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　　盾構(gòu)實(shí)際上是盾構(gòu)機(jī)的簡(jiǎn)稱，它是一個(gè)橫斷面外形與隧道橫斷面外形相同、尺寸稍大，內(nèi)藏挖土、排土機(jī)具，自身設(shè)有保護(hù)外殼的暗挖隧道的機(jī)械。

　　以盾構(gòu)為核心的一整套完整的隧道施工方法稱為盾構(gòu)工法，盾構(gòu)工法的設(shè)想在19世紀(jì)初產(chǎn)生于英國(guó)，至今已有200年的歷史。盾構(gòu)工法問世以前隧道施工主要靠開挖法，但就城市隧道施工而言，開挖法存在受地形、地貌、環(huán)境條件的限制，開挖法給城市交通帶來(lái)極大不便。開挖產(chǎn)生的地層沉降較大，施工機(jī)械的噪聲和振動(dòng)，施工對(duì)環(huán)境構(gòu)成的污染等諸多不利因素。為了提高施工水平，人們不僅開發(fā)了軟土盾構(gòu)工法，而且還開發(fā)了適于卵石地層等多種其它地層的盾構(gòu)工法。此外，還在提高安全性、提高工程質(zhì)量、縮短工期及降低成本等方面作了精心的研究和開發(fā)，并取得了較大的成功。目前盾構(gòu)工法在城市隧道施工技術(shù)中已確立了穩(wěn)固的統(tǒng)治地位，且已成為一種必不可少的通用隧道施工技術(shù)。

我國(guó)盾構(gòu)技術(shù)的發(fā)展歷史

我國(guó)早期的隧道掘進(jìn)機(jī)
　　20世紀(jì)50年代初，東北阜新煤礦用直徑2.6m的手掘式盾構(gòu)及小混凝土預(yù)制塊修建疏水巷道，這是我國(guó)首條用盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)施工的隧道。1957年、北京市下水道工程采用直徑2.0m和2.6m的盾構(gòu)進(jìn)行施工。

　　1963年，上海隧道股份結(jié)合上海軟土地層對(duì)盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)、預(yù)制鋼混凝土襯砌、隧道掘進(jìn)施工參數(shù)，隧道接縫防水進(jìn)行了系統(tǒng)的試驗(yàn)研究。研制了1臺(tái)直徑4.2m的手掘式盾構(gòu)進(jìn)行淺埋和深埋隧道掘進(jìn)試驗(yàn)，隧道掘進(jìn)長(zhǎng)度68m。

20世紀(jì)60、70年代掘進(jìn)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用
　　1965年，由上海隧道工程設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)、江南造船廠制造的2臺(tái)直徑5.8m的網(wǎng)格擠壓型盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)，掘進(jìn)了2條地鐵區(qū)間隧道，掘進(jìn)總長(zhǎng)度1200m。1966年，上海打浦路越江公路隧道工程主隧道采用由上海隧道工程設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)、江南造船廠制造的我國(guó)第一臺(tái)直徑10.2m超大型網(wǎng)格擠壓盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)施工，輔以氣壓穩(wěn)定開挖面，在黃浦江底順利掘進(jìn)隧道，掘進(jìn)總長(zhǎng)1322m。70年代，采用1臺(tái)直徑3.6m和2臺(tái)4.3m的網(wǎng)格擠壓型盾構(gòu)，在上海金山石化總廠建設(shè)1條污水排放隧道和2條引水隧道，掘進(jìn)了3926m海底隧道，并首創(chuàng)了垂直頂升法建筑取排水口的新技術(shù)。

80年代我國(guó)隧道掘進(jìn)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展

　　1980年，上海市進(jìn)行了地鐵1號(hào)線試驗(yàn)段施工，研制了一臺(tái)直徑6.41m的刀盤式盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)，后改為網(wǎng)格擠壓型盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)，在淤泥質(zhì)粘土地層中掘進(jìn)隧道1230m。1985年，上海延安東路越江隧道工程1476m圓形主隧道采用上海隧道股份設(shè)計(jì)、江南造船廠制造的直徑11.3m網(wǎng)格型水力機(jī)械出土盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)。

　　1985年，上海芙蓉江路排水隧道工程引進(jìn)一臺(tái)日本川崎重工制造的直徑4.33m小刀盤土壓盾構(gòu)，掘進(jìn)1500m，該盾構(gòu)具有機(jī)械化切削和螺旋機(jī)出土功能，施工效率高，對(duì)地面影響小的特點(diǎn)。1987年上海隧道股份研制成功了我國(guó)第一臺(tái)φ4.35m加泥式土壓平衡盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)，用于市南站過(guò)江電纜隧道工程，穿越黃浦江底粉砂層、掘進(jìn)長(zhǎng)度583m，技術(shù)成果達(dá)到80年代國(guó)際先進(jìn)水平，并獲得1990年國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。

90年代我國(guó)隧道掘進(jìn)技術(shù)的發(fā)展
　　1990年，上海地鐵1號(hào)線工程全線開工，18km區(qū)間隧道采用7臺(tái)由法國(guó)FCB公司、上海隧道股份、上海隧道工程設(shè)計(jì)院、上海船廠聯(lián)合制造的φ6.34m土壓平衡盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)。每臺(tái)盾構(gòu)月掘進(jìn)200m以上，地表沉降控制達(dá)+1~－3cm。1996年，上海地鐵2號(hào)線再次使用原7臺(tái)土壓盾構(gòu)，并又從法國(guó)FMT公司引進(jìn)2臺(tái)土壓平衡盾構(gòu)，掘進(jìn)24km區(qū)間隧道，上海地鐵2號(hào)線的10號(hào)盾構(gòu)為上海隧道股份自行設(shè)計(jì)制造。
90年代，上海隧道工程股份有限公司自行設(shè)計(jì)制造了6臺(tái)φ3.8~6.34m土壓平衡盾構(gòu)，用于地鐵隧道、取排水隧道、電纜隧道等，掘進(jìn)總長(zhǎng)度約10km。在90年代中，直徑1.5~3.0m的頂管工程也采用了小刀盤和大刀盤的土壓平衡頂管機(jī)，在上海地區(qū)使用了10余臺(tái)，掘進(jìn)管道約20km。1998年，上海黃浦江觀光隧道工程購(gòu)買國(guó)外二手φ7.65m中折式土壓平衡盾構(gòu)，經(jīng)修復(fù)后掘進(jìn)機(jī)性能良好，順利掘進(jìn)隧道644m。

我國(guó)盾構(gòu)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

摘選自王夢(mèng)恕《中國(guó)盾構(gòu)和掘進(jìn)機(jī)隧道技術(shù)現(xiàn)狀、存在的問題及發(fā)展思路》

　　盾構(gòu)法施工已是一門比較成熟的地下工程施工技術(shù)。我國(guó)盾構(gòu)施工技術(shù)己取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但與國(guó)外先進(jìn)盾構(gòu)技術(shù)相比，仍然存在一定差距，主要表現(xiàn)在關(guān)鍵部件的材質(zhì)和耐久性方面。因此，需要進(jìn)行不懈的開發(fā)、創(chuàng)新和積累，以形成我國(guó)獨(dú)立的機(jī)械制造、隧道設(shè)計(jì)和施工管理技術(shù)。在國(guó)家自然科學(xué)基金、973計(jì)劃、863計(jì)劃、企業(yè)及地方等重大項(xiàng)目的支持下，通過(guò)10余年的努力，我國(guó)盾構(gòu)行業(yè)先后經(jīng)歷了初步引進(jìn)、消化吸收、技術(shù)攻關(guān)和創(chuàng)新跨越等階段，并在關(guān)鍵核心技術(shù)、實(shí)驗(yàn)平臺(tái)研制和盾構(gòu)產(chǎn)業(yè)發(fā)展等方面取得了重大突破。

　　當(dāng)今中國(guó)己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(guó)家。隨著各大城市地鐵建設(shè)力度的不斷加大，跨江越海隧道工程不斷增加，國(guó)家的重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目，如長(zhǎng)距離供水、水下交通、西氣東輸?shù)裙こ潭紝⑸婕暗酱┰浇拥膯栴}。鐵路、公路、市政、供水、供氣、防洪、水電等隧道工程的建設(shè)。這些都會(huì)使隧道(隧洞)的數(shù)量大幅度增多。而一些區(qū)段將很可能需要采用盾構(gòu)、TBM法進(jìn)行隧道施工。盾構(gòu)、TBM隧道施工法作為一種適用于現(xiàn)代隧道及地下工程建設(shè)的重要施工方法之一，將發(fā)揮重要作用。

水下盾構(gòu)隧道技術(shù)現(xiàn)狀

　　近百年來(lái)，國(guó)外己建越江跨海的中等規(guī)模以上的水下交通隧道己逾百座，水下建隧的技術(shù)和方法己日益成熟。目前我國(guó)己建成的水下隧道有50多條，采用的施工方法有盾構(gòu)法、硬巖掘進(jìn)機(jī)法、鉆爆法、沉埋管段法及淺埋暗挖法等多種。其中，水下盾構(gòu)、TBM隧道主要集中在長(zhǎng)江三角地區(qū)、珠三角地區(qū)、環(huán)渤海地區(qū)、長(zhǎng)江流域等，如武漢長(zhǎng)江公路隧道(長(zhǎng)江第一隧)、南京長(zhǎng)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(zhǎng)江隧道。

　　武漢長(zhǎng)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(gòu)直徑11 m多，3.5~4.0 km長(zhǎng)，總投資約20億元;而南京長(zhǎng)江公路隧道為雙向6車道，盾構(gòu)直徑近15 m，長(zhǎng)約3 km，總投資達(dá)44億元；獅子洋隧道盾構(gòu)直徑10. 8 m，長(zhǎng)10. 8 km，總投資33億元;重慶排水長(zhǎng)江隧道盾構(gòu)外徑為6. 32 m，長(zhǎng)約1 km，總投資僅1億元。可見，盾構(gòu)直徑,12 m相對(duì)經(jīng)濟(jì)、安全，且施工風(fēng)險(xiǎn)小；盾構(gòu)直徑過(guò)大，其成本和安全風(fēng)險(xiǎn)會(huì)成倍增加。因此，規(guī)劃中的瓊州海峽海底隧道將采用12臺(tái)直徑為10 m左右的盾構(gòu)施工，渤海灣海峽海底隧道將采用15臺(tái)直徑為10 m左右的TBM+鉆爆法施工。

城市地鐵盾構(gòu)、TBM隧道技術(shù)現(xiàn)狀

　　截至2013年9月，我國(guó)獲得國(guó)家批準(zhǔn)建設(shè)軌道交通的城市己達(dá)到37個(gè)，高居世界第一，未來(lái)3年，至少還有10個(gè)以上城市將獲得批準(zhǔn)。有關(guān)專家表示，地鐵建設(shè)將會(huì)在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)成為中國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)投資的重點(diǎn)之一。不同形式的盾構(gòu)所適應(yīng)的地層范圍不同，盾構(gòu)選型總的原則是安全性、適應(yīng)性第一，以確保盾構(gòu)法施工的安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、快速。上海、廣州及北京地區(qū)是我國(guó)盾構(gòu)應(yīng)用較多且較早的地區(qū)，這3個(gè)地區(qū)分別代表了我國(guó)3大區(qū)域的地層(3大典型地層)特征—砂卵石地、軟土地層和復(fù)合地層。

　　砂卵石地層適合采用土壓盾構(gòu)和開敞式盾構(gòu)施工，如北京地鐵、成都地鐵、沈陽(yáng)地鐵等；軟土地層適合采用土壓盾構(gòu)施工，如上海地鐵、南京地鐵、蘇州地鐵等；復(fù)合地層適合采用復(fù)合盾構(gòu)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(wú)水土壓盾構(gòu)和開敞式無(wú)刀盤盾構(gòu)施工，如西安地鐵、合肥地鐵；硬巖地層適合采用TBM掘進(jìn)機(jī)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6~7m的盾構(gòu)施工，應(yīng)采用單層管片+混凝土復(fù)合式襯砌；單洞雙線地鐵隧道宜選用直徑為10 ~12 m的盾構(gòu)施工，采用復(fù)合式襯砌。

山嶺隧道TBM技術(shù)現(xiàn)狀
　　TBM掘進(jìn)機(jī)是>20 km特長(zhǎng)鐵路、水工、山嶺隧道高度機(jī)械化的開挖設(shè)備，與鉆爆法配合進(jìn)行快速安全施工是最好的組合方法。掘進(jìn)機(jī)法雖然投資多，但具有施工快速、優(yōu)質(zhì)、安全、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。大伙房引水隧道、中天山特長(zhǎng)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10m以內(nèi)，采用復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)，而不允許也不可能采用管片襯砌。

　　除了以上三種盾構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展，根據(jù)我國(guó)的國(guó)情，我國(guó)盾構(gòu)技術(shù)正朝著工程的超大斷面化、異形斷面化、超大深度化、超長(zhǎng)距離化方向發(fā)展。盾構(gòu)技術(shù)更加追求施工快速化，操作的高度自動(dòng)化。21世紀(jì)我國(guó)城市地下空間開發(fā)利用市場(chǎng)廣闊，大城市發(fā)展地鐵交通已成大趨勢(shì)。國(guó)內(nèi)建設(shè)各種隧道工程的數(shù)量會(huì)越來(lái)越多。這一切都為我國(guó)盾構(gòu)、掘進(jìn)機(jī)及淺埋暗挖法等掘進(jìn)技術(shù)的發(fā)展提供了良好的機(jī)遇。鉆爆法、淺埋暗挖法、盾構(gòu)、掘進(jìn)機(jī)法在我國(guó)將會(huì)有廣闊的發(fā)展前景和市場(chǎng)。當(dāng)今中國(guó)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(guó)家。盾構(gòu)、TBM隧道施工法作為一種適用于現(xiàn)代隧道及地下工程建設(shè)的重要施工方法之一，將發(fā)揮重要作用。