一、围岩稳定性较差时的开挖方案
属于此种情况的洞室，或为地质条件较差，或地质条件较好但洞室跨度较大。这一类洞室开挖中的主要矛盾都是围岩的稳定问题。不能机械地认为，什么地质条下会失稳或者不会失稳，实际上有时地质条件好的工程，由于施工方法不当，也会造成围岩失稳。反之，即使地质条件较差，只要充分注意，采取合理的施工技术措施，也会化险为夷，确定合理的开挖方法，就是实现这种转化的主要措施之一。
1.上导洞先拱后墙法
施工顺序：①开挖导洞 1；②拱部扩大2、3；③拱部支护Ⅳ；④落底开挖 5；⑤边墙开挖 6；⑥边墙支护Ⅶ。如图4-7 所示。
图4-7 上导洞法
若侧壁围岩尚较稳定时，可按照图4-7 右所示顺序开挖。拱部衬砌支护Ⅳ之后，分层进行下部开挖 5、6，最后边墙支护Ⅶ。
这种施工方法的特点是：
（1）对围岩的扰动小，拱部支护好后，再开挖下部，施工安全；
（2）施工作业面小，施工干扰大，通风出碴较困难，工效低，施工进度慢；
（3）先拱后墙，混凝土衬砌的整体性差。
（4）开挖下部时，须特别注意保证已成拱圈不能下沉或变形。
适用范围：中等坚硬，裂隙发育，但无大量渗漏水的地层，由于工效低，速度慢，洞室长度不宜过长。
2.上下导洞先拱后墙法
施工顺序如下：①开挖下导洞 1，并超前上导洞20m以上；②开挖上导洞 2，隔一定间距开挖连通上下导洞的漏斗；支护Ⅴ；⑤中层开挖 6；⑥边墙开挖 7；⑦边墙衬砌支护Ⅷ。如图4-8 所示。
图4-8 上下导洞先拱后墙法
若侧壁围岩较稳定时，可按图4-8 右施工。
施工特点：此法是在上导洞先拱后墙法的基础上发展而来，工作面较多，用漏斗孔连接上下导洞，通风，运输，排水等条件有所改善，施工进度较快，拱部支护领先，下部支护较为安全；但两个导洞同时施工，工序干扰大，临时支护耗用材料多，工程费用较高，先拱后墙，衬砌的整体性较差。
适用范围：较广，一般中硬或软弱较破碎的岩层，以及不同长度的洞室均可采用。
3.拱部双侧导洞先拱后墙法
施工顺序：①开挖拱部双侧导洞 1 ，该导洞底部设于拱脚下 0.5 m，拱脚开挖时，须保证拱脚台阶完好；②拱脚扩挖2，视围岩情况可分为连续开挖，或分段跳格开挖；③拱部衬砌支护Ⅲ；④侧导洞落底及边墙开挖 4；⑤边墙支护Ⅴ；⑥中部核心开挖 6。如图4-9所示。
图4-9 拱部双侧导洞先拱后墙法
若侧壁围岩较稳定时，可按图4-9 右施工。特点：拱部开挖的进度较快，先支护拱部，下部开挖时较安全，留下核心，方便拱部衬砌施工。成洞后再开挖核心，因已具有较多的临空面，开挖进度快。
适用范围：此法运用范围较广，为一般大型断面（跨度大于 1 5 m）的一种基本方案；当岩体破碎或较软弱时，拱部的开挖需为分段跳格开挖，拱部衬砌支护也相应为跳格支护。当侧壁围岩较好时，在拱部衬砌Ⅲ后，下部开挖可分层或台阶进行。
4.拱部多导洞先拱后墙法（图4-10）
图4-10 拱部多导洞先拱后墙法
施工顺序：①拱部导洞 1、2、3 按顺序纵向连续开挖；②拱部及拱脚扩挖 4，须视围岩情况采取分段跳格开挖，分段的宽度一般取 4～8m；③拱部衬砌Ⅴ，分段跳格开挖时，相应分段衬砌支护；④下部岩体开挖 6；⑤边墙支护Ⅶ。
特点：拱部导洞多，开挖进度快，是采用小型机具开挖大跨度洞室的基本方案。但因为导洞多，工程费用也较高。
此法适用范围：大跨度及特大跨度洞室。
拱部导洞的数目根据洞室跨度而定：跨度大于 25m，导洞数可分为 5个；跨度大于40m，可用七个导洞方案。
5.先拱后墙法拱部的开挖方法
前边几种先拱后墙法开挖方案，其共同点就是开挖拱部，并及时进行支护，以保证下部作业时的安全。
在围岩稳定性较差的情况下，洞室稳定的关键部位是拱部的稳定，所以拱部开挖特别是大跨度的洞室需讲求方法。
为了维护拱部围岩的稳定，减少围岩的暴露面，避免围岩应力过度集中，增长过大，开挖时应变大跨度为小跨度，变大面积为小面积施工。
所以，当洞室跨度较大，如大于 20m 时，即使地质条件较好，拱部的扩挖也应采用分段跳格开挖方法。分段宽度视围岩情况一般取 4～8m，即开挖一段，随即支护一段，再开挖另一段。
跳格开挖的基本方案有小跳格和大跳格两种。
1）小跳格开挖
如图4-11 所示，它是从洞口向内，间隔一段开挖，如围岩不好，可间隔两段或三段，开挖出的区段，在与爆破作业间隔一定距离后也相继依次进行支护。
图4-11 小跳格开挖
特点：支护工程始终跟在开挖作业之后，不交叉，干扰少。第一段开挖后需要与爆破作业面间隔一定距离后才进行支护，这就增长了该段围岩的暴露时间。
2）大跳格开挖
如图4-12 所示，大跳格开挖是把全洞分为几个大段：如Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ等。每一大段又分为 1、2、3…，按 1、5、9 等小段逐次扩挖一段，支护衬砌一段；再 2、6、10 等小段次序进行扩挖和支护。
图4-12 大跳格开挖
特点：缩短了围岩暴露时间，作业较安全，适合围岩较差的情况。由于交叉作业，各工序之间干扰较大。
6.先拱后墙法侧墙的开挖方法
如前所述，在地质条件较差，或地质条件较好但洞室跨度较大的洞室中，主要矛盾是如何保证围岩的稳定，但在开挖的不同阶段，关键部位却不同，在拱部开挖阶段，如何保证拱部围岩稳定是个关键问题，在拱部支护好以后，拱部围岩稳定的矛盾可以认为是暂时解决了，从而为下部开挖创造了安全条件，但是在开挖侧墙时，关键的问题是如何保证已成拱圈的稳定，保证拱圈不下沉、变形和开裂。这就是先拱后墙法施工成败的另一关键。
保证拱圈不下沉、变形和开裂的方法有：
1）马口开挖法
即在开挖侧墙时每次开挖段不宜过长，且须分段间隔进行，这种方法叫马口开挖。开挖分段长度应据围岩情况、拱圈与围岩结合情况和拱圈浇注段长度等条件确定，一般为4～8m。
马口开挖法的实质：不允许同一段拱圈的拱脚均被悬空，或者交错开挖时，悬空的长度也不能过长，以保证拱圈稳定和不至于变形开裂。
常见的马口开挖方案有角跳挖法和大小马口交错法。
角跳挖法。施工顺序：开挖马口 1 并衬砌支护，待混凝土强度达 70%以后，再按顺序开挖2、3，拱圈工作缝应布置在 1、2 马口的中央，如图4 13 所示。
图4-13 对角跳格法
大小马口交错法。施工顺序：小马口 1 布置在拱圈中部和接缝处，待 1 混凝土强度达70%以后再按序施工，在地质条件好的地段，2、3 可同时开挖。如图4-14 所示。
图4-14 大小马口交错法
2）加固拱脚
用马口法开挖侧墙是一种很麻烦而进度又较慢的方法，另外即使按马口法开挖，施工中也难免不发生拱圈等变形的情况。所以根据围岩性质和洞室跨度大小，还需采用加固拱脚的措施与马口开挖法配合应用。
拱脚加固的措施有：①采用大拱脚。即加大拱脚支撑面积，让拱圈大部分荷载由拱脚下的基岩来承受。此时，开挖下部侧墙时，拱圈就更稳定了。如图4-15 所示。②拱脚下设卧梁。在拱脚下设置卧梁以承受开挖下部侧墙拱脚悬空产生的弯矩。如图4-16所示。
图4-15 大拱脚
图4-16 卧梁加固法
7.底设侧壁导洞先墙后拱法（图4-17）
图4-17 底设双侧导洞先墙后拱法
前面介绍的先拱后墙法，其基本点是先解决拱部围岩的稳定这个主要矛盾，先做好拱圈，保证下部开挖的安全。但是，采用该方法要求是：侧壁围岩在边墙衬砌筑好前，能承受由拱圈传下来的荷载。这也是采用先拱后墙法的前提条件。
可是当围岩更差时，不仅拱部围岩差，侧壁围岩也很破碎，拱脚座很难形成，或很软弱，强度很低；或者洞室跨度大，拱圈传下的荷载又很大，拱脚处围岩不能承受拱圈传下来的巨大荷载。
在此情况下，如何保证围岩稳定顺利成洞呢？此时为拱脚提供可靠的基础，为浇筑拱圈创造条件就转化为主要矛盾。底设侧壁导洞，由下而上地开挖衬砌边墙，既解决了侧壁围岩的稳定又为拱圈提供稳固的基础，这就是底设侧壁导洞先墙后拱法的出发点和基本特征。
施工顺序：
（1）开挖下部两侧导洞 1，并随即衬砌下部边墙Ⅱ；
（2）当第一层边墙混凝土达到设计强度后，开完第二层3，并随即衬砌边墙Ⅳ；
（3）开挖上导洞 5；
（4）拱部扩挖 6，根据围岩情况采用分段跳格开挖法，分段长度可取4～8m。
（5）拱部衬砌Ⅶ，当为跳格开挖时，亦为跳格支护。
（6）开挖核心8。
此方法的一个特点是：拱部的开挖仍须由顶设导洞开始，拱部为一导洞，该布置又叫品形导洞法。若洞室跨度较大时，也可顶设双侧导洞，核心部分8 保留到最后开挖，从而能简化或有利于临时支撑或模板支撑。所以这种方法又叫做核心支撑法。
这种方法因导洞多，工程费用高，虽然核心开挖工效高，能有所补偿，但是综合起来工程成本仍较高。故只适用于地质条件差、洞室跨度又较大的工程。
二、围岩稳定较好时的开挖方案
属于此种情况的洞室，或为地质条件好，或为地质条件差但洞室跨度小。这一类洞室开挖过程中，围岩稳定较易获得保证。即安全方面的矛盾不突出。此时施工主要矛盾，是如何充分利用围岩稳定这一条件，实现快开挖，快成洞。
此种情况下洞室的开挖方法有：
1.全断面开挖
两种形式：全断面一次开挖、全断面分台阶相继开挖。
1）全断面一次开挖
特点：整个开挖面一次成形，工作面宽敞，通风、运输方便，施工组织简单，进度快，但要求机械化水平较高。需具备大型高效的钻机及装碴运输设备，且各工序之间需紧密配合，否则就影响正常作业。由于稳定，开挖、支护交叉作业，干扰少，支护整体性和工程质量能够得到保证。
此方法适用于围岩坚硬、质匀、稳定、少水的工程。局部欠稳的危岩则采用锚杆或浇混凝土支护。
2）全断面分台阶相继开挖法（图4-18）
图4-18 全断面分台阶相继开挖法
特点：开挖面按高度分成两部分，高大洞室也可分成更多部分，洞室的上下部分相继开挖，同时向前推进。此法是不具备大型设备而使用中小型设备快速开挖的一种方法。上下台阶交互同时作业。临空面多，效率较高。
缺点：台阶划分不等时，会增大扒碴量，影响开挖进度，且耗用劳动量较多。
2.台阶开挖法（图4-19）
三种形式：下台阶开挖、上台阶开挖、侧台阶开挖。
1）下台阶开挖法
要点：首先将上部断面全长（或开挖区段）范围开挖完，然后再开挖下部断面。
优点：开挖上部后直接支护拱部，下部作业安全。由于分了台阶，开挖高度不大，拱部支护费用较低。适合当前中小型机械水平施工。下部开挖时，爆破效率高，进度快，成本低。
图4-19 下台阶开挖法
缺点：需要两个单独开挖循环，与全断面开挖相比，需在两个平面上铺设施工管线，且工期较长，费用较高。
适用范围：中小型机械开挖高度和长度大，而拱部又需及时支护的工程。
2）上台阶开挖法（反台阶开挖法）
要点：首先将洞室下部断面全长范围内开挖完成，然后再开挖上台阶。
上台阶开挖：登碴作业——保持一定的碴堆高度——适宜钻孔作业。
优点：由下向上开挖，爆破效率高，进度快。在有涌水时，能有效排水。
缺点：需要两个单独开挖循环，因此比全断面法所需工期长（如能考虑倒退开挖，可适当减少开挖工序）。
适用范围：围岩稳定性较好的条件下（图4-20）。
图4-20 上台阶开挖法
3）侧台阶开挖法
要点：将开挖断面分成左右两部分或更多部分，对每一侧台阶采用全断面开挖。开挖断面的一个侧部可以在另一个侧部开挖完成后再开挖，也可一个侧部超前于另一个侧部数米（或数十米），两部分同时进行。如图4-21 所示。
优点：可采用中小型机械开挖大跨度洞室。
图4-21 侧台阶开挖法
缺点：断面划分越多，单独开挖的循环数就越多，从而增长了总工期；若两开挖面同时进行，则易干扰。
此法与上下台阶法的区别：前者（侧台阶）按断面宽度划分成左右台阶，后者（上下台阶）按断面高度划分为上下台阶。
综上所述，本节讨论的水平开挖方法归纳如下：
地下建筑工程施工
导洞开挖实质：大跨度转换为小跨度；也可以说是控制围岩暴露面积。稳定性好的情况下，采用全断面还是采用台阶法开挖主要取决于施工机械类型以及洞室跨度大小。
总之，水平洞室开挖断面的划分和开挖顺序，一方面受围岩稳定因素制约，另一方面为获得更好的技术经济效果，又需要扩大开挖面积，减少开挖循环，简化施工过程，这就是影响水平洞室开挖方法的基本因素。合理确定开挖方法就是在具体工程地质条件下，使两者达到辩证的统一。