1樓：
道路隧道的建設過程主要為隧道規劃、勘測、設計、貫通控制測量和施工等工作。
【隧道勘測】
為確定隧道位置、施工方法和支護、襯砌型別等技術方案，對隧道地處範圍內的地形、地質狀況，以及對地下水的分佈和水量等水文情況要進行勘測。
在隧道勘測和開挖過程中，須瞭解圍巖的類別。圍巖是隧道開挖後對隧道穩定性有影響的周邊巖體。圍巖分類是依次表明周圍岩石的綜合強度。
中國在2023年制定的鐵路隧道工程技術規範中將圍巖分為 6類。關於岩石分類70年代以前常用泰沙基及普氏等岩石分類方法。70年代以後在國際上應用較廣併為國際岩石力學學會推薦的為巴頓等各種分級系統。
此外，還有日本以彈性波速為主的分類法。圍巖的類別的確定，為隧道工程設計合理和施工順利提供了依據。
【隧道設計】
包括隧道選線、縱斷面設計、橫斷面設計、輔助坑道設計等。
選線 根據線路標準、地形、地質等條件選定隧道位置和長度。選線應作多種方案的比較。長隧道要考慮輔助坑道和運營通風的設定。
洞口位置的選擇要依據地質情況。考慮邊坡和仰坡的穩定，避免塌方。
縱斷面設計 沿隧道中線的縱向坡度要服從線路設計的限制坡度。因隧道內溼度大，輪軌間粘著係數減小，列車空氣阻力增大，因此在較長隧道內縱向坡度應加以折減。縱坡形狀以單坡和人字坡居多，單坡有利於爭取高程，人字坡便於施工排水和出碴。
為利於排水，最小縱坡一般為2‰～3‰。
橫斷面設計 隧道橫斷面即襯砌內輪廓，是根據不侵入隧道建築限界而制定的。中國隧道建築限界分為蒸汽及內燃機車牽引區段、電力機車牽引區段兩種，這兩種又各分為單線斷面和雙線斷面。襯砌內輪廓一般由單心圓或三心圓形成的拱部和直邊牆或曲邊牆所組成。
在地質鬆軟地帶另加仰拱。單線隧道軌面以上內輪廓面積約為27～32平方米，雙線約為58～67平方米。在曲線地段由於外軌超高車輛傾斜等因素，斷面須適當加大。
電氣化鐵路隧道因懸掛接觸網等應提高內輪廓高度。中、美、蘇三國所用輪廓尺寸為：單線隧道高度約為 6.
6～7.0米、寬度約為4.9～5.
6米；雙線隧道高度約為7.2～8.0米，寬度約為8.
8～10.6米。在雙線鐵路修建兩座單線隧道時,其中線間距離須考慮地層壓力分佈的影響,石質隧道約為20～25米，土質隧道應適當加寬。
輔助坑道設計 輔助坑道有斜井、豎井、平行導坑及橫洞四種。斜井是在中線附近的山上有利地點開鑿的斜向正洞的坑道。斜井傾角一般在18°～27°之間，採用捲揚機提升。
斜井斷面一般為長方形,面積約為8～14平方米。豎井是由山頂中線附近垂直開挖的坑道，通向正洞。其平面位置可在鐵路中線上或在中線的一側（距中線約20米）。
豎井斷面多為圓形，內徑約為4.5～6.0米。
平行導坑是距隧道中線17～25米開挖的平行小坑道，以斜向通道與隧道連線，亦可作將來擴建為第二線的導洞。中國自2023年修建川黔鐵路涼風埡鐵路隧道採用平行導坑以來,在58座長3公里以上的隧道中約有80%修建了平行導坑。橫洞是在傍山隧道靠河谷一側地形有利之處開闢的小斷面坑道。
此外，隧道設計還包括洞門設計、開挖方法和襯砌型別的選擇等。
【控制測量】
隧道測量是為了保證測量的中線和高程在隧道貫通面處的偏差不超出規定的限值。
中線平面控制 長隧道以往多用三角網，短隧道多用導線法，藉以控制中線的偏差。自50年代以來，中國在 1公里以上長度的隧道測量中採用導線法也能控制隧道的貫通誤差。光電測距儀的出現和發展，解決了量距的困難。
山嶺隧道洞外及洞內都採用主副閉合導線法，即在主導線上測角並用光電測距儀量距，在副導線上只測角不量距。由主副導線所組成的多邊形，只平差其角度，不平差其長度。這樣主副導線法比三角網法簡單實用，比單一導線法可靠。
中國大瑤山雙線隧道即採用主副閉合導線法作為中線平面控制。
在隧道進行中線測量以前，就要考慮將來隧道打通後的偏差數值。根據隧道的長度和平面形狀，在地形圖上先行佈置測點的位置和預計的貫通點，並在平面圖上量出必要的尺寸，再根據規範規定的極限誤差試算出測角和量距的必要精度，然後進行測量。這個過程叫做測量設計或叫做隧道貫通誤差的預計4公里以下的隧道中線貫通極限誤差為±100毫米;4～8公里的隧道中線貫通極限誤差為±150毫米。
高程控制 短隧道應用普通水平儀，長隧道應用精密水平儀即能保證需要達到的精度。高程貫通極限誤差為±50毫米。
【隧道開挖】
開挖方法分為明挖法和暗挖法。明挖法多用於淺埋隧道或城市鐵路隧道，而山嶺鐵路隧道多用暗挖法。按開挖斷面大小、位置分，有分部開挖法和全斷面開挖法。
在石質岩層中採用鑽爆法最為廣泛，採用掘進機直接開挖也逐漸推廣。在鬆軟地質中採用盾構法開挖較多。
1、鑽爆法
在隧道巖面上鑽眼，並裝填炸藥爆破，用全斷面開挖或分部開挖等將隧道開挖成型的施工方法。
鑽爆法開挖作業程式包括測量、鑽孔、裝藥、爆破、通風、出碴、錨杆、立架、掛網、噴錨等工序。
①鑽孔：要先設計炮孔方案，然後按設計的炮孔位置、方向和深度嚴格鑽孔。單線隧道全斷面開挖，採用鑽孔臺車配備中型鑿岩機，鑽孔深度約為2.
5～4.0米。雙線隧道全斷面開挖採用大型鑿巖臺車配備重型鑿岩機，鑽孔深度可達5.
0米。炮孔直徑約為 4～5釐米。炮孔分為掏槽孔（開闢臨空面）、掘進孔（保證進度）和周邊孔（控制輪廓）。
②裝藥：在掘進孔、掏槽孔和周邊孔內裝填炸藥。一般裝填硝胺炸藥，有時也用膠質炸藥。
裝填炸藥率約為炮眼長度的60%～80%，周邊孔的裝藥量要少些。為縮短裝藥時間,可把硝胺***成長的管狀藥卷,以便填入炮眼；也可利用特製的裝藥機械把細粒狀藥粉射入炮孔中。
③爆破：19世紀上半期以前用明火起爆。2023年美國胡薩克鐵路隧道開始採用電力起爆。
此後，電力起爆逐漸推廣。在全斷面掘進中，為了減低爆破對圍巖的震動和破壞，並保證爆破的效果，多采用分時間階段爆破的電雷管或毫秒雷管起爆。一般拱部採用光面爆破，邊牆採用預裂爆破。
近期發展的非電引爆的導爆索應用日益廣泛。
④施工通風：排出或稀釋爆破後產生的有害氣體和由內燃機產生的氮氧化物及一氧化碳,同時排除煙塵,供給新鮮空氣，藉以保證隧道施工人員的安全和改善工作環境。通風可分主要系統和區域性系統。
主要系統可利用管道（直徑一般為1～1.5米，也有更大的）或巷道（平行導坑等），配以大型或中型通風機；區域性系統多用小型管道及小型通風機。巷道通風多采用吸出式，將汙濁空氣吸出洞外，新鮮空氣由正洞流入。
新鮮空氣不易達到的工作面，須採用區域性通風機補充壓入。
⑤施工支護：隧道開挖必須及時支護，以減少圍巖鬆動，防止塌方。施工支護分為構件支撐和噴錨支護。
構件支撐一般有木料、金屬、鋼木混合構件等，現在使用鋼支撐者逐漸加多。噴錨支護是20世紀50年代發展起來的一種支護方法，其特點是支護及時、穩固可靠，具有一定柔性，與圍巖密貼，能給施工場地提供較大活動空間。中國在一些老黃土隧道中應用噴錨支護也獲得成功。
噴射混凝土工藝分為幹噴和溼噴。現多采用幹噴法，即將幹拌混凝土內摻入一定數量的速凝劑，用壓縮空氣將混凝土由管內噴出。在噴口加水射到岩石面上，一次可噴3～5釐米厚度。
在噴射混凝土中摻入一些鋼纖維，或在巖面掛鋼絲網可提高噴錨支護的強度。鋼錨杆安設在岩層面上的鑽孔內,其長度和間距視圍巖性質而定,一般長度為2～5米，通常用樹膠和水泥漿沿杆體全長錨固。在岩層較好地段僅噴混凝土即可得到足夠的支護強度。
在圍巖堅硬穩定的地段也可不加支撐。在軟弱圍巖地段噴錨可以聯合使用，錨杆應加長，以加強支護力。
⑥裝碴與運輸：在開挖作業中，裝碴機可採用多種型別，如後翻式、裝載式、扒鬥式、蟹爪式和大剷鬥內燃裝載機等。運輸機車有內燃牽引車、電瓶車等，運輸車輛有大斗車、槽式列車、梭式礦車及大型自卸汽車等。
運輸線分有軌和無軌兩種。
由鑽孔直到出碴完畢稱為一個開挖迴圈。根據中國的經驗，在單線全斷面開挖中24小時能作兩個迴圈，每個迴圈能進3.5米深度，每日單口進度可達7米。
然而在開挖中難免遇到斷層或鬆軟石質以及湧水等，不易保持每日的預計迴圈，所以每月單口實際進度多低於200米。中國成昆線蜜蜂箐單線隧道單口最高月進度曾達到 200米。日本大清水雙線隧道單口最高月進度曾達到 160米。
開挖迴圈作業的特點是一個工序接一個工序必須逐項按時完成，否則前一工序推遲就會影響下一工序，因而拖長全部時間。其中最主要的工序為鑽孔及出碴，所用時間佔全部作業時間比例較大。
鑽爆法開挖採用的方法有全斷面開挖法和分部開挖法。
①全斷面開挖法：一次開挖成型的方法。一般採用帶有鑿岩機的臺車鑽孔，用毫秒爆破，噴錨支護。
還要有大型裝碴運輸機械和通風裝置。全斷面開挖法又演變為半斷面法。半斷面法是弧形上半部領先，下半部隔一段距離施工。
②分部開挖法：先用小斷面超前開挖導坑,然後,將導坑擴大到半斷面或全斷面的開挖方法。這種方法主要優點是可採用輕型機械施工，多開工作面，各工序間拉開一定的安全距離。
缺點是工序多,有干擾,用人多。根據導坑在隧道斷面的位置分為：上導坑法、**導坑法、下導坑法以及由上下導坑互相配合的各種方法，另有把全斷面縱向分為臺階進行開挖，而各層臺階距離較短的臺階法。
上導坑法適用於軟弱岩層、襯砌順序是先拱後牆，曾於1872～2023年為聖哥達隧道採用。中國短隧道一般用這種方法。**導坑法是導坑開挖後向四周打輻射炮眼爆破出全斷面或先擴大上半部。
20世紀初美洲曾用這種方法，20年代美國新喀斯喀特隧道也用這種方法。下導坑法即下導坑領先的方法。其中包括：
a.上下導坑法，利用領先的下導坑向上預打漏斗孔，便於開展上導坑等多工序平行作業。襯砌順序多用先拱後牆，遇圍巖較好時亦可改為先牆後拱。
b.漏斗棚架法，適用於堅硬地層，以下導坑掘進領先，由下而上分層開挖，設棚架，先襯砌邊牆後砌拱。1961～2023年在中國成昆線關村壩鐵路隧道應用,2023年復工後取得平均單口月成洞152米的進度。
c.蘑菇形法，同漏斗棚架法類似，也設棚架，但先襯砌拱部後砌邊牆。1971～2023年在枝柳線彭莫山單線隧道應用,取得平均單口月成洞132米的進度。
d.側壁導坑法，兩個下導坑領先，環形開挖，最後挖掉中心土體，襯砌順序為先牆後拱，多用於圍巖很差的雙線隧道。也有采用上導坑領先及兩個下導坑成品字形的。
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全斷面開挖法和分部開挖法是鑽爆法開挖常用的方法，但隧道施工很複雜，時常遇到各種困難情況，如大斷層、流沙、膨脹地層、溶洞、大量湧水等，尚需採取相應措施。
2、盾構法
採用盾構作為施工機具的隧道施工方法[2] 。2023年在倫敦泰晤士河水下隧道首先試用盾構，並獲得成功。此後，鬆軟地質多采用盾構法開挖。
盾構是一種圓形鋼結構開挖機械，其前端為切口環，中間為支撐環，後端為盾尾。開挖時，切口環首先切入地層並能掩護工人安全地工作;支撐環是承受荷載的主要部分,其中安設多臺推進盾構的千斤頂及其他機械；盾尾隨著上述兩部分前進，保護工人安裝鑄鐵管片或鋼筋混凝土管片。盾構法適用於鬆軟地層，施工安全，對地層擾動少，控制圍巖周邊準確，極少超挖。
日本丹那鐵路隧道曾採用盾構法施工。
3、掘進機法
在整個隧道斷面上，用連續掘進的聯動機施工的方法。早在19世紀50年代初，美國胡薩克隧道就試用過掘進機，但未成功。直到20世紀50年代以後才逐漸發展起來。
掘進機是一種用強力切割地層的圓形鋼結構機械，有多種型別。普通型的掘進機的前端是一個金屬圓盤，以強大的旋轉和推進力驅動旋轉，圓盤上裝有數十把特製刀具，切割地層，圓盤周邊裝有若干剷鬥將切割的碎石傾入皮帶運輸機，自後部運出。機身中部有數對可伸縮的支撐機構，當刀具切割地層時，它先外伸撐緊在周圍巖壁上，以平衡強大的扭矩和推力。
掘進機法的優點是對圍巖擾動少,控制斷面準確，無超挖,速度快，操作人員少。
隧道開挖後，為使圍巖穩定，確保運營安全，需按一定輪廓尺寸建造一層具有足夠強度的支護結構，這種隧道支護結構稱為隧道襯砌。常用的襯砌種類有就地灌注混凝土類、預製塊拼裝、噴錨或單噴混凝土、複合式襯砌。複合式襯砌是在噴錨或單噴支護之後，再就地灌注一層混凝土，形成噴錨支護同混凝土襯砌結合的複合式襯砌結構。
如遇有水地段可在兩層支護間加掛一層塑料板或做其他防水層。
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