地铁隧道施工盾构机选型的重要性

曹向清

（中铁一局集团城市轨道交通工程有限公司，江苏 无锡 214000）

随着我国城市的快速发展、人民生活质量的显著提高，为有效疏解地面交通压力，国内各大城市地铁建设增速明显，并且随着科学技术的进步和多年积累的宝贵经验，地铁隧道施工穿越的风险源在逐步增多、工程难度也在逐渐变大；而且，地铁建设普遍都处于城市重心地带或较繁华地段，如若过程中一旦发生安全、质量事故对周围群众生活的影响、企业的损失以及人民的生命财产安全所造成的后果都是不可估量的。

盾构法作为地铁隧道施工的一项关键技术，其原理是以盾构机为隧道掘进设备，基于盾构机外壳与管片支撑四周围岩，使用刀盘切削土体，由千斤顶顶推盾构机前进，同步拼装预制混凝土管片来形成隧道结构的施工方法；然而，在盾构施工期间，地质条件、周边环境等因素复杂多变，对盾构机的性能有着较高要求，为有效规避盾构施工风险、确保过程安全、提高掘进工效，实现工程预期建设目标和为企业增效，盾构机选型就极其重要。

1 影响盾构机选型的因素

盾构机的选型原则是因地制宜，尽量提高机械化程度，减少对环境的影响，选型应适用、可靠、先进、经济。影响盾构机选型的因素很多，主要包括工程水文地质条件、隧道长度及线形设计、覆土深度、建构筑物、施工环境及其保护要求、工期条件、辅助施工方法等。盾构机的合理选择应能保证壳体结构能支撑其所承受的施工荷载作用、开挖面土体稳定、掘进性能良好和成型隧道结构的稳定。

盾构机的选型是相当复杂的，本文旨在讨论地铁隧道施工盾构机选型的重要性，为便于后文论述，此处选用图1所示的盾构机选型关系图对盾构机选型的影响因素和相互关系进行简单描述。

2 自有和老旧盾构机制约选型决策

我国盾构行业经历了探索、发展、产业化阶段，如图2所示。目前，市场常规机型保有量相当饱和且老旧设备居多，大直径、异型、特殊尺寸市场尚有一定发展空间，行业内各施工单位盾构机保有数量基本上都能满足自有自用的要求。

基于自有资源盘活的目标，各施工单位普遍会要求优先消化内部资源，势必造成盾构机选型不完全适应工程项目需求的矛盾，为克服盾构机选型矛盾，则会采取适应性改造的方式来解决，而适应性改造的成本一般会达到新购成本的1/3～1/2。

目前，国内对固定资产的财务管理普遍采用组资的方式进行摊销处理，将当期改造成本进行组资建账，形成了当期账面成本很低的假象，实际上却使企业背上了一个包袱，等到企业需要转型的时候，该部分隐性成本就开始凸显出来，像“毒瘤”一样，要么忍痛割除，要么被拖累直至跨掉。此外，老旧设备因使用年限较久，性能也会不同程度降低，表现出理论上盾构机选型满足适应性要求，但实际性能欠佳的现象，如盾构机可能因常年掘进强度较大岩层，主驱动的使用寿命和工作性能就会降低，而选型过程中普遍会参考盾构机出厂参数，这显然是不合理的。

3 盾构机选型的重要性

正确的盾构机选型能够有效地规避盾构施工风险、确保过程安全、提高掘进工效，最终实现工程预期建设目标和为企业增效，所产生的价值是可观的，现分项论述如下：

（1）规避施工风险，确保过程安全。地铁隧道盾构施工不仅像铁路穿越山脉、地下工程一样面临环境复杂、变化较大的风险，同时，还面临工程地段的特殊性，应牢牢树立“闹区施工无小事”的安全思想，通过前期的精心选型，对刀盘结构型式、开口率、刀具选配和扭矩、顶推力、密封性能等重要设计参数进行科学把控，确保施工过程风险可控和特殊情况下发生险情的应急预案的完备，有效地规避过程风险。

（2）提高掘进工效，达成工期目标。在对重要参数进行把控，确保安全的前提下，盾构机的选型还应追求更高、更好的适应性，以应对地质勘探的不准确性风险和整体性能的提升，辅以先进的管理理念、合理的组织安排，提高工效以达到实现工程的预期建设目标和工期要求。如硬岩地层，选型应考虑比地质勘探报告所记录的更高强度等级岩层的适应性；穿江河及富水地层，选型应具备应对地下水含量丰富、水头压力高、易喷涌的功能设计；选型需兼顾渣土改良、土仓可视化等辅助功能配置以应对既有工程地质的复杂性、局限性。

（3）节约施工成本，实现企业增效。工效的提高，必然能带动企业发展效益向好，如何组织好生产、提高施工效率是项目盈利的重点；但是，很多的项目经理一味地幽闭于思考如何压降企业管理成本，并没能够清晰的意识到提高工效所创造价值的可观程度，造成决策失误。其实，对于地铁隧道盾构施工，即使通过盾构机的选型优化将工效每天提高1环的掘进量，所节省下来的直接成本（如工人工资、机械和周转材料租赁费等）、管理成本、其他成本（如，减少换刀频率所节省的费用）以及无法衡量的时间成本都极其可观；节省1个月的工期，动辄都能实现百万的盈利。

4 对当前行业盾构机选型和管理的几点建议

地铁隧道盾构行业经过蓬勃发展，常规盾构机的市场饱和度和老旧程度凸显，按照机械制造业的10年一个轮回周期的规律，本该是进入盾构机大量淘汰报废、更新换代阶段，但业内受行业竞争激烈和疫情等因素影响，造成资金紧缺问题凸显；所以，再制造的想法应运而生，而普遍再制造都是选择超龄、老旧盾构机，伴随产生故障高的问题，业内也就逐渐开始排斥，不接纳再制造。

基于以上原因，此处提出几点关于对当前地铁隧道盾构行业关于盾构机选型和管理的建议，以供各位同仁探讨。

（1）对于盾构机的选型，应有高度的重视，通过充分的前期调查和地质水文研究，因地制宜、科学论证，选择最适合的盾构资源。

（2）对于老旧盾构机的投入使用，应充分考虑设备性能降低问题，通过科学计算，降维度使用，并加强过程的配件、维修力量储备，通过加强巡检和超前维修的方式，降低设备故障率和减少停机时间。

（3）对于盾构机类固定资产折旧摊销，应采用加速折旧的方式；改造成本应全部当期摊销，杜绝“毒瘤”现象存在；对于达到使用寿命和经评估鉴定不具备继续使用价值、不满足于当前行业先进性标准的盾构机，应尽快报废或淘汰。

（4）要适时引进更新、更先进的盾构机，紧跟我国高速发展的科技创新步伐，通过科技手段，降低风险、提高工效、创造效益。

5 结语

本文通过剖析当前行业普遍存在的对盾构机选型不够重视、施工企业为盘活自有盾构资源的认知错误和盲区，旨在引起大家对盾构机选型的重视程度，认识到盾构机“自有+租赁”模式是双赢的，行业的发展最终应该是实现共赢；我们要紧跟科技发展，适时引进先进的技术，避免闭塞在“小圈子”里，被重资产拖累。当然，我们也要科学地论证分析，并不是提倡业内对盾构机的选型标准过度拔高造成内卷。