一、存在的问题

1

水底公路隧道盾构直径过大

1.1双向6车道采用15m左右的盾构风险较大

1) 盾构掘进压力平衡不易控制，施工风险大; 

2)管理、运营风险较大; 

3)埋深加大，纵坡不利; 

4)浪费空间约80m2 ; 

5)盾构制造成本很高，价格昂贵，3亿～3.5亿元/台。双向6车道大盾构过江方案应予以取消。

1．2双向4车道

采用11.4 m左右的盾构风险最小，经济合理，两端接线容易，拆迁量小，应予以推广国内外成功的水底公路隧道盾构直径多在11.4 m左右。实践证明:直径11．4 m左右的盾构制造、施工及将来隧道运营风险均较小，且造价较经济(约1．2 亿元/台) 。

综上所述，为保证水底公路隧道的质量，控制施工和运营风险，降低工程造价，建议一般情况下，盾构直径不超过12 m。过江隧道宜疏不宜集中过江，以方便市民出行，也减少两端接线的工程造价。

2

单层管片衬砌的耐久性不足

管片衬砌的寿命只有30 ～40 年，不是永久性衬砌，耐久性差。因此，建议增设二次模筑混凝土衬砌( 见图4) ，形成复合衬砌结构。地铁区间盾构直径应在原有直径上加大0．5 m 左右，实现地铁百年寿命的要求。

3

取消护盾式TBM 制造和施工

3．1 护盾式TBM 的缺点

双护盾、单护盾TBM 具有5 大缺点: 

1) 由于L /D( 长径比) ＞1，调方向灵敏度低，很难精确快速调整到位；

2) 由于后盾较长，不易及时支护，在困难软弱破碎地层易塌方，如台湾平林隧道及国内许多水工隧道卡死，无法解困而“报废”； 

3) 造价高，是开敞式TBM 的1．3 倍； 

4) 不能采用复合衬砌，只能采用造价高出1倍以上的管片衬砌，而管片衬砌在山岭隧道又解决不了防水和变荷载的问题； 

5) 护盾式TBM 卡死现象很多，如在台湾雪山隧道、中国引大济秦隧洞、引黄入晋工程、昆明掌鸠河隧洞等工程中都出现过盾构卡死现象。铁路隧道论证后已取消应用护盾式TBM。双护盾TBM 及其结构如图2 和图3 所示。

图1 二次模筑混凝土衬砌

图2 双护盾TBM

图3 双护盾TBM 结构图

3．2 开敞式TBM 的优点

开敞式TBM 转向控制灵活，能及时对地层进行支护。开敞式TBM 通过软岩地层时，可采用先铺钢筋网再喷混凝土( 网喷支护见图4) ，并架设钢拱架的一次支护。开敞式TBM 可实现快速施工，在磨沟岭砂页岩含水软弱地层中实现了日掘进并支护41．3 m 和月掘进并支护574 m 的快速施工水平。

开敞式TBM 的优点: 

1) 灵敏度高，长度/直径≤1，易精确调向，调向精度可控制在±30 mm 以内；

2)能够及时对不良地层进行支护，时空效应好，不易塌方；

3) 衬砌随荷载调整，造价低； 

4) 在TBM 上可加装锚杆机、混凝土喷射机、钢拱架安装机以及超前钻机，而且可调整刀间距、推力、扭矩及撑靴支撑力等参数，以适应软岩、硬岩的切削特性。

图4 喷锚支护情况

因此，建议取消护盾式TBM，提倡采用开敞式TBM。当前水利工程、铁路工程已全部采用开敝式TBM，效果很好。

4

土压平衡盾构不是万能的，应同时考虑选用泥水盾构和土压盾构

4．1土压平衡盾构的考虑

1) 土压平衡盾构最适用于不稳定的粉砂地层，而不适用于含水的黄土地层和膨胀岩(土)地层，因在这类地层中，通过搅拌形成的泥饼会将土压平衡盾构刀盘糊死；这种情况，应采用降水配合开敞式网格盾构施工。

2)在稳定工作面方面土压平衡盾构不如泥水平衡盾构，气垫式泥水平衡盾构最好，更适用于水下盾构隧道；土压平衡盾构的泥土不可能在全断面形成压力，经常在盾构顶部形成月牙形空腔，容易造成工作面不稳定，致使下沉量增大。

4．2泥水平衡盾构的考虑

1)泥水平衡盾构对于不稳定的软弱地层、高地下水位的地层，含水砂层、黏土层、冲积层及洪积层等流动性高的地层，有较好的适用性。

2)泥水平衡盾构具有土层适应性强、对周围土体影响小、施工机械化程度高等优点。

3)在砂层中进行大断面、长距离推进大多采用泥水加压式盾构，实践证明掘进断面越大，用泥水加压式盾构的效果越好。

4)泥水加压式盾构除对控制开挖面稳定、减少地面沉降方面较有利外，还在减少刀头磨损、适应长距离推进方面显示出优越性。

5)泥水加压盾构存在盾尾漏水、难以确认开挖面状态、需要较大的泥水处理场地等缺点。

经上述分析比较，建议根据不同的地层、地质情况选择不同类型的盾构。土压平衡盾构不是万能的，它有自己的缺点和局限性，应同时考虑比选泥水盾构和土压盾构。

5

隧道线路标高选择不合理

     隧道线路最忌选在交界面标高，更要避开在岩层交界面上选线。隧道线路设在软土和弱风化岩交界面处，形成上软下硬地层，使得施工难度加大。因此，应更改选线标高，适当上调或下调标高，尽可能使盾构掘进断面位于全土层或全岩层中。

6

工程建设中存在4 大不合理现象

工程建设中的4大不合理现象在国内建筑业普遍存在，严重违背了科学发展观，不仅造成施工单位生存发展困难，削弱了国际竞争能力，而且给施工安全和工程运营留下安全质量隐患，严重制约了建筑业的持续健康发展。

 6．1 不合理的建设工期

一些地方为追求政绩，科学的工期被一再提前。施工单位为了赶工期，不得不拼设备，拼人力物力，由此滋生出一些不切实际、盲目求快的现象，不但造成很大浪费，而且难以做到科学施工。工期并非越短越好，它应在保证工程质量和施工安全所必需耗时要求的前提下，以最大限度地降低工程费用来实现合理工期。

6． 2 不合理的工程造价

     一个工程项目的建造，要有科学合理的造价。一些地方一味压低造价，忽视了复杂的地质条件。工程建设中的不合理造价直接影响工程质量和安全生产，影响建筑业的有序健康发展，冲击正常的建筑市场管理。工程建设不合理低造价问题已成为当前整顿和规范建筑市场秩序亟待解决的突出问题。

6．3 不合理的施工合同

     最低价中标制度被普遍滥用。当前从人的素质、规范、制度等方面考虑，建议取消招投标，而改为BT模式( 设计施工总承包方式) ，可减少许多扯皮和腐败问题。

6．4 不合理的施工方案

     在工程建设中，施工方案的优劣不仅直接影响工程质量和造价，对工期及施工过程中的安全也有重要影响。良好的施工方案能提高工程质量、加快施工进度、降低成本、提高项目工程施工的经济效益和社会效益;而不合理的施工方案则直接关系到人员的安全和工程的成败( 如双向6 车道用盾构法施工的方案是不合理的) 。因此，做好施工组织设计很重要，要成立真正专业的专家讨论组，对技术、经济、管理、组织等方面进行全面分析，并科学合理地编制施工组织设计，经过分析比选后选择最佳的施工方案，方案确定后不能随便更改。

     综上所述，工程建设一定要坚持科学发展观，采用合理的工期、合理的造价、合理的合同和合理的方案进行科学施工决策，尊重施工规律，减少随意性，避免“缺规划、欠设计、赶工期”，杜绝政绩工程。一定要实事求是地从施工前的规划这个源头抓起，尊重施工单位的主体地位，充分调研，结合具体情况科学设计、科学施工，真正建立起建设、设计、施工、监理平等的协作关系。

二、设计和施工的新思路

1

无刀盘的开敞式网格盾构

盾构分为有刀盘盾构和无刀盘盾构2 大类，但目前正在施工应用的盾构没有一台不设刀盘的。

有刀盘盾构的缺点: 

1) 大石头出不来; 

2) 刀具、刀盘磨损严重，如图8 所示; 

3) 严重影响施工进度。

图5 刀具磨损严重

无刀盘盾构又称为开敞式简易盾构，人可以站在平台上进行地层加固处理和开挖，适用性很强。无刀盘盾构的突出优点是性价比高，易国产化，造价比有刀盘盾构便宜一半以上，因此，在适宜的地层应考虑采用。无刀盘的开敞式网格盾构如图6 所示，地层变坏可加设不同的网格以稳定工作面，其网格划分示意图如图7 所示。无刀盘盾构适用的地层有: 

1) 水少之地，地层较能自稳; 

2) 降水后的砂卵石地层，如成都地铁、沈阳地铁部分区段; 

3) 降水后的黄土地层，如西安地铁。无刀盘的开敞式盾构有开敞网格式( 用于地层自稳较差，但降排水后还能自稳的地层) 、开敞正台阶式( 一般分为3 个台阶，人可直立工作) 、CD 开敞格栅式、双CD 开敞格栅式、插刀式( 单臂挖掘机开挖，地层较好，无水处采用) 等形式。

图6 无刀盘的开敞式正台阶网格盾构

图7无刀盘开敞式盾构网格划分示意图

a)开敞网格式

b) CD 开敞正台阶式

( c) CＲD 正台阶开敞式

2

压缩混凝土衬砌

压缩混凝土衬砌英文简称ECL( Extruded ConcreteLining) ，是以现浇混凝土作为衬砌来代替传统的管片衬砌，边推进边挤压混凝土。压缩混凝土衬砌的特点:

1) 筑造的衬砌质量高；

2) 可极大地抑制地层沉降，无需降低地下水；

3) 采用全机械化施工，节省人员，安全性高，作业环境好；

4)采用一次衬砌，材料用量少，不需要同步注浆；

5) 施工阶段工序少，衬砌与开挖推进同步进行，加快了进度，缩短了工期。小直径盾构的开发应配合采用压缩混凝土衬砌，这也是共同沟的发展方向。20 世纪60 年代初在北京进行了1∶5 的盾构挤压混凝土衬砌模拟试验，如图8所示。试验成功后，制造了?7.34 m 的压缩混凝土网格式盾构，并进行了180 m 的掘进试验。

图8压缩混凝土衬砌模拟试验

3

TBM 导洞超前再钻爆法扩挖( 混合法)

TBM导洞超前再钻爆法扩挖的优点有:

1) 可超前地质预报；

2) 导洞超前，形成掏槽孔，可提高钻爆法扩挖进度2 ～ 3 倍； 

3) 光面爆破效果好，炮眼痕保存率达80%，可以减少超挖； 

4 ) 减少爆破震动速度约30%； 

5) 碴堆均匀，能提高装碴效率； 

6) 爆破对工作面后方的冲击波小，施工影响小。

◆前地质预报; 

◆导洞超前，形成掏槽孔，可提高钻爆法扩挖进度2 ～3 倍； 

◆光面爆破效果好，炮眼痕保存率达80%，可以减少超挖； 

◆减少爆破震动速度约30%； 

◆碴堆均匀，能提高装碴效率； 

◆爆破对工作面后方的冲击波小，施工影响小。

导洞超前再钻爆法扩挖已成功应用于南昆铁路米花岭隧道( 长9 km) ，当时用人工开挖小导洞( 2.5m ×2.5m) 超前，开挖速度提高2 ～3 倍，使该隧道提前4个月建成，促使南昆线也提前4 个月通车。

4

风井始发盾构

风井始发盾构是指盾构主机与后配套台车在车站通风竖井及通风道内下井组装，然后转至车站内进行区间盾构施工，如图9 所示。风井始发盾构主要适用于位于城市繁华地段的主干道路或难以迁移的地下管线等构筑物下方，采用盖挖法或暗挖法施工且无法在正上方设置地面吊装口的盾构始发施工，曾应用于沈阳地铁。

图9 盾构在风井内下井及掘进

风井始发盾构的优点: 

1) 不用设置单独的始发竖井; 

2) 不占用城市主干道; 

3) 施工工期和成本有所缩短和降低，具有显著的经济效益和社会效益。研发了双层双向移动托架，能够实现盾构后配套台车从车站风道预留孔下井至始发位置的快速移动，加快了始发组装速度。

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