性，可降低30%左右的支護成本。

1.2.2 為了使襯砌與支護緊密貼合于圍巖，并且保持薄、柔的特性，新奧法可采用噴射混凝土、錨桿、鋼支撐、鋼筋網等支護方法進行圍巖加固，有效地避免因受彎曲而發生破壞現象，確保了隧道施工的安全性。

1.2.3 在施工的全過程中對圍巖的特性和隨時間的變化進行監控測量，并依據圍巖位移變形速率、分類、自穩時間等信息確定合理的支護參數。對隧道施工狀態進行嚴格監視，一旦出現圍巖和支護結構變形情況，便會及時采取措施予以解決，從而在根本上消除了施工安全隱患。

1.2.4 新奧法施工技術由于其具備地面干擾小、投資成本相對較小、施工經驗成熟、工程質量較高等優點，已經廣泛被應用于城市地鐵、礦山巷道、山嶺隧道等地下隧道工程施工中。

2 挪威法施工技術特點

2.1 挪威法概述

挪威法在建設理念方面與新奧法有諸多相似之處，均將巖體自身的承載作用作為基礎理論，而支護只作為加固巖體的輔助手段。挪威法施工技術具有建設成本低、施工快捷、維修方便等特點，被證實是一種高效的隧道施工技術，特別是在中硬至硬巖隧道建設中顯示出無可替代的優越性，已經在西方國家得到廣泛應用。挪威法特別重視爆破后的地質觀測工作，由工程師對撐子面以其附近的地質情況進行觀測，計算出巖石質量Q值，并依據觀測結果和Q值，對支護結構進行合理設計，真正做到了信息化施工和動態監測施工。挪威法施工技術特色不僅體現在Q值法的應用上，還包括離散單元法、風險分享系統以及其他施工管理技術的應用。

2.2 挪威法施工技術特點

2.2.1 挪威法特別強調施工前的兩次地質勘探工作，占據工程總投資的3~5%。由于挪威法減少了超前地質預報環節，所以減少了原型觀測工作量，無須進行二次襯砌，可降低工程建設成本的20~30%。

2.2.2 挪威法中采用了鋼纖維混凝土和自立式錨桿支護方法，可以達到快速安全施工和化簡施工工序的目的。

2.2.3 由于挪威法施工技術無須二次襯砌，所以在防水板出現漏水狀況時可以進行局部修補，有利于降低維修費用和維修難度，且不影響隧道工程的正常施工進度。

3 掘進機法施工技術特點

3.1 掘進機法概述

掘進機法又稱TMB法，是利用特制的大型切削設備，將電動機作為主軸旋轉的驅動力，使刀盤貼近巖壁，通過利用盤型滾刀對巖石進行破碎，從而使隧道斷面一次成型。當前，掘進機法在實際操作中，由于其理論基礎、制造工藝和機械設計尚處于發展和完善階段，所以還需要不斷地進行改良。在我國的隧道施工技術中，改良全斷面巖石掘進機施工技術已經成為重要任務。

3.2 掘進機法施工技術特點

3.2.1 一般情況下，掘進機法的開挖斷面呈圓形，具有極強的承壓穩定性。由于該技術能夠使隧道切削成型，所以消除了爆破法的危險因素，極大地減少了巖體松動、冒頂的安全隱患，降低了支護工作強度。同時，在對土質和軟弱地層施工時，適宜選用護盾式掘進機，以提高隧道施工的安全性。

3.2.2 掘進法在均質巖層隧道施工中的掘進速度較快，為鉆眼爆破法掘進速度的2~2.5倍。同時，掘進法開挖的斷面平整，消除了爆破應力，無須在硬巖中進行臨時支護，或者在軟巖或中硬巖中采用鋼圈梁、噴錨、鋼絲網進行簡易支護即可，可以有效地減少清理作業量和混凝土用量，能夠降低總成本20~30%。

3.2.3 掘進機法對破碎產生的粒度均勻的巖渣和土屑可由皮帶運輸機排除，使運輸工序簡便易行，不影響掘進速度。

3.2.4 掘進機法采用集中控制操作，為實現自動化操作和遠距離操作奠定了基礎。

4 盾構法施工技術特點

4.1 盾構法概述

盾構法是指利用盾構器械在破碎巖層或軟質地基中進行隧道開挖、襯砌等隧道建設的全機械化作業施工技術。盾構法施工技術在隧道施工中的應用主要是通過盾構管片和外殼支撐巖體結構，以達到防止隧道內壁坍塌的目的，并用切削裝置在開挖作業前方進行土體開挖，用千斤頂設備在開挖作業后方進行加壓頂進，與此同時拼裝混凝土管片，從而完成隧道結構的建設工作。

4.2 盾構法施工技術特點

4.2.1 盾構法較為適用于軟土基段施工，由于其可以同時進行掘進、出渣、拼裝土襯砌塊等工序，從而極大地提高了施工速度，保證了隧道建設質量。

4.2.2 盾構法在進行土層開挖和襯砌支護時，可以利用盾構掩護作用極大地保證了施工的安全性，尤其是在水深流急、河床不穩定、河道狹窄等地質條件下運用盾構法施工技術具有明顯的優越性。

4.2.3 盾構法對主要施工工序采用循環作業方式，并且實現了全機械化作業，使得施工操作簡便易行，降低了施工人員的勞動強度，特別適用于松軟含水層條件下的隧道工程建設。

5 沉管法施工技術特點

5.1 沉管法概述

沉管法是預制管段沉放法的簡稱，屬于水底隧道建設的一種施工技術。沉管法通過預制隧道管段，將其托運至隧道設計位置，利用管段加載作用使其下沉至預先挖好的水底溝槽內，待管段逐節沉放完畢后，用水力壓接法將彼此相鄰兩段管段進行連接，最后拆除封閉墻，形成完整的隧道。沉管法適用于水底隧道工程施工，已經成為水底隧道的主要施工方法。

5.2 沉管法施工技術特點

5.2.1 沉管法由于其使用預制管段，且管段較長、接縫少，易于做好防水措施，減少漏水隱患，保證混凝土施工質量。

5.2.2 因預制管段等一系列施工工序無須在現場進行作業，可以極大地減低工程投資成本，提高隧道現場施工速度。

5.2.3 沉管法除了少量水下作業之外，基本上無須地下作業，所以此施工技術不受深水作業限制，提高了隧道施工的安全性。

6 結論：

總而言之，在隧道施工前選擇合適的施工技術和施工工藝是順利進行隧道工程建設的關鍵。隧道工程施工應根據地質的變化情況來選定一套經濟、科學、快速、合理的施工機械化作業方法，從而確保安全、高效、有序地推進隧道工程建設進度，提高整體工程質量。

參考文獻

[1]楊際洲.邱興友.隧道工程施工技術方案比選方法的探討[A].中國鐵道學會鐵路長大隧道設計施工技術研討會[C].2004.

[2]李艷明.淺談雙連拱隧道施工技術與施工方法[J].赤峰學院學報(自然科學版).2010(5).

[3]劉傳.淺談我國鐵路隧道施工技術的現狀及發展趨勢[J].城市建設.2011(2).

[4]李明.軟弱破碎圍巖隧道施工技術[J].中國高新技術企業.2010(9).

[5]胡達遠.隧道工程淺埋暗挖法的施工技術[J].山西建筑.2008(6).

[6]郭定勇.隧道工程施工技術的特點[J].交通世界.2011(9).