隧道铣挖法是一种以液压铣挖机为核心的非爆破隧道开挖方法,可以通过液压铣挖机进行挖掘,并与其他机械(如破碎锤、风枪等)合作,以及静态破碎和爆破控制。适用于需要较少扰动甚至避免扰动的隧道工程,如高速公路、村庄、建筑物、管道、空气采集区、现有隧道等。
液压铣挖机的工作条件与隧道围岩的地质因素密切相关。地质因素对液压铣挖机工作条件的影响主要体现在两个方面:一是确定隧道围岩的整体地质环境是否适合液压铣挖机的施工;二是确定围岩稳定性和硬度等主要地质参数对液压铣挖机工作效率的影响。因此,应考虑挖掘面稳定性和施工效率的要求,确定铣削挖掘方法的地层适应性。与TBM类似,液压铣挖机也可以被视为一种隧道掘进机械,其利用岩石的抗拉强度和剪切强度明显低于其抗压强度的特性。该值直接决定了铣削方法隧道围岩挖掘的难度。
显然,R铣削效率越低,挖掘速度越快;R越高,铣削和挖掘效率越低,挖掘速度越慢。此时,液压铣挖机很难满足挖掘要求。然而,随着R的进一步减少,当围岩从岩石过渡到土壤时,液压铣挖机进入后围岩的自稳定时间非常短,甚至无法稳定。
液压铣挖机作为一种非全断面开挖机,在隧道施工中具有一定的地质适应性。由于岩石单轴抗压强度过大(>60MPa),不具有自稳定性的软塑料粘土、饱和粉砂土、开挖效率几乎为零不适合液压铣挖机。
隧道开挖实践表明,液压铣挖机更适合于质地较弱、节理裂缝发育、岩体完整性差、抗压强度小、不适合爆破、挖掘机难以挖掘的弱围岩和土壤围岩。为了明确铣削挖掘方法的隧道围岩条件,指导铣削挖掘的隧道施工,借鉴《TB10003-2005铁路隧道设计规范》铁路隧道隧道围岩等级5,确定铣削挖掘方法适用于铁路隧道隧道围岩等级中的IⅢ-应V级围岩围岩。在硬度较低的软岩硬土中铣削效率最高可达60~80mh(随着岩石的密度和破碎度而变化)。但是,当围岩的抗压强度低于10~15MPa时,铣削效率较高;对于20~30MPa的较软岩,液压铣挖机很难开挖。此时,应选择配套机械或其他方法进行综合施工。