研究盾构新技术 满足复杂地质条件下隧道施工



研究盾构新技术满足复杂地质条件下隧道施工

(中铁隧道集团总工程师、 盾构及掘进技术国家重点实验室主任洪开荣)

在盾构/TBM(隧道掘进机)技术被国外垄断的阶段，以中铁隧道集团为代表的我国交通建设企业，首创我国复合盾构隧道施工法，解决软硬不均地层困扰盾构施工的国际性难题；突破了TBM不适应软岩施工的困境，不断拓展其应用领域，并坚持不懈地推动盾构/TBM设备自主研发，掀起中国盾构/TBM技术领域的新篇章。

加强TBM研究推动隧道及地下工程开发

在全面建设小康社会的今天，广泛的社会需求和复杂多变的地质条件，对我国的盾构/TBM施工技术提出了更高的要求。必须加大盾构/TBM技术研发和创新力度，为盾构/TBM施工奠定坚实的理论基础，提供科学的技术支撑，推动隧道及地下工程持续大开发。与“创新、协调、绿色、开放、共享”5大发展理念相适应，随着我国社会文明的进步，更加方便快捷的交通、更加适宜的生态与住居环境，要求我国未来的隧道及地下工程在高速铁路、大型引水工程、公路交通、城市与城际轨道交通、城市地下管廊、海绵城市和地下空间开发等建设中发挥越来越重要的作用。作为先进生产力的盾构/TBM技术的应用必将越来越常态化，但也要求盾构/TBM的适应范围更广、智能化更高。如同在铁路隧道施工中不断提升机械化配套水平，确保铁路施工安全、快速、环保一样，盾构/TBM施工的未来发展方向也是如此。

工法与适应性装备创新互动发展

一方面，盾构及掘进技术应坚持将技术创新与服务施工现场紧密结合，重点关注并积极投入重大工程建设项目，开展盾构施工关键技术科研立项和技术攻关。例如，中缅铁路大通道大(理)至瑞(丽)铁路高黎贡山隧道是全线重点控制性工程，隧道全长34.5 km，最大埋深1 155 m，是目前亚洲最长的山岭铁路隧道，地形地质条件极为复杂,具有“三高、四活跃”的特征与特性，必须结合工程实际，重点突破高地温、高地应力下TBM装备及施工技术，以及高温泉区软弱透水地层施工技术难题。又如，佛莞城际铁路新狮子洋隧道，直径为13.5 m的盾构面临超过1.0 MPa水压的挑战；汕头苏埃通道工程中，直径超过15 m的盾构在海下需要穿越的断面内既有强度大于200 MPa的花岗岩，又有海相沉积软土地层，如何确保盾构施工更换刀具、实现安全快速掘进，是摆在装备制造和建设者面前的又一重大难题。上述这些重难点工程的突破，必将促使我国盾构/TBM的装备和施工水平提升到更适应复杂地质条件的新高度。

另一方面，要利用国家重点实验室平台，围绕应用基础科学前沿领域和国家重大战略需求，加强盾构/TBM基础理论研究，沿着盾构/TBM数字化、智能化的方向，持续开展盾构/TBM刀盘数字化研究，优化盾构/TBM远程故障诊断系统，尽快建立我国盾构/TBM远程故障诊断数据库，进一步降低盾构/TBM施工的人工成本和维护维修成本，通过基础理论的源头创新推动技术创新。同时，还要在应用过程中不断优化改进盾构/TBM设备，围绕刀盘刀具技术、系统集成与控制研究方面进行创新，开展“973”计划“硬岩环境下高效破岩机制与掘进载荷传递规律”等项目研究，重点突破“TBM掘进过程岩-机状态信息感知、融合与识别”、“TBM掘进状态智能控制与优化决策”2大科学问题，提升盾构/TBM设备整体的制造水平，从而提高我国盾构/TBM的地质适应性和使用寿命。

我们要在隧道及地下空间大开发的时代紧握机遇，潜心培养一批优秀的盾构技术人才，研发一批过硬的盾构施工技术，打造一批精品盾构/TBM工程，推动我国盾构/TBM走向数字化、智能化，加速我国隧道及地下空间大开发的进程。

(摘自 中国交通报2016-02-05)