摘要
我國在隧道設計理論和施工技術上也已形成了具有獨立觀點以及設計施工方法的隧道建設思想體系，及時總結并建立適應我國國情與技術發(fā)展水平的隧道修建方法很有必要，它將有助于推動我國隧道及地下工程建設各項研究工作的開展。
中國是世界上隧道及地下工程數(shù)量最多、地質(zhì)最復雜、發(fā)展最快、穿越各種水文地質(zhì)最多、施工難度最大、施工水平最高的國家。我國隧道及地下工程建設者在經(jīng)歷了數(shù)十年的工程實踐之后的今天，在隧道設計理論與施工技術上，均取得了很大的進步與科研成果。這些成果，在我國隧道及地下工程建設中正發(fā)揮著積極的作用。其中，在隧道設計理論和施工技術上也已形成了具有獨立觀點以及設計施工方法的隧道建設思想體系，及時總結并建立適應我國國情與技術發(fā)展水平的隧道修建方法很有必要，它將有助于推動我國隧道及地下工程建設各項研究工作的開展。
一、隧道及地下工程建設理念
（1）地下工程是不可逆工程，不具備拆除重建的條件，因此必須是遺產(chǎn)工程，而不允許是遺憾工程和災害工程。
不合理工期、不合理造價、限額設計、輕方案研究是產(chǎn)生根本性遺憾之源；取消單洞建設，修建雙洞、多洞或局部多洞，可實現(xiàn)長隧道設計施工和解決施工安全通風難題，實現(xiàn)快速開挖；用技術條件取代規(guī)范，多搞指南少搞規(guī)范，為創(chuàng)新構建平臺。
（2）地下工程是風險性很大的工程，必須實事求是，科學進行風險性評估。
在隧道及地下工程建設過程中，應對可行性研究階段、初步設計階段、施工階段、運營階段進行全過程、全方位的風險分析與評估。評估內(nèi)容與順序依次為施工安全評價，施工質(zhì)量評估，環(huán)境評估，最后才是施工進度和施工成本評估。
（3）必須進行信息化動態(tài)反饋設計。通過對不同圍巖的改進，進行支護參數(shù)的調(diào)整，確保施工安全。不改變設計的觀點是違背地下工程特點的。
毛澤東主席在１９６５年對北京地鐵建設的批示是“精心設計、精心施工，在建設過程中一定會有不少錯誤失敗，隨時注意修正”。隧道工程不定因素很多，設計者必須實事求是，及時修改圖紙，這是衡量設計水平的標準。
（4）合理工期、合理造價、合理合同、合理施工方案，是檢驗隧道建設是否符合科學發(fā)展觀的四條標準。
如蘭渝線３２ｋｍ的關角隧道設計時，考慮了方案一：?。裕拢停@爆法施工新模式；方案二：利用二線導洞快速施工＋橫通道模式，取消費工費時、造價高、向上運輸?shù)男本O置方式。由此說明方案的研究非常重要。
（5）風險責任主體與風險轉(zhuǎn)化。國際隧道工程保險集團對施工現(xiàn)場發(fā)生安全事故原因的調(diào)查結果表明，將施工方作為工程安全的唯一主體是不對的。我國目前五個建設階段的風險界定不清，而這些風險往往到施工時才反映出來，由施工方完全承擔這些風險是不合理的。
（6）鐵路線路選線。線路選線應多靠山區(qū)，少占良田。要提高線路標準，勢必產(chǎn)生許多長隧道，隧道數(shù)量大幅增加，平均隧道長度占有量是全線的３０％～６０％，如蘭州至重慶（渝蘭線）隧道長度占全線總長約６０％。為了滿足快速、重載，線路標準提高的辦法是減少展線，以長大隧道取代。如關角隧道原展線至山頂，原用３ｋｍ隧道通過，后裁彎取直，降坡拉直，用３２ｋｍ的新關角隧道取代。
（7）從保護環(huán)境的角度出發(fā)，鐵路進入城市必須進入地下，修建地下聯(lián)絡線和地下車站，大大增加了鐵路的修建難度和成本。目前，正在石家莊、深圳躈田、天津車站進行試驗。鐵路地下站和地鐵實現(xiàn)垂直換乘，方便乘客。
（8）車站設計采用客貨分離，“客內(nèi)貨外”，即客流車站設在市區(qū)，貨運車站設在郊外，貨流用地下支線進入市區(qū)，避免大量貨運汽車進城，以保護城市環(huán)境，節(jié)約石油資源。
（9）兩個單洞線間距應盡量減小，以節(jié)約地下空間，采用巷道式射流通風方式進行施工通風，可實現(xiàn)堵頭長距離無軌運輸快速施工。
二、隧道及地下工程設計原則
1.兩個單線隧道方案優(yōu)于單洞雙線隧道方案
長隧道的施工，通風是關鍵。鉆爆法施工時，有軌運輸堵頭通風最大長度７～８ｋｍ，無軌運輸堵頭通風最大長度３．５ｋｍ。
采用平行雙洞，施工通風可采用射流巷道式通風新模式，堵頭通風長度可達１０ｋｍ以上，并且效率高、省電、經(jīng)濟性好。從設備投入和快速施工的角度考慮，有軌運輸設備投入大，管理復雜，充電電池滿足不了長距離運輸；無軌運輸設備投入小，配合洞內(nèi)射流巷道通風，是快速施工的最好模式。
鑒于以上分析，建議長大隧道應優(yōu)先選用兩個單線隧道設計方案?？蓪崿F(xiàn)不需任何斜、豎井即可進行特長、長隧道的安全與快速施工。此方案不破壞山體環(huán)境，并大大方便建設過程和建成后的運營，尤其在軟弱、巖溶、煤系、淺埋、大變形地層施工中，在減少施工風險和工程投資方面都將更加有益。這種方案也包括單洞雙線加貫通平導的設計方案。
若必須要用單洞雙線隧道，且不設平行導坑，采用無軌運輸模式，則設計長度應小于或等于７ｋｍ；不設平導，有軌運輸模式，則設計極限長度應小于或等于１５ｋｍ，但設備投入比無軌運輸多２．５億元以上（以極限長度計算）。綜合比較，該方案風險大，不經(jīng)濟。折中方案是單洞雙線隧道加全貫通的平導方案，但該方案更貴。
2.隧道縱坡設置問題
（1）應高位選線（如南昆線），可避免許多災害。
（2）禁止在巖層交界面上選線，如福田車站上軟下硬，很難施工。
（3）富水地區(qū)必須采用人字坡，以利于防災和排水。富水是指水量大于２臺抽水泵最大抽水量。
（4）鐵路進城市應按深埋選線，以減少對環(huán)境和運營的破壞。如采用明挖法施工，則會對周圍環(huán)境、運營安全影響很大；穿越城市交通路口，若采用蓋挖逆作法施工，則會嚴重影響城市交通和環(huán)境，而應選用淺埋暗挖法。
3.隧道輔助導洞設置問題
（1）利用平導增設工作面，不設斜、豎井施工。此外，增設多條平導和橫洞，也是解決施工通風問題的最好方案。如我國的終南山特長隧道、瑞士的阿爾卑斯山隧道都是采用這種理念，沒有設斜、豎井。
（2）深層巖溶及富水地區(qū)，應增設泄水洞并將其與原有大流量的溶洞相連，對高水壓進行釋能減壓，以利施工、營運安全。
（3）采用平行雙洞射流通風模式，可解決長大隧道不設斜、豎井施工通風難題。在采用無軌運輸模式下，施工通風堵頭可達１０ｋｍ以上。
（4）應分施工標段考慮施工通風方式，不允許采用ＴＢＭ施工中以單條隧道為一個標段的施工方法，人為造成單洞通風困難。
4.支護結構設計原則
（1）初期支護是保證施工安全的關鍵，要有足夠的剛度和強度，以承受二次襯砌施作前施工期間的全部土壓力荷載。不計水壓力（以繞排降壓），不存在二次襯砌緊跟的規(guī)定。
（2）深埋隧道ＩＶ、Ｖ、ＶＩ級圍巖，按普式拱理論計算圍巖壓力；Ｉ～ＩＩＩ級圍巖，按２～２．５ｍ厚爆破松動圈計算圍巖壓力。
（3）初期支護由噴混凝土、鋼筋網(wǎng)、鋼拱架、縱向連接系及鎖腳錨管組成，形成永久承載結構，二次混凝土襯砌作為安全儲備。
（4）不同圍巖支護結構的穩(wěn)定性，由初期支護設計進行調(diào)整，可加強或減弱。當在開挖面后方５～６倍洞徑處，量測數(shù)據(jù)證明圍巖已穩(wěn)定時，方可進行二次襯砌邊、頂?shù)幕炷凉嘧?。二次襯砌分三次施工：首先進行底板和仰拱混凝土施工，距工作面長度以不影響開挖所需的長度為原則；其次進行邊墻基礎混凝土襯砌，須遲后２～４倍洞徑底板和仰拱施工，目的是增加初期支護的安全系數(shù)；最后是采用模板臺車進行邊墻、拱頂?shù)哪Ｖ炷烈r砌。
（5）二次襯砌作為安全儲備，從有利百年大計出發(fā)可不設鋼筋（當斷面輪廓為小偏心受壓時），襯砌厚度一般定為３０～４０ｃｍ，不隨圍巖改變而改變。
（6）初期支護的設計。Ｉ～ＩＩＩ級圍巖可按ＩＩＩ級圍巖設計，有鋼拱架的地方可不設錨桿，而在接頭處設置鎖腳錨管；Ｖ級圍巖按ＶＩ級圍巖設計；ＩＩＩ級圍巖局部破碎段設置錨桿和鋼筋網(wǎng)，作為臨時加固的手段。因為錨桿在設計計算中無法作為支護結構來考慮，及時施作錨桿的時空效應也很難實現(xiàn)。軟巖中隧道拱部不設系統(tǒng)錨桿原理如圖１所示。
圖１ 軟巖中隧道拱部不計系統(tǒng)錨桿原理示意圖
B-平衡拱寬度（ｍ）；f-普氏系數(shù)；φ-圍巖摩擦角
在圍巖級別為ＩＶ級及以上的軟弱圍巖中，巖石抗壓強度低（f值亦?。?，隧道開挖形成的平衡拱（摩擦拱）高度h很大，拱部需要設計很長的錨桿，才能夠深入穩(wěn)定圍巖中起到錨固作用。然而，這個尺度對于隧道施工而言過大，難以施工，并且還會帶來很大的安全風險。目前，３ｍ、４ｍ長度的系統(tǒng)錨桿設計存在以下問題：①沒有錨固點，起不到錨固作用；②施工環(huán)境惡劣，作業(yè)不安全；③施作拱部錨桿時將產(chǎn)生對不穩(wěn)定圍巖的進一步破壞，不利于保護圍巖承載能力。因此，在這種情況下不應設計拱部錨桿。在工程實踐中建議，ＩＩＩ級圍巖可根據(jù)圍巖狀態(tài)現(xiàn)場確定錨桿，ＩＶ、Ｖ級圍巖不設計拱部系統(tǒng)錨桿，ＶＩ級及以下圍巖需進行特殊支護結構設計。
（7）結構防水設計。全隧道不設變形縫；防水隔離層設至邊墻底基礎上，不允許全包；隔離層背后設系統(tǒng)盲管，與兩側(cè)排水溝形成排水系統(tǒng)；取消止水帶和中部排水溝，施工縫處設置ＢＷ防水條。
（8）在二襯及防水板鋪設前應完成初期支護及背后充填灌漿的作業(yè)，確保二次襯砌在初期支護無滲漏水的條件下施工。應增設初期支護背后注漿的工序和費用。
（9）高地應力地段應采用圓形輪廓及襯砌的結構形式，這是高應力區(qū)隧道設計最簡單、高效的方法。
三、隧道及地下工程施工方法
在隧道修建方法中，根據(jù)不同的結構用途、水文地質(zhì)條件、周邊環(huán)境要求、安全風險分析、成本投入、工程規(guī)模、我國國情等條件，以及支護結構設計理論的不同，誕生出不同設計、施工特點的中國隧道及地下工程修建方法，其主要有鉆爆法、淺埋暗挖法、明挖法、掘進機法、盾構法、沉埋管段法和輔助工法。
（1）鉆爆法。該法是以鉆孔、裝藥、爆破為開挖手段，以圍巖—結構共同作用為支護設計理論，采用復合式襯砌結構，以鉆爆開挖作業(yè)線、裝渣運輸作業(yè)線、初期支護與防排水作業(yè)線、二次模筑襯砌作業(yè)線、輔助施工作業(yè)線為特點的重要、應用極廣、首選的隧道施工方法。
（2）淺埋暗挖法。該法是針對隧道埋深淺，多在軟弱地層中穿過，環(huán)保要求高，施工難度大，強調(diào)保護、提高圍巖的自承能力，按照“管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、快封閉、勤量測”的“１８字方針”，采用復合式襯砌和中小型機械開挖，應用多種輔助工法為特征的、重要的、首選施工方法。
（3）明挖法。該法以基坑開挖為特點，以支擋隧道側(cè)向壓力與基坑底部圍巖抗滑涌為支護設計理論，進行圍護結構作業(yè)、支撐體系作業(yè)、分層分段土方開挖作業(yè)，同時進行主體結構施作，回填覆蓋作業(yè)的常用且影響環(huán)境的一種施工方法。
（4）掘進機法。該法以開敞式掘進機破巖，開挖、支護過程為一體的自動化為特征，以圍巖自承為主的支護設計理論和復合式襯砌結構，適用于硬巖特長隧道的施工方法。
（5）盾構法。盾構機是進行流塑軟弱、不能自穩(wěn)圍巖的開挖支護機械，該法以高度自動化為特征，以圍巖—支護共同作用為支護設計理論，適用于不穩(wěn)定地層的施工方法。該法適用于隧道長度不小于６ｋｍ的隧道開挖，此條件下的開挖最經(jīng)濟合理。小于１～２ｋｍ的隧道，使用該法需反復拆裝、搬運，對盾構壽命和快速開挖不利。
（6）沉埋管段法。該法以預制的方法分段形成隧道主體結構，以水下基槽開挖、浮運、沉放、對接、回填及輔助作業(yè)為特征，是隧道施工安全性很高的方法，適用于水流平緩、基底軟弱的水下隧道施工。
（7）輔助工法。在各種施工方法中，為滿足安全、快速、環(huán)保等目的，而對軟弱圍巖和地下水進行處理，保證圍巖穩(wěn)定的一系列技術方法。其應用范圍涉及前面６種主要施工方法。每種施工方法都需要輔助工法配套，隧道才能安全優(yōu)質(zhì)建成。
四、主要施工方法要點
（一）鉆爆法
（1）洞門前不設路塹，必須早進晚出，不破壞山體環(huán)境。
（2）全隧道不設變形縫，特殊地段設置誘導縫，８級地震區(qū)在洞口段４０～５０ｍ處設減震縫。
（3）必須重視巖溶地區(qū)的綜合地質(zhì)超前預報，長短結合以短為主，預報前方不小于３０ｍ的長度范圍，橫向預報隧道周邊外１倍洞徑，作為工序列入。
（4）初期支護要強，承受部分水壓和全部土荷載，淺埋和海底隧道則承受全部水荷載和圍巖荷載，二次模筑襯砌作為安全儲備，應優(yōu)化斷面輪廓滿足小偏心受壓要求，取消二次襯砌鋼筋，既節(jié)約，又能夠提高結構百年壽命。
（5）采用網(wǎng)構鋼拱架，取消型鋼拱架，靠近工作面的第一、二排鋼拱架不受力，由于受開挖面和隧洞拱效應的作用，工字鋼背后的混凝土噴不上，易產(chǎn)生滲漏水，工字鋼寬度小于高度造成強度、剛迷瑨ド厝潡度、穩(wěn)定度不等，極易扭曲剝離。
（6）初期支護由鋼筋網(wǎng)、鋼拱架、噴混凝土組成，鋼拱架接頭連接處設鎖腳錨管（灌漿）。
（7）在軟弱地層中取消系統(tǒng)錨桿；頂部錨桿施作危險，處于圍巖脫離區(qū)，不論地層軟硬，均應取消。
（8）軟弱及有水地層應采用潮噴混凝土，不提倡濕噴混凝土。
（9）應采用復合式襯砌結構形式，初期支護和二次模筑襯砌之間必須設防水隔離層，防水板采用半包（仰拱不設防水板），不采用全包（全斷面設封閉的防水板），以保證二次襯砌不受水壓。采用無釘鋪設防水板，無紡布后部必須設置系統(tǒng)排水盲管，將水排入邊溝。
（10）取消中部排水溝。將水引入道床下的理念是錯誤的，實踐證明，這樣做施工難度大，破壞圍巖嚴重，易堵塞，建成后翻漿冒泥，難維修，造成道床開裂，承載力下降。
（11）輔助坑道的設置，應首先考慮設置平行導坑，反對多設斜、豎井的長隧短打法。據(jù)統(tǒng)計，平導可使正洞開挖速度提高２倍，而斜井施工速度是正洞的１／２，豎井施工速度是正洞施工速度的１／１０～３／１０。平導設置更有利于射流巷道施工通風，可實現(xiàn)長距離隧道施工，堵頭施工采用無軌可實現(xiàn)大于或等于１０ｋｍ的通風長度。
（12）軟弱圍巖宜采用正臺階法施工，臺階長度為１～１．５倍洞徑，摒棄長、中、微臺階施工?？紤]圍巖穩(wěn)定及施工工藝可行，第一個上臺階高度以２．５ｍ為宜，小導管長度為臺階高度加１ｍ。
（13）支護結構施工順序應遵循初期支護從上向下施作，二次模筑襯砌則從下向上施作。
（14）隧道宜近不宜聯(lián)。設計宜采用小間距隧道，兩隧道結構外之間圍巖的夾層厚度可小到０．５ｍ左右。
（15）大斷面硬巖隧道宜采用小導洞超前爆破，可提高后部擴大速度２倍以上，可減震３０％，取消預裂爆破。
（16）長大雙洞隧道宜采用巷道式射流通風技術，洞口壓入式通風作為初期施工方案。
（17）堅持動態(tài)設計、動態(tài)施工、動態(tài)管理，設計人員應尊重施工信息，及時修改設計。
（18）設計人員應提高業(yè)務素質(zhì)，在設計上應有新理念，采用新技術、新工藝、新材料、新設備、新儀器進行設計創(chuàng)新，反對抄襲圖紙。
（19）要實事求是，確定合理工期，合理造價，合理施工方案，合理施工合同。
（20）要建立循環(huán)經(jīng)濟的理念，要有系統(tǒng)地下工程的理念，要有方便運營維修的理念，要有保護環(huán)境的理念。
（21）隧道頂部允許塌方空洞的存在，拱頂上方只需要有２ｍ厚的土層保護即可。
（22）從鉆爆法施工安全的要求出發(fā)，應采用雙洞方案，分洞運行。尤其在困難特殊地層，雙洞方案更利于避難、通風和無軌運輸。
（23）洞內(nèi)不宜設軌枕板道床，而應采用整體道床或短軌枕整體道床。
（二）淺埋暗挖法
（1）根據(jù)地層情況、地面建筑物特點及機械配備情況，選擇對地層擾動小，經(jīng)濟、快速的開挖方法。
若斷面大或地層較差，可采用經(jīng)濟合理的輔助工法和相應的分部正臺階開挖法；若斷面小或地層較好，可用全斷面開挖法。
（2）應重視輔助工法的選擇，當?shù)貙虞^差、開挖面不能自穩(wěn)時，采取輔助施工措施后，仍應優(yōu)先采用大斷面開挖法。
（3）應選擇能適應不同地層和不同斷面的快速開挖方法，為快速施工創(chuàng)造條件。設備投入量一般不少于工程造價的１０％～１５％。
（4）施工過程的監(jiān)控量測與反饋非常重要，必須作為重要的安全監(jiān)控措施，認真推廣。
（5）工序安排要突出及時性，應嚴格執(zhí)行“１８字方針”。
（6）提高職工素質(zhì)，組織綜合工班進行作業(yè)，施工全過程應嚴格紀律、嚴格工藝、嚴格管理。
（7）系統(tǒng)采用小導管超前支護技術，靠近工作面架設的第一、二排鋼拱架，是不受土體壓力的，壓力增長速度小于網(wǎng)構拱架噴混凝土后承載力的增長速度，不存在工字鋼承載快于網(wǎng)格拱架的論點。
（8）設計采用“８”字形格柵拱架，做到在狓、狔兩個方向?qū)崿F(xiàn)等強度、等剛度、等穩(wěn)定度，取代工字鋼。由加載破壞試驗知，網(wǎng)格拱架噴射混凝土后承載力提高１０倍，工字鋼則提高４倍。
（9）開挖方法采用正臺階環(huán)形開挖留核心土，第一個臺階?。玻担砀?，小導管長度應是臺階高度加１ｍ。
（10）采用監(jiān)控量測技術控制地表下沉和防塌方是該法最可靠、最核心、最重要的組成內(nèi)容。
（11）突出快速施工，考慮時空效應，做到４個及時，即及時支護、及時量測、及時反饋、及時修正。
（12）采用復合式襯砌結構，初期支護由噴射混凝土、鋼筋網(wǎng)、網(wǎng)構鋼拱架組成。鋼拱架連接處設索腳錨管與鋼拱架焊接，形成初期支護。設鋼拱架的地段一般不設錨桿。
（13）淺埋暗挖法“１８字方針”是施工的原則和要點的精辟總結，即管超前、嚴注漿、短進尺、強支護、早封閉、勤量測。
（14）二次模筑施作時間必須在初期支護系統(tǒng)穩(wěn)定后方可進行，通過量測發(fā)現(xiàn)，不能收斂時必須采用輔助工法和加強初期支護法，穩(wěn)定一次結構。不允許二次模筑襯砌緊跟。
（15）必須遵循信息化反饋設計、信息化施工、信息化動態(tài)原理。
（16）在有水、不穩(wěn)定地層中應用淺埋暗挖法時，要采用以注漿堵水為主，以降水為輔的原則。采用劈裂注漿加固和堵?。福埃サ乃矗档簦玻埃サ纳倭苛严端?，以達到減少地表下沉的目的。
（17）選擇適宜的輔助施工工法。常用的輔助施工工法有環(huán)形開挖留核心土、噴射混凝土封閉開挖工作面、超前錨桿、超前小導管支護、超前小導管周邊注漿支護、設置上臺階臨時仰拱、跟蹤注漿加固地層、水平旋噴超前支護、洞內(nèi)真空泵降水、洞內(nèi)超前降排水、洞內(nèi)外深井泵降水、地面高壓旋噴加固、先注漿后凍結法。
（18）大跨施工應選擇變大跨為小跨的施工方法，如ＣＤ法、雙ＣＤ法、柱洞法、中洞法、側(cè)洞法等，禁止大跨中部拉槽施工。
（19）長管棚的直徑要和地層剛度相匹配，當其直徑超過１５０ｍｍ時，設置長管棚對控制地表下沉的作用很小。
（20）軟弱地層有水地段，隧道宜近不宜聯(lián)，雙聯(lián)拱、多聯(lián)拱結構盡量少用。
（三）明挖法
（1）做好地下水的處理。以堵為主造價高、以排為主影響環(huán)境，要因地制宜，排、堵結合，綜合考慮。
（2）合理選擇圍護結構的類型、設計參數(shù)及入土深度，這是確?；影踩┕さ闹匾獌?nèi)容。
（3）合理選擇支撐體系，當基坑寬度大于２０ｍ時，盡量不設中間柱，同時第一道橫撐應優(yōu)先考慮采用混凝土支撐；在橫撐支點部位應采用“八”字形斜撐，以提高水平橫撐的穩(wěn)定性，該支撐可實現(xiàn)４０ｍ左右寬基坑中不設中間柱；在有震動荷載影響及特殊凈空要求時，應開發(fā)應用新型抗震錨索及可拆除錨索。
（4）重視基坑開挖與支護時空效應問題。合理進行開挖、橫撐支護、結構三維空間尺度選擇，縮短開挖和支護時間，減小時空效應對基坑穩(wěn)定性的影響，分層、結構底板分段長度應隨地層好壞而改變。
（5）重視對基坑周邊地面及地中構筑物的保護，對高風險基坑段地面動、靜荷載實施風險預警動態(tài)信息化管理，嚴防發(fā)生事故。
（6）重視軟巖基坑底部圍巖加固，提高基底圍巖的承載力。
（7）結構底板施工應緊跟開挖面，及時分段開挖，分段施作底板，以穩(wěn)定基坑。
（8）開展信息化設計與施工，以監(jiān)控量測指導設計與施工。
（9）基坑外四周寬度應大于基坑圍護結構的入土深度，施工期間不允許有動載車輛在該范圍內(nèi)運行，防止重大垮塌事件發(fā)生。
（四）掘進機法
（1）ＴＢＭ施工方法，機械購置、運輸、組裝、解體等費用高，機械設計制造時間長，初期投資高，因此很難用于短隧道；施工途中不能改變開挖直徑，不適用于變截面和異形斷面的地下工程開挖；對地質(zhì)的適應性較差，多用于硬質(zhì)、單一巖性圍巖工程。對軟弱圍巖還存在不少問題；對硬巖，當強度超過２００ＭＰａ后，刀具成本急劇增加，開挖速度也降低。選擇ＴＢＭ施工方法時應考慮以上這些因素。
（2）ＴＢＭ的選用條件是隧道連續(xù)掘進長度應大于２０ｋｍ，短于６～１０ｋｍ長的隧道掘進是不合理選擇。
（3）ＴＢＭ直徑選擇不宜太大，從造價、運輸、用電量、機械可靠度等因素考慮，直徑應小于１２ｍ。小直徑ＴＢＭ（≤５ｍ）超前施工，后部鉆爆法擴大是最經(jīng)濟、快速的施工方法，月單口掘進可大于６００ｍ。
（4）在ＴＢＭ施工中，采用護盾式ＴＢＭ時，是利用管片的反力來推進，當?shù)貙哟嬖谳^大地壓時，尤其在軟弱破碎地層，將導致掘進刀盤和盾殼被卡住而無法脫困，因此應充分考慮地壓的作用。
從目前的技術水平看，在斷層破碎帶、軟弱泥巖及膨脹性地質(zhì)中，地壓作用很大，掌子面難以自穩(wěn)的情況下，采用護盾式ＴＢＭ法施工是極為困難的，工程失敗的實例很多。由于該機型長徑比大于１，調(diào)節(jié)掘進方向困難，及時支護做不到，后部管片造價高，機型比開敞式貴３０％，經(jīng)常出現(xiàn)卡死現(xiàn)象。為此，建議不采用護盾式ＴＢＭ。
（5）工程實踐證明，開敞式ＴＢＭ最適于軟、硬圍巖。它不怕地層變化，調(diào)方向容易，后部采用經(jīng)濟、支護參數(shù)調(diào)節(jié)靈活的噴網(wǎng)鋼拱架襯砌，能做到及時支護，不會卡死，經(jīng)濟適用。建議采用開敞式機型。
（6）ＴＢＭ開挖時，刀具的磨耗問題是永遠存在的。在巖石單軸抗壓強度大于１００ＭＰａ的地質(zhì)條件下，刀具的消耗很大，在經(jīng)濟上不太有利。對于局部抗壓強度超過３００ＭＰａ的超硬巖，刀具和刀盤的消耗過大，不經(jīng)濟；適合的強度約在５０～１５０ＭＰａ最快。大于１５０ＭＰａ的巖石地段，可用鉆爆法施工，ＴＢＭ穿過的混合方法。
（7）節(jié)理、層理、片理對ＴＢＭ開挖效率影響極大。裂隙適度發(fā)育的巖層，即使抗壓強度大，也能進行有效率的開挖。
（8）由于ＴＢＭ是集機、電、液于一體的高度機械化設備，要求技術、維修、管理人員各方面的素質(zhì)要高。
（五）盾構法
（1）盾構法施工的關鍵。
盾構法施工的關鍵是盾構機的選型，主要考慮地質(zhì)條件、地下水壓狀況、周邊環(huán)境及場地條件等，以確定盾構對地層的適應性，還應考慮連續(xù)掘進長度是否不小于６ｋｍ；盾構刀盤設計是合理掘進的重要條件。
（2）盾構分類。
盾構分為無刀盤和有刀盤兩大類。
無刀盤盾構稱為開敞式簡易盾構，人可以站在平臺上采用小型機具或人工進行地層開挖。根據(jù)網(wǎng)格形態(tài)不同，可將其分為開敞網(wǎng)格式盾構、開敞正臺盾構、ＣＤ開敞格柵式盾構、雙ＣＤ開敞格柵式盾構、插刀式盾構等。
有刀盤盾構則是安裝了具有隧道掘進功能的刀盤，機械化程度和造價更高的一類盾構機。根據(jù)其穩(wěn)定工作面方式的不同，分為土壓平衡式盾構、泥水平衡式盾構、泥水加局部氣壓平衡式盾構。
（3）盾構類型的選擇。
無刀盤盾構適用于：①無水或少水地層的隧道，地層自穩(wěn)性較好；②降水后地表下沉不大的砂卵石地層、黃土地層。無刀盤盾構具有性價比好，易國產(chǎn)化，造價比有刀盤便宜一半以上的特點；各種輔助工法易于配合應用，可以適應北方不同地層和穿越各種地下障礙物的超前處理。
有刀盤盾構又分為盤形刀盤和輻條式刀盤兩種。盤形刀盤適用于中硬巖有水的隧道，土壓力、泥水壓力僅部分穩(wěn)定工作面；輻條式刀盤適用于有水軟弱地層。土壓、泥水壓易平衡工作面，對刀盤刀具的磨耗也小，應優(yōu)先采用輻條式。
（4）平衡式盾構施工要點。
①在軟、稠的黏質(zhì)粉土和粉砂的土層，最適合使用土壓平衡式盾構機。根據(jù)土層的稠度，有時不需要水或只需要加很少量的水和泡沫劑。通過刀盤旋轉(zhuǎn)在開挖室內(nèi)的攪拌，使十分黏稠的土層變成塑性好的泥團，以利于平衡工作面和螺旋輸送機出渣。
②大塊（大于２０ｃｍ的塊石）砂卵石地層不適用泥水加壓式盾構。
③泥水加壓平衡盾構對于不穩(wěn)定的軟弱地層或地下水位高，含水砂層、沖積層、洪積層等流動性高的土質(zhì)，使用效果較好。泥水加壓盾構具有土層適應性強、對周圍土體影響小、地面沉降小、施工機械化程度高、刀頭磨損小、適應長距離推進等優(yōu)點。實踐證明，在砂層中進行大斷面、長距離推進的盾構機，用泥水加壓式盾構機效果較好，可實現(xiàn)長距離不換刀或少換刀，快速掘進的要求。
④泥水加壓盾構存在盾尾漏水、難以確認開挖面狀態(tài)，還需要較大的泥水處理場地、造價高等缺點。
⑤盾構機連續(xù)掘進應不小于６ｋｍ。短距離掘進時，拆吊對工程造價、盾構機效率的影響很大。
⑥水下隧道在軟弱地層宜采用氣墊式泥水盾構，安全、操作風險小。
（5）水底公路隧道盾構直徑的確定。
通過技術研究與經(jīng)濟性對比，結合我國經(jīng)濟實力與國情，提出以下看法：
①雙向４車道直徑１１．４ｍ左右的盾構安全風險小、經(jīng)濟（約合人民幣１．３億元／臺）。國內(nèi)外成功的水底公路隧道盾構直徑多在１２ｍ左右。實踐證明，該直徑的盾構在制造、施工及運營方面的風險較小，較經(jīng)濟。
②雙向６車道直徑１５ｍ左右的盾構在制造、組裝、調(diào)試、運輸?shù)确矫娴娘L險較大，制造成本很高，價格昂貴（約合人民幣３～３．５億元／臺）。
大直徑盾構掘進壓力平衡操作不易控制，施工風險大，且采用大直徑盾構需加大埋深，縱坡較長，上部空間浪費很大，另想別用，很困難。
（6）盾構機設計、制造必須以工程為依托，以施工單位為主體，機械制造必須符合工程特點，簡單、可靠、適用、經(jīng)濟。
（7）盾構始發(fā)與到達的基本目標，是防止破除洞門過程中的地層失穩(wěn)及防止地下水噴涌，因此考慮地層、地下水、盾構類型、覆土厚度、作業(yè)環(huán)境、洞門密封等條件來選擇盾構始發(fā)與到達方法，尤其應重視進、出豎井前的地層加固和地層與豎井間的堵水注漿質(zhì)量。
（8）盾構掘進過程中應做到“三有序、三平衡、三平穩(wěn)”，即施工組織管理有序、機械保養(yǎng)有序、信息管理有序，泥水壓力平衡、注漿壓力平衡、注漿量與進尺平衡，盾構掘進姿態(tài)平穩(wěn)、管片拼裝平穩(wěn)、推進速度平穩(wěn)。
（9）為確保盾構法隧道的耐久性與降低施工、運營階段的安全風險，一般應在管片襯砌內(nèi)增加二次襯砌。盾構法隧道設計壽命周期一般為１００年。根據(jù)日本的研究成果，管片保護層厚度應大于５～７ｃｍ，而且管片接縫防水壽命周期一般不超過４０年，同時考慮管片襯砌結構為非穩(wěn)定結構，當軟土地層失去局部抗力時會引起整體隧道失穩(wěn)與破壞?；谝陨弦蛩乜紤]，從工程百年大計出發(fā)，應該增加二次混凝土襯砌，最少應預留增加二次襯砌的空間，為以后隧道補強提供有利條件。目前，地鐵結構所采用的盾構直徑應增大０．６ｍ，以確保二次襯砌的空間。
（六）沉埋管段法
在我國沉埋隧道的工程實踐中，大量使用的是鋼筋混凝土沉管法。對于該法，一些值得關注的問題如下。
（1）施工期沉管的抗浮系數(shù)不宜小于１．０５。沉管的抗浮與起浮是一對矛盾，處理不好將導致事故，國內(nèi)外均有這方面的經(jīng)驗教訓。過小的取值將可能招致沉管在施工中復?。ǔ凉苌细。┑陌踩珕栴}。
只有當沉埋管段的重力大于浮力時，沉管才能下沉。一般沉管重力應大于浮力的１０％。沉管真正壓在地基上的荷載不大，這也是沉管法可以在較軟弱地基上修建的原因，但要考慮液化的可能，不宜放在粉細砂層上。
（2）在有巖石基層的地層，不宜采用沉埋管段法。因水下爆破開挖基槽難度較大，造價很高，工期也不可控。
（3）鋼筋混凝土沉埋管段的制作，是該法的關鍵技術難題。為從工藝方法上確保整個管段在施工、沉放、運營各階段不滲、不漏、不裂、均質(zhì)、耐久，則需要認真確定施工分段、流程、后澆帶、底板鋼筋混凝土是否采用鋼板加截釘?shù)幕旌辖Y構，以消除０．１５～０．２ｍｍ的裂縫存在。
（4）管段安裝正確后，從底板向基底地層，認真做好基坑回填和注漿，確保管段下部沒有空洞。
（5）管段之間的防水接頭，應考慮采用剛?cè)峤宇^，最終接頭也稱合攏接頭，宜設在岸邊或豎井壁連接處。
（6）管段之間的連接，管段和豎井的連接，以及管段內(nèi)新增的壓重、車輛荷載、管頂和管側(cè)的回填重量等，所產(chǎn)生的縱向沉降曲線，應進行量測和調(diào)整到運營條件要求的程度。實施中，可通過基底注漿孔進行基底回填注漿，實現(xiàn)整條沉管的受力均勻和整體穩(wěn)定。
（7）合理確定隧址處的地震烈度。地震烈度的確定是沉管隧道結構地震荷載計算的依據(jù)。地震烈度如何科學地確定，需要認真研究。目前，有的地區(qū)依據(jù)一千多年來的實際觀察記錄中的最大值，作為未來１００年的烈度計算值是否合理，是否有必要在設計荷載上層層加碼，值得商榷。
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