TBM的意思,就是:T代表隧道,Tunnel;B是Boring,挖掘;M就是Machine,机器,就是隧道挖掘机。在起始阶段,TBM是TBM,盾构是盾构,是有区别的,但在实际当中又有很多概念混在一起了。最近城建设计院请我去讲了一下,首先是概念要弄清楚。
最早所谓的“盾构”,比如当初英国人的盾构,都不是掘进岩石的,因为打下去,下面都不是岩石。我们上海是软土隧道,掘下去就是烂泥。在英文里面,软土和硬土是分成两种类型的,但是这个软的软到什么程度,硬的硬到什么程度,没有明确的尺度。比方说是1bar还是2bar,没有明确的概念。实际上粘土也会是很硬的,像伦敦的粘土就是蛮硬的,还有苏联的列宁格勒,现在叫圣彼得堡,它下面的粘土也是硬粘土。那么他们在这个硬粘土里用的是盾构,就不是TBM。用人工开挖也好,用反铲开挖也好,在硬的泥土里就叫盾构。如果施工真正碰到石头了呢,这个肯定是不行的,就一定要用刀盘。
我们现在笼笼统统地讲,TBM和盾构,统称盾构。我说的意思是,碰到真正硬岩的时候,用的就是纯粹的TBM,就是没有盾构后面的这套东西,拼装机也没有的,它只要掘得动石头就行了。单护筒的这个TBM,就是说光掘,它的衬砌是岩石自己形成的。就是说,好的石头根本就不需要衬砌。假如你后面需要加衬砌的,那么这个衬砌后面就有拼装设备,前面和后面再有些需要保护的设备,还有钢壳,就会变得和盾构一模一样了。
现在的盾构在软土里面也用刀盘了,不用人工去挖,不过刀盘碰到硬的东西是要变形的,也就是说,会碰到石头的这个刀盘一定要比较结实,我在德国看到过他们的这个东西。所以,现在把事情统起来讲了,TBM也好,盾构也好,实际上是一回事了。用了刀盘以后,简单来说软硬通吃,硬的也用刀盘,软的也用刀盘,关键在于用的是什么刀,及扭矩大小,还有刀盘的结实程度。不过,这个软土和硬土之间的界限,现在还是不清晰。
那么还有就是盾构机遇到复杂地层的问题。现在用了泥水平衡,泥水加压,或者是土压平衡的盾构,一般地层都是好解决的。但是碰到那样的情况就比较麻烦了,就是刀盘前面的土体下面硬,上面软,我们在广州和深圳碰到的就是这样的情况,一会儿硬一会儿软,就是复合地层,开始吃了很多苦头,后来是解决了。
遇到复杂的地层,下面硬,上面软,用土压平衡盾构就往往产生一个问题:超挖。因为下面进展慢,上面土照样进来,地面就坍了。所以要保证地面沉降小,用泥水平衡盾构更容易做到。我在新加坡当顾问的时候就和外国专家一起提出来,是不是可以用两种模式施工?即Duel Mode双模式盾构,当然,这会带来一系列问题,首先是投标,这段隧道在投标的时候是选用泥水还是土压?那个时候没人敢用。从技术上讲,用双模盾构可以吗?可以的,但是价格贵,承包商买盾构是要考虑价位的。我提出来这种地层最好要用双模式,但是你决定用土压或是用泥水,由你自己去定。
现在我们国内也有叫作双模式盾构的。这台盾构可以是土压平衡盾构也可以变成泥水盾构。那么,这台盾构的隔舱要有吗?肯定是要有的;螺旋输送机要有吗?要有的;刀盘是一样的,当然泥水盾构的刀盘驱动力要比土压盾构小一点,那么就按照土压盾构的驱动力要求来设计刀盘。当需要用到泥水盾构的时候,把螺旋机抽出来,前面的闸门关掉,变成泥水盾构了。在什么地方用泥水盾构呢?有高水压的地方用比较好。我碰到过这种双模式盾构,最早是在新加坡。