挑战地下

本刊编译

在过去的几年里，隧道掘进机械（TBM）领域并非一直风平浪静。2008年，卡特彼勒收购了该行业的一个老牌制造商——位于加拿大的Lovat。然而，5年后，这家公司便被卡特彼勒宣布停止业务，原因据称是缺少增长机会。

上述消息公布于2013年5月。去年2月，卡特彼勒将旗下的加拿大隧道设备有限公司的资产转手卖给了辽宁三三工业有限公司（LNSS），其昔日在华的生产合作伙伴。完成收购之后，辽宁三三陆续传出一些好消息——不但为南京地铁项目供应了一台TBM，而且开发的第一台软地层隧道掘进机，也被工程承包巨头中国铁建（CRCC）买下。

在国外市场，辽宁三三也有斩获。2014年11月，土耳其承包商Eferay Yapi Ticaret为其在伊斯坦布尔的一个污水处理项目购买了一台隧道掘进机。

2013年，世界级的承包商、技术供应商Aker Solutions将Aker Wirth隧道掘进机的知识产权转让给了中铁隧道装备制造有限公司（CRTE）。不久后，武汉地铁6号线工程即向后者订购了一台泥水平衡盾构机。

2015年1月，法国NFM公司的隧道掘进机终于完成了悉尼南北向地铁线路的开挖任务。在这条6 km的线路中，有2.1 km由这台NFM的隧道掘进机完成，平均掘进速度达到每天35 m。去年，NFM的一台土压平衡盾构机登上了意大利西西里岛，被用于开挖一条名为Caltanissetta的双连拱公路隧道，单孔长度为3.9 km。

去年，NFM公司还赢得了一份由Salini Impregilo、Larsen & Toubro和Nesma & Partners组成的承包商联盟提供的合同。一台直径为10.2 m的土压平衡盾构机将被用于开挖沙特阿拉伯首都利雅得的地铁3号线。这条东西走向的地铁线路长约40.7 km，其中6 km位于地下。

高压

去年，一台直径为7.2 m的海瑞克（Herrenknecht）隧道掘进机在15 bar的水压下为米德湖挖建一个新的出水口，由此创造了一个新的世界纪录。

负责拉斯维加斯供水量90%的米德湖是美国最大的水库。在过去的14年里，由于上游干旱，它的水位已经下降了大约35 m。水库通过2个出水口向赌城输送水源，其中一个离水位只有7 m。鉴于此，南内华达州水务局委托承包商建造一个新的深水位出水口，历时三年，终于在2014年12月挖通。

这台海瑞克TBM通过一个180 m深的竖井进入地下，然后在米德湖下钻出一个4.4 km长洞。在工作过程中，它需要承受15 bar的水压，相当于在无冰水面下潜入150 m深处。海瑞克公司称，这比完成于2013年的瑞典Hallands?s工程创下的纪录高得多，其时遭遇的水压为11 bar。

米德湖出水口工程的承包商是一家由意大利的Salini Impregilo和芝加哥的S.A. Healy成立的合资公司。他们和海瑞克公司合作开发了一台多模式TBM，它可以交替工作于湖底之下的硬质岩石、砾岩和断层带。其中，部分断层带充斥着来自米德湖的水。

这种多模式设计使得这台TBM可以快速地从一台开放的盾构机转换为封闭的加压装置。在整个工程中，这台机器在开放的、硬质岩石模式中完成了40%的开挖任务，其余部分则在封闭的泥浆护壁模式中工作。

项目经理Jim Nickerson说：“我们原本预计有30%的掘进是在更加困难的封闭模式下进行，没想到最终竟达60%。这是一次重大的技术挑战，需要大量的维护。能够战胜如此不利的条件，完全得益于我们与海瑞克公司的通力合作。”

尽管条件严苛，海瑞克的TBM还是保持了每周逾100 m的推进速度，米德湖的新的出水口也将在今年竣工。

轻轨

2014年6月，罗宾斯（Robbins）的一台专用的土压平衡盾构机打通了一处属于圣弗朗西斯科市的中央地铁计划的连拱隧道。这是该市第三街轻轨交通建设项目的二期工程。

这两条长度均为2.5 km的隧道需要穿越软土、薄层粉砂岩、页岩、砂岩基石以及地下连续墙。由Barnard/Impregilo/Healy （BIH）合资公司负责运营的TBM的一些设计特点，可以帮助它在不同的地质状况下穿行，适应陡坡和被加利福尼亚州职业安全健康部门评定为“有潜在的瓦斯溢出隐患”的地质条件。

一种复合刀盘被选来开挖变化多样的地层；护盾之间为活动连接，有利于减少管片破损、环状变形以及沿曲线钻进时的沉降。钻进过程中产生的淤泥由罗宾斯的连续输送机运出。

周边的公用事业和敏感的结构，均要求在分析与设计阶段考虑如何减小隧道施工对地表沉降的影响。这条建设线路要在圣弗朗西斯科湾地区高速交通（BART）载电轨隧道的下方穿过，更应注意防范。

补偿注浆管投入到位，作为应急之用，但当盾构机在铁轨线路下方3.4 m处通过而沉降值又为最小时，无需动用。承包商密切留意掌子面的压力，使用了由起调节作用的泡沫和抗泥聚合物（Anti-clay Polymer）组成的混合物。

“BIH合资公司出色地驾驭了两台罗宾斯的土压平衡盾构机沿着半径为137 m的曲线工作于不同地基，并且留心掌子面压力和环面注浆，最后的沉降值也远远低于我们的预计。在我看来，此处采用的土压平衡技术，为城市软弱地基的掘进工作立了一个新标准。”Parsons Brinckerhoff /Telamon合资公司设计组的项目经理Matthew Fowler说。他们负责公用事业的重新安置和隧道设计任务。

隧道打通之后，开始进入明挖阶段。旧金山第三街轻轨交通建设项目的二期工程竣工后，这条藏身于城市下方15～45 m深处的2.7 km长的中央地铁线路，将会经过市场南区和联合广场街区，把轻轨服务扩展到唐人街，并且与圣弗朗西斯科湾地区的两大通勤服务——BART和Caltrain衔接起来。endprint

这条轻轨线路计划于2018年开放交通，预计到2030年，每天可以运载乘客65 000人。

高速铁路

作为2018年冬奥会筹备工作的一部分，韩国正在建设原州—江陵高速铁路。拿下第10标段合同的Gusan建设公司以钻爆法施工，所用设备均为山特维克生产，包括DT1131i凿岩台车、RD525钻孔机和凿岩工具Alpha 330。

这个由三星物产公司（Samsung C&T）监督的项目计划于2017年竣工，其中Gusan建设公司负责的部分将在2016年11月结束。山特维克的DT1131i凿岩台车已于2014年12月投入施工，据称改善了钻进效率。

当Gusan建设公司开始中标路段的施工时，现有的凿岩台车的工作表现尚可，却难说令人满意。他们希望钻进速度再快一点，精确度再高一些。经过与山特维克公司的一番讨论之后，Gusan决定把现有的设备换成使用了RD525钻孔机和Alpha 330凿岩工具的DT1131i凿岩台车。他们很快发现，之前需要2.5 h才能完成的工作，现在只需要90 min。

钻进工具是一个由电脑控制的三节臂电动液压组件，可以用于截面积为20～183 m2的隧道掘进或者洞室开挖。它包括了iSURE隧道管理程序、iDATA智能控制系统和山特维克不久前推出的RD525凿岩工具，具有强劲的作业能力。

塞尔维亚的路

在塞尔维亚，两个来自保加利亚的公司正在忙着开挖两条总投资为5 000万欧元的隧道——Manajle 与Predejane。它们均是连接奥地利萨尔茨堡和希腊古城塞萨洛尼基的跨欧洲交通网络（TEN-T）X走廊的一部分。

连拱隧道Manajle的长度为1.8 km，将是塞尔维亚最长的公路隧道；Predejane则包含一个870 m和一个1 050 m长的孔洞。这两个隧道项目开工于2013年9月，计划2016年3月建成。“目前，我们已经完成了40%的开挖任务。另外，Manajle隧道地质状况之复杂超出了我们的预期。” Manajle 与Predejane隧道的项目总经理Stojan Petrovski说。

根据最初的工程研究，公司预计大多数时候使用钻爆法和新奥法施工。然而，不理想的地基条件迫使他们有时候不得不使用液压破碎锤。

阿特拉斯·科普柯为项目提供了关键的施工设备，包括Boomer E2 C和Boomer LC2钻机和一个HB 1700破碎锤。除了用于开挖半径为4 m的断面之外，Boomer钻机还被用来安装隧道支护（如隧道拱顶的伞状钢管棚）。一旦钢管被安装好，即用4个阿特拉斯·科普柯的MAI 400NT灌浆泵进行注浆，并且安装自钻式锚杆。水泥浆由2台阿特拉斯·科普柯Unigrout注浆设备供应，每台负责一条隧道。

所有设备都会被一个服务协议包含在内。根据该协议，阿特拉斯·科普柯会在每周星期一到星期五派遣一名技术服务工程师到场；任何问题都会在24小时内得到答复；在现场，还会有一个装着各种零件和凿岩工具的集装箱。

“我们与阿特拉斯·科普柯公司合作很长时间了，” Petrovski先生说，“操作员早已熟悉他们的设备。在挑选设备时，我们十分在意制造商的服务支持。这在塞尔维亚尤其如此。因为这里至今还没加入欧盟，设备及零部件过海关会是一个很漫长的过程。”

阿尔及尔的地铁

Peri公司一直在为阿尔及利亚首都阿尔及尔的一个复杂的地铁项目供应模板支架。这个项目意在扩建港口附近的烈士广场地铁站，将会建造一条144 m长、23 m宽的拱廊，使该站点成为全球最大的地铁站之一。

这只是一个更大计划的一部分。根据规划，在未来的10年里，现有的9 km单线地铁线路网络将会升级为三条线，总长55 km。

烈士广场地铁站会出现两种横断面。在中部，拱门跨度为23 m；向北或者向南延伸之后，会逐渐缩小至16.5 m。Peri公司基于他们的模块化结构施工系统（Variokit）的组件设计了模板支架，它可以根据横断面的变化进行调整。由于5.1 m的长度对于浇注混凝土周期而言有点短，故而在设计支柱时格外留神。

在别处，Peri公司还提供了三套模板支架。其中一套半径为9.3 m的模板支架用于Ali Boumendjel中间站，另外两套则专门为建设一条新的长1.45 km、半径为4.5 m的隧道而定制。

公路隧道

由于葡萄牙政府规划延长A4高速公路（由阿马兰特延伸至雷阿尔城），令人生畏的天然屏障玛劳山即将要被一条5.7 km长的连拱隧道洞穿。项目竣工后，这条隧道不但会成为葡萄牙最长的公路隧道，而且使串接起来的A4高速公路从海滨城市波尔图，一直绵延至与西班牙接壤的国境线附近。

这个项目由地下工程承包商EPOS负责施工。连拱隧道自2014年10月开始动工，计划于2016年2月完成混凝土浇注与铺筑任务。目前，该项目仍处于开挖阶段，已完成总长度的35%左右。EPOS为此投入了22台沃尔沃设备，其中有13台是开工之前才购买的。

EPOS浩浩荡荡的机组由独立代理商Ascendum Portugal供货并且提供服务，包括 71台设备。其中，玛劳山隧道分遣队包含了4台沃尔沃建筑设备的EW140D轮式挖掘机、4台L220H轮式装载机和14辆A40G铰接式卡车。

EPOS称，他们选择沃尔沃建筑设备的原因是它们可靠性高、生产力强、燃油消耗低。“在这样一个工程里，每月30天不停歇，每天夜以继日地施工，设备的可靠性是我们的最大要求。我们不能冒意外停机的风险。” EPOS的总经理Dias de Carvalho说，“我信赖沃尔沃建筑设备几十年了，产品质量和维护之简便，还有Ascendum Portugal的售后服务，都从来没有令我失望过。”endprint