自1960年羅賓斯首臺(tái)φ9.0 m敞開(kāi)式TBM應(yīng)用于美國(guó)的Oahe大壩項(xiàng)目，大直徑巖石隧道掘進(jìn)機(jī)(本文所指大直徑巖石隧道掘進(jìn)機(jī)均指直徑9 m以上的巖石掘進(jìn)機(jī))得到了越來(lái)越多的應(yīng)用，截至目前全球共有81個(gè)項(xiàng)目采用或計(jì)劃采用大直徑巖石隧道掘進(jìn)機(jī)施工，共計(jì)131臺(tái)，累計(jì)施工長(zhǎng)度將超過(guò)1 000 km。全球大直徑巖石隧道掘進(jìn)機(jī)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1。其中部分工程的設(shè)備應(yīng)用情況見(jiàn)表2。

表1 全球大直徑巖石隧道掘進(jìn)機(jī)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

表1(續(xù))

表1(續(xù))

表1(續(xù))

表1(續(xù))

表2 表1中部分工程的設(shè)備應(yīng)用情況

表2(續(xù))

表2(續(xù))

將大直徑巖石隧道掘進(jìn)機(jī)發(fā)展歷程劃分為1960—1969年、1970—1979年、1980—1989年、1990—1999年、2000—2009年、2010—2021年6個(gè)階段，各階段采用大直徑巖石隧道掘進(jìn)機(jī)施工的工程項(xiàng)目數(shù)量和設(shè)備臺(tái)數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)圖1。各階段設(shè)備類型及數(shù)量統(tǒng)計(jì)見(jiàn)圖2。

圖1 各階段采用大直徑巖石隧道掘進(jìn)機(jī)施工的工程項(xiàng)目數(shù)量和設(shè)備臺(tái)數(shù)統(tǒng)計(jì)

圖2 各階段大直徑巖石隧道掘進(jìn)機(jī)類型及數(shù)量統(tǒng)計(jì)

從圖1和圖2可見(jiàn)，工程數(shù)量、設(shè)備臺(tái)數(shù)逐漸增多，設(shè)備的類型也由單一的敞開(kāi)式逐步增加至5種。

將大直徑巖石隧道掘進(jìn)機(jī)按照直徑大小進(jìn)行劃分，各直徑范圍的巖石隧道掘進(jìn)機(jī)施工項(xiàng)目數(shù)量和設(shè)備臺(tái)數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)圖3。各直徑范圍的設(shè)備類型及數(shù)量統(tǒng)計(jì)見(jiàn)圖4。目前最大直徑的巖石隧道掘進(jìn)機(jī)(直徑15.08 m單護(hù)盾TBM)由中鐵裝備正在制造，將應(yīng)用于格魯吉亞南北公路隧道。

圖3 各直徑范圍的巖石隧道掘進(jìn)機(jī)施工項(xiàng)目數(shù)量和設(shè)備臺(tái)數(shù)統(tǒng)計(jì)

圖4 各直徑范圍巖石隧道掘進(jìn)機(jī)類型及數(shù)量統(tǒng)計(jì)

由圖3和圖4可見(jiàn)，直徑越大，工程數(shù)量和設(shè)備臺(tái)數(shù)相對(duì)越少；隨著直徑的增大，其他4種類型的設(shè)備臺(tái)數(shù)減少，唯單護(hù)盾TBM 11 m級(jí)(11 m≤D<12 m)的臺(tái)數(shù)最多，9 m級(jí)、10 m級(jí)、12 m級(jí)和13 m級(jí)以上的臺(tái)數(shù)相差不大。

對(duì)131臺(tái)大直徑巖石隧道掘進(jìn)機(jī)的設(shè)備類型、數(shù)量及占比進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見(jiàn)圖5。

圖5 不同類型大直徑巖石隧道掘進(jìn)機(jī)數(shù)量及占比統(tǒng)計(jì)

可見(jiàn)，在大直徑巖石隧道掘進(jìn)機(jī)發(fā)展初期，美國(guó)羅賓斯為主要的設(shè)備制造商；1990年后隨著德國(guó)海瑞克的加入，羅賓斯和海瑞克成為最主要的2大設(shè)備制造商；2000年后又有日本川崎重工、意大利SELI等制造商加入；2012年后，隨著中國(guó)隧道裝備制造業(yè)的發(fā)展，北方重工、中鐵裝備、鐵建重工也逐漸加入到大直徑巖石隧道掘進(jìn)機(jī)制造商陣營(yíng)中。

從開(kāi)始應(yīng)用階段由于設(shè)備類型單一、選型不當(dāng)、地質(zhì)不適應(yīng)等造成掘進(jìn)困難、被迫更換設(shè)備及工法、乃至發(fā)生坍塌、掩埋等事故，到如今大多數(shù)工程掘進(jìn)順利、應(yīng)用情況良好，經(jīng)過(guò)60多年的發(fā)展，大直徑巖石隧道掘進(jìn)機(jī)裝備制造不斷改進(jìn)、優(yōu)化，制造水平不斷提高，施工技術(shù)不斷進(jìn)步，機(jī)型也更多，同時(shí)出現(xiàn)了雙模式掘進(jìn)機(jī)，相信未來(lái)大直徑巖石隧道掘進(jìn)機(jī)會(huì)有更廣闊的應(yīng)用空間，創(chuàng)造出更多新的掘進(jìn)記錄。

說(shuō)明與致謝：

本文數(shù)據(jù)來(lái)源于部分大直徑巖石隧道掘進(jìn)機(jī)設(shè)備制造商以及公開(kāi)的文獻(xiàn)、資料，如有疏漏，敬請(qǐng)海涵，歡迎指正。

感謝中鐵裝備孫恒、李超杰，鐵建重工張帥坤等提供數(shù)據(jù)支持。