隧道是修建在地下或水下或者在山體中，鋪設(shè)鐵路或修筑公路供機(jī)動(dòng)車輛通行的建筑物。根據(jù)其所在位置可分為山嶺隧道、水下隧道和城市隧道三大類。為縮短距離和避免大坡道而從山嶺或丘陵下穿越的稱為山嶺隧道；為穿越河流或海峽而從河下或海底通過(guò)的稱為水下隧道；為適應(yīng)鐵路通過(guò)大城市的需要而在城市地下穿越的稱為城市隧道。這三類隧道中修建最多的是山嶺隧道。
道路隧道的建設(shè)過(guò)程主要為隧道規(guī)劃、勘測(cè)、設(shè)計(jì)、貫通控制測(cè)量和施工等工作。為縮短距離和避免大坡道而從山嶺或丘陵下穿越的稱為山嶺隧道；為穿越河流或海峽而從河下或海底通過(guò)的稱為水下隧道；為適應(yīng)鐵路通過(guò)大城市的需要而在城市地下穿越的稱為城市隧道。這三類隧道中修建最多的是山嶺隧道。
歷史沿革
自英國(guó)于1826年起在蒸汽機(jī)車牽引的鐵路上開始修建長(zhǎng)770米的泰勒山單線隧道和長(zhǎng) 2474米的維多利亞雙線隧道以來(lái)，英、美、法等國(guó)相繼修建了大量鐵路隧道。19世紀(jì)共建成長(zhǎng)度超過(guò) 5公里的鐵路隧道11座，有3座超過(guò)10公里，其中最長(zhǎng)的為瑞士的圣哥達(dá)鐵路隧道，長(zhǎng)14998米。1892年通車的秘魯加萊拉鐵路隧道，海拔4782米，是現(xiàn)今世界最高的標(biāo)準(zhǔn)軌距鐵路隧道，目前國(guó)內(nèi)青藏鐵路風(fēng)火山隧道為世界海拔最高的單線鐵路隧道。在19世紀(jì)60年代以前，修建的隧道都用人工鑿孔和黑火藥爆破方法施工。1861年修建穿越阿爾卑斯山脈的仙尼斯峰鐵路隧道時(shí)，首次應(yīng)用風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)代替人工鑿孔。1867年修建美國(guó)胡薩克鐵路隧道時(shí)，開始采用硝化甘油炸藥代替黑火藥，使隧道施工技術(shù)及速度得到進(jìn)一步發(fā)展。
在20世紀(jì)初期，歐洲和北美洲一些國(guó)家鐵路形成鐵路網(wǎng)，建成的5公里以上長(zhǎng)隧道有20座，其中最長(zhǎng)的瑞士和意大利間的辛普朗鐵路隧道長(zhǎng)19.8公里。美國(guó)長(zhǎng)約12.5公里的新喀斯喀特鐵路隧道和加拿大長(zhǎng)約 8.1公里的康諾特鐵路隧道都采用中央導(dǎo)坑法施工。其施工平均年進(jìn)度分別為4.1和4.5公里，是當(dāng)時(shí)最高的施工進(jìn)度。至1950年，世界鐵路隧道最多的國(guó)家有意大利、日本、法國(guó)和美國(guó)。日本至20世紀(jì)70年代末共建成鐵路隧道約3800座，總延長(zhǎng)約1850公里,其中5公里以上的長(zhǎng)隧道達(dá)60座，為世界上鐵路長(zhǎng)隧道最多的國(guó)家。1974年建成的新關(guān)門雙線隧道，長(zhǎng)18675米,為當(dāng)時(shí)世界最長(zhǎng)的海底鐵路隧道。1981年建成的大清水雙線隧道，長(zhǎng)22228米,為世界最長(zhǎng)的山嶺鐵路隧道。連接本州和北海道的青函海底隧道，長(zhǎng)達(dá)53850米,為當(dāng)今世界最長(zhǎng)的海底鐵路隧道。
20世紀(jì)60年代以來(lái)，隧道機(jī)械化施工水平有很大提高。全斷面液壓鑿巖臺(tái)車和其他大型施工機(jī)具相繼用于隧道施工。噴錨技術(shù)的發(fā)展和新奧法的應(yīng)用為隧道工程開辟了新的途徑。掘進(jìn)機(jī)的采用徹底改變了隧道開挖的鉆爆方式。盾構(gòu)構(gòu)造不斷完善，已成為松軟、含水地層修建隧道最有效的工具。
中國(guó)于1887～1889年在臺(tái)灣省臺(tái)北至基隆窄軌鐵路上修建的獅球嶺隧道，是中國(guó)的第一座鐵路隧道,長(zhǎng)261米。此后，又在京漢、中東、正太等鐵路修建了一些隧道。京張鐵路關(guān)溝段修建的4座隧道,是用中國(guó)自己技術(shù)力量修建的第一批鐵路隧道。其中最長(zhǎng)的八達(dá)嶺鐵路隧道長(zhǎng)為1091米，于1908年建成。中國(guó)在1950年以前，僅建成標(biāo)準(zhǔn)軌距鐵路隧道238座,總延長(zhǎng)89公里。自20世紀(jì)50年代以來(lái)，隧道修建數(shù)量大幅度增加，1950～1984年期間共建成標(biāo)準(zhǔn)軌距鐵路隧道4247座，總延長(zhǎng)2014.5公里，成為世界上鐵路隧道最多的國(guó)家之一。中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)軌距鐵路隧道修建數(shù)量[ 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)軌距鐵路隧道修建數(shù)量]。此外，中國(guó)還建有窄軌距鐵路隧道191座,總延長(zhǎng)23公里。截至1984年,中國(guó)共建成5公里以上長(zhǎng)隧道10座（[中國(guó)5公里以上的鐵路隧道]），最長(zhǎng)者為京原鐵路的驛馬嶺鐵路隧道，長(zhǎng)7032米。現(xiàn)正在施工的京廣鐵路衡韶段大瑤山雙線隧道，長(zhǎng)14.3公里。中國(guó)最高的鐵路隧道是青藏鐵路關(guān)角鐵路隧道,長(zhǎng)4010米,海拔3690米。([大瑤山鐵路隧道施工])
中國(guó)鐵路隧道約有半數(shù)以上分布在川、陜、云、貴4省。成昆、襄渝兩條鐵路干線隧道總延長(zhǎng)分別為342及282公里，占線路總長(zhǎng)的比率分別為31.6%和34.3%。
隧道勘測(cè)
為確定隧道位置、施工方法和支護(hù)、襯砌類型等技術(shù)方案，對(duì)隧道地處范圍內(nèi)的地形、地質(zhì)狀況，以及對(duì)地下水的分布和水量等水文情況要進(jìn)行勘測(cè)。
在隧道勘測(cè)和開挖過(guò)程中，須了解圍巖的類別。圍巖是隧道開挖后對(duì)隧道穩(wěn)定性有影響的周邊巖體。圍巖分類是依次表明周圍巖石的綜合強(qiáng)度。中國(guó)在1975年制定的鐵路隧道工程技術(shù)規(guī)范中將圍巖分為 6類。關(guān)于巖石分類70年代以前常用泰沙基及普氏等巖石分類方法。70年代以后在國(guó)際上應(yīng)用較廣并為國(guó)際巖石力學(xué)學(xué)會(huì)推薦的為巴頓等各種分級(jí)系統(tǒng)。此外，還有日本以彈性波速為主的分類法。圍巖的類別的確定，為隧道工程設(shè)計(jì)合理和施工順利提供了依據(jù)。
隧道設(shè)計(jì)
包括隧道選線、縱斷面設(shè)計(jì)、橫斷面設(shè)計(jì)、輔助坑道設(shè)計(jì)等。
選線 根據(jù)線路標(biāo)準(zhǔn)、地形、地質(zhì)等條件選定隧道位置和長(zhǎng)度。選線應(yīng)作多種方案的比較。長(zhǎng)隧道要考慮輔助坑道和運(yùn)營(yíng)通風(fēng)的設(shè)置。洞口位置的選擇要依據(jù)地質(zhì)情況?？紤]邊坡和仰坡的穩(wěn)定，避免塌方。
縱斷面設(shè)計(jì) 沿隧道中線的縱向坡度要服從線路設(shè)計(jì)的限制坡度。因隧道內(nèi)濕度大，輪軌間粘著系數(shù)減小，列車空氣阻力增大，因此在較長(zhǎng)隧道內(nèi)縱向坡度應(yīng)加以折減?？v坡形狀以單坡和人字坡居多，單坡有利于爭(zhēng)取高程，人字坡便于施工排水和出碴。為利于排水，最小縱坡一般為2‰～3‰。
橫斷面設(shè)計(jì) 隧道橫斷面即襯砌內(nèi)輪廓，是根據(jù)不侵入隧道建筑限界而制定的。中國(guó)隧道建筑限界分為蒸汽及內(nèi)燃機(jī)車牽引區(qū)段、電力機(jī)車牽引區(qū)段兩種，這兩種又各分為單線斷面和雙線斷面。襯砌內(nèi)輪廓一般由單心圓或三心圓形成的拱部和直邊墻或曲邊墻所組成。在地質(zhì)松軟地帶另加仰拱。單線隧道軌面以上內(nèi)輪廓面積約為27～32平方米，雙線約為58～67平方米。在曲線地段由于外軌超高車輛傾斜等因素，斷面須適當(dāng)加大。電氣化鐵路隧道因懸掛接觸網(wǎng)等應(yīng)提高內(nèi)輪廓高度。中、美、蘇三國(guó)所用輪廓尺寸為：?jiǎn)尉€隧道高度約為 6.6～7.0米、寬度約為4.9～5.6米；雙線隧道高度約為7.2～8.0米，寬度約為8.8～10.6米。在雙線鐵路修建兩座單線隧道時(shí),其中線間距離須考慮地層壓力分布的影響,石質(zhì)隧道約為20～25米，土質(zhì)隧道應(yīng)適當(dāng)加寬。
輔助坑道設(shè)計(jì) 輔助坑道有斜井、豎井、平行導(dǎo)坑及橫洞四種。斜井是在中線附近的山上有利地點(diǎn)開鑿的斜向正洞的坑道。斜井傾角一般在18°～27°之間，采用卷?yè)P(yáng)機(jī)提升。斜井?dāng)嗝嬉话銥殚L(zhǎng)方形,面積約為8～14平方米。豎井是由山頂中線附近垂直開挖的坑道，通向正洞。其平面位置可在鐵路中線上或在中線的一側(cè)（距中線約20米）。豎井?dāng)嗝娑酁閳A形，內(nèi)徑約為4.5～6.0米。平行導(dǎo)坑是距隧道中線17～25米開挖的平行小坑道，以斜向通道與隧道連接，亦可作將來(lái)擴(kuò)建為第二線的導(dǎo)洞。中國(guó)自1957年修建川黔鐵路涼風(fēng)埡鐵路隧道采用平行導(dǎo)坑以來(lái),在58座長(zhǎng)3公里以上的隧道中約有80%修建了平行導(dǎo)坑。橫洞是在傍山隧道靠河谷一側(cè)地形有利之處開辟的小斷面坑道。
此外，隧道設(shè)計(jì)還包括洞門設(shè)計(jì)、開挖方法和襯砌類型的選擇等。
控制測(cè)量
隧道測(cè)量是為了保證測(cè)量的中線和高程在隧道貫通面處的偏差不超出規(guī)定的限值。
中線平面控制 長(zhǎng)隧道以往多用三角網(wǎng)，短隧道多用導(dǎo)線法，借以控制中線的偏差。自50年代以來(lái)，中國(guó)在 1公里以上長(zhǎng)度的隧道測(cè)量中采用導(dǎo)線法也能控制隧道的貫通誤差。光電測(cè)距儀的出現(xiàn)和發(fā)展，解決了量距的困難。山嶺隧道洞外及洞內(nèi)都采用主副閉合導(dǎo)線法，即在主導(dǎo)線上測(cè)角并用光電測(cè)距儀量距，在副導(dǎo)線上只測(cè)角不量距。由主副導(dǎo)線所組成的多邊形，只平差其角度，不平差其長(zhǎng)度。這樣主副導(dǎo)線法比三角網(wǎng)法簡(jiǎn)單實(shí)用，比單一導(dǎo)線法可靠。中國(guó)大瑤山雙線隧道即采用主副閉合導(dǎo)線法作為中線平面控制。
在隧道進(jìn)行中線測(cè)量以前，就要考慮將來(lái)隧道打通后的偏差數(shù)值。根據(jù)隧道的長(zhǎng)度和平面形狀，在地形圖上先行布置測(cè)點(diǎn)的位置和預(yù)計(jì)的貫通點(diǎn)，并在平面圖上量出必要的尺寸，再根據(jù)規(guī)范規(guī)定的極限誤差試算出測(cè)角和量距的必要精度，然后進(jìn)行測(cè)量。這個(gè)過(guò)程叫做測(cè)量設(shè)計(jì)或叫做隧道貫通誤差的預(yù)計(jì)4公里以下的隧道中線貫通極限誤差為±100毫米;4～8公里的隧道中線貫通極限誤差為±150毫米。
高程控制短隧道應(yīng)用普通水平儀，長(zhǎng)隧道應(yīng)用精密水平儀即能保證需要達(dá)到的精度。高程貫通極限誤差為±50毫米。
隧道開挖
開挖方法分為明挖法和暗挖法。明挖法多用于淺埋隧道或城市鐵路隧道，而山嶺鐵路隧道多用暗挖法。按開挖斷面大小、位置分，有分部開挖法和全斷面開挖法。在石質(zhì)巖層中采用鉆爆法最為廣泛，采用掘進(jìn)機(jī)直接開挖也逐漸推廣。在松軟地質(zhì)中采用盾構(gòu)法開挖較多。
鉆爆法
在隧道巖面上鉆眼，并裝填炸藥爆破，用全斷面開挖或分部開挖等將隧道開挖成型的施工方法。
鉆爆法開挖作業(yè)程序包括測(cè)量、鉆孔、裝藥、爆破、通風(fēng)、出碴、錨桿、立架、掛網(wǎng)、噴錨等工序。
①鉆孔：要先設(shè)計(jì)炮孔方案，然后按設(shè)計(jì)的炮孔位置、方向和深度嚴(yán)格鉆孔。單線隧道全斷面開挖，采用鉆孔臺(tái)車配備中型鑿巖機(jī)，鉆孔深度約為2.5～4.0米。雙線隧道全斷面開挖采用大型鑿巖臺(tái)車配備重型鑿巖機(jī)，鉆孔深度可達(dá)5.0米。炮孔直徑約為 4～5厘米。炮孔分為掏槽孔（開辟臨空面）、掘進(jìn)孔（保證進(jìn)度）和周邊孔（控制輪廓）。
②裝藥：在掘進(jìn)孔、掏槽孔和周邊孔內(nèi)裝填炸藥。一般裝填硝胺炸藥，有時(shí)也用膠質(zhì)炸藥。裝填炸藥率約為炮眼長(zhǎng)度的60%～80%，周邊孔的裝藥量要少些。為縮短裝藥時(shí)間,可把硝胺炸藥制成長(zhǎng)的管狀藥卷,以便填入炮眼；也可利用特制的裝藥機(jī)械把細(xì)粒狀藥粉射入炮孔中。
③爆破：19世紀(jì)上半期以前用明火起爆。1867年美國(guó)胡薩克鐵路隧道開始采用電力起爆。此后，電力起爆逐漸推廣。在全斷面掘進(jìn)中，為了減低爆破對(duì)圍巖的震動(dòng)和破壞，并保證爆破的效果，多采用分時(shí)間階段爆破的電雷管或毫秒雷管起爆。一般拱部采用光面爆破，邊墻采用預(yù)裂爆破。近期發(fā)展的非電引爆的導(dǎo)爆索應(yīng)用日益廣泛。
④施工通風(fēng)：排出或稀釋爆破后產(chǎn)生的有害氣體和由內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的氮氧化物及一氧化碳,同時(shí)排除煙塵,供給新鮮空氣，借以保證隧道施工人員的安全和改善工作環(huán)境。通風(fēng)可分主要系統(tǒng)和局部系統(tǒng)。主要系統(tǒng)可利用管道（直徑一般為1～1.5米，也有更大的）或巷道（平行導(dǎo)坑等），配以大型或中型通風(fēng)機(jī)；局部系統(tǒng)多用小型管道及小型通風(fēng)機(jī)。巷道通風(fēng)多采用吸出式，將污濁空氣吸出洞外，新鮮空氣由正洞流入。新鮮空氣不易達(dá)到的工作面，須采用局部通風(fēng)機(jī)補(bǔ)充壓入。
⑤施工支護(hù)：隧道開挖必須及時(shí)支護(hù)，以減少圍巖松動(dòng)，防止塌方。施工支護(hù)分為構(gòu)件支撐和噴錨支護(hù)。構(gòu)件支撐一般有木料、金屬、鋼木混合構(gòu)件等，現(xiàn)在使用鋼支撐者逐漸加多。噴錨支護(hù)是20世紀(jì)50年代發(fā)展起來(lái)的一種支護(hù)方法，其特點(diǎn)是支護(hù)及時(shí)、穩(wěn)固可靠，具有一定柔性，與圍巖密貼，能給施工場(chǎng)地提供較大活動(dòng)空間。中國(guó)在一些老黃土隧道中應(yīng)用噴錨支護(hù)也獲得成功。噴射混凝土工藝分為干噴和濕噴。現(xiàn)多采用干噴法，即將干拌混凝土內(nèi)摻入一定數(shù)量的速凝劑，用壓縮空氣將混凝土由管內(nèi)噴出。在噴口加水射到巖石面上，一次可噴3～5厘米厚度。在噴射混凝土中摻入一些鋼纖維，或在巖面掛鋼絲網(wǎng)可提高噴錨支護(hù)的強(qiáng)度。鋼錨桿安設(shè)在巖層面上的鉆孔內(nèi),其長(zhǎng)度和間距視圍巖性質(zhì)而定,一般長(zhǎng)度為2～5米，通常用樹膠和水泥漿沿桿體全長(zhǎng)錨固。在巖層較好地段僅噴混凝土即可得到足夠的支護(hù)強(qiáng)度。在圍巖堅(jiān)硬穩(wěn)定的地段也可不加支撐。在軟弱圍巖地段噴錨可以聯(lián)合使用，錨桿應(yīng)加長(zhǎng)，以加強(qiáng)支護(hù)力。
⑥裝碴與運(yùn)輸：在開挖作業(yè)中，裝碴機(jī)可采用多種類型，如后翻式、裝載式、扒斗式、蟹爪式和大鏟斗內(nèi)燃裝載機(jī)等。運(yùn)輸機(jī)車有內(nèi)燃牽引車、電瓶車等，運(yùn)輸車輛有大斗車、槽式列車、梭式礦車及大型自卸汽車等。運(yùn)輸線分有軌和無(wú)軌兩種。
由鉆孔直到出碴完畢稱為一個(gè)開挖循環(huán)。根據(jù)中國(guó)的經(jīng)驗(yàn)，在單線全斷面開挖中24小時(shí)能作兩個(gè)循環(huán)，每個(gè)循環(huán)能進(jìn)3.5米深度，每日單口進(jìn)度可達(dá)7米。然而在開挖中難免遇到斷層或松軟石質(zhì)以及涌水等，不易保持每日的預(yù)計(jì)循環(huán)，所以每月單口實(shí)際進(jìn)度多低于200米。中國(guó)成昆線蜜蜂箐單線隧道單口最高月進(jìn)度曾達(dá)到 200米。日本大清水雙線隧道單口最高月進(jìn)度曾達(dá)到 160米。開挖循環(huán)作業(yè)的特點(diǎn)是一個(gè)工序接一個(gè)工序必須逐項(xiàng)按時(shí)完成，否則前一工序推遲就會(huì)影響下一工序，因而拖長(zhǎng)全部時(shí)間。其中最主要的工序?yàn)殂@孔及出碴，所用時(shí)間占全部作業(yè)時(shí)間比例較大。
鉆爆法開挖采用的方法有全斷面開挖法和分部開挖法。
①全斷面開挖法：一次開挖成型的方法。一般采用帶有鑿巖機(jī)的臺(tái)車鉆孔，用毫秒爆破，噴錨支護(hù)。還要有大型裝碴運(yùn)輸機(jī)械和通風(fēng)設(shè)備。全斷面開挖法又演變?yōu)榘霐嗝娣?。半斷面法是弧形上半部領(lǐng)先，下半部隔一段距離施工。
②分部開挖法：先用小斷面超前開挖導(dǎo)坑,然后,將導(dǎo)坑擴(kuò)大到半斷面或全斷面的開挖方法。這種方法主要優(yōu)點(diǎn)是可采用輕型機(jī)械施工，多開工作面，各工序間拉開一定的安全距離。缺點(diǎn)是工序多,有干擾,用人多。根據(jù)導(dǎo)坑在隧道斷面的位置分為：上導(dǎo)坑法、中央導(dǎo)坑法、下導(dǎo)坑法以及由上下導(dǎo)坑互相配合的各種方法，另有把全斷面縱向分為臺(tái)階進(jìn)行開挖，而各層臺(tái)階距離較短的臺(tái)階法。
上導(dǎo)坑法適用于軟弱巖層、襯砌順序是先拱后墻，曾于1872～1881年為圣哥達(dá)隧道采用。中國(guó)短隧道一般用這種方法。中央導(dǎo)坑法是導(dǎo)坑開挖后向四周打輻射炮眼爆破出全斷面或先擴(kuò)大上半部。20世紀(jì)初美洲曾用這種方法，20年代美國(guó)新喀斯喀特隧道也用這種方法。下導(dǎo)坑法即下導(dǎo)坑領(lǐng)先的方法。其中包括：a.上下導(dǎo)坑法，利用領(lǐng)先的下導(dǎo)坑向上預(yù)打漏斗孔，便于開展上導(dǎo)坑等多工序平行作業(yè)。襯砌順序多用先拱后墻，遇圍巖較好時(shí)亦可改為先墻后拱。b.漏斗棚架法，適用于堅(jiān)硬地層，以下導(dǎo)坑掘進(jìn)領(lǐng)先，由下而上分層開挖，設(shè)棚架，先襯砌邊墻后砌拱。1961～1966年在中國(guó)成昆線關(guān)村壩鐵路隧道應(yīng)用,1964年復(fù)工后取得平均單口月成洞152米的進(jìn)度。c.蘑菇形法，同漏斗棚架法類似，也設(shè)棚架，但先襯砌拱部后砌邊墻。1971～1973年在枝柳線彭莫山單線隧道應(yīng)用,取得平均單口月成洞132米的進(jìn)度。d.側(cè)壁導(dǎo)坑法，兩個(gè)下導(dǎo)坑領(lǐng)先，環(huán)形開挖，最后挖掉中心土體，襯砌順序?yàn)橄葔蠊?，多用于圍巖很差的雙線隧道。也有采用上導(dǎo)坑領(lǐng)先及兩個(gè)下導(dǎo)坑成品字形的。更多相關(guān)題目：
全斷面開挖法和分部開挖法是鉆爆法開挖常用的方法，但隧道施工很復(fù)雜，時(shí)常遇到各種困難情況，如大斷層、流沙、膨脹地層、溶洞、大量涌水等，尚需采取相應(yīng)措施。
盾構(gòu)法
采用盾構(gòu)作為施工機(jī)具的隧道施工方法。1825年在倫敦泰晤士河水下隧道首先試用盾構(gòu)，并獲得成功。此后，松軟地質(zhì)多采用盾構(gòu)法開挖。盾構(gòu)是一種圓形鋼結(jié)構(gòu)開挖機(jī)械，其前端為切口環(huán)，中間為支撐環(huán)，后端為盾尾。開挖時(shí)，切口環(huán)首先切入地層并能掩護(hù)工人安全地工作;支撐環(huán)是承受荷載的主要部分,其中安設(shè)多臺(tái)推進(jìn)盾構(gòu)的千斤頂及其他機(jī)械；盾尾隨著上述兩部分前進(jìn)，保護(hù)工人安裝鑄鐵管片或鋼筋混凝土管片。盾構(gòu)法適用于松軟地層，施工安全，對(duì)地層擾動(dòng)少，控制圍巖周邊準(zhǔn)確，極少超挖。日本丹那鐵路隧道曾采用盾構(gòu)法施工。
掘進(jìn)機(jī)法
在整個(gè)隧道斷面上，用連續(xù)掘進(jìn)的聯(lián)動(dòng)機(jī)施工的方法。早在19世紀(jì)50年代初，美國(guó)胡薩克隧道就試用過(guò)掘進(jìn)機(jī)，但未成功。直到20世紀(jì)50年代以后才逐漸發(fā)展起來(lái)。掘進(jìn)機(jī)是一種用強(qiáng)力切割地層的圓形鋼結(jié)構(gòu)機(jī)械，有多種類型。普通型的掘進(jìn)機(jī)的前端是一個(gè)金屬圓盤，以強(qiáng)大的旋轉(zhuǎn)和推進(jìn)力驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，圓盤上裝有數(shù)十把特制刀具，切割地層，圓盤周邊裝有若干鏟斗將切割的碎石傾入皮帶運(yùn)輸機(jī)，自后部運(yùn)出。機(jī)身中部有數(shù)對(duì)可伸縮的支撐機(jī)構(gòu)，當(dāng)?shù)毒咔懈畹貙訒r(shí)，它先外伸撐緊在周圍巖壁上，以平衡強(qiáng)大的扭矩和推力。掘進(jìn)機(jī)法的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)圍巖擾動(dòng)少,控制斷面準(zhǔn)確，無(wú)超挖,速度快，操作人員少。
隧道襯砌
隧道開挖后，為使圍巖穩(wěn)定，確保運(yùn)營(yíng)安全，需按一定輪廓尺寸建造一層具有足夠強(qiáng)度的支護(hù)結(jié)構(gòu)，這種隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)稱為隧道襯砌。常用的襯砌種類有就地灌注混凝土類、預(yù)制塊拼裝、噴錨或單噴混凝土、復(fù)合式襯砌。復(fù)合式襯砌是在噴錨或單噴支護(hù)之后，再就地灌注一層混凝土，形成噴錨支護(hù)同混凝土襯砌結(jié)合的復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)。如遇有水地段可在兩層支護(hù)間加掛一層塑料板或做其他防水層。
發(fā)展趨勢(shì)
在隧道工程中，噴錨支護(hù)有可能取代構(gòu)件支撐。噴錨支護(hù)的主要優(yōu)點(diǎn)是支護(hù)及時(shí),安全可靠,并能大量節(jié)約木材和鋼材。歐洲一些國(guó)家在較弱地層的大斷面爆破后，采用長(zhǎng)錨桿結(jié)合噴混凝土做支護(hù)，已獲得成功。中國(guó)亦曾在老黃土隧道開挖中使用噴錨支護(hù)。自噴錨支護(hù)發(fā)展后，對(duì)較弱巖層也可進(jìn)行全斷面開挖，以全斷面開挖取代分部開挖。
在巖石地層中采用全斷面開挖及噴混凝土襯砌，其質(zhì)量好壞首先取決于光面爆破。運(yùn)用新奧法原理，考慮圍巖自身承載能力，可在坑道爆破后盡早采用單噴或噴錨作初期支護(hù)，隨即連續(xù)量測(cè)位移，判定圍巖基本穩(wěn)定時(shí)間，再進(jìn)行二次支護(hù)，這樣可以建成較經(jīng)濟(jì)的襯砌結(jié)構(gòu)。
現(xiàn)代高度競(jìng)爭(zhēng)的地下采礦與隧道工程要求成本集約，安全開鑿與巖石加固等程序步驟。采礦的機(jī)器設(shè)備必須安全可靠，并緊密跟隨工業(yè)持續(xù)提高的生產(chǎn)力與飛速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)步伐。掘進(jìn)機(jī)開挖法正在不斷研究改進(jìn)，并生產(chǎn)出各種新機(jī)械,其應(yīng)用有廣闊前景。液壓鑿巖機(jī)不斷更新完善,使隧道開挖進(jìn)度大大提高。光電測(cè)量?jī)x器和激光導(dǎo)向設(shè)備的使用，使長(zhǎng)隧道施工精確程度有所提高。目前，航空勘測(cè)、遙感技術(shù)、物探技術(shù)、巖層中應(yīng)力應(yīng)變的量測(cè)技術(shù)、電子計(jì)算機(jī)技術(shù)等的廣泛應(yīng)用，使隧道勘測(cè)設(shè)計(jì)技術(shù)水平也有很大提高。精確爆破技術(shù)，水平鉆探技術(shù)和預(yù)灌漿技術(shù)的不斷提高，有可能提高隧道開挖過(guò)程的安全性，并能保證隧道工程的質(zhì)量。
