隧道工程：掌子面是个什么“面”？专业解答来了

隧道工程：掌子面是个什么“面”？专业解答来了

在隧道工程中，经常听到一些专业术语，如围岩、掌子面、二衬、仰拱、超欠挖等。这些术语到底是什么意思？本文将为您详细解答。

隧道修建方式

如果在山里修建一座隧道，可选择的修建方式主要有以下几种：

• 钻爆法：通过钻孔、装药、爆破开挖岩石的方法，简称钻爆法。其精髓在于“钻”“爆”二字，即先钻孔，再爆破。当下已经发展到用多臂凿岩台车钻孔，应用光面爆破及预裂爆破等爆破技术。

• 盾构/TBM：用盾构机或隧道掘进机开挖土体或切削破岩，的开凿隧道的机械化施工方法。其特点是安全高效、机械化程度高、节约劳动力。

钻爆法施工示意图

TBM施工示意图

围岩与围岩分级

在开挖之前，需要了解围岩以及围岩分级的概念：

• 围岩：指隧道开挖后其周围产生应力重分布范围内的岩体。通俗来说，就是围绕在隧道周围，稳定性受隧道作业影响的岩体。

• 围岩分级：根据岩体完整程度和岩石强度等指标，按施工开挖后的稳定性对围岩进行的分级。围岩分类是选择施工方法的依据，是进行科学管理的基础。

开挖阶段的专业术语

随着挖掘的推进，会出现掌子面、初期支护、二衬、仰拱等专业术语：

• 掌子面：又称礃子面，是坑道施工中的一个术语。即开挖坑道（采煤、采矿或隧道工程中）不断向前推进的工作面。'掌子面'是民间的叫法，最早是从煤窑来的，老窑工们形容挖煤的工作面'只有巴掌大的地方'，时间久了就成了'掌子面'，后来也指隧道、井、矿等的作业面。

• 初期支护：为防止围岩变形或坍塌，沿隧道洞身周边采用的喷射混凝土、锚杆、钢筋网或钢拱架支护的统称。随着挖掘的不断推进，围岩可能松动，为确保围岩稳定而采取的加固措施。通常先在隧道岩体中初喷一层混凝土，再布设钢筋网或钢拱架，然后再喷射一层混凝土，最后打入锚杆。这样便可以控制四周岩体的变形从而起到支护作用。

• 二衬：指在隧道已经进行初期支护的条件下，采用模筑混凝土二次支护构成的隧道支护形式。目的在于保证隧道在服务过程中结构稳定、耐久、美观和减少通风阻力等，以适应现代化高速道路隧道建设的要求，也称二次支护。

• 仰拱：为改善上部结构受力条件而设置在隧道底部的反向拱形结构，与二次衬砌构成隧道整体，形成环形受力结构。我们也称它是埋在隧道底部的“二衬”，旨在提升支撑力。作用主要有解决基础承载力不够的问题，减少下沉；封闭围岩，防止围岩变形过大；增加底部和墙部的支撑抵抗力。

二衬施工示意图

仰拱施工示意图

施工中的特殊技能

随着施工技术的进步，人们建成了越来越长的隧道，解决了众多交通难题。长大隧道在修建过程中，通常会用到斜井、竖井：

• 斜井：斜井是为改善营运通风或施工条件，以一定倾角连通地面与下部洞室的通道。斜井能够增加工作面，可有效缩短长大隧道建设工期，也是长隧道施工过程中重要的施工通风通道。隧道贯通后，成为隧道运营通风通道。

• 竖井：竖井是为改善营运通风或施工条件，垂直连通地面与下部洞室的通道。竖井可以作为施工期送风和排风通道，能够有效解决长大隧道施工通风距离过长和排风困难等问题。隧道贯通后，成为隧道运营通风通道。

• 超欠挖：以设计开挖轮廓线为基准，实际开挖的断面在基准线以外的部分称为超挖，在基准线以内称为欠挖。就是挖多了或挖少了。

天台山隧道斜井图片

特殊技能

• 光面爆破：通过正确选择爆破参数和合理的施工方法，分区分段微差爆破，达到爆破后轮廓线符合设计要求，临空面平整规则的一种控制爆破技术。能够有效减少超欠挖，降低喷射混凝土消耗量，是一门值得广泛推广的技术。

• 长隧短打：长大隧道通过设置横洞、平行导坑（简称平导）、斜井及竖井等辅助坑道增加主洞辅助工作面，将隧道分割成几段同时施工，形成“长隧短打”，确保隧道的修建任务得以如期完成或提前完成。天山胜利隧道设置平导实现长隧短打，施工有效推进。

不良地质情况

隧道施工过程中，也有可能出现种种不良地质，对施工十分不利：

• 断层：地壳受力发生断裂，沿断裂面两侧岩块发生的显著相对位移的构造。

• 涌水：涌水又称突水，隧道施工过程中，穿过溶洞发育的地段，尤其遇到地下暗河系统，厚层含水砂砾石层，与地表水连通的较大断裂破碎带等所发生的突然大量涌水现象。

• 软岩：分为地质软岩和工程软岩两大类别。地质软岩指强度低、孔隙度大、胶结程度差、受构造面切割及风化影响显著或含有大量膨胀性粘土矿物的松、散、软、弱岩层，是天然形成的复杂的地质；工程软岩是指在工程力作用下能产生显著塑性变形的工程岩体。

一条隧道要修通，需要克服重重困难。面对诸多不确定因素，但建设者们往往有很多奇思妙想，发明了很多施工利器。隧道通常也不仅仅是一条交通道路，往往也是连通区域，经济发展的动脉，相信“基建狂魔”们定会不断创新，用坚守和匠心，打通更多天堑，让世界更畅通。