中国水利水电第七工程局有限公司南方分公司 广东 深圳518131
摘要：本文将以山城——重庆为例，对重庆市轨道交通建设施工现状及存在的客观问题进行分析，以硬岩掘进技术(TBM)为基础，对此种施工方法的必要性、适用性、应用前景等多个方面进行研究分析，以此对类似地质的城市轨道建设提供技术支撑。
关键词：轨道交通；硬层掘进技术；TBM；技术支撑
引言
TBM硬岩掘进技术是一种针对于岩石地层，集掘进、出渣、导向、通风、衬砌支护等多功能为一体的大型高效隧道施工技术。这种硬岩掘进技术已经在国外广泛应用，此种技术大部分都应用于山岭及水工隧洞的施工作业中。下文将以山城——重庆为例，对此种硬岩掘进技术（TBM）进行探析。
1、轨道交通建设施工现状及存在问题
重庆的地质条件相对复杂，主要是以岩石地质条件为主，在重庆市区已经完成建设且运行的铁道线路1、2号线及正在建设的3号铁道线路的通车隧道均采用钻爆法的开挖方式，并且之后采用复合样式的衬砌进行支护，在这种施工的过程中，主要存在以下几方面的问题及相关措施：
1.1施工过程噪音大，影响周围居民日常生活
采用钻爆法的施工方法，在施工过程中会产生噪声，对地下进行隧道爆破的过程中会发生震动，还会产生粉尘等颗粒物体造成多种环境问题。因为轨道交通主要分布在城市繁华地段，居民数量大，因为施工的复杂性，会对周围市民的正常的生活起居造成一定的影响。
爆破施工过程中严控爆破振速，控制单耗药量，爆破施工过程中实施动态监测，及时根据爆破振速优化爆破参数，对爆破影响范围内需保护的建（构）筑物进行实时振动监测，确保振速控制在规范规定和建、构筑物安全范围内。具体的工作内容有：现场熟悉、了解和掌握场址影响区范围内构筑物状况；配备先进监测设备、按有关规范对爆破影响区建（构）筑物进行爆破振动监测，对监测数据进行处理分析，对振动技术参数即频率、振幅、周期、振动时间、振动相位等的监测，对振动量即速度、加速度、位移等物理量的监测。
1.2施工周期长，易造成交通不便
在使用钻爆的施工方法时，主要采用“长洞短打”的施工方式。按照“短进尺、弱爆破、强支护、紧封闭”的原则进行施工，在施工过程中，因为轨道建设的需要，在路面上会建设大量的通道来出碴，为了保证周围居民的出行安全，会在路面修建的通道上搭建围墙。大范围的围墙会很大程度的窄化路面的宽度，路面交通易发生拥堵现象。并且更为严重的是：出渣通道在轨道建设完成之后，就失去其价值，会造成极大的资源浪费。
1.3施工风险系数高
在铁道施工的过程，周围的岩层会因为爆破而产生振动，扰动范围大，对轨道沿边的房屋结构或者地下一些的构筑物造成一定的影响，更严重的还会造成坍塌现象的发生。在施工的过程中，因为有些部分的轨道建设在地面以下，在穿越山体的过程中，地下隧道的表面的岩层会发生掉落等施工风险。
施工引起的地表沉降和隆起均要控制在环境允许的范围内，应根据周围的环境、建筑物的基础和地下管线对变形的敏感程度，采取稳妥可靠的措施。并采用SIR-3000地质雷达+超前钻孔探测地质预报技术，长距离预报与短距离预报相结合，预测开挖工作面前方一定范围内的工程地质情况。
实施计划总的思路是：施工中将超前地质预报工作纳入施工工序管理，由专人负责。长期预报和短期预报相结合，采用SIR-3000型地质雷预报系统进行长距离地质预报，加强常规地质综合分析，根据地质预报结果，经专业人员进行分析研究后，拟定相应对策以指导施工。多管齐下，力争把发生地质灾害的机率降至最低。
超前地质预报的重点内容：预测开挖面前方地质情况，围岩整体性、断层、软弱围岩破碎带在前方的位置和对施工的影响，地下水活动情况等。将超前地质预报纳入施工工序管理，做到先探测、后施工，不探测不施工。
1.4阻碍施工进度
在一些城市轨道的建设过程中，为了确保市容、不影响日常交通、不影响市民的日常生活，相关的政府会要求施工单位只在夜间可以施工，甚至于在一些重大的节日及重大考试期间不予开工建设，这些要求都会阻碍施工进程。
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2、采用TBM工法的必要性及适用性
2.1采用TBM工法的必要性
本文以重庆的轨道交通建设为研究背景。经调查研究显示，随着重庆经济水平的不断提高，为了便捷市民的日常出行，轨道交通建设的数量及建设规模不断增加，在施工过程中使用较多的钻爆掘进方法开始进入瓶颈期，这种施工方法已经无法满足施工的安全性、绿色性、工期等多方面的要求。在此背景下，采用具有“机械化掘进、流程式出渣、系统化作业、标准化管理”等多个有点集于一身的硬岩掘进技术（TBM）工作方法应运而生。此种施工方法，在解决之前施工方法的弊端的同时，还可以提升城市轨道交通建设的机械化和技术水平，是一举多得的好方法。
2.2采用TBM工法的适用性
2.2.1地质条件适用性
硬岩掘进技术（TBM）适用于硬岩层地质结构的轨道建设，在最小平曲线直径为600m，纵向坡度不超过百分之五十的地质环境中，在本次研究的重庆轨道6号线1期工程的硬层掘进技术的施工试验路段中，其最小平曲线半径为400m，其最大的纵坡为百分之二十九。当施工路段的埋深浅、表面覆盖土层较厚，在施工开始之前，要先对洞内进行超前支护，并对表面进行加固，此时可采用TBM掘进技术。在段埋深度较大的地段，可采用敞开式的TBM施工技术。
2.2.2线路条件适用性
重庆轨道交通的6号和正在规划中的4、5、9号线以及其他的轨道交通线路中存在着很多的地下施工段，在这些地下的路段，选择的施工方法为TBM施工法。经过相关专家的研究表明，重庆轨道交通的6号线1期工程的施工过程中，首次采用了敞开式的TBM试验，试验路段的长度达到12km（双线路），采用了过我生产的敞开式的TBM，其开挖直径可以达到6.36m。
3、TBM工法应用意义及前景展望
重庆轨道交通6号线1期使用敞开式TBM，从施工开始，到稳步高产之后，其最快的日掘进长度为46.8m，其掘进速度为钻爆法施工进度的8倍左右。采用敞开式TBM施工技术可以满足施工要求，经过对重庆轨道建设的研究表明：此种方法是可以被推广使用的。
3.1加快城市轨道交通建设步伐
经研究表明：TBM施工技术存在诸多优点，比如：快速、安全、高效、优质和环保等多种优势，在交通网络密集，周围建筑密度大及其他经济繁荣地区，这种方法是轨道交通建设的不二选择。就以本文讨论的重庆而言，在现今重庆政府规划的4、5、6、9号轨道线路中，这些线路路经的隧道总长度达到了210km左右，在这种地形复杂的城市，采用TBM施工技术的隧道长度达到了100km。为了尽快的改善重庆城市客运的拥堵的情况，在不影响居民出行生活的前提下，为了又快又好的完成施工，在之后的轨道交通工程中大范围推广使用TBM工法是很有意义的。
3.2 提升城市轨道交通的修建水平
敞开式的TBM施工技术的优越性已经在重庆交通轨道6号线1期工程的建设中得到了验证，TBM施工技术展现出了以往钻爆法无可比拟的优越性，采用TBM施工技术所取得的成绩，得到了社会各界的认可。很大程度上完善了硬岩城市轨道隧道修建技术，此工法具有跨时代的意义，不但提高了重庆地下轨道工程的建设水平，而且在全国范围内，重庆市的建设形象也得到了提升。
3.3延伸产业链，促进产业发展
TBM的掘进设备属于机械制造行业，在我国经济发达的地区已经形成了盾构及相关设备制造基地。随着我国各个城市轨道交通网的不断完善，轨道交通建设过程中对TBM设备的需求量也大大增加，这以改变将推动我国机械制造水平的提升，并且带动相关产业的不断发展，最终会形成一条完整的产业链。TBM施工方法的应用将会提升我国掘进机等相关设备的生产技术且经济实惠，钢制品、零部件生产加工行业，混凝土预制等多个行业也会被带动，从而发展迅速，最终达到推动地区、甚至国家整体的经济发展步伐。
四、结语
敞开式TBM施工技术有效克服了城市轨道交通工程在岩石地层修建这一困难。在重庆市轨道交通线路的应用中，第一在国内应用了TBM 过站技术，改变了以往我国TBM从下部穿越构造物技术不成熟的状况，在小净距隧道的修建过程中，更加安全、经济。TBM工法使我国城市交通轨道的建设步入了新的台阶，在我国城市轨道交通的建设中，具有跨时代的意义。
重庆市轨道交通工程的成功，对之后的城市轨道工程建设提供了宝贵的经验，有助于进一步推广和完善这一项技术。
参考文献：
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论文作者:王清霞
论文发表刊物:《防护工程》2019年13期
论文发表时间:2019/11/12
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