地下工程开挖技术
在水利工程中，常遇到的地下工程有地下发电厂房、地下变电站、地下泵站、导流洞、泄水洞、引水洞、溢洪洞等。
地下工程开挖方式有全断面开挖法、台阶法、导洞开挖法三种。开挖方式的选择主要取决于围岩类别、断面尺寸、机械设备和施工技术水平。合理选择开挖方式，对加快施工进度，节约工程投资，保证施工质量和施工安全意义重大。
（一）全断面开挖法
全断面开挖法是将整个断面一次钻爆开挖成型，待地下工程全部开挖完后或部分开挖，根据围岩允许暴露的时间和具体施工安排再进行衬砌和支护。这种施工方法适用于围岩坚固完整的场合。全断面开挖，工作面较大，工序作业干扰相对较小，施工组织工作比较容易安排，掘进速度快。如图8-25所示，它采用钻孔台车钻孔，装碴机向电瓶车牵引的斗车装碴，衬砌采用钢模台车立模，由混凝土泵及其导管运输混凝土进行浇筑。
图8-25 全断面开挖机械化程序
1—钻孔台车；2—装碴机；3—通风管；4—电瓶车；5—钢模台车；6—混凝土泵
在小断面隧洞（一般断面面积小于16m2）施工中，如果采用半断面正台阶法开挖或先导洞后扩大的方法施工，由于工作面狭小，将给开挖工作带来很大困难，因此一般采用全断面开挖法。对于中等断面及大断面的隧洞，只要地质情况允许，山岩压力不很大，无需支护或仅局部需要简单的临时支护时，则应根据施工的具体条件，尽量采用全断面开挖法。
（二）台阶开挖法
当地下工程断面较大，或采用全断面开挖在技术、安全、经济等方面不够理想时，可采用台阶开挖法。台阶可沿水平面分下台阶掘进和上台阶掘进，也可沿宽度分区，即左右竖直台阶掘进，如图8-26所示。
图8-26 台阶开挖法
（a）下台阶掘进；（b）上台阶掘进；（c）竖直台阶掘进；（d）综合台阶掘进
1、2、3—开挖顺序(https://www.daowen.com)
下台阶掘进法是先挖断面上部，再挖下部。上部超前，上下层同时爆破。通风散烟后，迅速清理好台阶上的石碴，就可以在台阶上钻孔，使下层出碴与上层钻孔同时作业。下层爆破由于增加了临空面，可以少用炸药。这种方式适用于断面较大，围岩稳定性好，但又缺乏钻孔台车等大型机械设备的情况。在掘进过程中要求上、下两层同时爆破，掘进深度应大致相同。
上台阶法是先挖下部，再挖上部。上部的开挖因自由面增加及岩体自重作用，可节省炸药，但安全处理和支护工作需进行两次。
（三）导洞开挖法
导洞开挖法就是在开挖断面上先开挖一个小断面洞（即导洞）作为先导，然后再扩大至设计要求的断面尺寸和形状。这种开挖方式，可以利用导洞探明地质情况、解决施工排水问题，导洞贯通后还有利于改善洞内通风条件，扩大断面时导洞可以起到增加临空面的作用，从而提高爆破效果。
导洞开挖，根据导洞位置不同，有上导洞、下导洞、中间导洞和双导洞等不同方式。
1.上导洞开挖法
导洞布置在隧洞的顶部，断面开挖对称进行，开挖与衬砌程序如图8-27所示。这种方法适用于地质条件较差、地下水不多、机械化程度不高的情况。其优点是安全问题比较容易解决，如顶部围岩破碎，开挖后可先行衬砌，以策安全，缺点是出渣线路需二次铺设，施工排水不方便，顶拱衬砌和开挖相互干扰，施工速度较慢。
图8-27 上导洞开挖与衬砌施工顺序
（a）先拱后墙衬砌；（b）先墙后拱衬砌
1、2、3、4、5—开挖顺序；Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ—衬砌顺序
2.下导洞开挖法
导洞布置在断面的下部，如图8-28所示。这种开挖方法适用于围岩稳定、洞线较长、断面不大、地下水比较多的情况。其优点是：洞内施工设施只铺设一次，断面扩大时可以利用上部岩石的自重提高爆破效果，出渣方便，排水容易，施工速度快；缺点是：顶部扩大时钻孔比较困难，石块依自重爆落，岩石块度不易控制。如遇不良地质条件，施工不够安全。
图8-28 下导洞开挖法施工顺序
1—下导洞；2—顶部扩大；3—上部扩大；5—边墙衬砌；6—顶拱衬砌；7—地板衬砌；8—漏斗棚架；9—脚手架
3.中间导洞开挖法
导洞在断面的中部，导洞开挖后向四周扩大。这种方法适用于围岩坚硬，不需临时支撑，且具有柱架式钻机的场合。柱架式钻机可以向四周钻辐射炮眼，断面扩大快，但导洞与扩大部分同时并进，导洞出渣困难。
4.双导洞开挖法
双导洞开挖又分为两侧导洞法和上下导洞法两种。两侧导洞开挖法是在设计开挖断面的边墙内侧底部分别设置导洞，这种开挖方法适用于围岩松软破碎、地下水严重、断面较大，需边开挖边衬砌的情况。上下导洞法是在设计开挖断面的顶部和底部分别设置两个导洞，这种方法适用于开挖断面很大、缺少大型设备、地下水较多的情况，其上导洞用来扩大，下导洞用于出渣和排水，上下导洞之间用竖井连通。