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研究盾構(gòu)新技術(shù)滿足復(fù)雜地質(zhì)條件下隧道施工

(中鐵隧道集團總工程師、 盾構(gòu)及掘進技術(shù)國家重點實驗室主任洪開榮)

在盾構(gòu)/TBM(隧道掘進機)技術(shù)被國外壟斷的階段，以中鐵隧道集團為代表的我國交通建設(shè)企業(yè)，首創(chuàng)我國復(fù)合盾構(gòu)隧道施工法，解決軟硬不均地層困擾盾構(gòu)施工的國際性難題；突破了TBM不適應(yīng)軟巖施工的困境，不斷拓展其應(yīng)用領(lǐng)域，并堅持不懈地推動盾構(gòu)/TBM設(shè)備自主研發(fā)，掀起中國盾構(gòu)/TBM技術(shù)領(lǐng)域的新篇章。

加強TBM研究推動隧道及地下工程開發(fā)

在全面建設(shè)小康社會的今天，廣泛的社會需求和復(fù)雜多變的地質(zhì)條件，對我國的盾構(gòu)/TBM施工技術(shù)提出了更高的要求。必須加大盾構(gòu)/TBM技術(shù)研發(fā)和創(chuàng)新力度，為盾構(gòu)/TBM施工奠定堅實的理論基礎(chǔ)，提供科學(xué)的技術(shù)支撐，推動隧道及地下工程持續(xù)大開發(fā)。與“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享”5大發(fā)展理念相適應(yīng)，隨著我國社會文明的進步，更加方便快捷的交通、更加適宜的生態(tài)與住居環(huán)境，要求我國未來的隧道及地下工程在高速鐵路、大型引水工程、公路交通、城市與城際軌道交通、城市地下管廊、海綿城市和地下空間開發(fā)等建設(shè)中發(fā)揮越來越重要的作用。作為先進生產(chǎn)力的盾構(gòu)/TBM技術(shù)的應(yīng)用必將越來越常態(tài)化，但也要求盾構(gòu)/TBM的適應(yīng)范圍更廣、智能化更高。如同在鐵路隧道施工中不斷提升機械化配套水平，確保鐵路施工安全、快速、環(huán)保一樣，盾構(gòu)/TBM施工的未來發(fā)展方向也是如此。

工法與適應(yīng)性裝備創(chuàng)新互動發(fā)展

一方面，盾構(gòu)及掘進技術(shù)應(yīng)堅持將技術(shù)創(chuàng)新與服務(wù)施工現(xiàn)場緊密結(jié)合，重點關(guān)注并積極投入重大工程建設(shè)項目，開展盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)科研立項和技術(shù)攻關(guān)。例如，中緬鐵路大通道大(理)至瑞(麗)鐵路高黎貢山隧道是全線重點控制性工程，隧道全長34.5 km，最大埋深1 155 m，是目前亞洲最長的山嶺鐵路隧道，地形地質(zhì)條件極為復(fù)雜,具有“三高、四活躍”的特征與特性，必須結(jié)合工程實際，重點突破高地溫、高地應(yīng)力下TBM裝備及施工技術(shù)，以及高溫泉區(qū)軟弱透水地層施工技術(shù)難題。又如，佛莞城際鐵路新獅子洋隧道，直徑為13.5 m的盾構(gòu)面臨超過1.0 MPa水壓的挑戰(zhàn)；汕頭蘇埃通道工程中，直徑超過15 m的盾構(gòu)在海下需要穿越的斷面內(nèi)既有強度大于200 MPa的花崗巖，又有海相沉積軟土地層，如何確保盾構(gòu)施工更換刀具、實現(xiàn)安全快速掘進，是擺在裝備制造和建設(shè)者面前的又一重大難題。上述這些重難點工程的突破，必將促使我國盾構(gòu)/TBM的裝備和施工水平提升到更適應(yīng)復(fù)雜地質(zhì)條件的新高度。

另一方面，要利用國家重點實驗室平臺，圍繞應(yīng)用基礎(chǔ)科學(xué)前沿領(lǐng)域和國家重大戰(zhàn)略需求，加強盾構(gòu)/TBM基礎(chǔ)理論研究，沿著盾構(gòu)/TBM數(shù)字化、智能化的方向，持續(xù)開展盾構(gòu)/TBM刀盤數(shù)字化研究，優(yōu)化盾構(gòu)/TBM遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)，盡快建立我國盾構(gòu)/TBM遠(yuǎn)程故障診斷數(shù)據(jù)庫，進一步降低盾構(gòu)/TBM施工的人工成本和維護維修成本，通過基礎(chǔ)理論的源頭創(chuàng)新推動技術(shù)創(chuàng)新。同時，還要在應(yīng)用過程中不斷優(yōu)化改進盾構(gòu)/TBM設(shè)備，圍繞刀盤刀具技術(shù)、系統(tǒng)集成與控制研究方面進行創(chuàng)新，開展“973”計劃“硬巖環(huán)境下高效破巖機制與掘進載荷傳遞規(guī)律”等項目研究，重點突破“TBM掘進過程巖-機狀態(tài)信息感知、融合與識別”、“TBM掘進狀態(tài)智能控制與優(yōu)化決策”2大科學(xué)問題，提升盾構(gòu)/TBM設(shè)備整體的制造水平，從而提高我國盾構(gòu)/TBM的地質(zhì)適應(yīng)性和使用壽命。

我們要在隧道及地下空間大開發(fā)的時代緊握機遇，潛心培養(yǎng)一批優(yōu)秀的盾構(gòu)技術(shù)人才，研發(fā)一批過硬的盾構(gòu)施工技術(shù)，打造一批精品盾構(gòu)/TBM工程，推動我國盾構(gòu)/TBM走向數(shù)字化、智能化，加速我國隧道及地下空間大開發(fā)的進程。

(摘自 中國交通報2016-02-05)