技术发展的趋势与展望

隧洞开挖技术领域的发展依托于各种地质条件下开挖方式的选取与施工中遇到的困难点进行的技术优化[78-79]。考虑最广泛的应该是为了满足复杂地质和特殊地质下施工机械的改变与施工方案的优化。例如隧道发展的过程由明挖到钻爆法到TBM掘进的变迁，这体现了机械的变迁，从而改变了原来隧道选取只是浅、短的特点，使得目前的隧道朝着深、长进步。对于施工过程中遇到的隧洞过长导致的通风、投料、出渣困难的问题而采用的竖井运用则是施工方案的选择优化。对大型隧道的开挖，国内外目前都采用的是盾构施工[80-82]。但是盾构施工也会面临大量的问题，例如盾构机的刀片更换、出渣效率、盾构过程中的塌方等仍需要大量的改善研究。对于小型隧道，钻爆法是很多工程采用的比较成熟的方法，钻爆法提供了施工快捷方便经济的优点，但是钻爆施工往往都是野外作业，无法运用到近郊或城镇隧洞施工中。对于这种小型隧道的施工缺乏更加经济快捷有效的开挖方式[83-84]。

隧洞支护技术研究往往面临地质薄弱地段，也就是在原本支护方案的施工中遇到突发状况下的支护方案变更[84-85]。隧洞支护形式仍在不断发展，新奥法[86-88]作为一种新型的施工方法，与传统的隧洞施工方法的区别在于以岩土力学原理为基础，合理地利用围岩的自承能力，尽量减少开挖隧洞时对围岩的扰动，以喷射混凝土、锚杆、挂网为主要支护手段，及时封闭，使围岩成为支护体系的重要组成部分，形成了以锚杆、喷射混凝土和洞室围岩为三位一体的承载结构，从而利用围岩的自身承载能力，达到围岩稳定的目的。控制爆破，适宜的锚、喷及其他支护，及时的现场量测反馈是新奥法施工的主要措施。通过对围岩与支护的现场监测，及时反馈围岩支护复合体的力学动态及其变化状况，为二次支护提供合理的实施时机；通过监控量测及时反馈的信息来指导工程的设计与施工。对于突发塌方涌水则需要特殊的多种支护混合运用。研究趋势则是改善新奥法支护，使用更经济更合理的支护方案，达到节约资源缩短工期的目的[89-90]。

隧洞出渣的运输方式与设备选择是一个系统工程，特别是对于工期长、难度大的隧洞，出渣方式的选择直接决定了工程的施工难度和造价，因此必须结合现场的各方面条件。目前的机械出渣已取代人工出渣，但是有轨出渣和皮带出渣等出渣方式面临的还是效率的提高和出渣过程中泥浆的处理，为了完善和发展传统的运输出渣方法、弥补其不足，研创出一种新型隧洞出渣系统是很有必要的[91-92]。例如瑞典研制的渣箱法系统[93]，该系统亦属无轨运输，它是采用一种U形框架卡车与一大型可卸式装渣箱组成。现用于有限空间的隧洞工程出渣，该车可在10.5 m宽的隧洞中转弯，一次可装渣30 m3。渣箱法要求在每次爆破后极短的时间内清理出工作面，整个出渣过程与运距无关。该法的概念关键在于使用极少量的运输车与大量的渣箱配套使用，构成出渣运输机械系统。出渣工序中的装渣设备使用情况与传统出渣方法相同，其改进之处在于减少了运输车的数量而增加装渣箱数量。使一个开挖作业循环的渣量全部装入多个渣箱内，再将装渣箱暂存于洞内的渣箱储存区，待工作面迅速清理完毕后，利用钻爆的其他工序时间，将暂存渣箱运出，使运渣工作处于非关键线路上，不占用直线工期。该方法在日本凯瑞萨卡隧洞工程中得到应用，仅用了2台运输车来运载多达18个容积为16 m3的渣箱，每次爆破后仅需100分钟来清理工作面，节约了大量的工期。此后该方法在日本许多公路和铁路隧洞出渣所采用。(www.xing528.com)

新型出渣系统与传统出渣方法从本质上来装渣方法没什么不同，只是在运输方式上有很大的不同。从新型出渣系统的施工过程中可以看出，新方法确实弥补了传统方法的不足，是对传统方法的补充和发展[94-95]。作为一个方法本身，它也存在着一些不足之处，如设备使用的灵活性，重复多次使用的渣箱拆装过程，渣箱使用的单一性以及专业性更强的技术要求等，一些临时承担某项工程的非专业化队伍，若采用这种方法可能不及用传统方法来得更得心应手，方便自如。渣箱法出渣产生的效益是无疑的，其存在的不足有待于在实践中发展和完善。

由上述渣箱法系统不难看出对出渣系统的研究是广大科研技术人员不能忽视的研究方向。