（中铁十八局集团隧道工程有限公司， 重庆 北碚区 400700）

一、关于TBM技术

TBM施工方法是一种普遍运用于隧道开挖中的方法，曾有人将用于挖掘隧道运用的机械分为盾构和掘进机（TBM），前者主要开掘以土为主的隧道，后者主要开掘以岩石为主的隧道，但随着开挖方法的发展与综合运用，这种区分越来越淡化，现将两者都认为是掘进机。掘进机开挖隧道主要两种方式，一种是挤压，另一种是削切。前者通过将刀盘上的滚刀压进岩石使其破碎，后者利用岩石不抗剪的特性剪碎岩石，然后两者均是通过刀盘上的铲斗齿捡起石渣然后将石渣放在主机皮带上进行传输运送，最后将这些石渣送至洞外，这一过程中主要运用专门的运输车。

相对于较早运用的传统的爆破方法而言，TBM有很多优点，但也存在很多问题，显而易见的优点有这种技术具有较高的安全性，比起爆破工作环境更加安全；利用机械切割节约劳动力；爆破中出现的噪声、飞扬尘土都可以在TBM中得到改善，更加环保。该技术存在的问题也有如下几个：设备相对昂贵，比起爆破方式TBM方式耗费成本巨大，且对这样的设备运输也是一大困难，适应性比较差不能改变其开挖半径等。

英吉利海峡隧道的建成表明了TBM技术的成熟，随后我国引进并发展该项技术，并运用于国内隧道的开挖工程中，比如我国云南西洱河水电站引水隧道、引大入秦总干渠38号隧道等。

二、关于深埋隧道

关于深埋隧道，很多人会简单的理解为是根据《公路隧道设计规范》中规定的计算方法确定分界的厚度，其实不然。深埋隧道与浅埋隧道的区别表现在很多方面。最主要的一点是两者开挖后的力学特点不同。浅埋隧道的力学特点是完成建造之后该隧道将承受所有覆盖在其上面的土压力，深埋隧道的力学特点是并不承受所有的土压力而只承受一部分的土压力。

在现实生活实践中，常常不需要用那么复杂的方式来划分，通常认为对于 H埋深超过50m的是深埋隧道。

三、深埋长隧道TBM施工中的关键问题

深埋长隧道在开挖过程中常面临着水、地压强较高，地面温度较高等问题。其中有三个问题最为突出:大变形(卡盾)问题、岩爆问题和未准确探测前方地质而发生的涌水等事故。而目前我国的TBM技术相对于国外水平来说还相对落后，但是随着时代的发展，更深更长的隧道逐渐被需要，TBM技术的完善与发展被提上日程。以下将具体分析深埋长隧道出现的问题。

1.深埋长隧道的支护与TBM

（1）虽然目前已经出现了更为先进的 TBM技术但是现实操作中仍然以传统的爆破技术为主。为满足某些构造相对特殊的地质层，我们技术人员采用了分部开挖工法。上文已经提到TBM技术开挖隧道存在着适应性较差的问题，而传统的爆破法就可以有效避免这一问题。这种方法适应性比较强，可以针对各种性质的地形进行变换。由于爆破技术是运用较早和相对原始的技术，所以技术工人对爆破技术的掌握更加熟练，形成了一套严谨合理的操作体系。相对TBM的昂贵设备而言也可以节省很多成本。但是爆破会延长工期，导致工期进度较慢，程序操作上也繁琐复杂。对人力的要求比较高，操作人员劳动强度大。

（2）对于深埋长隧道的支护，目前主要采用联合支护体系。根据地质层的软硬程度不同采取的支护方式也不同。然而这样的联合也难以应对如岩石爆破、应力性坍塌等的控制要求。

（3）类似于地铁等这样的浅埋隧道常常用到 TBM技术，该技术上文也已经介绍过了，可以破岩、剪岩并将操作余留的碎石碎渣运输出洞外。一般情况下在进行选择的时候，实践中我们会根据经验进行，例如隧道长度与半径比例超过1200时会考虑采用TBM技术。支护上来谈TBM运用管片支护，强度高可以满足各种控制要求。

2.岩爆

当深埋隧道周围的岩石层出现了塑性形变与弹性形变而易裂、易碎时，也会并发许多危险因素，比如出现较大的变形等。岩爆是开挖隧道中常见的一种灾害，所有的隧道洞都有一个最大的承受值，当压力过大超过隧道洞的承受值就会发生这样的灾害。最近这些年，岩爆的发生率有所提高，比如在秦岭隧道的开挖过程中就频繁出现岩爆的情况。在前文中笔者已经为大家介绍过了TBM的工作原理，利用滚刀对岩石进行挤压从而达到破碎岩石的目的。爆岩发生时会对开挖机械造成不同程度的损伤。

3.超前地质预报探测问题

针对前文提过的TBM的隐患与问题，在这里笔者再着重给大家介绍一下适应性的问题。说到这个适应性问题，就不得不谈一下超前地质预报探测的问题。由于现实中的变化因素较多，作出一份比较严谨可靠的预测报告几乎是不可能的。这些变化因素包括断层、高地应力、涌水等。在隧道的地质超前探测中常用到的手段是地质雷达与超前探钻。前者用于传统的爆破模式，后者多用于TBM掘进距离小于20米的情况下。

4.卡盾

除了岩爆外另一种TBM施工过程中也常出现的问题就是卡盾。深埋长隧道面临着高地应力的问题，工程开始实施后这些力将会改变他们的分布。地下洞在开挖过程中也会存在一些问题，例如施工面会发生沉降现象，操作面后方则会发生变形拉开与操作面的距离。根据多年的隧道开挖经验来看，在TBM的施工过程中护盾会出现向前推进的现象。

5.深埋长隧道软硬岩与TBM施工的问题

（1）软岩

软岩顾名思义容易受到外力压力等变形，当实际的变化量超过预期的变化量时，护盾与周围的岩石进行接触并相互发生力的作用，其中摩擦力在掘进过程中是最容易形成的，这个外力无法避免时又无法减小，将会导致开挖机械收到很大程度的损坏。

（2）硬岩

上文提到隧道洞有一定限度的承受力，当应力超过这个程度，岩石将会实现断裂性质由脆性到塑性的转变。

对于深埋长隧道 TBM施工中遇到的问题是在日常生活隧道掘进中普遍遇到的，随着掘进技术的成熟，针对这些问题也相应探求出了解决方案。学习先进技术取长补短，将传统的爆破技术与TBM技术相结合，对于不同的地质构造采取不同的方式掘进。同时在开掘隧道的过程中也要注意以下几个细节性问题，例如隧道施工的通风问题，隧道通风关系到了操作人员的人身安全与TBM的操作安全，是尤为需要注意的一点，另外关于运输的问题也需要格外关注，由于TBM的高效性，对其掘进速度有较高的要求，要强化运输车的运行规章制度，加强调度制度，制定完善一套科学合理的运作体系。

总结：在科技与高新设备不断更新发展时代，对速度的要求也随之增高，俗话说的好“要想富，先修路”，道路的发展关系着一方经济的发展，对速度的提高同时带动着对道路隧道完全与实用性的提高。隧道开挖技术也不断发展，由过去传统的爆破技术到今天TBM掘进技术，我们惊叹于技术的发展，同时也深刻的认识到不足，相对国外先进的TBM技术，我国的该技术仍然处于初步不够成熟的状态，虽然引用该技术给隧道开挖节省了大量劳动力，使之更加高效率，但是也存在种种问题，我相信，通过本文的介绍，大家会对TBM与深埋长隧道有一定的认识与了解，我也相信，在不久的未来，本文提到的种种问题都会迎刃而解，让我们拭目以待。

[1]周亚峰,苏凯,伍鹤皋. 深埋 TBM 隧洞渗流动态演化机制[J]. 中南大学学报(自然科学版),2016,47(12):4231-4239.

[2]田龙平,陈皓. TBM 隧道施工监控量测现状及发展趋势[J]. 华东公路,2014,(05):68-71.

[3]吴世勇,王鸽,徐劲松,王坚. 锦屏二级水电站 TBM 选型及施工关键技术研究[J]. 岩石力学与工程学报,2008,(10):2000-2009.