TBM及其施工技術(shù)在中國的發(fā)展與趨勢

荊留杰， 張　娜， 楊　晨

(中鐵工程裝備集團(tuán)有限公司， 河南 鄭州　450016)

?

TBM及其施工技術(shù)在中國的發(fā)展與趨勢

荊留杰， 張娜， 楊晨

(中鐵工程裝備集團(tuán)有限公司， 河南 鄭州450016)

摘要：自1964年開始，中國TBM設(shè)備研制與施工應(yīng)用已有50余年，回顧總結(jié)TBM設(shè)備及施工技術(shù)的發(fā)展歷程和趨勢，對于認(rèn)識把握TBM行業(yè)現(xiàn)狀和未來發(fā)展方向有著重要意義。文章首先列舉了國際TBM發(fā)展的重大事件； 之后分4個階段梳理國內(nèi)TBM發(fā)展歷史，結(jié)合具體工程實(shí)例描述當(dāng)時國內(nèi)TBM研發(fā)、引入、施工和制造的歷史事實(shí)，總結(jié)半個世紀(jì)來國內(nèi)TBM行業(yè)從無到有所取得的巨大成就； 最后綜合分析TBM市場需求、研制環(huán)境、施工水平和未來方向，并針對以上不足之處，預(yù)測了TBM未來發(fā)展趨勢，提出一些改進(jìn)建議。

關(guān)鍵詞：TBM； 制造； 施工； 發(fā)展； 趨勢

0引言

傳統(tǒng)的巖石隧道掘進(jìn)依靠人工、機(jī)械或爆破等方法將巖石破碎再進(jìn)行外運(yùn)，根據(jù)圍巖級別進(jìn)行支護(hù)、襯砌。繁重的破碎、挖掘、出碴和支護(hù)等作業(yè)使得傳統(tǒng)方法施工速度慢、勞動強(qiáng)度高、安全保障低。全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)簡稱TBM，它能夠滿足掘進(jìn)、出碴和支護(hù)等多道工序同時作業(yè)，具有掘進(jìn)速度快、成形質(zhì)量好、安全和環(huán)保等多種優(yōu)點(diǎn)[1]。

自1964年至2015年，中國TBM設(shè)備研制與施工應(yīng)用已有50余年。一方面，國內(nèi)TBM從打破國際技術(shù)封鎖到迎來自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品下線，從引進(jìn)國外施工承包到走出國門對外承包，TBM行業(yè)取得了驕人的成績，也有力地推動了國家交通、水利和礦山等多行業(yè)的基礎(chǔ)建設(shè)； 另一方面，國內(nèi)TBM研制仍然面臨著關(guān)鍵部件制造能力和核心技術(shù)欠缺等挑戰(zhàn)，施工市場不規(guī)范、施工企業(yè)管理粗放和應(yīng)對地質(zhì)災(zāi)害手段不足等問題依然嚴(yán)峻。當(dāng)今中國已是世界上隧道及地下工程規(guī)模最大、數(shù)量最多、地質(zhì)條件和結(jié)構(gòu)形式最復(fù)雜、修建技術(shù)發(fā)展速度最快的國家[2]，中國TBM的制造和施工是否能夠滿足市場應(yīng)用需求，以上存在的種種問題都亟待解決。

本文擬將中國TBM發(fā)展歷程分為4個階段，回顧TBM研制和施工應(yīng)用歷程，總結(jié)目前所取得的巨大成就，同時深刻分析發(fā)展現(xiàn)狀，并針對現(xiàn)存問題和未來需求提出一些建議。

1TBM在國外的發(fā)展

TBM的推廣應(yīng)用并非一蹴而就，而是工程技術(shù)人員飽嘗失敗后的寶貴成果，表1概括了國外TBM發(fā)展過程中的一系列重大歷史事件。

表1　國外TBM發(fā)展重大事件[3-7]

2TBM在中國的發(fā)展

國產(chǎn)TBM研發(fā)最早可追溯到1964年，經(jīng)歷了半個世紀(jì)曲折終于迎來擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的TBM下線。具體發(fā)展歷程可分為以下4個階段： 自力更生，國外承包、國外引進(jìn)，自主施工聯(lián)合生產(chǎn)，自主研發(fā)創(chuàng)新[8]。

2.1自力更生(1964—1985年)

1964年，由上?？睖y設(shè)計院和北京電力學(xué)院開始承擔(dān)TBM自主研發(fā)任務(wù)； 20世紀(jì)70—80年代，國內(nèi)多家單位完成樣機(jī)研發(fā)和試制，但所造TBM可靠性差、掘進(jìn)速度慢，使用效果不佳。如在貴陽煤礦、萍鄉(xiāng)青山礦(1970年)、云南西洱河水電工程(1977年)、河北引灤工程(1982年)、福建龍灘水電工程和山西古交東曲煤礦等工程中使用，掘進(jìn)速度只能達(dá)到同期國際水平的1/5，甚至更低[9-10]。

2.2國外承包、國外引進(jìn)(1985—1998年)

改革開放后，眾多國外承包商中標(biāo)水利工程，攜帶先進(jìn)TBM設(shè)備和施工技術(shù)進(jìn)入中國，如意大利CMC公司承建的引大入秦(1991年)、引黃入晉(1994年)和引黃南干線(1997年)水利工程均取得巨大成功，創(chuàng)造出雙護(hù)盾TBM單月最高掘進(jìn)1 800 m的好成績，震驚國內(nèi)隧道界，重新燃起了國內(nèi)對TBM的信心[11]。

2.3自主施工聯(lián)合生產(chǎn)(1998—2010年)

1996年，鐵道部引進(jìn)2臺維爾特敞開式TBM，由中鐵隧道局和中鐵十八局完成秦嶺隧道施工，隨后又成功完成磨溝嶺隧道和桃花鋪隧道施工，標(biāo)志著中國開始真正建立了自主施工隊伍和專家隊伍； 2005年由遼寧水利工程局、北京振沖公司和中鐵隧道局引進(jìn)2臺羅賓斯敞開式TBM和1臺維爾特敞開式TBM完成遼寧大伙房供水工程； 山西水利工程局采用海瑞克TBM完成新疆大坂引水工程； 之后青海引大入湟引水工程、中天山鐵路隧道工程和掘進(jìn)中的遼寧某工程都是由國內(nèi)施工方獨(dú)立完成的。國內(nèi)TBM施工隊伍迅速成長，基本掌握了TBM施工技術(shù)并積累了豐富的施工經(jīng)驗，也對先進(jìn)TBM技術(shù)的引進(jìn)、消化吸收和推廣創(chuàng)新起到了重要的作用。國內(nèi)承包商部分TBM施工工程見表2[12-15]。

鑒于國內(nèi)的巨大市場和低廉制造成本，國外眾多TBM生產(chǎn)商選擇和國內(nèi)盾構(gòu)生產(chǎn)商合作，中方只承擔(dān)較為簡單的結(jié)構(gòu)件制造工作，液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和主軸承等關(guān)鍵部件由國外完成。部分合作情況見表3[8,16]。

2.4自主研發(fā)創(chuàng)新(2010年至今)

2010年后，中國重型裝備的設(shè)計和制造能力飛速進(jìn)步，盾構(gòu)產(chǎn)品率先擁有自主知識產(chǎn)權(quán)并實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化，迅速完成了品質(zhì)與產(chǎn)量的雙重提升。

隨著TBM在廣州、上海、沈陽、大連、德陽、新鄉(xiāng)和秦皇島等地完成組裝，國內(nèi)已有多家企業(yè)具備了一定規(guī)模的TBM設(shè)計和制造團(tuán)隊。至此，我國TBM產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)基本形成，TBM自主設(shè)計和創(chuàng)新能力逐步提高，關(guān)鍵部件制造能力也有所突破[17-18]。

2012年，中國鐵建重工集團(tuán)和神華集團(tuán)聯(lián)合研發(fā)長距離大坡度煤礦斜井TBM，開挖直徑達(dá)7.62 m，用于煤礦斜井施工； 2013年，中信重工完成直徑5.0 m的硬巖TBM，計劃用于云南某礦山井巷工程； 2013年，中鐵工程裝備收購德國維爾特公司，成為全球第三家擁有完整TBM知識產(chǎn)權(quán)的公司； 2014年，中鐵工程裝備集團(tuán)和鐵建重工中標(biāo)吉林引松工程，自主知識產(chǎn)權(quán)的TBM相繼下線； 2015年新疆某輸水工程和蘭州水源地建設(shè)工程供水隧道所需要的TBM也投入設(shè)計和生產(chǎn)； 2015年，北方重工生產(chǎn)的立井煤礦巖巷全斷面硬巖掘進(jìn)機(jī)也在淮南張集煤礦完成掘進(jìn)試驗。

表2　國內(nèi)承包商TBM施工工程

表3　中外合作生產(chǎn)TBM設(shè)備

隨著“一帶一路”戰(zhàn)略興起，國產(chǎn)TBM正以中國創(chuàng)造的品牌走向國際，如2015年意大利CMC公司采購中鐵裝備2臺護(hù)盾式TBM用于黎巴嫩大貝魯特供水隧道。

3TBM施工技術(shù)在中國的發(fā)展

3.1多類型工程應(yīng)用

目前，中國已建TBM工程涵蓋了多類型工程領(lǐng)域： 1)水利水電工程，如引漢濟(jì)渭、錦屏水電站和大伙房輸水工程等； 2)交通工程，如秦嶺隧道、中天山隧道等； 3)礦山工程，如王家?guī)X礦、大同塔山煤礦等； 4)地鐵工程，如重慶6號線、青島2號線等[19]。

隨著中國TBM施工日益成熟，國內(nèi)承包商也開始走出國門。2011年，葛洲壩集團(tuán)采購φ8.1 m的TBM用于埃塞俄比亞GD-3水電站工程； 2012年葛洲壩集團(tuán)承建巴基斯坦N-J水電站； 2012年中國水利水電十局和十四局承建厄瓜多爾CCS水電站項目，2015年2臺雙護(hù)盾TBM貫通完成22.8 km隧洞。

3.2設(shè)備選型及配置

在TBM引入中國早期，一些工程由于設(shè)備選型與配置不當(dāng)使得項目參與方經(jīng)歷了工期延遲和經(jīng)濟(jì)損失之痛，見表4[20-22]。

目前，TBM項目各參與方已能充分考慮結(jié)構(gòu)耐久性、不良地質(zhì)長度、嚴(yán)重程度及工期等多種要求，恰當(dāng)選擇TBM類型，保證其適應(yīng)性、經(jīng)濟(jì)性和風(fēng)險可控性[23]。此外，豐富的施工經(jīng)驗使得他們對主機(jī)掘進(jìn)能力與后配套、碴土運(yùn)輸、通風(fēng)、通訊、供水和供電等多環(huán)節(jié)匹配深有心得，甚至多數(shù)已具備后配套自行設(shè)計和改造的能力[24-26]。

表4　TBM選型失當(dāng)造成的事故

TBM配置也在不斷升級，特別是在敞開式TBM中增設(shè)了拱架安裝機(jī)、超前鉆機(jī)、應(yīng)急混凝土噴射系統(tǒng)、帶夾層鋼筋排儲存艙的頂護(hù)盾和可回縮護(hù)盾等裝置，針對不良地質(zhì)起到良好的應(yīng)對效果。

3.3地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防及處理

通過不斷移植和借鑒其他施工領(lǐng)域工法，各類TBM輔助工法也快速發(fā)展，如注漿、冷凍、管棚、錨固、噴護(hù)和減降水等工程措施均在TBM施工中應(yīng)用并得以成功，見表5[27-30]。

TBM施工災(zāi)害預(yù)防的關(guān)鍵在于地質(zhì)超前預(yù)報，目前國內(nèi)已經(jīng)形成了采用地表地質(zhì)調(diào)查法作宏觀長距離指導(dǎo)性預(yù)報，各類電、波預(yù)報工具進(jìn)行中短距離預(yù)報，對重大不良地質(zhì)體超前鉆孔重點(diǎn)預(yù)報等3類預(yù)報相結(jié)合的方式，最大程度預(yù)報不良地質(zhì)，提前做好應(yīng)急預(yù)案[31-33]。

表5　不良地質(zhì)情況下TBM施工處理措施

3.4TBM施工管理

在長期施工實(shí)踐中，國內(nèi)已經(jīng)建立了以下較為完善的TBM施工管理體系：

1)組織管理，施工承包商有完備的人員配置體系，班組間彼此獨(dú)立又相互配合，能夠滿足工序銜接和質(zhì)量要求； 2)設(shè)備管理，已建立固定的日常和定期巡檢制度，有細(xì)致的設(shè)備操作、保養(yǎng)手冊和維修記錄； 3)質(zhì)量管理，已建立明確的開挖、支護(hù)和襯砌(管片安裝)3大工序質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，能夠滿足特長隧道單向及雙向開挖的導(dǎo)向控制技術(shù)，滿足隧道軸線坡度、縱向和橫向偏差要求[34-36]。

綜上所述，我國已經(jīng)形成了以TBM掘進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)為核心，掘進(jìn)、支護(hù)一體化的施工工藝流程，綜合TBM選型與后配套集成、超前地質(zhì)預(yù)報、地質(zhì)災(zāi)害處理、輔助工法配合的整套施工技術(shù)。

4TBM基礎(chǔ)研究進(jìn)展

自秦嶺隧道TBM施工以來，國內(nèi)學(xué)者就開始對TBM相關(guān)基礎(chǔ)問題展開研究，國家“973”計劃從2007年開始，先后部署多期項目支持TBM設(shè)計施工中的基礎(chǔ)科學(xué)問題研究，如復(fù)雜應(yīng)力載荷下破巖機(jī)制、突發(fā)災(zāi)害下掘進(jìn)裝備的適應(yīng)性、復(fù)雜巖體力學(xué)條件下超前勘探方法及預(yù)警和TBM設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計等。

施虎等[37]對復(fù)雜條件破巖、掘進(jìn)荷載傳遞、刀盤動力學(xué)行為及刀盤系統(tǒng)設(shè)計進(jìn)行理論研究，解決了TBM裝備制作關(guān)鍵問題；通過提高TBM掘進(jìn)電液動力傳遞效率，提升TBM破巖效率，降低破巖能耗。

譚青等[38]在滾刀破巖機(jī)制研究的基礎(chǔ)上進(jìn)行大量切削試驗和數(shù)值模擬計算，得出滾刀高效破巖理論，對指導(dǎo)刀盤、刀具結(jié)構(gòu)設(shè)計有重要意義。

劉泉聲等[39]深入研究深部地質(zhì)特征及TBM施工擾動下的圍巖力學(xué)行為，對深部復(fù)合地層與TBM相互作用機(jī)制及安全控制進(jìn)行研究，為預(yù)防和解決高應(yīng)力下圍巖變形卡機(jī)致災(zāi)提供理論支持。

李術(shù)才等[40]進(jìn)行深長隧道突水突泥災(zāi)害超前預(yù)報方法與定量識別理論研究，科學(xué)成果可應(yīng)用于TBM施工，做好風(fēng)險動態(tài)評估及預(yù)警、防護(hù)、治理工作。

盾構(gòu)及掘進(jìn)技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗室、中南大學(xué)、中鐵工程裝備集團(tuán)和北方重工等多家科研及企業(yè)單位籌建TBM試驗室，建立滾刀破巖試驗平臺，對滾刀破巖機(jī)制、刀具形狀、滾刀間距和巖體特性等在不同影響因素下的滾刀破巖效率進(jìn)行研究，為刀具布置和刀盤設(shè)計提供了理論和試驗依據(jù)。

通過以上關(guān)鍵問題的研究，逐步建立我國掘進(jìn)裝備設(shè)計制造和施工的理論方法和技術(shù)體系，為實(shí)現(xiàn)TBM裝備自主設(shè)計、制造和施工奠定科學(xué)基礎(chǔ)。

5TBM發(fā)展趨勢及建議

南水北調(diào)、西部開發(fā)、高鐵及高速公路、城市軌道交通工程(地鐵)、輸送管道(水、油、氣)、海峽隧道、城市深部共同管溝開發(fā)和深部礦山采掘等多元化市場，一方面為TBM提供充足的發(fā)展空間，為國內(nèi)形成巨大的TBM產(chǎn)業(yè)提供深厚土壤；另一方面則要求TBM制造商能夠提供具有多樣化功能的設(shè)備和整套解決方案，以滿足不同客戶需求[41-43]。針對TBM初期投入大和關(guān)鍵部件國產(chǎn)化率低的問題，TBM制造商應(yīng)對關(guān)鍵部件的材料、工藝和制造等技術(shù)難點(diǎn)進(jìn)行突破，進(jìn)而取代國外進(jìn)口； 同時要不斷降低設(shè)計和制造成本，縮短設(shè)計和制造周期，增強(qiáng)與其他工法對比優(yōu)勢。

TBM施工長期存在工期與合同價格制定不合理、項目管理和施工粗放、應(yīng)對不良地質(zhì)災(zāi)害能力不足及項目信息化水平低等問題[44]，這些問題的出現(xiàn)往往是相輔相成的，如隨意壓縮工期迫使設(shè)備倉促出廠，造成設(shè)備配置不全和質(zhì)量隱患較多，到現(xiàn)場后無法應(yīng)對惡劣地質(zhì)環(huán)境； 低價中標(biāo)使施工方無力承擔(dān)更多超前預(yù)報費(fèi)用和時間，心存僥幸野蠻施工，更不會關(guān)心施工信息保存與發(fā)掘。因此，要提升TBM施工水平，一定要規(guī)范市場環(huán)境，科學(xué)合理地設(shè)置工程價格和工期要求； 同時，施工企業(yè)要加強(qiáng)內(nèi)部培訓(xùn)，提升管理和施工精細(xì)化水平，整個行業(yè)要重視施工信息保存和深入發(fā)掘，提升施工理論水平。筆者試將以上問題歸納為3個方面，并給出針對性建議，見表6。

表6　中國TBM行業(yè)現(xiàn)存問題及解決建議

6結(jié)語

改革開放后我國TBM行業(yè)迅猛發(fā)展，在TBM設(shè)計、制造和施工等多方面取得了巨大成就。伴隨國家“一帶一路”戰(zhàn)略實(shí)施，中國TBM設(shè)備及施工承包的國際化趨勢已經(jīng)顯現(xiàn)，大規(guī)模國際化輸出也值得期待。

正視TBM行業(yè)現(xiàn)狀和問題，縮小與發(fā)達(dá)國家TBM差距甚至實(shí)現(xiàn)超越，是每一個從業(yè)者的責(zé)任所在，讓我們?yōu)闃淞⒅袊鳷BM行業(yè)在世界中的品牌地位而共同努力。

參考文獻(xiàn)(References):

[1]杜彥良,杜立杰.全斷面巖石隧道掘進(jìn)機(jī)系統(tǒng)原理與集成設(shè)計[M].武漢: 華中科技大學(xué)出版社,2010.(DU Yanliang,DU Lijie.Full face hard rock tunnel boring machine: System principles and integrated design[M]．Wuhan: Huazhong University of Science & Technology Press，2010．(in Chinese))

[2]Reilly John，Arrigoni Gianni，XU Shulin，等.TBM及其在中國的應(yīng)用: 1[J].現(xiàn)代隧道技術(shù),2002,39(1): 1-5. (Reilly John，Arrigoni Gianni，XU Shulin，et al.TBM and its application to China: 1[J].Modern Tunnelling Technology,2002,39(1): 1-5.(in Chinese))

[3]曹催晨，孟晉忠，樊安順，等.TBM在國內(nèi)外的發(fā)展及其在萬家寨引黃工程中的應(yīng)用[J].水利水電技術(shù),2001,32(4): 27-30.(CAO Cuichen,MENG Jinzhong,FAN Anshun,et al.Development of TBM at home and abroad and application in YRDP[J].Water Resources and Hydropower Engineering, 2001,32(4): 27-30. (in Chinese))

[4]威利斯 D.TBM的發(fā)展歷程[J].程方權(quán),譯.水利水電快報,2013,34(11): 24-26.(Willis D. Development history of TBMs[J].Translator: CHENG Fangquan. Express Water Resources & Hydropower Information,2013,34(11): 24-26．(in Chinese))

[5]曲長海，楊樹均，張世明.隧道掘進(jìn)機(jī)的應(yīng)用： 中[J].今日工程機(jī)械, 2010(11): 126-128.(QU Changhai, YANG Shujun, ZHANG Shiming. Application of tunnel boring machine[J].Construction Machinery Today,2010(11): 126-128.(in Chinese))

[6]翟進(jìn)營.“TBM法導(dǎo)洞+擴(kuò)挖”法在國外隧道工程中的應(yīng)用[J].建筑機(jī)械,2010(5): 65-69.(ZHAI Jinying. Application of “TBM bored pilot+enlarging” tunnelling method in foreign countries[J].Construction Machinery,2010(5): 65-69.(in Chinese))

[7]Willis Desiree,Writer Technical. TBM excavation conquers Peruvian Andes[EB/OL].Tunnel Talk, (2012-01-02)[2015-09-11].http://www.tunneltalk.com/TBM-Recorder-Jan12-TBM-conquers-Andes-at-Olmos.php.

[8]茅承覺.我國全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)(TBM)發(fā)展的回顧與思考[J].建設(shè)機(jī)械技術(shù)與管理，2008(5): 81-84. (MAO Chengjue.Review and thoughts of developmental full face rock tunnel boring machine (TBM) in China[J]. Construction Machinery Technology & Management, 2008(5): 81-84.(in Chinese))

[9]薛備芳.我國盾構(gòu)和掘進(jìn)機(jī)的現(xiàn)狀及發(fā)展策略[J].世界隧道,1999(6): 26-31.(XUE Beifang. State-of-the-art of development strategy of shield machine & TBM in China[J]. Tunnelling and Underground Works, 1999(6): 26-31. (in Chinese))

[10]龔秋明. 掘進(jìn)機(jī)隧道掘進(jìn)概論[M].北京: 科學(xué)出版社,2014.(GONG Qiuming. Summary of tunnel boring machine[M]. Beijing: Science Press，2014．(in Chinese) )

[11]莫耀升,張豫生.TBM在引大入秦03A隧洞中的應(yīng)用[J].世界隧道,1999 (4): 24-26.(MO Yaosheng, ZHANG Yusheng. Appliaction of TBM used in 03A tunnel of Datong River Diversion to Qinwangchuan Project [J]. Tunnelling and Underground Works,1999(4): 24-26.(in Chinese))

[12]王夢恕，李典讀，張鏡劍，等.巖石隧道掘進(jìn)機(jī)(TBM)施工及工程實(shí)例[M].北京: 中國鐵道出版社, 2004.(WANG Mengshu, LI Diandu, ZHANG Jingjian, et al. Projects constructed by TBM[M]. Beijing: China Railway Publishing House, 2004.(in Chinese))

[13]隆威，尹俊濤，劉永正，等.TBM掘進(jìn)技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用及相關(guān)工程地質(zhì)問題探討[J].探礦工程(巖土鉆掘工程),2005(2): 55-59.(LONG Wei, YIN Juntao,LIU Yongzheng,et al.The development & application of TBM, and discussion of correlated engineering geological problems[J]. Exploration Engineering(Rock & Soil Drilling and Tunneling),2005(2): 55-59.(in Chinese))

[14]茅承覺.全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)(TBM)在大伙房水庫輸水隧洞工程中的應(yīng)用[J].建設(shè)機(jī)械技術(shù)與管理,2006 (12): 58-61.(MAO Chengjue.The application of TBM in the construction of water transfer tunnel of Dahuofang reservoir[J].Construction Machinery Technology & Management,2006(12): 58-61.(in Chinese))

[15]陳饋.TBM在鐵路隧道施工中的應(yīng)用前景[J].建筑機(jī)械,2006(8): 14-17. (CHEN Kui. Application prospect of TBM in railway tunnels[J]. Construction Machinery, 2006(8): 14-17.(in Chinese))

[16]張鏡劍,傅冰駿.隧道掘進(jìn)機(jī)在我國應(yīng)用的進(jìn)展[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報,2007,26(2): 226-238.(ZHANG Jingjian,FU Bingjun.Advances in tunnel boring machine application in China[J].Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2007,26(2): 226-238. ( in Chinese))

[17]郭陜云.對盾構(gòu)(TBM)技術(shù)運(yùn)用及開發(fā)的幾點(diǎn)認(rèn)識[J].隧道建設(shè), 2008,28(6): 631-637.(GUO Shanyun. Comments on application and development of TBM/shield tunneling technology[J].Tunnel Construction, 2008,28(6): 631-637. ( in Chinese))

[18]錢七虎,李朝甫,傅德明.全斷面掘進(jìn)機(jī)在中國地下工程中的應(yīng)用現(xiàn)狀及前景展望[J].建筑機(jī)械,2002(5): 28-35.(QIAN Qihu,LI Chaofu,FU Deming.Spreading the use of TBM, promoting development of underground space in China[J]. Construction Machinery,2002(5): 28-35.(in Chinese))

[19]劉小剛.TBM在巖石城市軌道交通建設(shè)中的應(yīng)用研究[J].現(xiàn)代隧道技術(shù),2012,49(5): 15-22.(LIU Xiaogang. Application of TBMs in the construction of urban rail transit [J].Modern Tunnelling Technology, 2012,49(5): 15-22.(in Chinese))

[20]李建華,呂瑞虎,李文俊.TBM(盾構(gòu))技術(shù)應(yīng)用及幾個主要技術(shù)關(guān)鍵的探討[J].隧道建設(shè),2012,32(增刊2): 1-5.(LI Jianhua,LYU Ruihu,LI Wenjun. Application of TBM tunneling technologies and technical keys[J]. Tunnel Construction,2012,32(S2): 1-5. (in Chinese))

[21]高琨.單護(hù)盾TBM在突泥涌砂地質(zhì)段施工探討[J].隧道建設(shè), 2012,32(1): 94-98.(GAO Kun. Tunneling in mud/sand bursting geology by single-shield TBM[J]. Tunnel Construction,2012,32(1): 94-98. (in Chinese))

[22]魯成勃.TBM施工隧洞工程風(fēng)險分析及預(yù)防[J].河南水利及南水北調(diào),2013(10): 59-60.(LU Chengbo. Analysis and prevent of engineering risks of TBM tunnels[J].Henan Water Resources & South-to-North Water Diversion,2013(10): 59-60.(in Chinese))

[23]唐與,黃柏洪.支撐式TBM與雙護(hù)盾式TBM在設(shè)計選型中的比較[J].現(xiàn)代隧道技術(shù),2009,46(2): 68-72,111. (TANG Yu,HUANG Baihong. Comparison of gripper TBM and double shield TBM for design and selection[J].Modern Tunnelling Technology,2009,46(2): 68-72,111.(in Chinese))

[24]周雁領(lǐng).TBM零部件國產(chǎn)化探索與實(shí)踐[J].建筑機(jī)械化,2007(1): 31-33. (ZHOU Yanling.Discussion about TBM accessories produced domestically[J].Construction Mechanization,2007(1): 31-33.(in Chinese))

[25]胡景軍,鄭孝福,李志軍.TBM配套連續(xù)皮帶洞外出碴綜合技術(shù)[J].建筑機(jī)械化,2012(增刊2): 78-81.(HU Jingjun,ZHENG Xiaofu,LI Zhijun. TBM matching continuous belt hole ballast out comprehensive technology[J].Construction Mechanization,2012(S2): 78-81.(in Chinese))

[26]齊夢學(xué).TBM施工通風(fēng)除塵方案及應(yīng)用[J].建筑機(jī)械化,2006(11): 58-60.(QI Mengxue. Dust removal ventilation method and its application in TBM construction[J].Construction Mechanization,2006(11): 58-60.(in Chinese))

[27]陳饋,馮歡歡.TBM施工風(fēng)險與應(yīng)對措施[J].隧道建設(shè),2013,33(2): 91-97.(CHEN Kui,FENG Huanhuan. Risks in tunneling by TBM and their countermeasures[J].Tunnel Construction,2013,33(2): 91-97.(in Chinese))

[28]魏文杰.中天山隧道TBM施工關(guān)鍵技術(shù)[J].建筑機(jī)械化,2014(3): 64-68. (WEI Wenjie.The key technology application of TBM tunnel construction in the Zhongtianshan Mountains[J].Construction Mechanization,2014(3): 64-68.(in Chinese))

[29]尹俊濤,尚彥軍,傅冰駿,等.TBM掘進(jìn)技術(shù)發(fā)展及有關(guān)工程地質(zhì)問題分析和對策[J].工程地質(zhì)學(xué)報,2005,13(3): 389-397. (YIN Juntao,SHANG Yanjun,FU Bingjun,et al.Development of TBM-excavation technology and analyses & countermeasures of related engineering geological problems[J].Journal of Engineering Geology,2005,13(3): 389-397. ( in Chinese))

[30]吳世勇,周濟(jì)芳.錦屏二級水電站長引水隧洞高地應(yīng)力下開敞式硬巖隧道掘進(jìn)機(jī)安全快速掘進(jìn)技術(shù)研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報,2012,31(8): 1657-1665. (WU Shiyong,ZHOU Jifang.Research on safe and fast tunneling technology by open-type hard rock TBM under high geostress of long diversion tunnels of Jinping II Hydropower Station[J].Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2012,31(8): 1657-1665.(in Chinese))

[31]宋先海,顧漢明,肖柏勛.我國隧道地質(zhì)超前預(yù)報技術(shù)述評[J].地球物理學(xué)進(jìn)展,2006,21(2): 605-613.(SONG Xianhai,GU Hanming,XIAO Boxun. Overview of tunnel geological advanced prediction in China[J]. Progress in Geophysics,2006,21(2): 605-613.(in Chinese))

[32]李光波,李楠,林長杰.大伙房特長隧洞TBM施工中TSP超前地質(zhì)預(yù)報[J].路基工程,2012(1): 138-140.(LI Guangbo,LI Nan,LIN Changjie. TSP advanced geological forecast in TBM construction for Dahuofang super-long tunnel[J]. Subgrade Engineering, 2012(1): 138-140. (in Chinese))

[33]李國勇.BEAM超前地質(zhì)預(yù)報技術(shù)在錦屏二級水電站中的應(yīng)用[J].建設(shè)機(jī)械技術(shù)與管理,2010(3): 77-80. (LI Guoyong.Application of an electrical technique “BEAM” for advanced geological exploration to the tunneling in Jinping Ⅱ Hydropower Station[J].Construction Machinery Technology & Management,2010(3): 77-80. (in Chinese))

[34]胡斌,孫謀.TBM現(xiàn)場施工對土木技術(shù)人員的要求[J].隧道建設(shè),2007,27(5): 75-78. (HU Bin, SUN Mou. Requirements of TBM tunneling to civil engineering technical personnel[J]．Tunnel Construction, 2007,27(5): 75-78. (in Chinese))

[35]曹海濤.TBM引進(jìn)以來存在問題之回顧及對策[J].國防交通工程與技術(shù),2011(1): 32-35,67.(CAO Haitao. Review of the existing problems since the import of the TBM and our countermeasures[J].Traffic Engineering and Technology for National Defence, 2011(1): 32-35,67. (in Chinese))

[36]何良波.淺談TBM綠色管理與綠色維修保養(yǎng)技術(shù)[J].鐵道建筑技術(shù), 2009(11): 43-45,75.(HE Liangbo. Discussion on the green management and green maintenance of TBM[J]. Railway Construction Technology, 2009(11): 43-45,75.(in Chinese))

[37]施虎,楊華勇,龔國芳,等.盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)關(guān)鍵技術(shù)及模擬試驗臺現(xiàn)狀與展望[J].浙江大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版),2013,47(5): 741-749.(SHI Hu, YANG Huayong,GONG Guofang,et al.Key technologies of shield tunneling machine and present status and prospect of test rigs for tunneling simulation[J]. Journal of Zhejiang University(Engineering Science), 2013,47(5): 741-749.(in Chinese))

[38]譚青,易念恩,夏毅敏,等.TBM滾刀破巖動態(tài)特性與最優(yōu)刀間距研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報,2012,31(12): 2453-2464.(TAN Qing,YI Nianen, XIA Yimin,et al.Research on rock dynamic fragmentation characte-ristics by TBM cutter spacing optimization[J]．Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2012,31(12): 2453-2464. (in Chinese))

[39]劉泉聲,黃興,時凱,等.煤礦超千米深部全斷面巖石巷道掘進(jìn)機(jī)的提出及關(guān)鍵巖石力學(xué)問題[J].煤炭學(xué)報, 2012,37(12): 2006-2013.(LIU Quansheng，HUANG Xing，SHI Kai,et al.Utilization of full face roadway boring machine in coal mines deeper than 1 000 m and the key rock mechanics problems[J].Journal of China Coal Society,2012,37(12): 2006-2013. (in Chinese))

[40]李術(shù)才,李樹忱,張慶松,等. 巖溶裂隙水與不良地質(zhì)情況超前預(yù)報研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報,2007,26(2): 217-225.(LI Shucai,LI Shuchen,ZHANG Qingsong,et al. Forcast of karst-fractured groundwater and defective geological conditions[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering,2007,26(2): 217-225. (in Chinese))

[41]錢七虎,李朝甫,傅德明.隧道掘進(jìn)機(jī)在中國地下工程中應(yīng)用現(xiàn)狀及前景展望[J].地下空間,2002,22(1): 1-11.(QIAN Qihu,LI Chaofu,FU Deming.The present and prospect of application of tunnel boring machine in China’s underground engineering[J]. Underground Space,2002,22(1) :1 -11.(in Chinese))

[42]Pelizza S,Grasso P,徐書林.TBM法隧道掘進(jìn)綜述[J].翟進(jìn)營,譯.建筑機(jī)械,2002(5): 21-27.(Pelizza S,Grasso P,XU Shulin.Application situation and outlook of TBM in underground projects in China[J]. Translator: ZHAI Jinying.Construction Machinery,2002 (5): 21-27.(in Chinese))

[43]姜曦,蘇華友.微型TBM在城市共同溝施工中的運(yùn)用[J].地下空間與工程學(xué)報,2005,1(3): 428-431.(JIANG Xi,SU Huayou.Application of micro-TBM in the utility tunnel construction[J].Chinese Journal of Underground Space and Engineering，2005,1(3): 428-431. (in Chinese))

[44]齊夢學(xué). 硬巖掘進(jìn)機(jī)(TBM)在我國隧道施工市場的推廣應(yīng)用[J]. 隧道建設(shè),2014,34(11): 1019-1023.(QI Mengxue.Promoting TBM in tunnel construction in China[J].Tunnel Construction,2014,34(11): 1019-1023. (in Chinese))

Development of TBM and Its Construction Technologies in China

JING Liujie， ZHANG Na， YANG Chen

(ChinaRailwayEngineeringEquipmentGroupCo.,Ltd.,Zhengzhou450016,Henan,China)

Abstract:The TBM equipment manufacturing and construction have been 50 years since 1964. It is of great importance for learning the state-of-the-art and development direction of TBM to summary the development course and tendency of TBM equipment and its construction technologies. In this paper, key events for international TBM development are taken for examples; then the TBM development course in China is presented in terms of 4 phases; finally, the market demand, manufacturing environment, construction level and development direction of TBM are comprehensively analyzed; the tendency of TBM development is prospected and some suggestions are given.

Keywords:TBM; manufacture; construction; development; tendency

中圖分類號：U 45

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1672-741X(2016)03-0331-07

DOI:10.3973/j.issn.1672-741X.2016.03.014

作者簡介：第一 荊留杰(1983—)，男，河南新鄉(xiāng)人，2009年畢業(yè)于中國礦業(yè)大學(xué)，巖土工程專業(yè)，碩士，工程師，現(xiàn)從事盾構(gòu)及TBM施工技術(shù)研究工作。E-mail: 41737830@qq.com。

基金項目：國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃“973”計劃(2015CB058100)

收稿日期：2015-10-22; 修回日期： 2015-12-28