盾构机、悬臂式掘进机、破碎锤、水磨钻等都属于非爆隧道开挖方法,每个方法都各有其优点。水磨钻法是应用场景比较广泛的施工方法,常被用于引水、电力、顶管、桩基等工程。在施工时通常根据各个工程的情况选择合适的施工方案。
一、水磨钻法施工原理

岩石有3大特性,一是抗压强度很高,而抗张强度与抗剪强度较低。二是岩石在大于极限抗力能力的作用下会发生拉裂破坏,三是岩石在大于极限抗剪切力的作用下会发生剪切破坏。水磨钻法充分利用了这三大力学特性开钻孔开挖隧道。
首先根据利用水磨钻机沿设计图钻孔取芯,形成外周的临空面,第二步再根据石头硬度以及现场的情况在中间的石头上钻劈裂
孔。
第三步根据隧道的大小选择对应的破石方式,选择人工砍料、劈裂棒或破碎锤等方式将这一整个工作面的石头破碎成小块。
第四步选择卷扬机等运输设备运料。

按照打孔、破劈、破碎、运料这四个步骤循环作业,完成整个项目的施工。
二、水磨钻法施工方案
水磨钻采用打临空面的施工工艺以保证掘进,在此基础上,针对复杂的隧道地质条件采用不同的施工方案。
1.上下台阶法
台阶法是隧道及地下工程的施工方法之一。先挖上半部分,待挖到一定长度后同时开挖下部分,上下部分同时施工。

上下台阶法根据台阶长度可分为短台阶法、长台阶法、微台阶法。
台阶的长度需要根据隧道断面跨度,岩层条件、初期支护行程闭合断面的时间来决定。
(1)长台阶法
开挖断面小,有利于维持开挖面的稳定,适合1-3级围岩,在上下两个台阶分别进行开挖、支护、运输、通风、排水等作业线。但台阶长度过长,则增加了支护封闭时间和通风排烟、排水的难度,降低了施工的综合效率。
因此,长台阶法一般用于围岩条件好,无大型机械化作业时选用。
(2)短台阶法
适合3-5台阶长度定在10-15米,主要是考虑既要实现分台阶开挖、又要实现支护早封闭。上台阶长度若过长,超过15m,则出渣所需时间过长。
短台阶法缩短了支护闭合的时间,有利于控制围岩变形。缺点是对围岩的扰动较大,在进行短台阶法施工时上下部分作业有互相干扰,要注意下部作业时对上部稳定性的影响。
(3)微台阶法
适合5-6级围岩,一般台阶长度为3-5米,台阶长度小于3m无法进行钻孔作业。微台阶法上下断面相距较近,机械设备集中,作业相互干扰大,施工效率低。
在采用台阶法施工中,隧道上下部可以配置机械进行平行作业,机械不足可以交替使用,施工受地质条件影响较小。
2. CD法

CD法也称中隔壁法,隧道断面分为左右两大部分进行开挖,先开挖隧道的一侧并在设计中间部位作中隔壁,采用台阶法自上而下分层开挖,待改侧初期支护完成,混凝土达到一定的设计强度之后,在分层开挖隧道的另一侧。其分布开挖的次数和支护形式与先开挖的一侧相同,一般适用于5级围岩或是隧道浅埋短的施工且地表下沉要求严格的地下工程中。
3.全断面开挖法
全断面开挖法是自上而下,沿着隧道轮廓开挖,按设计开挖面一次开挖成型,及时进行初期支护。

全断面开挖法对围岩的扰动次数少,有利于天然承载拱的形成,总的来说,选择这个施工方法的优势还是很明显的。
1.工序少,便于施工组织和管理。
2.开挖一次成型,对围岩扰动小,有利于围岩的稳定。
3.开挖断面大,可利用深孔*破爆**以提*爆高**破效果,加快掘进速度
4.作业空间大,有利于采用大型施工机械设备,实现综合机械化施工,从而提高劳动生产率,减轻工人的劳动强度,降低工程造价。
全断面法适合Ⅰ~Ⅲ级围岩,有时也用于Ⅳ级围岩,前提是在开挖过程中这种围岩能自稳,在采取局部注浆等辅助施工措施加固地层后,也可采取全断面法。山岭隧道及小断面城市地下电力、热力、电信等管道工程施工多用此法。
水磨钻法在非爆开挖中扮演重要的角色,水磨钻机也由开始的最初的人工水磨钻发展到了如今的全自动的水磨钻,适合非爆的大部分隧道。