21世紀(jì)以來(lái)中國(guó)經(jīng)濟(jì)取得高速發(fā)展，龐大密集的人口、大規(guī)模的開(kāi)發(fā)建設(shè)，使得有限的土地資源不堪重負(fù)，直接威脅到中國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展和人們生存生活。地下隧洞與地下空間作為一種新型應(yīng)用資源，日益受到國(guó)家重視和倡導(dǎo)。特別是關(guān)系國(guó)計(jì)民生的城市地鐵、公路、鐵路、水利、水電建設(shè)領(lǐng)域的交通隧道、引水隧洞、地下廠房獲得大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用。
　　洞隧開(kāi)挖施工主要有鉆爆法、全斷面掘進(jìn)機(jī)法、沉管法、淺埋暗挖法等方法。鉆爆法涵蓋傳統(tǒng)的礦山法和新奧法，顧名思義，就是采用鉆眼爆破進(jìn)行開(kāi)挖。全斷面掘進(jìn)機(jī)法包括TBM掘進(jìn)機(jī)及盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)，TBM適用于硬巖地層，盾構(gòu)適用于土質(zhì)圍巖，尤其適用于軟土、流沙、淤泥等特殊地層。沉管法則用來(lái)修建水底隧道、城市市政隧道等。淺埋暗挖法主要用來(lái)修建埋深很淺的山嶺隧道或城市地鐵隧道。本文將圍繞鉆爆法和全斷面掘進(jìn)機(jī)法兩種主要掘進(jìn)工法及其成套設(shè)備應(yīng)用展開(kāi)探討。
　　1、鉆爆法掘進(jìn)模式及其成套設(shè)備應(yīng)用
　　鉆爆法是傳統(tǒng)的隧洞施工工法，通過(guò)在巖體上鉆鑿出一定孔徑和深度的炮眼，并裝上炸藥進(jìn)行爆破，從而達(dá)到開(kāi)挖的目的。
　　其施工工藝過(guò)程如下：定位鉆孔→裝填引爆炸藥→排除危石，安設(shè)拱部錨桿和噴第一層混凝土→裝碴運(yùn)碴→安裝邊墻錨桿和噴混凝土→噴射拱部第二層混凝土和隧洞底部混凝土→下一輪循環(huán)→在初次支護(hù)穩(wěn)定后，進(jìn)行二次襯砌。
　　鉆爆法具有施工靈活，隧洞斷面形狀尺寸可變、地質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng)、設(shè)備費(fèi)用相對(duì)低廉的優(yōu)點(diǎn)，因而目前在我國(guó)山嶺隧道及大地下空間開(kāi)發(fā)中占主導(dǎo)地位。
　　國(guó)外的施工經(jīng)驗(yàn)表明，只有當(dāng)山嶺隧道長(zhǎng)度與直徑之比大于600，即對(duì)于一般的單線鐵路隧道，長(zhǎng)度大于5.4km的隧道，采用 TBM施工才能體現(xiàn)其綜合經(jīng)濟(jì)性。因此山嶺隧道中短于5.4km的隧道幾乎都是鉆爆法設(shè)備施工的天下。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，2006年僅在建客貨共線、客運(yùn)專(zhuān)線和擬建客運(yùn)專(zhuān)線中短于3km的隧道已達(dá)1071.077km，占2006年總里程的45.62%，如果計(jì)算3～5.4km的隧道，其所占比例將超過(guò)50%。
　　在長(zhǎng)大山嶺交通隧道開(kāi)鑿中，鉆爆法施工仍然大有作為，如全長(zhǎng)14.295km的大瑤山隧道，全長(zhǎng)18.4km的秦嶺隧道2號(hào)線，長(zhǎng)度為5.1km的左線和長(zhǎng)度為5.2km的右線雁門(mén)關(guān)公路隧道等都是采用鉆爆法設(shè)備施工完成。
　　尤其是水利水電隧洞，它的洞室空間大多大大超過(guò)最大TBM掘進(jìn)機(jī)的直徑，且洞隧斷面大小形狀漸變變化（如引水隧洞前大后小）、體形互不相同，眾多洞隧布置緊湊、起伏錯(cuò)落、縱橫交織，這樣的地下工程也只能用鉆爆法施工。如溪洛渡電站工程的導(dǎo)流隧洞長(zhǎng)度為1.2～1.5km, 襯砌斷面為16m×21m( 寬×高)，開(kāi)挖斷面達(dá)17.2m×22.2m～19.6m×24.6m, 進(jìn)口漸變段的最大開(kāi)挖斷面更達(dá)27.0m×26.0m，對(duì)于如此大斷面隧洞快速施工，只能鉆爆法設(shè)備施工完成。而巨大的地下廠房更是非鉆爆法施工莫屬。
　　據(jù)我們所知，已經(jīng)建成或在建的廣蓄、二灘、萬(wàn)家寨、太平驛、天荒坪、大朝山、三峽、棉花灘、洪家渡、構(gòu)皮灘、錦屏一、二級(jí)、小灣、糯扎渡、龍灘、溪洛渡、向家壩以及引大入秦、南水北調(diào)引水隧道等除個(gè)別外都是由鉆爆法設(shè)備施工建設(shè)。
　　顯然，對(duì)于占50%以上交通隧道中短隧道、部分長(zhǎng)隧道工程，大空間、大直徑的水電隧洞工程，非圓形斷面隧洞工程，地質(zhì)與水文地質(zhì)條件極差（如溶洞多、斷層多、滲水、涌水、泥石流，長(zhǎng)距離破碎帶）的工程，鉆爆法設(shè)備施工具有明顯的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。
　　我國(guó)鉆爆法施工常用配套設(shè)備如下：
　　為了快速、安全掘進(jìn)隧洞，國(guó)外鉆爆法施工通常采用鑿巖臺(tái)車(chē)鉆孔、錨桿臺(tái)車(chē)安裝錨桿、混凝土噴射臺(tái)車(chē)噴錨支護(hù)，襯砌臺(tái)車(chē)二次成型襯砌。這也是國(guó)內(nèi)鉆爆法設(shè)備的應(yīng)用發(fā)展方向。下面對(duì)此類(lèi)主要施工設(shè)備應(yīng)用探討如下：
　　1.1　鑿巖臺(tái)車(chē)
　　鑿巖臺(tái)車(chē)是鉆孔爆破開(kāi)挖的關(guān)鍵攻堅(jiān)設(shè)備，它機(jī)械化程度高、鉆進(jìn)速度快，不僅用于隧洞的鑿巖開(kāi)挖，而且廣泛用于鉆孔、噴錨支護(hù)、灌漿加固中。
　　現(xiàn)在國(guó)內(nèi)工地上的液壓鑿巖臺(tái)車(chē)絕大部分從國(guó)外進(jìn)口，主要制造商包括瑞典的Atlas、Sandvik，挪威的AMV公司等。由于增加了車(chē)載電腦，使鑿巖臺(tái)車(chē)具有很高的人機(jī)對(duì)話功能，能在鑿巖過(guò)程中自動(dòng)修整鑿石參數(shù)和自動(dòng)紀(jì)錄鉆孔數(shù)據(jù)，可以對(duì)巖層進(jìn)行分析，從而及時(shí)調(diào)整爆破參數(shù)。
　　1.2　錨桿臺(tái)車(chē)
　　錨桿臺(tái)車(chē)主要完成隧洞的錨桿安裝，加固洞室頂拱與邊壁的巖石。
　　錨桿臺(tái)車(chē)是當(dāng)今先進(jìn)的錨桿施工機(jī)具，鉆孔、安裝錨桿、注漿，甚至摘取錨桿各工序均由自行臺(tái)車(chē)上的遙控機(jī)械手(液壓支臂)進(jìn)行。工作高度可達(dá)10余米，裝設(shè)一根錨桿耗時(shí)約2～7 min，每班可裝100余根。目前國(guó)內(nèi)工地上使用的有瑞典的Atlas、芬蘭的Tamrock等錨桿臺(tái)車(chē)產(chǎn)品。
　　1.3　噴射臺(tái)車(chē)
　　噴射臺(tái)車(chē)是隧洞噴射混凝土支護(hù)的核心設(shè)備，它將噴射混凝土技術(shù)和注漿錨桿結(jié)合起來(lái)，依靠錨桿、鋼絲網(wǎng)和噴射混凝土共同負(fù)荷來(lái)提高隧道、基坑、邊坡巖體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，增強(qiáng)巖體的整體穩(wěn)定性。噴射臺(tái)車(chē)?yán)脡嚎s空氣或其他動(dòng)力,按一定配比拌制混凝土沿管路輸送至噴頭,以較高速度垂直噴射于受?chē)娒?依賴噴射過(guò)程中水泥與骨料的