中國盾構和掘進機隧道技術現狀、存在的問題及發展思路

王夢恕

(中鐵隧道集團有限公司，河南洛陽 471009)

0 引言

盾構、掘進機(TBM)問世至今已有近200年歷史，其始于英國，發展于日本、德國。近30年來，由于土壓平衡、泥水平衡、尾部密封、盾構始發及接收等一系列技術難題的解決，使得盾構及其掘進技術有了較快發展，至今全世界已累計生產1萬多臺盾構，其中，80%左右是小直徑盾構(φ≤5 m)。國外主要的生產廠家有美國羅賓斯公司，日本三菱重工、川崎重工，德國威爾特、海瑞克公司等。我國主要的生產廠家有中國中鐵工程裝備集團、中國鐵建重工集團、上海隧道工程股份公司等。

盾構法施工已是一門比較成熟的地下工程施工技術。我國盾構施工技術已取得了長足的進步，但與國外先進盾構技術相比，仍然存在一定差距，主要表現在關鍵部件的材質和耐久性方面。因此，需要進行不懈的開發、創新和積累，以形成我國獨立的機械制造、隧道設計和施工管理技術。

隨著各大城市地鐵建設力度的不斷加大;跨江越海隧道工程不斷增加，國家的重點建設項目，如長距離供水、水下交通、西氣東輸等工程都將涉及到穿越江河的問題;鐵路、公路、市政、供水、供氣、防洪、水電等隧道工程的建設。這些都會使隧道(隧洞)的數量大幅度增多。而一些區段將很可能需要采用盾構、TBM法進行隧道施工。在這樣的大背景下，為了更好、更經濟、更安全地使用盾構、掘進機，為了使盾構、掘進機技術能更加適合我國的工程實際，有必要總結我國盾構、掘進機技術的現狀，指出我國盾構、掘進機技術存在的問題，提出解決各種問題的辦法和新思路，探討今后盾構、掘進機技術的發展方向。

1 中國盾構、TBM隧道修建技術現狀和經驗教訓

當今中國已是世界上隧道及地下工程規模最大、數量最多、地質條件和結構形式最復雜、修建技術發展速度最快的國家。盾構、TBM隧道施工法作為一種適用于現代隧道及地下工程建設的重要施工方法之一，將發揮重要作用。

1.1 水下盾構隧道技術現狀

近百年來，國外已建越江跨海的中等規模以上的水下交通隧道已逾百座，水下建隧的技術和方法已日益成熟。目前我國已建成的水下隧道有50多條，采用的施工方法有盾構法、硬巖掘進機法、鉆爆法、沉埋管段法及淺埋暗挖法等多種。其中，水下盾構、TBM隧道主要集中在長江三角地區、珠三角地區、環渤海地區、長江流域等，如武漢長江公路隧道(長江第一隧)、南京長江公路隧道、杭州慶春路市政公路隧道(錢江第一隧)、廣深港高鐵獅子洋隧道、重慶排水長江隧道。武漢長江公路隧道和杭州慶春路市政公路隧道均為雙向4車道，盾構直徑11 m 多，3.5～4.0 km 長，總投資約20億元;而南京長江公路隧道為雙向6車道，盾構直徑近15 m，長約3 km，總投資達44億元;獅子洋隧道盾構直徑10.8 m，長10.8 km，總投資33億元;重慶排水長江隧道盾構外徑為6.32 m，長約1 km，總投資僅1億元。可見，盾構直徑≤12 m相對經濟、安全，且施工風險小;盾構直徑過大，其成本和安全風險會成倍增加。因此，規劃中的瓊州海峽海底隧道將采用12臺直徑為10 m左右的盾構施工，渤海灣海峽海底隧道將采用15臺直徑為10 m左右的TBM+鉆爆法施工。

1.2 城市地鐵盾構、TBM隧道技術現狀

截至2013年9月，我國獲得國家批準建設軌道交通的城市已達到37個，高居世界第一，未來3年，至少還有10個以上城市將獲得批準［1］。有關專家表示，地鐵建設將會在較長的時間內成為中國基礎建設投資的重點之一。

不同形式的盾構所適應的地層范圍不同，盾構選型總的原則是安全性、適應性第一，以確保盾構法施工的安全、可靠、經濟、快速。上海、廣州及北京地區是我國盾構應用較多且較早的地區，這3個地區分別代表了我國3大區域的地層(3大典型地層)特征——軟土地層、復合地層和砂卵石地層。砂卵石地層適合采用土壓盾構和開敞式盾構施工，如北京地鐵、成都地鐵、沈陽地鐵等;軟土地層適合采用土壓盾構施工，如上海地鐵、南京地鐵、蘇州地鐵等;復合地層適合采用復合盾構施工，如廣州地鐵和深圳地鐵等。另外，黃土地層和膨脹土地層因最怕水加速地層變壞而適合采用無水土壓盾構和開敞式無刀盤盾構施工，如西安地鐵、合肥地鐵;硬巖地層適合采用TBM掘進機施工，如重慶地鐵、青島地鐵、廈門地鐵、大連地鐵等。單洞單線地鐵隧道宜選用直徑為6～7 m的盾構施工，應采用單層管片+混凝土復合式襯砌;單洞雙線地鐵隧道宜選用直徑為10～12 m的盾構施工，采用復合式襯砌。

1.3 山嶺隧道TBM技術現狀

TBM掘進機是＞20 km特長鐵路、水工、山嶺隧道高度機械化的開挖設備，與鉆爆法配合進行快速安全施工是最好的組合方法。掘進機法雖然投資多，但具有施工快速、優質、安全、環保等優點。大伙房引水隧道、中天山特長隧道、西秦嶺隧道等工程全部采用開敞式TBM+鉆爆法施工，直徑在10 m以內，采用復合式襯砌結構，而不允許也不可能采用管片襯砌。

2 典型工程案例

2.1 武漢長江公路隧道

武漢長江公路隧道全長3.64 km，工程總投資20.5億元(其中盾構施工段12億元)，為雙向4車道，盾構外徑11.4 m(2臺盾構約2.5億元)，設計行車速度50 km/h，是我國修建的第1條長江公路隧道，于2008年通車。

武漢長江公路隧道先后穿越淤泥質黏土、粉細砂、中粗砂、卵石、上軟下硬復合地層，穿越地層具有復雜多變、敏感性高、富含承壓水等特點。隧道施工方法原定為沉管法，但因施工干擾大、沖刷變化大、干塢不易選擇、造價太高而被否定。由于隧道兩端城市道路為雙向4車道，為了減少拆遷，保護環境和建筑，加上隧道又穿越粉細砂不穩定地層和局部江中巖石地層，最終決定采用雙向4車道、泥水加壓氣墊式盾構施工，采用復合式刀具，以實現長距離不換刀掘進。江下取消了橫通道，有利于運營隧道變位而不開裂。武漢長江隧道在國內首次采用環寬2 m、每環由9塊管片組成、設雙道彈性密封墊的通用楔形環管片襯砌。

2.2 南京長江公路隧道

南京長江公路隧道是我國首次大規模穿越砂層及砂卵石地層的盾構水下隧道。隧道原定采用沉管法施工，后因沖刷深度變化較大、流速大、造價高且影響水運而改為盾構法施工，屬市區隧道。隧道長3.02 km，盾構外徑14.95 m，南京市政府要求采用雙向6車道，設計速度80 km/h。由于采用大直徑泥水氣墊式盾構，埋深加大，施工風險大，且造價很高(盾構3.5億元/臺)，總投資44億元，于2010年通車。南京長江公路隧道橫斷面如圖1所示。

圖1 南京長江公路隧道橫斷面Fig.1 Cross-section of Yangtze river crossing highway tunnel in Nanjing

南京長江公路隧道工程地質條件復雜，盾構直徑超大，取消了水下橫通道，盾構施工水土壓力高達0.75 MPa，獨頭掘進2.9 km，采用單層管片襯砌。

2.3 廣深港獅子洋鐵路盾構隧道

獅子洋隧道是我國第1條特長水下盾構鐵路隧道，盾構外徑10.8 m，隧道全長10.8 km，盾構施工段長9.3 km，隧道內徑9.8 m，第1層襯砌用厚0.5 m的管片，第2層襯砌用厚30 cm的鋼筋混凝土，確保結構安全。總投資33億元，于2011年雙線貫通，被譽為中國鐵路世紀隧道。

獅子洋隧道在“廣州—深圳”一線3次穿江越洋，其中，獅子洋水面寬達3 300 m，最大水深達26.6 m，為珠江航運的主航道，最大設計水壓達0.67 MPa，該盾構隧道為國內首次在軟硬不均地層和風化巖層中采用大直徑氣壓調節式泥水盾構施工。獅子洋隧道盾構段使用了4臺氣墊式泥水平衡盾構，在國內首次采用盾構“相向掘進、地中對接、洞內解體”的先進施工技術，取得了成功［2］。獅子洋隧道地質剖面圖如圖2所示。

2.4 杭州慶春路隧道

杭州市慶春路過江隧道位于杭州城市中心位置，是溝通錢江兩岸2個中央商務區——錢江新城和錢江世紀城的聯系通道，屬市政公路隧道。隧道由原設計的雙向6車道改為雙向4車道，采用國內成熟的盾構法施工，長3.765 km，泥水盾構外徑11.7 m，設計行車速度為60 km/h，總投資約20.9億元，于2010年通車，被譽為錢江第一隧。其設計、施工理念正確，安全經濟、風險小、速度快，通過安全、風險評估，證明其對環境影響很小。從節約造價出發，將武漢長江隧道盾構直徑改大進行應用非常成功，該工程又順利下穿運河。

2.5 重慶排水管路下穿長江隧道

重慶排水管路下穿長江隧道是國內首座內置輸水管盾構法隧道，長1.048 km，盾構外徑6.32 m，總投資1億元，于2005年通水。

2.6 北京地鐵14號線

北京地鐵14號線是單洞雙線隧道，盾構直徑10.22 m，是國內地鐵用最大直徑的土壓平衡盾構。這臺盾構最主要的特點是實現了施工工藝創新，它的突出優點是:1)在國內首次應用了“一洞雙線”技術，這比以往的“單洞單線”工藝節省40%的工程量;2)大大減少了地鐵建設中的拆遷量和施工占地面積;3)施工速度快，可縮短工期;4)在大盾構隧道基礎上立支柱后，直接在地下暗挖拓寬成車站。隧道斷面如圖3所示。該方法對地面干擾很小，是地鐵發展的方向。

圖3 北京地鐵14號線單洞雙線隧道斷面圖Fig.3 Cross-section of double-track single-tube tunnel of Line 14 of Beijing Metro

2.7 大伙房遼東供水引水隧道

大伙房引水隧道全長85.32 km，是遼寧省的“供水生命線”，于2009年完工。隧道采用3臺維爾特和羅賓斯生產的直徑為8 m的開敞式TBM施工，是世界上最長的隧道。這條隧道首尾高差36 m，引水全靠自流，地表至隧道頂部的距離最大為630 m，最小為60 m。是我國第一條用隧道供水方案最優的工程，引領了長春120 km長的供水隧道的修建，是全國的試點工程。

2.8 中天山鐵路隧道

中天山隧道是南疆鐵路土庫二線穿越中天山主脈的控制性工程，設計為并行的2座單線隧道，左線隧道長22.449 km，右線隧道長 22.467 km，全隧道為單面上坡。隧道進口端左、右線各采用1臺直徑為8.8 m的維爾特開敞式TBM施工，出口端采用鉆爆法施工，計劃2014年完工。

2.9 西秦嶺鐵路隧道

蘭渝鐵路西秦嶺隧道全長28.236 km，為左右線分設的2條單線隧道，是全線重點控制性工程。隧道采用直徑為10.2 m的羅賓斯開敞式TBM施工，于2013年貫通。

2.10 引漢濟渭供水工程

引漢濟渭秦嶺輸水隧洞全長81.625 km。其中39.13 km采用2臺直徑為8.02 m的開敞式TBM施工，42.495 km采用鉆爆法施工。

2.11 遼西北供水工程

遼西北輸水隧洞全長230 km，采用8臺直徑約為9 m的開敞式TBM掘進機+鉆爆法施工。目前該工程正在施工。

3 存在的問題及建議

3.1 水底公路隧道盾構直徑過大

3.1.1 雙向6車道采用φ15 m左右的盾構風險較大

1)盾構掘進壓力平衡不易控制，施工風險大;2)管理、運營風險較大;3)埋深加大，縱坡不利;4)浪費空間約80 m2;5)盾構制造成本很高，價格昂貴，3億～3.5億元/臺。雙向6車道大盾構過江方案應予以取消。

3.1.2 雙向4車道采用φ11.4 m左右的盾構風險最小，經濟合理，兩端接線容易，拆遷量小，應予以推廣

國內外成功的水底公路隧道盾構直徑多在11.4 m左右。實踐證明:直徑11.4 m左右的盾構制造、施工及將來隧道運營風險均較小，且造價較經濟(約 1.2 億元/臺)。

綜上所述，為保證水底公路隧道的質量，控制施工和運營風險，降低工程造價，建議一般情況下，盾構直徑不超過12 m。過江隧道宜疏不宜集中過江，以方便市民出行，也減少兩端接線的工程造價。

3.2 單層管片襯砌的耐久性不足

管片襯砌的壽命只有30～40年，不是永久性襯砌，耐久性差。因此，建議增設二次模筑混凝土襯砌(見圖4)，形成復合襯砌結構。地鐵區間盾構直徑應在原有直徑上加大0.5 m左右，實現地鐵百年壽命的要求。

3.3 取消護盾式TBM制造和施工

3.3.1 護盾式TBM的缺點

雙護盾、單護盾TBM具有5大缺點:1)由于L/D(長徑比)＞1，調方向靈敏度低，很難精確快速調整到位;2)由于后盾較長，不易及時支護，在困難軟弱破碎地層易塌方，如臺灣平林隧道及國內許多水工隧道卡死，無法解困而“報廢”;3)造價高，是開敞式TBM的1.3倍;4)不能采用復合襯砌，只能采用造價高出1倍以上的管片襯砌，而管片襯砌在山嶺隧道又解決不了防水和變荷載的問題;5)護盾式TBM卡死現象很多，如在臺灣雪山隧道、中國引大濟秦隧洞、引黃入晉工程、昆明掌鳩河隧洞等工程中都出現過盾構卡死現象。鐵路隧道論證后已取消應用護盾式TBM。雙護盾TBM及其結構如圖5和圖6所示。

圖4 二次模筑混凝土襯砌Fig.4 Cast-in-situ secondary lining

圖5 雙護盾TBMFig.5 Double shield TBM

3.3.2 開敞式TBM的優點

開敞式TBM轉向控制靈活，能及時對地層進行支護。開敞式TBM通過軟巖地層時，可采用先鋪鋼筋網再噴混凝土(網噴支護見圖7)，并架設鋼拱架的一次支護。開敞式TBM可實現快速施工，在磨溝嶺砂頁巖含水軟弱地層中實現了日掘進并支護41.3 m和月掘進并支護574 m的快速施工水平。

開敞式TBM的優點:1)靈敏度高，長度/直徑≤1，易精確調向，調向精度可控制在±30 mm以內;2)能夠及時對不良地層進行支護，時空效應好，不易塌方;3)襯砌隨荷載調整，造價低;4)在TBM上可加裝錨桿機、混凝土噴射機、鋼拱架安裝機以及超前鉆機，而且可調整刀間距、推力、扭矩及撐靴支撐力等參數，以適應軟巖、硬巖的切削特性。

圖6 雙護盾TBM結構圖Fig.6 Structure of double shield TBM

圖7 噴錨支護情況Fig.7 Shotcreting and rockbolting support

因此，建議取消護盾式 TBM，提倡采用開敞式TBM。當前水利工程、鐵路工程已全部采用開敝式TBM，效果很好。

3.4 土壓平衡盾構不是萬能的，應同時考慮選用泥水盾構和土壓盾構［3］

3.4.1 土壓平衡盾構的考慮

1)土壓平衡盾構最適用于不穩定的粉砂地層，而不適用于含水的黃土地層和膨脹巖(土)地層，因在這類地層中，通過攪拌形成的泥餅會將土壓平衡盾構刀盤糊死;這種情況，應采用降水配合開敞式網格盾構施工。2)在穩定工作面方面土壓平衡盾構不如泥水平衡盾構，氣墊式泥水平衡盾構最好，更適用于水下盾構隧道;土壓平衡盾構的泥土不可能在全斷面形成壓力，經常在盾構頂部形成月牙形空腔，容易造成工作面不穩定，致使下沉量增大。

3.4.2 泥水平衡盾構的考慮

1)泥水平衡盾構對于不穩定的軟弱地層、高地下水位的地層，含水砂層、黏土層、沖積層及洪積層等流動性高的地層，有較好的適用性。2)泥水平衡盾構具有土層適應性強、對周圍土體影響小、施工機械化程度高等優點。3)在砂層中進行大斷面、長距離推進大多采用泥水加壓式盾構，實踐證明掘進斷面越大，用泥水加壓式盾構的效果越好。4)泥水加壓式盾構除對控制開挖面穩定、減少地面沉降方面較有利外，還在減少刀頭磨損、適應長距離推進方面顯示出優越性。5)泥水加壓盾構存在盾尾漏水、難以確認開挖面狀態、需要較大的泥水處理場地等缺點。

經上述分析比較，建議根據不同的地層、地質情況選擇不同類型的盾構。土壓平衡盾構不是萬能的，它有自己的缺點和局限性，應同時考慮比選泥水盾構和土壓盾構。

3.5 隧道線路標高選擇不合理

隧道線路最忌選在交界面標高，更要避開在巖層交界面上選線。

隧道線路設在軟土和弱風化巖交界面處，形成上軟下硬地層，使得施工難度加大。因此，應更改選線標高，適當上調或下調標高，盡可能使盾構掘進斷面位于全土層或全巖層中。

3.6 工程建設中存在4大不合理現象

工程建設中的4大不合理現象在國內建筑業普遍存在，嚴重違背了科學發展觀，不僅造成施工單位生存發展困難，削弱了國際競爭能力，而且給施工安全和工程運營留下安全質量隱患，嚴重制約了建筑業的持續健康發展。

3.6.1 不合理的建設工期

一些地方為追求政績，科學的工期被一再提前。施工單位為了趕工期，不得不拼設備，拼人力物力，由此滋生出一些不切實際、盲目求快的現象，不但造成很大浪費，而且難以做到科學施工。工期并非越短越好，它應在保證工程質量和施工安全所必需耗時要求的前提下，以最大限度地降低工程費用來實現合理工期。

3.6.2 不合理的工程造價

一個工程項目的建造，要有科學合理的造價。一些地方一味壓低造價，忽視了復雜的地質條件。工程建設中的不合理造價直接影響工程質量和安全生產，影響建筑業的有序健康發展，沖擊正常的建筑市場管理。工程建設不合理低造價問題已成為當前整頓和規范建筑市場秩序亟待解決的突出問題。

3.6.3 不合理的施工合同

最低價中標制度被普遍濫用。當前從人的素質、規范、制度等方面考慮，建議取消招投標，而改為BT模式(設計施工總承包方式)，可減少許多扯皮和腐敗問題。

3.6.4 不合理的施工方案

在工程建設中，施工方案的優劣不僅直接影響工程質量和造價，對工期及施工過程中的安全也有重要影響。良好的施工方案能提高工程質量、加快施工進度、降低成本、提高項目工程施工的經濟效益和社會效益;而不合理的施工方案則直接關系到人員的安全和工程的成敗(如雙向6車道用盾構法施工的方案是不合理的)。因此，做好施工組織設計很重要，要成立真正專業的專家討論組，對技術、經濟、管理、組織等方面進行全面分析，并科學合理地編制施工組織設計，經過分析比選后選擇最佳的施工方案，方案確定后不能隨便更改。

綜上所述，工程建設一定要堅持科學發展觀，采用合理的工期、合理的造價、合理的合同和合理的方案進行科學施工決策，尊重施工規律，減少隨意性，避免“缺規劃、欠設計、趕工期”，杜絕政績工程。一定要實事求是地從施工前的規劃這個源頭抓起，尊重施工單位的主體地位，充分調研，結合具體情況科學設計、科學施工，真正建立起建設、設計、施工、監理平等的協作關系。

4 設計和施工的新思路

4.1 無刀盤的開敞式網格盾構

盾構分為有刀盤盾構和無刀盤盾構2大類，但目前正在施工應用的盾構沒有一臺不設刀盤的。

有刀盤盾構的缺點:1)大石頭出不來;2)刀具、刀盤磨損嚴重，如圖8所示;3)嚴重影響施工進度。

圖8 刀具磨損嚴重Fig.8 Seriously-worn cutterhead

無刀盤盾構又稱為開敞式簡易盾構，人可以站在平臺上進行地層加固處理和開挖，適用性很強。無刀盤盾構的突出優點是性價比高，易國產化，造價比有刀盤盾構便宜一半以上，因此，在適宜的地層應考慮采用。無刀盤的開敞式網格盾構如圖9所示，地層變壞可加設不同的網格以穩定工作面，其網格劃分示意圖如圖10所示。無刀盤盾構適用的地層有:1)水少之地，地層較能自穩;2)降水后的砂卵石地層，如成都地鐵、沈陽地鐵部分區段;3)降水后的黃土地層，如西安地鐵。無刀盤的開敞式盾構有開敞網格式(用于地層自穩較差，但降排水后還能自穩的地層)、開敞正臺階式(一般分為3個臺階，人可直立工作)、CD開敞格柵式、雙CD開敞格柵式、插刀式(單臂挖掘機開挖，地層較好，無水處采用)等形式［3］。

圖9 無刀盤的開敞式正臺階網格盾構Fig.9 Open shield

4.2 壓縮混凝土襯砌

壓縮混凝土襯砌英文簡稱ECL(Extruded Concrete Lining)，是以現澆混凝土作為襯砌來代替傳統的管片襯砌，邊推進邊擠壓混凝土。

壓縮混凝土襯砌的特點:1)筑造的襯砌質量高;2)可極大地抑制地層沉降，無需降低地下水;3)采用全機械化施工，節省人員，安全性高，作業環境好;4)采用一次襯砌，材料用量少，不需要同步注漿;5)施工階段工序少，襯砌與開挖推進同步進行，加快了進度，縮短了工期。

小直徑盾構的開發應配合采用壓縮混凝土襯砌，這也是共同溝的發展方向。20世紀60年代初在北京進行了1∶5的盾構擠壓混凝土襯砌模擬試驗，如圖11所示。試驗成功后，制造了φ7.34 m的壓縮混凝土網格式盾構，并進行了180 m的掘進試驗。

4.3 TBM導洞超前再鉆爆法擴挖(混合法)

TBM導洞超前再鉆爆法擴挖的優點有:1)可超前地質預報;2)導洞超前，形成掏槽孔，可提高鉆爆法擴挖進度2～3倍;3)光面爆破效果好，炮眼痕保存率達80%，可以減少超挖;4)減少爆破震動速度約30%;5)碴堆均勻，能提高裝碴效率;6)爆破對工作面后方的沖擊波小，施工影響小。

圖10 無刀盤開敞式盾構網格劃分示意圖Fig.10 Grid division of open shield

圖11 壓縮混凝土襯砌模擬試驗Fig.11 Simulation test of extruded concrete lining

導洞超前再鉆爆法擴挖已成功應用于南昆鐵路米花嶺隧道(長9 km)，當時用人工開挖小導洞(2.5 m×2.5 m)超前，開挖速度提高2～3倍，使該隧道提前4個月建成，促使南昆線也提前4個月通車。

4.4 風井始發盾構

風井始發盾構是指盾構主機與后配套臺車在車站通風豎井及通風道內下井組裝，然后轉至車站內進行區間盾構施工，如圖12所示。風井始發盾構主要適用于位于城市繁華地段的主干道路或難以遷移的地下管線等構筑物下方，采用蓋挖法或暗挖法施工且無法在正上方設置地面吊裝口的盾構始發施工，曾應用于沈陽地鐵。

圖12 盾構在風井內下井及掘進Fig.12 Shield launching from ventilation shaft

風井始發盾構的優點:1)不用設置單獨的始發豎井;2)不占用城市主干道;3)施工工期和成本有所縮短和降低，具有顯著的經濟效益和社會效益。

研發了雙層雙向移動托架，能夠實現盾構后配套臺車從車站風道預留孔下井至始發位置的快速移動，加快了始發組裝速度。

5 發展方向

大直徑盾構不是發展方向，它將導致人為增加風險。長距離掘進(＞2 km)時，盾構直徑＜12 m、深埋施工才是發展方向(如武漢長江水下隧道、杭州下穿錢塘江雙向4車道、即將修建的瓊州海峽水下鐵路隧道等)。

6 討論

盾構、掘進機的設計研究、制造和施工在我國已發展到相當水平，積累了很多經驗，但創新不夠，今后還需不斷縮小與國際先進水平的差距。21世紀我國城市地下空間開發利用市場廣闊，大城市發展地鐵交通已成大趨勢;目前正在規劃和研究探討數十條跨江越海鐵路、公路隧道和輸水隧洞;水電工程需建造大量的引水隧洞工程;交通、市政等工程也離不開隧道。國內建設各種隧道工程的數量會越來越多。這一切都為我國盾構、掘進機及淺埋暗挖法等掘進技術的發展提供了良好的機遇。鉆爆法、淺埋暗挖法、盾構、掘進機法在我國將會有廣闊的發展前景和市場。

7 展望

7.1 瓊州海峽隧道

規劃中的瓊州海峽海底鐵路隧道長30 km左右，該項目屬世界級工程，尚處于民間學術交流階段，有采用直徑為10 m左右的泥水平衡盾構施工的方案。盾構深埋，鐵路隧道聯通海南，汽車背馱式通過，造價約550億元。

瓊州海峽隧道雖已經過多年的不斷論證，但其建設方案卻始終未有定論。經過有關交通部門和專家長達15年的多次討論、研究和論證，終于形成了跨越瓊州海峽的3種建設方案，分別是西線公路橋梁方案、中線鐵路隧道方案和中線橋梁方案(見圖13)。目前西線方案因為距離遠、造價高于隧道方案1倍以上基本被否決;中線隧道方案長29 km左右、不影響30萬t油船通行(要求跨徑＞1 100 m、高度＞73 m)，被認為是最優方案。在隧道修建方法的選擇上，由于海峽海底地質是軟土沉積層，可采用盾構法施工，且深埋優于淺埋，但最終的建設方案將由國家發改委進行審查后定奪。

7.2 渤海灣海峽海底隧道

規劃中的渤海灣海峽海底鐵路隧道長123 km，設計行車速度250 km/h，三管式，預計工期10年，造價2 500億元，其規模為世界跨海通道之最。從目前已知的巖石可鉆性、地下水、斷層破碎程度及隧道長度、工期來看，選用直徑為10 m的TBM法+鉆爆法是比較可行的［4］。渤海灣跨海通道地理位置如圖 14所示［4］。

7.3 臺灣海峽隧道

臺灣海峽海底隧道工程跨海長200 km左右，工程較瓊州海峽跨海通道更為艱巨復雜，線路有北線、中線、南線3種方案(見圖15)。通過對3種方案的優化、比選，其中北線地質穩定，線路最短，是優選方案，其造價約2 000億元，工期約10年。根據地形圖，臺灣海峽海域最深為80～100 m，地質條件變化大，采用深埋方案風險最小，施工方法可選用開敞式TBM+鉆爆法施工。

［1］ 齊中熙，樊曦.今年底我國城市軌道交通里程預計達到2 400 km［N/OL］.新華網，2013－11－24［2014－01－24］.http://news.xinhuanet.com.

［2］ 洪開榮.水下盾構隧道硬巖處理與對接技術［J］.隧道建設，2012，32(3):107 － 111.(HONG Kairong.Case study on hard rock treatment technology and shield docking technology in boring of underwater tunnels［J］.Tunnel Construction，2012，32(3):107 －111.(in Chinese))

［3］ 王夢恕.不同地層條件下的盾構與TBM選型［J］.隧道建設，2006，26(2):6 －8，13.(WANG Mengshu.Type selection of shield TBMs and hard rock TBMs for different geological conditions［J］.Tunnel Construction，2006，26(2):6 －8，13.(in Chinese))

［4］ 王夢恕，宋克志.渤海灣跨海通道建設的緊迫性及現實條件和初步方案［J］.北京交通大學學報，2013(1):5－14.(WANG Mengshu，SONG Kezhi.Urgency and current construction conditions and preliminary scheme of Bohai Strait cross-sea channel［J］.Journal of Beijing Jiaotong University，2013(1):5 －14.(in Chinese))