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　　盾構(gòu)實際上是盾構(gòu)機(jī)的簡稱，它是一個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，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，施工對環(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)。

我國盾構(gòu)技術(shù)的發(fā)展歷史

我國早期的隧道掘進(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)的試驗研究。研制了1臺直徑4.2m的手掘式盾構(gòu)進(jìn)行淺埋和深埋隧道掘進(jìn)試驗，隧道掘進(jìn)長度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)計院設(shè)計、江南造船廠制造的2臺直徑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)計院設(shè)計、江南造船廠制造的我國第一臺直徑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1322m。70年代，采用1臺直徑3.6m和2臺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號線試驗段施工，研制了一臺直徑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、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，對地面影響小的特點。1987年上海隧道股份研制成功了我國第一臺φ4.35m加泥式土壓平衡盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)，用于市南站過江電纜隧道工程，穿越黃浦江底粉砂層、掘進(jìn)長度583m，技術(shù)成果達(dá)到80年代國際先進(jìn)水平，并獲得1990年國家科技進(jìn)步一等獎。

90年代我國隧道掘進(jìn)技術(shù)的發(fā)展
　　1990年，上海地鐵1號線工程全線開工，18km區(qū)間隧道采用7臺由法國FCB公司、上海隧道股份、上海隧道工程設(shè)計院、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號線再次使用原7臺土壓盾構(gòu)，并又從法國FMT公司引進(jìn)2臺土壓平衡盾構(gòu)，掘進(jìn)24km區(qū)間隧道，上海地鐵2號線的10號盾構(gòu)為上海隧道股份自行設(shè)計制造。
90年代，上海隧道工程股份有限公司自行設(shè)計制造了6臺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，掘進(jìn)管道約20km。1998年，上海黃浦江觀光隧道工程購買國外二手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。

我國盾構(gòu)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

摘選自王夢恕《中國盾構(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)。我國盾構(gòu)施工技術(shù)己取得了長足的進(jìn)步，但與國外先進(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，以形成我國獨立的機(jī)械制造、隧道設(shè)計和施工管理技術(shù)。在國家自然科學(xué)基金、973計劃、863計劃、企業(yè)及地方等重大項目的支持下，通過10余年的努力，我國盾構(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)、實驗平臺研制和盾構(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，國家的重點建設(shè)項目，如長距離供水、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，國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隧道主要集中在長江三角地區(qū)、珠三角地區(qū)、環(huán)渤海地區(qū)、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(gòu)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(gòu)直徑近15 m，長約3 km，總投資達(dá)44億元；獅子洋隧道盾構(gòu)直徑10. 8 m，長10. 8 km，總投資33億元;重慶排水長江隧道盾構(gòu)外徑為6. 32 m，長約1 km，總投資僅1億元。可見，盾構(gòu)直徑,12 m相對經(jīng)濟(jì)、安全，且施工風(fēng)險??；盾構(gòu)直徑過大，其成本和安全風(fēng)險會成倍增加。因此，規(guī)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(gòu)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。

城市地鐵盾構(gòu)、TBM隧道技術(shù)現(xiàn)狀

　　截至2013年9月，我國獲得國家批準(zhǔn)建設(shè)軌道交通的城市己達(dá)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(zhǔn)。有關(guān)專家表示，地鐵建設(shè)將會在較長的時間內(nèi)成為中國基礎(chǔ)建設(shè)投資的重點之一。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)是我國盾構(gòu)應(yīng)用較多且較早的地區(qū)，這3個地區(qū)分別代表了我國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水土壓盾構(gòu)和開敞式無刀盤盾構(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。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)我國的國情，我國盾構(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，操作的高度自動化。21世紀(jì)我國城市地下空間開發(fā)利用市場廣闊，大城市發(fā)展地鐵交通已成大趨勢。國內(nèi)建設(shè)各種隧道工程的數(shù)量會越來越多。這一切都為我國盾構(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)法在我國將會有廣闊的發(fā)展前景和市場。當(dāng)今中國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。