在隧道工程施工过程中，开挖是贯穿始终的基础性工序，其施工质量直接决定围岩稳定状态、支护结构受力特征以及后续工序的安全性与经济性。统计表明，隧道开挖工程量通常占整个隧道施工造价的 20%–40%，在软弱围岩、浅埋偏压及大跨度断面条件下，该比例还会进一步提高。
从工程力学角度看，围岩稳定性并非仅由地质条件单一决定，开挖方式、开挖顺序及扰动范围会显著改变原始应力场分布。因此，合理选择机械开挖方式与分部开挖工法，是控制围岩变形、降低施工风险的关键。
一、机械开挖在现代隧道施工中的技术价值
1. 机械开挖对围岩扰动特性的影响
与传统钻爆法相比，机械开挖具有以下显著优势：
扰动可控：切削破岩方式连续稳定，可显著降低围岩松弛区范围；
成型质量高：轮廓线清晰，有利于初期支护与围岩贴合；
安全性提升：减少爆破作业带来的飞石、震动和有害气体风险。
在Ⅲ～Ⅴ级围岩条件下，机械开挖往往与分部开挖工法组合应用，以达到“小扰动、快支护、早封闭”的施工目标。
2. 机械开挖与分部施工的协同关系
在复杂地质条件下，单纯依靠机械设备并不能完全解决围岩稳定问题，必须通过分部开挖来分散应力集中、缩小单次开挖跨度，使机械开挖能力与围岩承载能力形成动态平衡。
二、典型分部开挖方法的工程机理与适用条件
（一）双侧壁导坑法：以稳定性优先的控制型工法
1. 工法原理与开挖顺序
双侧壁导坑法，又称“眼镜工法”，其核心思想是将大跨度断面转化为多个小跨度断面逐步开挖。施工过程中，隧道断面通常被划分为六个作业区段：左、右上台阶；左、右下台阶；中上、中下台阶。
导坑断面一般设计为近似椭圆形，轮廓圆顺，避免形成尖角或应力集中区，从而减小围岩应力重分布带来的不利影响。
2. 支护与信息化控制要点
该工法强调“支护前移、尽早闭合”，初期支护通常采用：
格栅钢架或型钢钢架
钢筋网片
喷射混凝土柔性支护体系
配合围岩变形监测与支护受力监控系统，实现信息化施工管理，根据监测结果动态调整开挖步距与支护参数。
3. 工程适用性评价
优点：
① 围岩变形控制效果显著
② 掌子面稳定性高
③ 适用于浅埋、大跨度及极破碎围岩
缺点：工序复杂、施工效率较低、成本相对较高
因此，该方法更适用于安全性要求高于工期要求的控制性区段。
（二）CD 法（中隔墙法）：结构受力导向型分部工法
1. 工法机理
CD 工法（Center Diaphragm Method）通过在隧道断面中部设置临时中隔墙，将原本整体受力的断面分解为左右两个独立受力单元，从而有效降低单侧开挖跨度，使围岩受力状态更加合理。
2. 施工组织与技术控制
通常先开挖一侧断面，并施作初期支护和中隔墙；
当前侧超前一定距离后，再进行另一侧开挖；
台阶长度一般控制在 1～1.5 倍洞径；
两侧施工需保持合理错距，避免应力叠加。
在Ⅳ、Ⅴ级围岩中，常配合以下超前加固措施：超前小导管或大管棚、超前锚杆、预注浆加固
3. 工程适用性评价
适用范围：软弱围岩；浅埋、偏压及洞口段。
技术特点：施工安全性高；结构受力清晰。
局限性：中隔墙施工与拆除工序复杂；对施工组织要求高。
（三）三台阶法：效率与安全兼顾的平衡型工法
1. 基本施工逻辑
三台阶法将断面纵向分为上、中、下三部分，按照“先上后中、再下并行推进”的原则组织施工。该方法通过控制台阶高度和长度，使围岩逐步释放应力，避免一次性大跨度开挖。
2. 适用条件与技术要点
适用于Ⅲ～Ⅳ级围岩
在Ⅴ级围岩条件下，需结合超前注浆等加固措施
对机械化施工适应性强，便于出渣与支护作业同步推进
在隧道工程中，不存在“最优工法”，只有“最适合的工法”。机械开挖技术的发展，为分部开挖方法提供了更高的施工精度和安全保障，而分部开挖工法则为机械施工创造了稳定的作业条件。
在实际工程中，应综合考虑：围岩级别与地应力条件、隧道埋深与断面规模、工期、安全与成本约束。通过科学选择开挖方法与施工参数，实现隧道工程 安全、质量与效率的协同优化。
