地鐵隧道施工盾構機選型的重要性

曹向清

（中鐵一局集團城市軌道交通工程有限公司，江蘇 無錫 214000）

隨著我國城市的快速發展、人民生活質量的顯著提高，為有效疏解地面交通壓力，國內各大城市地鐵建設增速明顯，并且隨著科學技術的進步和多年積累的寶貴經驗，地鐵隧道施工穿越的風險源在逐步增多、工程難度也在逐漸變大；而且，地鐵建設普遍都處于城市重心地帶或較繁華地段，如若過程中一旦發生安全、質量事故對周圍群眾生活的影響、企業的損失以及人民的生命財產安全所造成的后果都是不可估量的。

盾構法作為地鐵隧道施工的一項關鍵技術，其原理是以盾構機為隧道掘進設備，基于盾構機外殼與管片支撐四周圍巖，使用刀盤切削土體，由千斤頂頂推盾構機前進，同步拼裝預制混凝土管片來形成隧道結構的施工方法；然而，在盾構施工期間，地質條件、周邊環境等因素復雜多變，對盾構機的性能有著較高要求，為有效規避盾構施工風險、確保過程安全、提高掘進工效，實現工程預期建設目標和為企業增效，盾構機選型就極其重要。

1 影響盾構機選型的因素

盾構機的選型原則是因地制宜，盡量提高機械化程度，減少對環境的影響，選型應適用、可靠、先進、經濟。影響盾構機選型的因素很多，主要包括工程水文地質條件、隧道長度及線形設計、覆土深度、建構筑物、施工環境及其保護要求、工期條件、輔助施工方法等。盾構機的合理選擇應能保證殼體結構能支撐其所承受的施工荷載作用、開挖面土體穩定、掘進性能良好和成型隧道結構的穩定。

盾構機的選型是相當復雜的，本文旨在討論地鐵隧道施工盾構機選型的重要性，為便于后文論述，此處選用圖1所示的盾構機選型關系圖對盾構機選型的影響因素和相互關系進行簡單描述。

2 自有和老舊盾構機制約選型決策

我國盾構行業經歷了探索、發展、產業化階段，如圖2所示。目前，市場常規機型保有量相當飽和且老舊設備居多，大直徑、異型、特殊尺寸市場尚有一定發展空間，行業內各施工單位盾構機保有數量基本上都能滿足自有自用的要求。

基于自有資源盤活的目標，各施工單位普遍會要求優先消化內部資源，勢必造成盾構機選型不完全適應工程項目需求的矛盾，為克服盾構機選型矛盾，則會采取適應性改造的方式來解決，而適應性改造的成本一般會達到新購成本的1/3～1/2。

目前，國內對固定資產的財務管理普遍采用組資的方式進行攤銷處理，將當期改造成本進行組資建賬，形成了當期賬面成本很低的假象，實際上卻使企業背上了一個包袱，等到企業需要轉型的時候，該部分隱性成本就開始凸顯出來，像“毒瘤”一樣，要么忍痛割除，要么被拖累直至跨掉。此外，老舊設備因使用年限較久，性能也會不同程度降低，表現出理論上盾構機選型滿足適應性要求，但實際性能欠佳的現象，如盾構機可能因常年掘進強度較大巖層，主驅動的使用壽命和工作性能就會降低，而選型過程中普遍會參考盾構機出廠參數，這顯然是不合理的。

3 盾構機選型的重要性

正確的盾構機選型能夠有效地規避盾構施工風險、確保過程安全、提高掘進工效，最終實現工程預期建設目標和為企業增效，所產生的價值是可觀的，現分項論述如下：

（1）規避施工風險，確保過程安全。地鐵隧道盾構施工不僅像鐵路穿越山脈、地下工程一樣面臨環境復雜、變化較大的風險，同時，還面臨工程地段的特殊性，應牢牢樹立“鬧區施工無小事”的安全思想，通過前期的精心選型，對刀盤結構型式、開口率、刀具選配和扭矩、頂推力、密封性能等重要設計參數進行科學把控，確保施工過程風險可控和特殊情況下發生險情的應急預案的完備，有效地規避過程風險。

（2）提高掘進工效，達成工期目標。在對重要參數進行把控，確保安全的前提下，盾構機的選型還應追求更高、更好的適應性，以應對地質勘探的不準確性風險和整體性能的提升，輔以先進的管理理念、合理的組織安排，提高工效以達到實現工程的預期建設目標和工期要求。如硬巖地層，選型應考慮比地質勘探報告所記錄的更高強度等級巖層的適應性；穿江河及富水地層，選型應具備應對地下水含量豐富、水頭壓力高、易噴涌的功能設計；選型需兼顧渣土改良、土倉可視化等輔助功能配置以應對既有工程地質的復雜性、局限性。

（3）節約施工成本，實現企業增效。工效的提高，必然能帶動企業發展效益向好，如何組織好生產、提高施工效率是項目盈利的重點；但是，很多的項目經理一味地幽閉于思考如何壓降企業管理成本，并沒能夠清晰的意識到提高工效所創造價值的可觀程度，造成決策失誤。其實，對于地鐵隧道盾構施工，即使通過盾構機的選型優化將工效每天提高1環的掘進量，所節省下來的直接成本（如工人工資、機械和周轉材料租賃費等）、管理成本、其他成本（如，減少換刀頻率所節省的費用）以及無法衡量的時間成本都極其可觀；節省1個月的工期，動輒都能實現百萬的盈利。

4 對當前行業盾構機選型和管理的幾點建議

地鐵隧道盾構行業經過蓬勃發展，常規盾構機的市場飽和度和老舊程度凸顯，按照機械制造業的10年一個輪回周期的規律，本該是進入盾構機大量淘汰報廢、更新換代階段，但業內受行業競爭激烈和疫情等因素影響，造成資金緊缺問題凸顯；所以，再制造的想法應運而生，而普遍再制造都是選擇超齡、老舊盾構機，伴隨產生故障高的問題，業內也就逐漸開始排斥，不接納再制造。

基于以上原因，此處提出幾點關于對當前地鐵隧道盾構行業關于盾構機選型和管理的建議，以供各位同仁探討。

（1）對于盾構機的選型，應有高度的重視，通過充分的前期調查和地質水文研究，因地制宜、科學論證，選擇最適合的盾構資源。

（2）對于老舊盾構機的投入使用，應充分考慮設備性能降低問題，通過科學計算，降維度使用，并加強過程的配件、維修力量儲備，通過加強巡檢和超前維修的方式，降低設備故障率和減少停機時間。

（3）對于盾構機類固定資產折舊攤銷，應采用加速折舊的方式；改造成本應全部當期攤銷，杜絕“毒瘤”現象存在；對于達到使用壽命和經評估鑒定不具備繼續使用價值、不滿足于當前行業先進性標準的盾構機，應盡快報廢或淘汰。

（4）要適時引進更新、更先進的盾構機，緊跟我國高速發展的科技創新步伐，通過科技手段，降低風險、提高工效、創造效益。

5 結語

本文通過剖析當前行業普遍存在的對盾構機選型不夠重視、施工企業為盤活自有盾構資源的認知錯誤和盲區，旨在引起大家對盾構機選型的重視程度，認識到盾構機“自有+租賃”模式是雙贏的，行業的發展最終應該是實現共贏；我們要緊跟科技發展，適時引進先進的技術，避免閉塞在“小圈子”里，被重資產拖累。當然，我們也要科學地論證分析，并不是提倡業內對盾構機的選型標準過度拔高造成內卷。