铁路客运专线隧道技术综述
一、铁路客运专线隧道技术标准： 新建铁路客运专线隧道设计主要由限界、构造尺寸、使用空间和缓解或消减列车进入隧道诱发的空气动力学效应两方面的要求确定。研究表明，当列车以200公里以上时速通过铁路隧道时，空气动力学效应对行车、旅客乘车舒适度、洞口环境的不利影响已十分明显且起控制作用，因此，隧道的设计除须遵照现行《铁路隧道设计规范》（TB10003）规定及提高防灾救援要求外，还应考虑下列因素：
① 隧道内形成的瞬变压力对乘员舒适度及相关车辆结构的影响；
② 空气阻力的增大对行车的影响；
③ 隧道口所形成的微压波对环境的影响；
④ 列车风对隧道内作业人员待避条件的影响。
（一）空气动力学效应：
1、高速列车隧道空气动力学效应
高速列车进入隧道后将隧道内原有的部分空气排开，由于空气粘性和隧道内壁、列车外表面摩阻力的存在，被排开的空气不能象明线空气那样及时、顺畅地沿列车周侧形成绕流，列车前方的空气受到压缩，而列车尾部进入隧道后会形成一定的负压，因此产生了压力波动过程。这种压力波动以声速传播至隧道口，大部分发生反射，产生瞬变压力；而另一部分则形成向隧道外的脉冲状压力波辐射，即微气压波。这些都会对高速列车运营、人员舒适度和环境造成一系列影响：
（1） 高速列车经过隧道时，瞬变压力造成旅客和乘务人员耳膜明显不适、舒适度降低；
（2） 高速列车进入隧道时，会在隧道出口产生微气压波，发出轰鸣声，使隧道口附近建筑物门窗发生振动，产生扰民的环境问题；
（3） 行车阻力增大，从而使运营能耗增大；
（4） 形成空气动力学噪声；
（5） 列车克服阻力所作的功转化为热量，在隧道中积聚引起温度升高等。
2、空气动力学指标
2.1 舒适度标准
高速列车在隧道中运行时的舒适度与高速列车通过隧道时产生的压力变化有关,其压力变化值与列车速度的平方成正比，列车速度越高、压力变化值就越大。当压力变化值达到一定的强度，列车外部的压力波传播到列车内部，瞬变压力传到人体时,会对耳膜产生影响，使乘客有不舒适的感觉。因此需要根据压力的变化值和人体对压力变化值的适应性制定出衡量舒适程度的标准，即舒适度。
评估压力波动程度一般需考虑最大压力变化值和最大压力变化率两个参数。经研究发现，这两种指标单独使用都不能合理地反应乘客舒适度。因此目前较通用的评估参数是相应于某一指定短时间内的压力变化值，例如3s内最大压力变化值或4s内最大压力变化值。所谓3s或4s大致相当于完成耳腔压力调节所需的时间。
下面简要介绍几个建有高速铁路国家的舒适度标准。
2.1.1 日本高速铁路舒适度标准
日本是目前世界上高速铁路最发达的国家，由于其国土狭小多山，因此高速干线上隧道也较多，但隧道断面较小，阻塞比较高。日本铁路当局对其在新干线上运行的高速列车通过隧道时的舒适度标准定为
最大压力变化绝对值＝1 000Pa（适用于密闭车辆），最大压力变化频率＝200Pa/s
近年来日本铁路当局出于经济角度考虑，将这一标准放宽到
最大压力变化频率＝300Pa/s
2.1.2 英国铁路舒适度标准
英国西海岸电气化高速铁路沿线地区隧道少，且长度多为中、短隧道，但隧道的断面积较小，高速列车通过时引起的压力瞬变相当强烈。1973年英国当局将舒适度标准定为
最大压力变化值＝3000Pa/3s
1986年英国铁路当局为城市间的运输又将舒适度标准修改为
最大压力变化值＝4000Pa/4s
英法海峡隧道在两条主隧道和一条辅助隧道间有很多横向通道，当列车以120km/h速度行驶时，每隔7s就能通过一个横通道，因此压力波容易得到释放，车辆前后的压力差较易趋于平衡，其舒适度指标比较严格：
最大压力变化绝对值＝450Pa
对于海峡联络线，考虑到隧道占铁路总长的30%，其舒适度指标定为
单线隧道：最大压力变化值＝2500Pa/4s
双线隧道：最大压力变化值＝3000Pa/4s
2.1.3 德国高速铁路舒适度标准
德国在20世纪80年代初开始修建高速铁路网，路网上有大量隧道。为解决舒适度问题，德国铁路当局采取了加大隧道断面积，减小阻塞比的措施，效果比较明显，其舒适度标准与日本相同：
最大压力变化绝对值＝1 000Pa，最大压力变化频率＝200Pa/s
同样也允许将这一标准放宽到：300～400Pa/s
2.1.4 美国地铁隧道
美国运输部门制定的地铁舒适度标准为
最大压力变化值＝700Pa/1.7s，最大压力变化频率＝410Pa/s
2.1.5 国际铁路联盟关于舒适度的研究
为了研究高速列车在隧道中行驶时出现的生理学问题，国际铁路联盟的C149专家委员会专门成立了一个包括医生在内的工作小组，对英国铁路部门在1973年制定的有关高速列车旅客承受空气压力瞬变的舒适度标准进行检查，即在相对不太频繁的压力变化下，在3s内压力变化最大值不超过3000Pa。检查结果表明，英国铁路规定的3000Pa是旅客接受的舒适度限度值。
2.1.6 我国高速铁路南京长江隧道的控制标准
从旅客乘车舒适度要求出发，我国正在研究中的京沪高速铁路南京长江隧道的控制标准为
最大压力变化频率＝3000Pa/3s
2.2 隧道口环境要求
隧道出口处的微气压波峰值控制标准参照日本资料并结合我国京沪高速铁路南京长江隧道出口处的控制标准(表1)。
阻塞比：等于列车的横断面积与隧道净空面积比。
隧道的净空面积：在扣除轨道结构横断面积，沿隧道纵向布置的各类设备横断面积之后的隧道面积。
从表2可以看出各国对高速隧道阻塞比的要求差别很大。在相同车速下，以日本新干线为代表的高速隧道净空面积相对较小，除历史原因外，日本认为依靠修建缓冲棚和密封车辆可以缓解瞬变压力和微气压波的影响；而以德国为代表的欧洲国家主要是通过扩大隧道净空面积来减缓空气动力学效应的影响，这增加了土建工程费用，但可在较大程度上改善列车的运营条件和舒适度指标。
3 降低空气动力学效应的措施
3.1 车辆方面的措施
3.1.1 车辆的密封性
舒适度是车内旅客乘车的舒适度，因此我们更为关心的是车内压力变化情况。在其他条件相同的情况下，车辆密闭性能越好，车辆内的最大瞬变压力就越小。
3.1.2 车辆的外形
车辆外形的改善可从车辆的横断面积和车头形状考虑：在隧道横断面净面积不变的前提下，减小车辆的横断面积可降低阻塞比，有效降低隧道内的瞬变压力，进而可缓解车内的瞬变压力。
3.2 隧道构造措施
3.2.1设置缓冲段
在隧道的口部设置缓冲段可减小列车进入隧道时产生压缩波的波前压力梯度，因为压缩波的波前压力梯度与列车速度的三次方成正比，所以减小压力梯度的效果可转换成降低列车速度的效果，进而可以明显地降低微气压波以及由此而产生的噪声和对环境的影响。
缓冲段的横断面形状可为拱形或为门形，要求在其两侧可按一定的比例开孔；沿其纵向可做成逐渐扩大的型式或喇叭形。
3.2.2 设置横洞
对于双洞单线隧道在每隔一定的距离采用横洞连通，以起到减压风道的作用。在英法海峡隧道中就采用了横向通道来释放压力波（其减压风道间距为250m，风道直径为2m），这种风道可减少对列车的空气动力阻力。
3.2.3 增加隧道断面面积
增加隧道断面面积对于降低空气动力学效应是不言而喻的，其可以将隧道断面放大；也可以采用单洞双线的隧道。但是前者会增加造价，后者当列车在隧道中会车时，会加剧空气动力效应。
3.2.4 设置竖井
在隧道内适当位置修建通风竖井（或斜井），以降低压缩波梯度。这种竖井应尽可能利用施工留下的工作井。该竖井的位置应兼顾到高速列车行车时降低瞬变压力的要求。
3.2.5 噪声
隧道周壁采用吸音材料贴面，以降低空气动力学噪声。
3.2.6 隐蔽及设置
隧道内设施应尽量隐蔽设置，对在隧道内必须设置的设施采取适当的防护措施，以防列车运行时产生的列车风对设施的破坏。
3.2.7 隔热设置
列车克服阻力所做的功转化为热量，在隧道中积聚引起温度升高。为此可设置通风井，配置风机排出在隧道中因列车克服阻力而产生的热量或其他原因产生的热量，英法海峡隧道亦采用机械通风方法排出隧道内的热量。
3.2.8 防水设置
其他措施还有如在隧道内设置水幕、喷水滴等。
空气的动力学效应：由许多因素决定，在隧道方面主要有：1、隧道内轨顶面以上净空面积、隧道壁面的粗糙度、洞口及缓冲结构形式、辅助坑道的设置、道床类型等。
瞬变压力：影响其大小的因素是：行车速度、隧道横断面的大小和阻塞比以及列车的密封系数
洞口的微气压波：主要取决于行车速度和隧道净空面积（当行车速度达到300km/h以上，加大断面对防止微气压波不能起到显著作用。）
解决行车阻力：加大隧道断面积
减缓或消减列车进入隧道诱发空气动力学效应主要技术措施:
在列车相关参数一定的条件下，适当加大隧道内轨顶面以上净空面积（减小阻塞比），优化断面形状和尺寸，在洞口修建缓冲结构，利用辅助坑道等。
（一）、隧道断面内轮廓
加大隧道横断面面积对空气动力学效应有整体减缓作用
对道断面内轮廓主要根据下列条件确定:
① 隧道净空横断面面积应满足空气动力学效应影响标准；
② 满足铁路建筑接近限界要求，双线隧道还应满足线间距要求；
③ 养护、维修和救援空间要求。
空气动力学效应影响标准为：空气压力最大变化值ΔP＜3KPa/3s（舒适度标准），列车在隧道内运行时的空气阻力增量一般不超过明线上空气阻力的30%。
在设计中除应满足以上条件外，还应从围岩稳定、结构受力及空间利用等角度对断面形状和尺寸进行优化。
隧道断面净空面积既充分满足空气动力学效应标准的要求，又要满足救援通道空间的需要。
200公里暂规
单线隧道内轨顶面以上净空面积应不小于50m2；
双线隧道内轨顶面以上净空面积应不小于80m2。
京沪高速铁路暂轨
单洞双线隧道断面有效面积为100m2。
单线隧道断面有效面积为70m2。
限速地段当检算行车速度<200km/h时，可采用较小的隧道断面有效面积，但双线隧道断面有效面积不应小于80 m2。
单线隧道断面有效面积不应小于50 m2。
（二）、安全空间
《高速暂规》规定：隧道内安全空间应在距线路中线3.0m以外，单线隧道设在电缆槽一侧，多线隧道必须设在两侧。
安全空间尺寸：高度不应小于2.2m，宽度不应小于0.8m。
安全区的地面应不低于轨面规定高度，必须平整，允许有3‰的横向排水坡。
安全空间的地面与接触网设备的带电部件之间的距离不小于3.95m。
（三）、隧道衬砌
隧道衬砌采用复合式衬砌或整体衬砌，不得采用喷锚衬砌；隧道均应采用曲墙式衬砌，其中边墙与仰拱内轮廓的连接宜采用顺接断面；仰拱矢跨比应结合隧道衬砌受力和沟槽设置情况确定，取1/12～1/15为宜。
III～VI级围岩应采用曲墙带仰拱的衬砌，I、II级围岩地段可采用曲墙不带仰拱的衬砌。
各级围岩隧道结构及仰拱填充混凝土强度等级不应低于C25，钢筋混凝土强度等级不应低于C30；I、II级围岩底板厚度不应小于30cm，混凝土强度等级不应低于C25。
（四）、救援通道
《200公里暂规》规定：长度在500m以上的隧道应设贯通整个隧道的救援通道，双线隧道在两侧设置，单线隧道在单侧设置；救援通道宽1.25m，高2.2m，外侧距线路中线不得小于2.2m。
《高速暂规》规定：隧道内应设置贯通的救援道路，用于自救或外部救援。救援通道应设在安全空间一侧，距线路中线不应小于2.3m。救援通道走行面应不低于轨面高程。救援通道宽度不应小于1.5m，在装设专业设施处，宽度可减少0.25m；净高不应小于2.2m。
（五）、缓冲结构物
《200公里暂规》规定：进口缓冲结构的设置应根据出口微压波峰值的大小来确定。当出口外50m范围内无建筑物、出口外20m处的微压波峰值大于50Pa时，应设置缓冲结构；当出口外50m范围内有建筑物且建筑物处的微压波峰值大于20Pa，应设置缓冲结构；当建筑物对微压波峰值有特殊要求时，缓冲结构应进行特殊设计。
《高速暂规》规定：一般情况下，隧道洞口可不设置缓冲结构。隧道洞口有建筑物或特殊环境要求时，可考虑设置缓冲结构。缓冲结构设计应符合下列规定：
① 隧道洞口设置缓冲结构应考虑的因素为：列车类型及长度、隧道长度及横断面净空面积、隧道内轨道类型、隧道洞口附近地形和洞口附近居民情况。
② 缓冲结构形式应从实用美观角度出发，结合洞口附近的地理环境确定。
③ 缓冲结构侧面或顶面应开减压孔，开孔面积根据实际情况确定，一般开孔面积为隧道断面有效面积的0.2～0.3倍。
④ 缓冲结构宜采用钢筋混凝土。
（六）、辅助洞室
隧道内可不设置供维修人员使用的避车洞，但应考虑设置存放维修工具和其他业务部门需要的专用洞室。洞室应沿隧道两侧交错布置，每侧布置间距应为500m左右。洞室尺寸宜参照现行《铁路隧道设计规范》大避车洞尺寸设计，并满足有关专业的技术要求。
（七）、隧道防排水
采用复合式衬砌隧道，初期支护与二次衬砌之间应铺设防水板。
隧道内均应设置双侧排水沟。单洞双线隧道，根据地下水量，可增设中心深排水沟。
富水地层隧道应采用深排水沟，水沟水位应在铺底面20cm以下，并符合下列规定：
① 单线隧道，深排水沟可设在两侧原水沟下方；双线隧道，应设中心深排水沟，深排水沟应设置在仰拱或底版中心下面。
② 隧道衬砌背后应设置与深排水沟配套的纵、环向排水盲沟。纵向排水盲沟设在两侧边墙下部，其高度不应低于隧道内水沟底面；环向排水盲沟应与纵向排水盲沟连通。
（八）、防灾与救援
高速铁路条件下的隧道灾害，主要表现为火灾、水灾空气动力学问题、隧道内掉块、侵限和结构失稳。其中隧道内掉块、侵限和结构失稳问题是铁路隧道的共有问题，即隧道病害问题，在非特大灾害条件下(如爆炸、地震、山体滑坡等)一般来说发展较为缓慢，有一定的时间发现和整治，且可通过提高设计标准和施工工程质量来相应提高其抗灾能力，有关隧道病害的监测、检测、状态评估和整治能够独立进行操作；空气动力学问题可以通过对隧道断面和隧道洞口形式等采取一系列构造技术措施来解决；水灾问题在水底隧道中最为突出，危害也大；火灾具有突发性，常常造成灾难性后果。
隧道内列车消防设施
1、辅助洞室
避车洞主要用于长隧道维修养护人员避车，放置维修养护材料及设备，灭火设备等。避车洞是永久性建筑物，是作业人员和设备的安全待避所，可以为作业人员和行车提供可靠的安全保障。
2、给排水设施
给水主要用于消火栓用水,可照有关消防法设置,排水应综合考虑隧道渗漏排水和消防排水的要求设计。洞口应考虑有能满足消防用水要求的水源或专用蓄水池或水井。并保持有足够的水量。
3、通讯联络设备
为保证养护维修人员的联络,或与最近车站及控制中心等的联络应沿全线分布设置,并应充分利用车载无线通讯设备。
4、照明设施
5、灭火设施
6、标志牌及报警装置
《200公里暂规》规定
《200公里暂规》规定：隧道内两侧应设紧急呼叫电话，单侧两部电话的距离为500m，隧道两侧错开设置。电话应安装在器材洞内，并设标示牌。当隧道长度大于1000m时，在有条件的情况下宜设置紧急出口。紧急出口上方设标示牌；有条件时，应在两单线隧道间设置联络通道，间距不宜小于500m。紧急出口通道横断面尺寸为：宽度不小于2.3m；高度不小于2.5m；纵向仰角不大于35º；竖井作为出口时井内应设阶梯和送风设备。
《高速暂规》规定
《高速暂规》规定：双线隧道内两侧应设置贯通整个隧道的救援通道。
隧道内两侧均应设置紧急呼叫电话。
当隧道长度大于1000m时，在有条件的情况下宜设置紧急出口。紧急出口上方应设标示牌。
紧急出口通道断面最小尺寸应符合下列规定：
① 宽度不应小于2.3m；高度不小于2.5m；
② 纵向仰角不应大于25º。
③ 竖井作为出入口时井内应设旋梯。
满足以上条件的施工辅助坑道应保留，并改造为紧急出口。
（九）、照明
《200公里暂规》规定：长度在500m以上的隧道应设固定式照明设施。500m以下的隧道应在洞内装设照明插座。
《高速暂规》规定：隧道内照明设置应考虑维修养护、满足紧急情况下的人员疏散及救援人员的通行要求。同时也应考虑列车进入隧道后的亮度变化对旅客乘车舒适度的影响。并满足下列规定：
① 长度大于1000m的隧道内应设固定的电力照明。
② 长度不小于500m的隧道内应设置应急照明设备，应急照明灯具安装间隔不大于50m，该设备必须在供电中断时能自动接通并能连续工作2小时以上。
③ 紧急呼叫电话处及紧急出口处、紧急出口通道内均应设置应急照明灯具。
（十）、抗震设计
基本烈度为７度时的V～VI级围岩的双线隧道和基本烈度为8、9度时的IV～VI级围岩的单线隧道与III～VI级围岩的双线隧道应考虑抗震设防措施，单线隧道设防段长度不宜小于25m，双线隧道不宜小于35m。
设防地段的隧道宜采用带仰拱的曲墙式衬砌，其中IV～VI级围岩地段宜采用钢筋混凝土。
隧道洞门宜采用翼墙式，洞门结构宜采用混凝土浇注。
客运专线铁路隧道的特点
在高速运行的条件下，对隧道技术的要求，主要是空气动力学特性方面的。其次才是由于断面的扩大和长大隧道的增加，使得隧道施工难度增加，常常成为全线控制工期的关键工程。
二、客运专线铁路隧道的特点
1 客运专线线上的隧道不同于一般的铁路隧道，当高速列车在隧道中运行时要遇到空气动力学问题，主要表现为空气动力效应所产生的新特点及现象。为了降低及缓解空气动力学效应，除了采用密封车辆及减小车辆横断面积外，必须采取有力的结构工程措施，增大隧道有效净空面积及在洞口增设缓冲结构；另外还有其它辅助措施，如在复线上双孔单线隧道设置一系列横通道；以及在隧道内适当位置修建通风竖井、斜井或横洞。
为了降低隧道的空气动力效应，增大隧道有效净空面积是较好的结构工程措施，也是当前世界各国高速铁路发展的总趋势。
客运专线铁路隧道的特点
2 客运专线线隧道的横断面较大，受力比较复杂，且列车运行速度较高，隧道维修有一定的时间限制，复合衬砌和整体式衬砌比喷锚衬砌安全，且永久性好，故永久性衬砌一般不采用喷锚衬砌。
目前，世界隧道界对喷锚衬砌做为永久性衬砌尚有不同看法，随着对喷锚技术的不断深入研究和技术质量的不断提高，喷锚衬砌的应用也会更加广泛。但在目前情况下，特别在高速铁路隧道中仍不宜采用喷锚衬砌。
客运专线铁路隧道的特点
3 大断面隧道的受力情况不利，尤以隧道底部较为复杂，而两侧边墙底直角变化容易引起应力集中，需要对边墙底与仰拱连接处进行加强。
4 隧底结构由于在长期列车重载作用及地下水侵蚀的影响下极易产生破坏，从而引起基底沉陷、道床翻浆冒泥等病害，不但增加养护维修工作量，而且严重影响运营安全，尤其是高速铁路对隧道底部的强度较普通铁路要求更高，且高速铁路隧道的断面跨度较大，因此要求高速铁路对底板厚度和仰拱、底板混凝土强度要求提高。
5 隧道渗漏水的危害主要会引起洞内金属设备及钢轨锈蚀、隧道衬砌丧失承载力、隧底翻浆冒泥破坏道床或使整体道床下沉开裂、有冻害地区的隧道衬砌背后积水引起衬砌冻胀开裂、衬砌漏水会引起衬砌挂冰而侵人净空。从运营安全上对隧道防排水要求提高。
6 提出了隧道衬砌混凝土的耐久性控制要求。
隧道衬砌混凝土的地质环境复杂，对耐久性、抗渗性、抗冻性等耐久性指标应严格控制。
7 为减低养护维修工作量、保障运营安全对隧道病害的监测、诊断及评定、整治技术需求。
三、隧道施工关键控制点
1 以确定合理的初期支护参数、控制塌方，保证隧道施工经济合理、结构安全。
2 以隧道防排水施工达到预期目的、不产生渗漏水现象保证营运安全。
3 以隧道净空、宽度、平面和纵面指标满足设计、施工规范要求，保证工程外观及内在质量，创优质工程。
四、隧道开挖施工方法
铁路隧道建议开挖方法：Ⅴ级围岩浅埋或洞口地段采用双侧壁导坑法，深埋地段采用环形开挖留核心土法或CRD工法；
Ⅳ级围岩浅埋或洞口地段采用CRD工法或CD工法，深埋地段采用短台阶法；
Ⅲ级围岩采用用台阶法，
Ⅱ围岩采用全断面法。
按开挖隧道横断面分部情形来分全断面开挖、 台阶开挖法、 分部开挖法
在当前的施工实践中，采用最多的方法是台阶法，其次是全断面法。在大断面隧道中，单侧壁导坑（小隔壁法）和双侧壁导坑（眼镜法）采用较多，由于施工机械的发展和辅助工法的采用，施工方法有向更多地采用全断面法，特别是全断面法与超短台阶法结合的发展趋势。
同时在选用施工方法时还应考虑下列条件：
（1）施工条件
包括一个施工队伍所具备的施工能力、素质以及管理水平，目前我国隧道施工队伍的素质和施工装备水平参差不齐，在选择施工方法时，应考虑这个因素的影响。
（2）围岩条件
包括围岩级别、地下水及工程地质现象等。围岩级别是对工程地质的综合判定，对施工方法的选择起着重要的甚至决定性的作用。一般认为硬岩首先考虑全断面法开挖；软弱岩用正台阶法开挖；断层软弱带大断面可用中隔壁法（CD）法、中隔壁交叉临时仰拱法（CRD法）、眼镜工法等，半断面法禁止使用；稳定工作面可采用小导管超前注浆法。
（3）埋深
按照埋置深度可分为浅埋和深埋两类。在同样地质条件下，由于埋深的不同，施工方法也将有很大差异。通常在浅埋地段，尤其是存在偏压时可采用分部开挖法。
（4）环境条件
当隧道施工对周围环境产生如爆破振动、地表下沉、噪声、地下水条件的变化等不良影响时，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。
除此之外，还有施工工期、工程投资与运营后的社会效益和经济效益、施工中动力和原材料供应情况、施工安全状况等因素的影响。
全断面施工方法
(一)、工法特点
隧道断面采用一次开挖成型（主要是爆破或机械开挖）的施工方法叫全断面开挖法。该工法的特点：可以减少开挖对围岩的扰动次数，有利于围岩天然承载拱的形成；工序简单，便于组织大型机械化施工，施工速度快，防水处理简单。缺点是对地质条件要求严格，围岩必须有足够的自稳能力，另外机械设备配套费用相应较大。
(二)、适用条件
全断面法主要适用于Ⅰ～Ⅲ 级围岩；当断面在 50 m2以下时，隧道又处于Ⅳ 类围岩地层时，为了减少对地层的扰动次数，在进行局部注浆等辅助施工措施加固地层后，也可采用全断面法施工。但在第四纪地层中采用时，断面一般均在 20 m2以下施工中仍须特别注意；山岭隧道及小断面城市地下电力、热力、电信等管道多用此法。
（三）、 技术要点
施工顺序：全断面开挖方法操作比较简单，其施工的主要工序是：使用移动式钻孔台车，首先全断面一次钻孔，并进行装药连线，然后将钻孔台车后退到 50 m以外的安全地点，再起爆，一次爆破成型，出碴后钻孔台车再推移至开挖面就位，开始下一个钻爆作业循环，同时进行锚喷支护。
一般地利用机械或钻爆法一次开挖成形，然后施作初次支护（有时也施作一次支护），铺设防水隔离层，进行二次模筑衬砌。
工法评价
（一）优点
全断面开挖法有较大的作业空间，有利于采用大型配套机械化作业，提高施工速度，且工序少，便于施工组织和管理。目前，我国双线铁路隧道一般都能保持月进成洞平均 150 m左右，高者已接近 300 m/月。
（二）缺点
① 由于开挖面较大，围岩相对稳定性降低，且每循环工作量相对较大。
② 每次深孔爆破震动较大，因此要求进行精心的钻爆设计和严格的控制爆破作业。
（三）注意事项
全断面法是目前Ⅰ～Ⅲ 级围岩的隧道工程施工技术发展的一个方向，但是在采用全断面开挖时应注意以下事项：
（1）加强对开挖面前方的工程地质和水文地质的调查
对不良地质情况，要及时预测预报、分析研究，随时准备好应急措施（包括改变施工方法），以确保施工安全和工程进度。
（2）各种施工机械设备务求配套，以充分发挥机械设备的效率各工序机械设备要配套：如钻眼、装渣、运输、模筑、衬砌支护等主要机械和相应的辅助机具（钻杆、钻头、调车设备，气腿，凿岩钻架、注油器、集尘器等），在尺寸，性能和生产能力上都要相互配合，工作方面能环环紧扣，不致彼此互受牵制而影响掘进，以充分发挥机械设备的使用效率和各工序之间的协调作用。并注意经常维修设备及备有足够的易损零部件，以确保各项工作的顺利进行。
（3）加强以各种辅助作业和辅助施工方法的设计与施工检查。尤其在软弱破碎围岩中使用全断面法开挖时，应对支护后围岩的动态量测与监控，对各种辅助作业的三管两线（即高压风管、高压水管、通风管、电线和运输路线）要求保持技术上的良好状态。
（4）重视和加强对施工操作人员的技术培训，使其能熟练掌握各种机械和推广新技术不断提高工效，改进施工管理，加快施工速度。
（5）全断面法开挖选择支护类型时，应优先考虑锚杆和锚喷混凝土、挂网，撑梁等支护。
（6）加强施工中的各项辅助作业，尤其加强施工通风，保证工作面有足够的新鲜空气；
（7）加强对施工人员的培训。
台阶法施工
（一）、 概述
台阶法施工就是将结构断面分成两步或多步开挖，具有上下断面两个工作面（多台阶时有多个工作面），适用于地层较差，跨度≤ 12 m的隧道。其优点是灵活多变、适用性强，可视地层条件及机械配套情况派生出正台阶法、中隔墙台阶法等，应根据工程实际、地层条件及机械条件，选择适合的台阶方式。
正台阶开挖法的特点:是能更早地使支护闭合，有利于控制结构变形及由此引起的地表沉陷。上台阶长度（L）一般控制在1～1.5倍洞径（D），根据地层情况，可选择两步或多步开挖法。
上下两步开挖法
上下两步开挖适用于地层较好（Ⅳ～Ⅲ）的围岩中将断面分成上下两个台阶开挖，上台阶长度一般控制在1～1.5倍洞径（D）以内，必须在地层失去自稳能力之前尽快开挖下台阶，支护后形成封闭结构，见图－8。若地层较差，为了稳定工作面也可辅以小导管超前支护等措施，见图－9。
一般采用人工和机械混合开挖法，即上半断面采用人工开挖、机械出碴，下半断面采用机械开挖出、机械出碴。有时为解决上半断面出碴对下半断面的影响，可采用皮带运输机将上半断面的碴土送到下半断面的运输车中。
（二） 多步开挖
该法适用于地层较差，围岩级别为Ⅴ、Ⅵ级，上台阶取一倍洞径左右环形开挖留核心土；用系统小导管超前支护预注浆稳定工作面；用网构钢拱架做在一次支护中；拱脚、墙脚设置锁脚锚杆；从断面开挖到一次支护、仰拱封闭不能超过10天，以确保地表沉陷控制在50 mm以内。
在Ⅴ级黄土地层的双线铁路断面施工，上台阶长度取一倍洞径左右；环形开挖、留核心土；采用系统小导管超前支护、预注浆稳定工作面；将蝴蝶节网构钢拱架用在一次支护中；并在拱脚、墙脚设置注浆锁脚锚管；一次支护至仰拱封闭不能超过10天，确保了地表沉陷控制在50 mm以内。
当隧道断面较高时，可以分多层台阶法开挖，但台阶长度不允许超过1.5D，正台阶施工台阶开挖顺序流程见图-11。
上台阶若过短小于一倍洞径，因洞高破裂稳定高度不够，则工作面不稳定，不能采用微台阶施工。若在硬岩爆破法施工时，为了方便风钻打眼也可设置超短台阶。
中隔墙台阶法开挖
当工作面地层自稳能力较差，上台阶开挖后拱脚支撑在未开挖岩体上的自稳时间较短且开挖断面跨度较大时，可采用中隔墙台阶法（通常配合临时仰拱使用）。通过中隔墙的分载作用，减轻两侧拱脚的压力，降低地表沉陷值，以确保施工安全。
采用中隔墙台阶法开挖时，上台阶开挖长度一般控制在1.5倍洞径内，并辅之以超前小导管注浆加固地层，留核心土环形开挖等措施。由于中隔墙的限制，一般上台阶采用人工开挖，人工出碴（至下台阶），下台阶采用机械开挖、机械出碴。
台阶法的优缺点及应用注意
（一）台阶法开挖的特点
（1）台阶法开挖具有足够的作业空间和较快的施工速度。台阶有利于开挖面的稳定性，尤其是上部开挖支护后，下部作业则较为安全；
（2）台阶法开挖的缺点是上下部作业有互相干扰，应注意下部作业时对上部稳定性的影响，台阶开挖会增加对围岩的扰动次数等；
（3）台阶法开挖宜采用轻型凿岩机打眼，而不宜采用大型凿岩台车。
采用台阶法开挖应注意事项
（1）台阶数不宜过多，台阶长度要适当，一般以一个台阶垂直开挖到底，保持平台长2.5 m～3 m为好；易于掌握炮眼深度和减少翻碴工作量，装碴机应紧跟开挖面，减少扒碴距离以提高装碴运输效率。应根据两个条件来确定台阶长度：一是初期支护形成闭合断面的时间要求，围岩稳定性愈差，闭合时间要求愈短；二是上半部断面施工时开挖、支护、出碴等机械设备所需的空间大小的要求。
（2）个别破碎地段可配合喷锚支护和挂钢丝网施工。如遇局部地段石质变坏，围岩稳定性较差时，应及时架设临时支护或考虑变换施工方法，留好拱脚平台，以防止落石和崩塌。
（3）应重视解决上下部半断面作业的相互干扰的问题。要注意作业施工组织，质量监控及安全管理。
（4）上部开挖时，因临空面较大，易使爆破面的碴块过大，不利用装碴，应适当密布中小炮眼。但采用先拱后墙法施工时，对于下部开挖时，应注意上部的稳定，必须控制下部开挖厚度和用药量，并采取防护措施，避免损伤拱圈及确保施工安全，若围岩稳定性较好，则可以采取分段顺序开挖；若围岩稳定性较差，则应缩短下部掘进循环进尺若稳定性更差，则可以左右错开，或先拉中槽后挖边傍。
（5）采用钻爆法开挖石质隧道时，应采用光面爆破或预裂爆破技术，尽最减少扰动围岩的稳定性。
（6）采用台阶法开挖关键问题是台阶的划分形式，台阶划分要求做到爆破后扒碴量较少，钻眼作业与出碴运输干扰少。
双侧壁导坑法（眼镜工法）
（一）、概述
双侧壁导坑超前中间台阶法也称眼镜工法。主要适用于地层较差、断面很大、单侧壁导坑超前台阶法无法满足要求的三线或多线大断面铁路隧道及地铁工程，该法工序较复杂，导坑的支护拆除困难，且有可能由于测量误差而引起钢架连接困难，从而加大了下沉值；其次是成本较高、进度较慢。国内外70年代至80年代初多用此法，目前使用较少。采用该法开挖时，双侧壁导坑超前的距离相等或不等。为了稳定工作面，经常和超前预注浆等辅助施工措施配合使用。一般采用人工、机械混合开挖，人工、机械混合出碴。
双侧壁导洞法以台阶法为基础，将隧道断面分成4部分，即双侧壁导洞和上、下台阶，其双侧壁导洞尺寸以满足机械设备和施工条件为主确定。
施工时，应先开挖两侧的侧壁导洞，在导洞内施工完支护桩，后再开挖上台阶，当隧道跨度大而地层条件较差时，上台阶也可采用中隔墙法或环形留核心土法开挖后并及时施工初期支护结构，在拱、墙的保护下，采用逆筑法逐层开挖下台阶至基底，并施工仰拱或底板。施工过程中，左右侧壁导洞错开不小于15 m，这是基于在开挖中引起导洞周边围岩应力重新分布不影响已成导洞而确定的。上、下台阶之间的距离，视具体情况，按台阶法确定。
双侧壁导洞法虽然开挖断面分块多，扰动大，初次支护全断面闭合的时间长，但每个分块均是在开挖后立即各自闭合的，所以在施工中间变形几乎不发展。
工艺原理
采用双侧壁导坑法施工大跨隧道，其原理是将大跨洞室首先分割成几个小洞室分部施工，合理转化工序。