摘 要 本文仅对新施工机械——’FBM掘进机．施工新组织措施一长隧短打、短QI延长，水下隧道施工新方法一悬浮隧遭，新施工拄术一冻结法技术进行介绍和评述．
关键词 隧道 施工 新技术
1 引言
随着国民经济的发展，我国的文通事业，无论是公路、铁路、水运、航空等运输业均有长足的进步，加之国家对交通基础设施实行倾斜、优惠，扶持的政策，加大资金投入、采取发行国债、交通基本建设资金，国内外银行和金融机构的低息贷款，因此资金来源可靠，同时又有建设项目作依托，促进丁科技创新，科研也在生产领域内有很大的进步和提高．就以过去薄弱滞后的公路隧道工程看，近年来由于高速公路向山岭重丘区仲延，无论从数量上，长度上、规模上都有长足的发展．因此，在使用新机具，应用新技术、采用新科技方面呈现出欣欣向荣的局面。
2 TBM在软岩施工中有突破
我国于1997年首先由铁道部从德国维尔特公司引进了两台TBM全断面隧道掘进机，用于西安至安康快路上长18.45km的秦岭特长隧道工点．由于这种机械设备先进，自动化程度高，附属设备齐全，集开挖掘进，除碴运碴，喷锚支护．洞体衬砌于一体，类似一个小型加工厂，掘进机具有速度快、质量高、无粉尘、少污染、劳动环境好、用工省的种种优点，因此目前在我国水利、地铁等地下工程正在引进试用中，有开拓、发展的远景。
这种机械在隧道硬质围岩中最有特效，而陕西秦岭隧道多为坚硬的花岗岩和混合片麻岩，因此最为适用．但目前使用这种机械还有局限性，它只能在最大直径8.8m中作业，适合用于铁路的双轨隧道，而公路隧道一般是单洞双车道或三车道，需直径10--14m的掘进机．所以难以直接引用．再者由于掘进机机械化，自动化程度高，购置费用昂贵，每台约需3.5亿元人民币，加之机械维修费用大，要求操作人员技术素质高，目前公路隧道施工部门还难以承受。
铁道部为了充分利用这种先进机械，不要让其闲置，最近将上述两台掘进机就近投入到西安至南京铁路的桃花铺1号隧道施工．该隧道长7334m，但其软质围岩多，其中地质破碎带长达2200m．还有长约500m的涌水带，固此围岩自稳性差，曾发生过3次塌方．施工单位除采用传统的钻焊法外，并改进了TBM掘进机的刃具和其它设备．经组装后将两种方法相结合进行施工，战胜了塌方而且逐步丰富了TBM在不同地质条件下的施工方法和手段，提高了TBM在破碎囤岩掘进的适应性．拓宽了施工领域．目前，这座隧遭已全部贯通，标志着我国攻克了用TBM在软弱围岩中施工的难关。
最近，我们了解到法国Bouggues建筑公司和NFM科技公司已联合设计了一台直径为14.87m、可掘进长度为700m以上的掘进机。这种机械除具备掘进机的各种优点外，还对工作记录的所有数据及时传到地面上的计算机．每秒约有600余条资料通过光纤网传输，堪称目前世界上最大直径的先进隧道掘进机械．因此，完全可用于跨径大的公路隧道或其他类似的地下工程。
对大直径的隧道工程，为了保证合理工期、施工安全和工程质量、按时完成任务的要求，必要时应考虑引进这种隧道掘进机械。目前西欧、美国、日本等发达国家，使用这种机械较多。今后，我国工程界要与国际接轨，打入国际市场承包工程，掌握竞争实力，应尽快培养操作使用这类机械的技术人才。
还有一种施工方法是先利用小直径如3.5～5.Om的掘进机，开凿隧道导洞，再用帖爆法扩孔成所需尺寸隧道，这种掘进方法称为“意大利工法”。意大利从20世纪8D年代初期开始使用这种方法，迄今已建成30多座、总长度达100多公里的隧道。由于小直径掘进机技术成熟、造价低、运输方便、风险小，还可超前探明隧道的地质条件，应该说也是适合我国国情，具有发展远景。
至今隧道掘进机在我国尚未有制造业。当前在向国外引进掘进机的同时，可尝试采用技贸结合方式购买别国技术，或采用合作制造、共同生产经营TBM大型掘进机，以满足今后的需求，逐步在我国形成隧道掘进机的设计制造产业。
3 公路隧道施工新组织措施
近年来在公路隧道施工中逐渐形成一种新的组织措施，叫“长隧短打、短隧延长”。这种措施在上世纪90年代在京珠高速公路粤境北段大宝山、靠椅山长隧道施工中率先使用，效果较为显著。
大宝山隧道在广东曲江和翁源两县交界处，为双洞6车遭，每洞净宽14.0m，净高8.90m，净空断面积为108.9m2；左洞长1585m，右洞长1565m；由铁道建筑总公司承包，下属14及16工程局承担左右洞南、北两端施工任务。
靠椅山隧道在广东翁源县铁龙镇境内，亦为双洞6车道，隧遭净宽14.0m，净高为8.36m，净空断面积99.8m2：左洞长2981m，右洞长2949m；由铁道11及14工程局分别承担南北端隧道工程施工。
这两座隧道均为宽体、长大公路隧道，工程数量大，工程地质条件相对复杂，尤其大宝山隧道洞内曾发生大坍方，造成了人员重大伤亡。
在这两座隧道的施工中，业主为了使这两处高速公路的关键工程不拖全线后腿，经上级主管部门批准，提前进行施工招标．又为了确保工程进度快、质量好、造价低，采取了将隧道南北两端约一半的长度，由两个单位分别承包，这就是将每座长隧道，系双洞，形成至少有四个洞口同时分别施工。无形中自始至终形成竞争机制，能达到施工单位相互学习，相互促进，形成业主和施工单位出现“双赢”局面．这就称之为“长隧短打”的施工组织措施。
同样，业主事先也估汁剖两个施工单位在建设过程中会出现进度不一，不会在同一时间到达中间点，有时可能出现较大差距，会影响整个工程进度．所以对招标时确定的中间点，只是初步确定的仅具象征性而非一成不变的中间点．当一端施工单位首先到达中间点，而一端施工单位大大滞后时，在业主、监理工程师和施工单位协商下，可以让先到达中间点的施工单位超越界限，向前施工，力求高质、保安全尽快完成整个工程。这就是所谓“短隧延长”的施工组织措施．其中也包含着竞争机制，鼓励强者多做工程，多完成工程量：按承包单价核算，体现了多劳多得。
在施工过程中，要求每一施工单位必须结合实际，充分运用合理的施工方法，革新创造，不拘于原计划，超额完成任务：较多获得收益。
这种新的施工组织措施，目前几乎得到全面推广，包括本世纪正在施工建设的全国特长陕西秦岭终南山公路隧道也在实施这种新的施工组织措施。
4 水下隧道施工新方法
目前水下隧道施工方法在我国采用成功的有三种：
a．明挖法：一般是将江、河、湖水改道．或用围堰将其中水抽干后，象修明洞一样砌好边墙与拱顶，采用可靠的防水措施，再其上回填压实，最后放水恢复水道，形成水下隧道，这种施工方法在陕西宝鸡市渭河隧道、杭州市西湖水下隧道等处所采用，通车后效果良好。
b，盾构法：是暗挖水中隧道的施工方法，是用金属或钢筋混凝土作成一种圆形、马蹄形、或半圆拱形外壳的整体结构，用机械或千斤顶将它强力顶进到软质岩层、软土层中，随之将其中废渣掏除，为装配衬砌或洞内设施提供必需空间，完工后即可供车辆通行。我国上海黄浦江多座水下隧道，就采用盾构法施工．上世纪60年代打甜路过黄浦扛隧道，直至近期施工在建的复兴东路巨型盾构，已经突破了习惯的双车道，直径达11.22m，采用了高难度的双管双层6车道。
c．沉管法：是另一种暗挖水中隧道的施工方法，它是在岸上船坞中按设计要求制作钢筋混凝土沉管管节，用船运到预定的隧道位置吊装就位．这种施工方法快速便捷，对水质污染小，施工时占地少，相对比盾构法容积大．造价也便宜些．我国广州珠江水下隧道采用的沉管宽33m，高8m，系供市政道路和地铁7号线共用，己在20世纪90年代中叶建成通车．目前，上海外滩吴仍口用沉管法建成一座高9.55m，宽43m．全长2880m，拥有沉管7节长736m，为双向8车遭的水下隧道，其规模居当今亚洲首位，世界第二位．已于2003年6月建成通车。
5 悬浮隧道
悬浮隧道是水下隧道施工方案的一个新军，这种崭新结构具有极大的发展前途和实用价
值。
悬浮隧道SFT是Submerged Floating Tunnel的缩写，由于是意大利人首次使用这个名词，又称之为PDA一阿基米德桥．具体地说，它是由浮在水中一定深度的管状结构组成，管中可通行公路、铁路车辆以及装设输水，输电．通信管线过扛、过海的要求，悬浮隧道还有锚固在水下基础的锚杆或水上浮棺装置，这种装置可防止隧道产生较多的位移，同时还有与两岸相连的构筑物。
悬浮隧道这种结构与桥梁相比较，除都可让人、车跨越水道外，还具以下一些特点：
a. 可全天候通车，不受扛河风浪、暴雨、大雾的影响，不致使交通受阻。
b．对结构物周边环境如空气、噪音、灯光等污染较小，使附近居民保持宁静。
c. 隧道中的路线可设计成缓坡．对汽车能量消耗较小。
d．对长度超过千米，水深大于50m，水下有深大断裂的水域，采用悬浮隧道比桥梁．盾构或沉管跨越江河更具竞争力，但目前这种新型隧道在国内外还处于研究论证中，已进行了一系列的科研、设计方案和经济技术比较，甚至制定了设计标准和施工指南等项工程．尚待通过工程实践来印证。我们相信这种新型水下隧道将会在世界上某个海湾、某条江河中首例诞生。
6 人工冻结法施工新技术
人工冻结法的基本原理是采用制冷方法将工程结构周围的含水地层人为地冻结成具有一定强度的封闭冻土椎幕，以抵抗地压、阻止地层变形、隔断地下水与工程结构的联系，这样能使地下工程掘进工作得以顺利进行，人工冻结法按制冷方式分为常规法和直接法两种。
常规法是用氟里昂制冷剂，通过制冷压缩机压缩制冷，通过低温剂与作为冷媒剂的热水进行热交换，再将低温盐水溶液在土体冻结管内循环，带走冻结管周围土体的热量，直到土体冻结，以达到加固和稳定土体，封闭地下水的目的。由于其成本较低，所形成的冻结帷幕均匀，所以为工程界广泛采用。
直接法是直接使液氮或干冰在土体或冻结管内发生相变而吸收土体热量使土体冻结。由于冻结速度快，强度高，常用于局部土体冻结或工程抢险中。
人工冻结法在上世纪50年代首先用于煤矿凿井中。由于具有安全可靠、经济和无污染等特点，已逐步用于市政，地铁、桥梁基础等项工程。对于公路隧道、洞内抢险工程也有实用价值。如最近上海延安路隧道复线采用盾构法施工，在江西路段，由于盾构出洞处表层土薄．为防坍塌，拟用旋喷注浆方案．参考其他工程效果很不理想，而用冻结法施工，将表面浅复盖层冻成一个冰壳，具有一定辑度，使盾构顺利通过了此路段。
(孔祥金)