漫谈矿山法隧道技术第九讲——隧道开挖和支护的方法

关宝树

(西南交通大学， 四川 成都 610031)



漫谈矿山法隧道技术第九讲
——隧道开挖和支护的方法

关宝树

(西南交通大学， 四川 成都 610031)

强调对隧道开挖和支护关系的基本认识：开挖和支护是隧道施工的2大基本工序，开挖的基本原则就是把对周边围岩的松弛降低到最小限度，弹性变形和少许塑性变形是容许的，超过围岩极限应变变形(过度变形或松弛)的场合需要依靠各种支护对策。开挖和支护有先挖后支和先支后挖2种模式，一般采用前者，当开挖后隧道围岩不稳定时，采用后者。随着施工技术的进步、采用大型施工机械的要求和大断面隧道的出现，对隧道开挖方法选择的观点有了极大变化：1)在选定开挖方法时，要以大断面开挖为指向，围岩条件不是唯一的决定因素； 2)尽可能不采用施工中含有需要废弃的和临时性作业的分部开挖法； 3)把机械开挖法与分部开挖法相结合，如TBM导坑超前扩挖法，在欧洲和日本等国已经成为大断面隧道施工的基本方法； 4)在同一座隧道，开挖方法频繁变化，既不经济也不安全，主张在全隧道中(除洞口段外)采用同一种开挖方法——全地质型开挖方法，如全断面法或台阶法，当围岩条件剧烈变化时，采用注浆、超前支护等应对措施。介绍日本、美国和欧洲等国规范、指南推荐的隧道开挖方法概况：1)日本从隧道围岩级别、洞口段和洞身段等方面分类，给出隧道相应的开挖方法，基本以全断面法和台阶法为主；在断面比较大、比较长的隧道，采用TBM导坑超前扩挖法。2)美国把围岩分为岩质围岩和土质围岩2大类，其推荐的开挖方法基本相同，即全断面法、台阶法和中隔壁法，仅采用的支护方法不同。3)欧洲各国由于围岩条件总体比较好，多采用全断面法和台阶法。归纳选择开挖方法的基本条件：施工条件、围岩条件、隧道断面面积、埋深、工期和环境条件。

隧道； 支护； 开挖方法； 矿山法； 全断面法； 分部开挖法； 台阶法； 机械开挖法

0 引言

本讲从对隧道开挖和支护2大作业间关系的认识出发，结合矿山法隧道开挖和支护方法的演变，说明隧道施工的基本原则(目标)和实现其原则(目标)的方法。

1 对隧道开挖和支护关系的基本认识

隧道施工的2大基本作业是开挖和支护。因此，必须对隧道开挖和支护间的相互关系有一个明确的认识。

一般来说，隧道开挖的基本原则就是把隧道周边围岩的松弛降低到最小限度，周边围岩不松弛是理想的状态，但实际上是不可能的；因此，只能要求把松弛控制在最小限度。从目前的隧道开挖方法看，盾构法是使周边围岩松弛最小的方法，开挖和支护基本上是同时进行的。全断面隧道掘进机(TBM)及其他机械开挖方法次之，其围岩松弛主要是由机械振动造成的。相对来说，矿山法造成的周边围岩的松弛可能是最大的。

隧道开挖后，围岩变形是必然发生的现象。变形是容许的，但不能过度变形，过度变形就是上面所说的“松弛”。

一般来说，围岩作为一种特殊材料，与其他材料一样，也具有相应的变形特性。从变形的角度出发，弹性变形的发生是必然的，也是容许的；发生少许塑性变形也是容许的，但不容许发生超过围岩极限应变的变形。发生超过围岩极限应变变形的场合，就是所谓的“过度变形”或“松弛”。而控制过度变形(松弛)的方法就要依靠各种“支护”对策。

在工程实践中，隧道开挖和支护的关系有“先挖后支”和“先支后挖”2种模式：“先挖后支”实质上就是在开挖对围岩造成的松弛在可以接受的范围内，用支护控制围岩变形在容许范围之内的方法；“先支后挖”则是用预支护先行补强围岩，控制可能发生的过大变形，而用支护把开挖后的变形控制在容许范围之内的方法。一般条件下，大都采用前者，只在开挖后围岩不稳定的场合采用后者。

因此，降低矿山法开挖对周边围岩造成的松弛，就成为矿山法开挖和支护最重要的原则(目标)。

2 矿山法隧道开挖方法的演变

2.1 矿山法隧道开挖方法的基本类型

决定隧道开挖方法的最重要的因素是开挖面的稳定性，即周边围岩开挖后的动态。如果开挖后围岩不稳定，隧道是难以施工的，开挖面周边围岩的稳定性是选定开挖方法的前提。因此，开挖后，围岩能够自稳的场合，多采用全断面法；而不稳定的场合则多采用分部开挖法。分部开挖法分部断面的大小及数目取决于围岩的动态。因此，出现了许多分部开挖的方法，如台阶法、中隔壁法和双侧壁导坑法等。也就是说，对应的方法基本上有2类：一类是把开挖断面分割为小断面，确保开挖面自稳的方法；另一类是补强围岩确保大断面开挖自稳的方法。在没有有效补强围岩方法的时代多采用分割为小断面的方法。

2.2 隧道开挖方法选择观点的变化

目前由于隧道施工技术的进步、围岩补强方法的开发以及采用大型施工机械快速施工的要求，特别是高速铁路以及3车道公路隧道的大量修建，出现了开挖断面面积170～220 m2的大断面隧道，对开挖方法选择的观点也有了极大变化。

1)尽可能地选择大断面或全断面开挖的方法，这是当前隧道施工技术发展的主流。过去一直认为全断面法是在硬岩围岩中采用的方法，而不适用于软弱围岩以及土砂围岩；但现在由于围岩补强方法的开发、大型施工机械的应用以及开挖断面及早闭合的要求，在软弱围岩中采用全断面法的情况越来越多。为了提高隧道的施工效率，特别是确保隧道结构的质量，最好尽可能采用大型机械施工，以提高施工效率和施工质量，确保施工安全，也需要能够提供较大的施工空间。因此，在选定开挖方法时，也要以大断面开挖为指向。这说明在选择隧道开挖方法时，围岩条件不是唯一的决定因素，如新意法就是在软弱围岩中采用全断面法开挖的一个明显例证。

2)尽可能不采用那些施工中含有需要废弃的、临时性作业的分部开挖法，如双侧壁导坑法和中隔壁法等。众所周知，在隧道施工中，分割掌子面开挖，会增加围岩松弛的机会，这是不希望看到的。此外，在小断面的隧道施工中，大型施工机械的使用受到极大限制，施工效率大幅降低；而且每次扩大断面都需要拆除部分已经承载的支护结构，如临时仰拱、辅助的锚杆、喷混凝土和钢架等，在拆除过程中支护荷载是交替变化的，极易引发安全事故。现代隧道施工技术已经可以不采取这样的对策进行施工。因此，除在超大断面隧道中有所应用外，已基本上被淘汰。 这些观点的变化，都是立足于尽可能地减少隧道开挖对围岩松弛的影响的基础上的。因此，为了减少围岩的松弛，最好选择开挖分部少、一次开挖断面大且开挖断面闭合距离短的开挖方法。

3)把机械开挖与分部开挖相结合的方法。采用TBM或盾构掘进超前导坑，如遇不良地质，可在超前导坑中进行预处理，而后用矿山法进行扩挖,这在欧洲、日本等国家已经成为大断面隧道施工的基本方法。

4)作为线状结构物的隧道，围岩状况是随开挖推进而变化的。根据围岩变化频繁改变开挖方法，既延误工期，也不安全、不经济。因此，考虑整座隧道围岩条件的变化，选定能够适应围岩变化的开挖方法是必要的。也就是说，采用全地质型的开挖方法，在全隧道中(除洞口段外)从头到尾采用一种开挖方法，在围岩发生急剧变化时，采取相应的措施(如注浆、超前支护等)，使之能够适应围岩条件的变化，而不改变开挖方法，是比较理想的策略。例如台阶法，就属于此种类型的开挖方法：当围岩条件比较好时，可采用长台阶法；随着围岩条件变差，可以缩短台阶的长度。全断面法也是如此：围岩条件良好时，可以全断面一次掘进；围岩条件变差时，可以采用超短台阶的全断面法(日本称之为带辅助台阶的全断面法，属于全断面法的一种)，使开挖断面尽早闭合。

因此，从当前隧道施工技术的发展趋势来看，全地质型的开挖方法，如全断面法、超短台阶全断面法以及台阶法等已成为主流的开挖方法。采用大断面或全断面开挖的场合，围岩条件变差时，可不改变开挖方法，而采取事先补强围岩的措施，确保掌子面的稳定。

2.3 隧道开挖方法的选择

1)在选择隧道开挖方法时，全断面法应是首选的方法。因为全断面法不仅适用于坚硬的围岩，也适用于软弱围岩，是一种全地质型的开挖方法。但在软弱围岩中，采用全断面法的前提条件是要确保掌子面的稳定，须能够满足快支、快挖和早闭合的基本条件。例如，意大利提出的以掌子面长锚杆补强掌子面前方围岩，然后进行全断面开挖的方法。图1所示的3个方案的软弱围岩隧道标准断面，就是根据围岩条件和对掌子面前方围岩补强的方法进行设计的。

当然，掌子面前方围岩补强的方法，可以视围岩状况，采用水平旋喷注浆、预切槽或玻璃纤维长锚杆加固等方法。这在我国也有实例验证。

另外，日本采用的带有辅助台阶的全断面法，实质上是我们所谓的超短台阶法。

(a) 旋喷注浆(粉细砂和砂质土)

(b) 掌子面锚杆(黏性土和粉质黏土)

(c) 预切槽+掌子面锚杆(黏土)

Fig. 1 Advance reinforcement of surrounding rock ahead of excavation face (ADECO-RS approach)

2)从我们当前的施工实际情况来看，采用最多的方法是台阶法。台阶法实质上也是一种全地质型的开挖方法，随着围岩条件的变化，台阶长度和分割断面的数目、大小都可变化。因此，其开挖方法是多种多样的。

3)在大断面和超大断面的浅埋隧道中，也不排除采用单侧壁导坑法(中隔壁法)和双侧壁导坑法(眼镜法)。

3 国外一些规范、指南推荐的隧道开挖方法

目前一些国家在各自的规范、指南和手册中推荐的开挖方法概述如下。

3.1 日本隧道开挖方法

3.1.1 日本隧道规范、指南推荐的开挖方法

随着施工技术的进步以及各种通用施工机械和专用施工机械的开发，日本在隧道施工中，开挖方法也有了重要发展。规范、指南在给出支护结构参数的同时给定了建议的开挖方法。例如在1996年发布的《新奥法设计施工指南》[1]中列出了围岩级别与开挖方法的标准，见表1，此表适用于双车道公路隧道及新干线铁路隧道。配合标准设计，施工方法也应逐步标准化，这也是当前设计技术发展的一个趋势。

在2014年发布的《公路隧道设计要领》[2]中，考虑到洞身段和洞口段的不同，进一步把支护结构参数表分为洞身段和洞口段2部分，并根据净空跨度的不同，给定了相应的开挖方法。洞身段的开挖方法见表2和表3。

表1 围岩级别与开挖方法的标准

Table 1 Specification for surrounding rock classification and tunnel excavation methods

围岩划分围岩种类围岩级别隧道开挖方法一般围岩ⅤN全断面法ⅣN全断面法ⅢN全断面法ⅡN全断面法或台阶法ⅠN全断面法或台阶法特殊围岩ⅠS短台阶法ⅠL短台阶法(弧形开挖)特S、特L另行研究

注：围岩级别中的脚标N、L、S分别表示一般围岩、未固结围岩和塑性化围岩。

表2 净空跨度8.5～12.5 m的双车道隧道的开挖方法

Table 2 Excavation methods for 8.5-12.5 m clear span two-lane tunnel

围岩级别支护模式一次掘进长度/m变形富余量/cm开挖方法BB2.00C1C11.50C2C2a1.20C2b1.20D1D1a1.00D1b1.00D2D21.0以下10 微台阶法或上半断面台阶法

而洞口段的施工方法，基本上不考虑围岩级别，一律按DⅢ级处理，多采用台阶法。埋深小的场合，可考虑采用侧壁导坑超前方法。其支护结构参数见表4。

表3 净空跨度12.5～14.0 m的双车道隧道的开挖方法

Table 3 Excavation methods for 12.5-14.0 m clear span two-lane tunnel

围岩级别支护模式一次掘进长度/m变形富余量/cm开挖方法BB2.00C1C11.50C2C21.20D1D11.00D2D21.0以下10 微台阶法、上半断面台阶法和中隔壁法等

从表1—4建议的施工方法来看，基本上是以全断面法和台阶法为主，只是在净空跨度为12.5～14.0 m(相当于3车道隧道)的情况，才建议考虑采用其他方法。也就是说，在相当于我国的2车道公路隧道和双线铁路隧道的场合，在各级围岩中，基本上都建议采用全断面法和台阶法。这也说明隧道采用矿山法施工时，由于施工技术的发展，特别是施工机械的进步以及快速施工的要求等，逐步向大断面开挖的方法发展。我国的经验也证实了这一点。

3.1.2 日本隧道开挖方法选择实例

日本新建的东名高速公路(御殿场—三日间，长162 km)是一条典型的山区高速公路，共有隧道36座，上下行总长约为83 km，约占线路全长的26%，其开挖断面面积接近200 m2。其中，以采用长台阶法最多，在大部分围岩条件下都采用此法。在地基承载力不足的洞口段则采用侧壁导坑超前方法，掌子面不稳定的围岩条件，则采用中隔壁法。

表4 洞口段的支护构造标准

注：①喷混凝土强度为36 MPa； ②必要时锚杆可安设在上半断面的侧壁附近，以长度4 m、承载力170 kN为标准； ③必要时设置小导管。其材质和方法由现场条件决定，设置范围从拱顶向左右各60°，打设角度为10～30°。采用小导管的场合，考虑计算评价有困难，根据其应用情况，考虑不确定因素，承载力以170 kN为标准； ④衬砌，一般在洞口段考虑混凝土的干燥收缩等采用单筋(SD345)补强构造。主筋直径取19 mm以上(钢筋中线之间的距离约20 cm)。同时，原则上考虑设置仰拱； ⑤*原则上采用拱部厚度，可根据具体情况决定； ⑥仰拱喷混凝土时，喷混凝土厚度也包括在内。

在比较短的隧道，能够确保掌子面自稳的比较良好的围岩条件，采用长台阶法；掌子面稳定性有问题的围岩条件，基本上采用中导坑超前扩挖法。在比较长的隧道采用TBM导坑超前扩挖法。此方法是在大断面隧道的断面内先用TBM贯通导坑，以达到掌握地质情况、稳定掌子面(排水、用锚索锚杆事前补强)、提高施工效率(增加一次掘进长度及掏槽效果)和利用导坑通风等多种目的，进而有效率地、安全地进行隧道扩挖。图2是TBM导坑超前扩挖法示意图。

基于上述研究结果，在新建东名高速公路的36座隧道采用的开挖方法中，TBM导坑超前扩挖法约占总长度的50%，台阶法约占33%，中隔壁法和中导坑超前扩挖法各占6%左右。

这种方法在土耳其最近建成的Bosporus海峡隧道中也得到了应用。我国在铁路、公路隧道中也开始研究和采用类似的方法。

3.2 美国隧道开挖方法

3.2.1 美国隧道手册推荐的开挖方法

美国在2010年版的《公路隧道设计施工手册》[3]中基本上把围岩分为岩质围岩和土质围岩2大类。其推荐的开挖方法可归纳为3类，即全断面法、台阶法及中隔壁法。岩质围岩和土质围岩隧道的开挖方法见表5和表6。

从表5和表6可以看出，不管是岩质围岩还是土质围岩，视围岩具体情况，开挖方法基本相同，仅是采用的支护方法(预支护、掌子面后方支护)不同。

表5 岩质围岩隧道的开挖方法

3.2.2 美国手册对新奥法的评价

美国陆军1997年发布的岩石中的隧道和竖井手册对新奥法的评价及美国目前采用的矿山法技术做了描述[4]。在中欧普遍应用的新奥法，一直没有在美国流行的原因如下：

1)围岩条件。在大多数情况下，美国的围岩条件比欧洲普遍采用新奥法的围岩条件要好些。近年来，在美国已经很少有机会采用新奥法。

2)典型承包的做法在美国难以管理。

3)美国一直强调隧道应快速、高度机械化掘进，采用保守的围岩支护设计相对于围岩条件的变化不敏感。新奥法不是一种快速修建隧道的方法。

4)美国的大多数承包商和业主没有经历过采用新奥法的实践。

但这并不意味着新奥法不能考虑在美国使用。当短隧道或洞室(例如地铁站)位于恶劣围岩条件下，需要快速及时支护时，很可能适合采用这种方法。然而，更多的时候，新奥法的监控可以省略或退居第2位，只适用于少数已知难度的地区。这种类型的施工称为顺序开挖和支护法更准确。

表6 土质围岩隧道的开挖方法

3.2.3 顺序开挖和支护法要点

1)顺序开挖和支护法可以将部分或大部分新奥法的内容包括在内，但仪器和监控被省略或成为不重要的角色。相反，一个统一、安全、快速的开挖和支护程序被用于整个隧道。

2)根据地质和岩土的数据，隧道纵面可分为3～4个不同围岩级别地段，划分不同的围岩支护地段。

3)开挖和初期支护方案按每一地段进行设计。开挖可以选择全断面法、台阶法或中隔壁法。初期支护说明应包括支护施作前容许围岩暴露的最大时间和长度。

4)制定围岩分级方法，按照选定的开挖和支护模式进行作业，有时可采用Q系统分级方法的简化版进行设计。

5)每个围岩支护方案都是单独定价的，根据隧道采用各方案的长度，按计划中确定的定价支付。

6)在施工中，如围岩被划分为特殊围岩，承包商根据计划中的单价支付。可能会发生价格调整，调整额度取决于观察到的不同围岩级别的实际长度。

3.3 欧洲隧道开挖方法

3.3.1 新奥法隧道开挖方法

欧洲各国在隧道施工中，采用比较多的方法有挪威法、新奥法和新意法等，由于围岩条件总体上比较好，多采用全断面法和台阶法。表5是Einstein归纳的新奥法隧道开挖方法概况[5]。

表7 新奥法不同围岩级别的隧道开挖方法(Einstein 1980)

表7(续)

表7(续)

表7(续)

3.3.2 新奥法隧道开挖标准程序

奥地利标准中规定了新奥法的标准程序，见图3。

4 选择开挖方法的基本条件

现今选择开挖方法的思路，与传统的观念有所不同。选择开挖方法的条件基本上可以归纳为以下几种。

1)施工条件。实践证实,施工条件是决定施工方法的最基本因素，它包括一个施工队伍所具备的施工能力(机械化施工水平)、素质(施工作业的专业化)以及管理水平(管理体制和精细化管理的程度等)。目前，我国隧道施工队伍的素质和施工装备水平有高有低，参差不齐。因此，在选择施工方法时，不能不考虑施工条件因素的影响。也就是说，开挖方法的选择要适应国情的现状。

(a) 钻孔、装药、爆破 (b) 出碴 (c) 钢架、金属网、喷混凝土 (d) 系统锚杆

(e) 台阶开挖 (f) 仰拱开挖 (g) 施作仰拱 (h) 最终衬砌

2)围岩条件。围岩条件也就是地质条件，实质上是指开挖后围岩的稳定状态，包括围岩级别、地下水及不良地质现象等。过去围岩级别是对围岩工程性质的综合判定，对施工方法的选择起着重要的甚至决定性的作用。从施工技术的发展趋势看，地质条件虽然是重要的，但基本施工方法的变化却不显著，全地质型的施工方法和施工机械不断地被开发出来，例如全断面法和超短台阶法的结合以及全地质型掘进机和自由断面掘进机等的开发都说明了这一点。虽然地质条件千变万化，但施工方法的变化不大。总体上看，施工方法不外2大类：一类是全断面开挖法，另一类是分部开挖法。全断面法只有一种，就是一次全断面开挖。从隧道及早闭合的要求看，超短台阶法(日本称之为辅助台阶全断面法)已经列入全断面法之中，因为上下断面是同时爆破施工的。分部开挖法变化比较大，但从发展趋势看，也逐步向减少分部数目的方向演变，实质上是向大断面开挖的方向演变，演变的结果是分为2部开挖的台阶法(不包括仰拱部分的开挖，实际上也有把仰拱部分包括在内的情况)成为主流的开挖方法。因此，可以说围岩条件已经不是左右施工方法选择的必要条件了。

3)隧道断面面积。隧道的尺寸和形状对施工方法的选择也有一定的影响。目前隧道有向大断面方向发展的趋势，如公路隧道已开始修建3车道甚至4车道的大断面，水电工程中的大断面洞室更是屡见不鲜。日本新建成的东名高速公路的隧道断面积已达200 m2，我国高速铁路隧道的开挖断面面积也达到了170 m2。在这种情况下，施工方法必须适应其发展。例如在单线、双线的铁路隧道和2车道公路隧道中，越来越多地采用了全断面法及台阶法；而在更大断面的隧道工程中，采用各种方法先修小断面的导坑，再扩大形成全断面的施工方法极为盛行,但采用大断面施工方法的趋势已经明显。

4)埋深。隧道埋深与围岩的初始应力场及多种因素有关，通常将埋深分为浅埋和深埋2类，有时又将浅埋分为超浅埋和浅埋2类。在同样的地质条件下，由于埋深不同，开挖方法也将有很大差异。为了控制地表下沉，在软弱围岩大断面浅埋隧道中，国外更多的是采用机械开挖小断面超前导坑，而后扩挖成全断面的方法。

5)工期。作为设计条件之一的工期，会在一定程度上影响开挖方法的选择。因为工期决定了在均衡生产的条件下，对开挖、运输等综合生产能力的基本要求，即施工均衡速度、机械化水平和管理模式的要求。

6)环境条件。当隧道施工对周围环境产生不良影响时，环境条件也应成为选择隧道施工方法的重要因素之一，在城市条件下，甚至会成为选择施工方法的决定性因素，这些影响包括爆破振动、地表下沉、噪声和地下水条件的变化等。

在长期的工程实践中，不管是哪种方法，都必须正确地坚持隧道施工的基本原则。这些原则是在长期的施工实践中积累起来的经验和教训的结晶，并且是得到理论研究所证实的。

5 结语

为了把隧道开挖对周边围岩的松弛降低到最小限度，从目前隧道开挖和支护方法的发展趋势来看，采取的基本方法可归纳如下。

1)尽可能地采用全断面一次开挖或少分部的大断面开挖和支护方法；

2)在比较良好的围岩条件下，采用能够控制爆破对周边围岩的振动损伤的开挖和支护方法；

3)在不良围岩条件下，采用先补强围岩，开挖断面及早闭合的开挖和支护方法；

4)采用机械法先行、矿山法扩挖的综合开挖和支护方法。

[1] 日本鉄道建設公団. NATM設計施工指針[S]. 东京：鉄公サービス, 1996. (Japan Railway Construction Public Corporation. Guide for NATM design and construction[S]. Tokyo: Railway Public Service Press,1996.(in Japanese))

[2] 东、中、西日本高速道路株式会社. 公路隧道设计要领(第三集)：隧道[M].[S.l.]: 东、中、西日本高速道路株式会社，2014.(East/Central/West Nippon Expressing Company Linnited.Design key points of highway tunnel(The 3rd Symppsium): Tunnel[M].[S.l.]: East/Central/West Nippon Expressing Company Limited,2014.(in Japanese))

[3] AASHTO. Technical manual for design and construction of road tunnels: Civil element[S]. Florida: U.S.Department of Transportation,2010.

[4] Department of The Army, U.S. Army Corps of Engineers. Tunnels and shafts in rock[M]. California: University Press of the Pacific,2005.

[5] 谷本亲伯. NATM-1[M].东京：森北出版株式会社，1983.(Tanimoto C. NATM-1[M]. Tokyo: Morikita Shuppan Co., 1984.(in Japanese))

Tunneling by Mining Method: Lecture Ⅸ:Methods for Tunnel Excavation and Support

GUAN Baoshu

(SouthwestJiaotongUniversity,Chengdu610031,Sichuan,China)

The basic understanding of relationship between tunnel excavation and tunnel support is emphasized in terms of follow aspects: 1) Tunnel excavation and support are 2 basic processes of tunnel construction. 2) Minimizing the loosening of surrounding rock is the basic principle for tunnel excavation. 3) Small elastic deformation and plastic deformation are acceptable. 4) Supporting should be carried out when surrounding rock strain deformation is larger than limitation. 5) Supporting first and then excavation scheme should be adopted in unstable surrounding rocks; and excavation first and then support scheme can be adopted in stable surrounding rocks. With the development of tunnel construction technologies, the selection of tunnel excavation method has been changed a lot. The changes include: 1) Large cross-section excavation method is a guide for excavation method selection; and do not just considering the conditions of surrounding rocks. 2) Partial excavation method should not be used as much as possible. 3) Combined excavation method of machinery excavation method and partial excavation method, such as TBM pilot enlarging method, is a normal method in European countries and Japan. 4) The frequent change of excavation method is not feasible economically and safely. The suggested tunnel excavation methods in related criterions in Japan, America and European countries are introduced as follows: 1) In Japan, the tunnel excavation method is determined by surrounding rock classification, tunnel portal and tunnel trunk; full face excavation method and bench method are used mostly; TBM pilot advance enlarging method is used in large cross-section and long tunnel. 2) In America, surrounding rock is divided into rocky surrounding rock and soil surrounding rock； the suggested tunnel excavation methods are full face excavation method, bench method and CD method. 3) Full face excavation method and bench method are the main tunnel excavation methods in European countries due to their good surrounding rock conditions. The fundamental conditions of tunnel excavation method selection, i.e. construction condition, surrounding rock properties, tunnel sectional area, depth of tunnel, construction schedule and surrounding environment, are summarized.

tunnel; support; excavation method; mining method; full face excavation method; partial excavation method; bench method; machinery excavation method

2015-08-10

关宝树(1932—)，男，辽宁人，西南交通大学教授，博士生导师，从事隧道及地下工程教学和科研50余年，隧道与地下工程资深专家。E-mail: guanbaoshu@126.com。

10.3973/j.issn.1672-741X.2016.07.001

U 45

A

1672-741X(2016)07-0771-11