水工隧洞的开挖

         开挖方式的选择主要取决于围岩的类别、断面尺寸、施工机械化程度和水平。
1、全断面开挖法：
        指整个开挖断面一次钻爆开挖成型。分垂直掌子面掘进和台阶掌子面掘进。
       施工特点：净空面积大、各工序相互干扰小、有利于机械化作业、施工组织较简单、掘进速度快。
适用于围岩坚固稳定、不需要支撑，有大型开挖设备，设备能力和断面大小相适应，轴线不长情况。

①垂直掌子
       垂直掌子面掘进能使用多台钻机或钻孔台车，适宜大型机械设备施工。

1、钻孔台车  2、装碴机  3、通风管4、电瓶车 5、钢模台车   6、混凝土泵
②台阶掌子
        整个断面分为上、下两层，台阶面间距保持在3米左右，在掘进过程中要求各层同时爆破，掘进深度大致相同。适用于地质条件较好，但机械水平低的大断面或避免搭架的中、小断面。

2、导洞开挖法：（下导洞、上导洞、中导洞、双导洞）
先开挖一个小断面的洞（导洞）作为先导，等导洞贯通后再扩大开挖出设计断面。隧洞较长时，可在导洞开挖一定距离（10～15m）后，接着进行断面扩大，使导洞开挖与断面扩大同时并进。
①下导洞开挖（拱下掘进）法（漏斗棚架法）：
适宜岩石稳定、地下水较多的情况。
优点：下部出碴线路不必转移、运输方便，上部扩大可利用岩石自重提高爆破效果，排水容易，开挖与衬砌施工干扰小，施工速度快。
缺点：顶部钻孔较困难，遇岩石破碎时，施工不够安全。
下导洞开挖法施工程序

1、下导洞；2、顶部扩大 ；3、上部扩大；4、下部扩大 ；5、边墙衬砌 ；6、顶拱衬砌；7、底版衬砌；8、漏斗棚架；9、脚手架
②上导洞开挖法（拱顶掘进）：
适宜岩石稳定性差、地下水不多的情况。
优点：先开挖顶部，安全处理容易解决，顶部开挖规格易于控制，下部扩大施工方便。
缺点：导洞上部出碴线路要转移、排水不方便，开挖与衬砌常交叉进行，施工干扰大，施工速度较慢。

③中导洞开挖法：导洞在断面中部，导洞开挖后全面向四周扩大。
适用于岩石坚硬、不需要临时支撑，洞径大于5m，且具有柱架式钻机的场合。
优点：利用柱架式钻机，可以一次钻完四周辐射孔眼；扩大钻孔可以与出碴平行作业。
缺点：导洞和扩大并进时，导洞部分出碴不方便。

④双导洞开挖法：有双侧导洞和上下导洞两种方式。
      ⅰ：双侧导洞开挖：适用于岩石破碎，地下水较严重，断面较大，需要边开挖边衬砌的情况
      ⅱ：上下导洞开挖：适用于断面很大、缺少大型开挖设备，地下水严重的情况，上导洞用来扩大，下导洞用来出碴和排水。

主要任务：根据设计要求、地质情况、爆破材料及钻孔设备条件，作好炮孔布置，确定装药量，选择爆破方法等
施工过程：钻孔、装药、爆破、通风散烟、安全检查与处理、装碴运输、洞室临时支护、洞室衬砌或支护、灌浆及质量检查等
1、炮孔类型及布置
         按炮孔所起作用分为：掏槽孔、崩落孔、周边孔
（1）掏槽孔：其作用是增加爆破临空面，一般布置在开挖断面中部，常见的布置形式有楔形掏槽、锥形掏槽和垂直掏槽。
①楔形掏槽：

②锥形掏槽

适用于紧密的坚硬岩体，开挖断面的高度和宽度相差不大，并保证斜孔顺利钻进。
③垂直掏槽

        适用于致密的坚硬岩体，不同尺寸的开挖断面或斜孔难于钻进的场合。
崩落孔：主要作用是爆落岩体，大致均匀分布在掏槽孔外围，通常与开挖断面垂直，孔底应落在同一平面上。
周边孔：孔口应离边界线10~20cm，以利钻孔。主要作用是控制开挖轮廓，布置在开挖断面四周，每个角上须布置角孔。

1~4、导洞掏槽孔    5~6、崩落孔   7~10、周边孔  11~17、导洞底边孔
18~23、扩大垂直炮孔 （担任主要掘进任务）
24~30、扩大水平炮孔（控制开挖边界）
2、出碴（装碴与运输）
占一次爆破开挖循环时间的30~50%左右，是决定掘进速度的关键工序。出碴方式有：
        1）人工出碴：常借助棚架集碴、棚架漏斗装渣，机车牵引斗车出渣，机械化程度低，适用于小型工地。
         2）装岩机装渣：机车牵引斗车或矿车出渣：适用于小断面或大断面分部开挖的隧洞。运输线路宜设双线，或在适当位置铺设岔道，以满足装车及调度的要求。
        3）装载机或短臂正向铲挖掘机装车，自卸汽车出渣：适用于大断面隧洞全断面开挖。运输线路宜设双车道，为单车道时，每隔200～300m应设错车道。

       1、掘进机的类型：
        ①滚压式（挤压式）：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。

    ②铣削式（切削式）：利用岩石抗弯、抗剪强度低的特点，靠铣削（剪切）加弯断破碎岩体。
2、掘进机开挖优点：利用机械切割、挤压破碎，能使掘进、出碴、衬砌支护等各项作业平行连续进行，工作条件比较安全，节省劳力，机械化程度高，进度快；掘进机挖掘的洞壁比较平整，断面均匀，超欠挖量少，围岩扰动少，对衬砌支护有利。
3、掘进机开挖缺点：初期投资大；刀具磨损快；刀具更换、电缆延伸、机器调整等辅助作业占时较长；掘进是散发大量热量，需要较大的通风设备。