（中鐵十八局集團(tuán)隧道工程有限公司， 重慶 北碚區(qū) 400700）

一、關(guān)于TBM技術(shù)

TBM施工方法是一種普遍運(yùn)用于隧道開挖中的方法，曾有人將用于挖掘隧道運(yùn)用的機(jī)械分為盾構(gòu)和掘進(jìn)機(jī)（TBM），前者主要開掘以土為主的隧道，后者主要開掘以巖石為主的隧道，但隨著開挖方法的發(fā)展與綜合運(yùn)用，這種區(qū)分越來(lái)越淡化，現(xiàn)將兩者都認(rèn)為是掘進(jìn)機(jī)。掘進(jìn)機(jī)開挖隧道主要兩種方式，一種是擠壓，另一種是削切。前者通過(guò)將刀盤上的滾刀壓進(jìn)巖石使其破碎，后者利用巖石不抗剪的特性剪碎巖石，然后兩者均是通過(guò)刀盤上的鏟斗齒撿起石渣然后將石渣放在主機(jī)皮帶上進(jìn)行傳輸運(yùn)送，最后將這些石渣送至洞外，這一過(guò)程中主要運(yùn)用專門的運(yùn)輸車。

相對(duì)于較早運(yùn)用的傳統(tǒng)的爆破方法而言，TBM有很多優(yōu)點(diǎn)，但也存在很多問(wèn)題，顯而易見的優(yōu)點(diǎn)有這種技術(shù)具有較高的安全性，比起爆破工作環(huán)境更加安全；利用機(jī)械切割節(jié)約勞動(dòng)力；爆破中出現(xiàn)的噪聲、飛揚(yáng)塵土都可以在TBM中得到改善，更加環(huán)保。該技術(shù)存在的問(wèn)題也有如下幾個(gè)：設(shè)備相對(duì)昂貴，比起爆破方式TBM方式耗費(fèi)成本巨大，且對(duì)這樣的設(shè)備運(yùn)輸也是一大困難，適應(yīng)性比較差不能改變其開挖半徑等。

英吉利海峽隧道的建成表明了TBM技術(shù)的成熟，隨后我國(guó)引進(jìn)并發(fā)展該項(xiàng)技術(shù)，并運(yùn)用于國(guó)內(nèi)隧道的開挖工程中，比如我國(guó)云南西洱河水電站引水隧道、引大入秦總干渠38號(hào)隧道等。

二、關(guān)于深埋隧道

關(guān)于深埋隧道，很多人會(huì)簡(jiǎn)單的理解為是根據(jù)《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定的計(jì)算方法確定分界的厚度，其實(shí)不然。深埋隧道與淺埋隧道的區(qū)別表現(xiàn)在很多方面。最主要的一點(diǎn)是兩者開挖后的力學(xué)特點(diǎn)不同。淺埋隧道的力學(xué)特點(diǎn)是完成建造之后該隧道將承受所有覆蓋在其上面的土壓力，深埋隧道的力學(xué)特點(diǎn)是并不承受所有的土壓力而只承受一部分的土壓力。

在現(xiàn)實(shí)生活實(shí)踐中，常常不需要用那么復(fù)雜的方式來(lái)劃分，通常認(rèn)為對(duì)于 H埋深超過(guò)50m的是深埋隧道。

三、深埋長(zhǎng)隧道TBM施工中的關(guān)鍵問(wèn)題

深埋長(zhǎng)隧道在開挖過(guò)程中常面臨著水、地壓強(qiáng)較高，地面溫度較高等問(wèn)題。其中有三個(gè)問(wèn)題最為突出:大變形(卡盾)問(wèn)題、巖爆問(wèn)題和未準(zhǔn)確探測(cè)前方地質(zhì)而發(fā)生的涌水等事故。而目前我國(guó)的TBM技術(shù)相對(duì)于國(guó)外水平來(lái)說(shuō)還相對(duì)落后，但是隨著時(shí)代的發(fā)展，更深更長(zhǎng)的隧道逐漸被需要，TBM技術(shù)的完善與發(fā)展被提上日程。以下將具體分析深埋長(zhǎng)隧道出現(xiàn)的問(wèn)題。

1.深埋長(zhǎng)隧道的支護(hù)與TBM

（1）雖然目前已經(jīng)出現(xiàn)了更為先進(jìn)的 TBM技術(shù)但是現(xiàn)實(shí)操作中仍然以傳統(tǒng)的爆破技術(shù)為主。為滿足某些構(gòu)造相對(duì)特殊的地質(zhì)層，我們技術(shù)人員采用了分部開挖工法。上文已經(jīng)提到TBM技術(shù)開挖隧道存在著適應(yīng)性較差的問(wèn)題，而傳統(tǒng)的爆破法就可以有效避免這一問(wèn)題。這種方法適應(yīng)性比較強(qiáng)，可以針對(duì)各種性質(zhì)的地形進(jìn)行變換。由于爆破技術(shù)是運(yùn)用較早和相對(duì)原始的技術(shù)，所以技術(shù)工人對(duì)爆破技術(shù)的掌握更加熟練，形成了一套嚴(yán)謹(jǐn)合理的操作體系。相對(duì)TBM的昂貴設(shè)備而言也可以節(jié)省很多成本。但是爆破會(huì)延長(zhǎng)工期，導(dǎo)致工期進(jìn)度較慢，程序操作上也繁瑣復(fù)雜。對(duì)人力的要求比較高，操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度大。

（2）對(duì)于深埋長(zhǎng)隧道的支護(hù)，目前主要采用聯(lián)合支護(hù)體系。根據(jù)地質(zhì)層的軟硬程度不同采取的支護(hù)方式也不同。然而這樣的聯(lián)合也難以應(yīng)對(duì)如巖石爆破、應(yīng)力性坍塌等的控制要求。

（3）類似于地鐵等這樣的淺埋隧道常常用到 TBM技術(shù)，該技術(shù)上文也已經(jīng)介紹過(guò)了，可以破巖、剪巖并將操作余留的碎石碎渣運(yùn)輸出洞外。一般情況下在進(jìn)行選擇的時(shí)候，實(shí)踐中我們會(huì)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行，例如隧道長(zhǎng)度與半徑比例超過(guò)1200時(shí)會(huì)考慮采用TBM技術(shù)。支護(hù)上來(lái)談TBM運(yùn)用管片支護(hù)，強(qiáng)度高可以滿足各種控制要求。

2.巖爆

當(dāng)深埋隧道周圍的巖石層出現(xiàn)了塑性形變與彈性形變而易裂、易碎時(shí)，也會(huì)并發(fā)許多危險(xiǎn)因素，比如出現(xiàn)較大的變形等。巖爆是開挖隧道中常見的一種災(zāi)害，所有的隧道洞都有一個(gè)最大的承受值，當(dāng)壓力過(guò)大超過(guò)隧道洞的承受值就會(huì)發(fā)生這樣的災(zāi)害。最近這些年，巖爆的發(fā)生率有所提高，比如在秦嶺隧道的開挖過(guò)程中就頻繁出現(xiàn)巖爆的情況。在前文中筆者已經(jīng)為大家介紹過(guò)了TBM的工作原理，利用滾刀對(duì)巖石進(jìn)行擠壓從而達(dá)到破碎巖石的目的。爆巖發(fā)生時(shí)會(huì)對(duì)開挖機(jī)械造成不同程度的損傷。

3.超前地質(zhì)預(yù)報(bào)探測(cè)問(wèn)題

針對(duì)前文提過(guò)的TBM的隱患與問(wèn)題，在這里筆者再著重給大家介紹一下適應(yīng)性的問(wèn)題。說(shuō)到這個(gè)適應(yīng)性問(wèn)題，就不得不談一下超前地質(zhì)預(yù)報(bào)探測(cè)的問(wèn)題。由于現(xiàn)實(shí)中的變化因素較多，作出一份比較嚴(yán)謹(jǐn)可靠的預(yù)測(cè)報(bào)告幾乎是不可能的。這些變化因素包括斷層、高地應(yīng)力、涌水等。在隧道的地質(zhì)超前探測(cè)中常用到的手段是地質(zhì)雷達(dá)與超前探鉆。前者用于傳統(tǒng)的爆破模式，后者多用于TBM掘進(jìn)距離小于20米的情況下。

4.卡盾

除了巖爆外另一種TBM施工過(guò)程中也常出現(xiàn)的問(wèn)題就是卡盾。深埋長(zhǎng)隧道面臨著高地應(yīng)力的問(wèn)題，工程開始實(shí)施后這些力將會(huì)改變他們的分布。地下洞在開挖過(guò)程中也會(huì)存在一些問(wèn)題，例如施工面會(huì)發(fā)生沉降現(xiàn)象，操作面后方則會(huì)發(fā)生變形拉開與操作面的距離。根據(jù)多年的隧道開挖經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，在TBM的施工過(guò)程中護(hù)盾會(huì)出現(xiàn)向前推進(jìn)的現(xiàn)象。

5.深埋長(zhǎng)隧道軟硬巖與TBM施工的問(wèn)題

（1）軟巖

軟巖顧名思義容易受到外力壓力等變形，當(dāng)實(shí)際的變化量超過(guò)預(yù)期的變化量時(shí)，護(hù)盾與周圍的巖石進(jìn)行接觸并相互發(fā)生力的作用，其中摩擦力在掘進(jìn)過(guò)程中是最容易形成的，這個(gè)外力無(wú)法避免時(shí)又無(wú)法減小，將會(huì)導(dǎo)致開挖機(jī)械收到很大程度的損壞。

（2）硬巖

上文提到隧道洞有一定限度的承受力，當(dāng)應(yīng)力超過(guò)這個(gè)程度，巖石將會(huì)實(shí)現(xiàn)斷裂性質(zhì)由脆性到塑性的轉(zhuǎn)變。

對(duì)于深埋長(zhǎng)隧道 TBM施工中遇到的問(wèn)題是在日常生活隧道掘進(jìn)中普遍遇到的，隨著掘進(jìn)技術(shù)的成熟，針對(duì)這些問(wèn)題也相應(yīng)探求出了解決方案。學(xué)習(xí)先進(jìn)技術(shù)取長(zhǎng)補(bǔ)短，將傳統(tǒng)的爆破技術(shù)與TBM技術(shù)相結(jié)合，對(duì)于不同的地質(zhì)構(gòu)造采取不同的方式掘進(jìn)。同時(shí)在開掘隧道的過(guò)程中也要注意以下幾個(gè)細(xì)節(jié)性問(wèn)題，例如隧道施工的通風(fēng)問(wèn)題，隧道通風(fēng)關(guān)系到了操作人員的人身安全與TBM的操作安全，是尤為需要注意的一點(diǎn)，另外關(guān)于運(yùn)輸?shù)膯?wèn)題也需要格外關(guān)注，由于TBM的高效性，對(duì)其掘進(jìn)速度有較高的要求，要強(qiáng)化運(yùn)輸車的運(yùn)行規(guī)章制度，加強(qiáng)調(diào)度制度，制定完善一套科學(xué)合理的運(yùn)作體系。

總結(jié)：在科技與高新設(shè)備不斷更新發(fā)展時(shí)代，對(duì)速度的要求也隨之增高，俗話說(shuō)的好“要想富，先修路”，道路的發(fā)展關(guān)系著一方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)速度的提高同時(shí)帶動(dòng)著對(duì)道路隧道完全與實(shí)用性的提高。隧道開挖技術(shù)也不斷發(fā)展，由過(guò)去傳統(tǒng)的爆破技術(shù)到今天TBM掘進(jìn)技術(shù)，我們驚嘆于技術(shù)的發(fā)展，同時(shí)也深刻的認(rèn)識(shí)到不足，相對(duì)國(guó)外先進(jìn)的TBM技術(shù)，我國(guó)的該技術(shù)仍然處于初步不夠成熟的狀態(tài)，雖然引用該技術(shù)給隧道開挖節(jié)省了大量勞動(dòng)力，使之更加高效率，但是也存在種種問(wèn)題，我相信，通過(guò)本文的介紹，大家會(huì)對(duì)TBM與深埋長(zhǎng)隧道有一定的認(rèn)識(shí)與了解，我也相信，在不久的未來(lái)，本文提到的種種問(wèn)題都會(huì)迎刃而解，讓我們拭目以待。

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