TBM应用于重庆轨道交通工程中的风险分析

黄豆豆

　  摘要：采用TBM施工暗挖隧道在国内外铁路隧道、引水隧洞工程中已经有较广泛的应用，但TBM应用于轨道交通的工程实例较少，在国内重庆是第一次采用。本文结合重庆轨道交通六号线一期TBM试验段工程，对重庆轨道交通工程采用TBM施工的技术风险、设备采购风险、工期风险及投资风险等主要风险因素进行了简要分析，并得出以上风险均是可控的。本文可为类似工程提供参考和借鉴。
　　关键词：TBM，轨道交通，重庆，风险
　　
　　TBM是暗挖隧道施工中一种先进的工法，施工时进度快、无噪音，对地面交通及沿线建筑物、地下管线和居民生活影响较小，利于保护周围环境。目前采用TBM法施工在国外已经有较多的工程实例，国内在铁路隧道、引水隧洞中也已多次应用。但在城市地铁隧道中目前只有美国纽约2号大道的七号延伸段采用TBM施工，其它还未见到应用的工程实例。
　　重庆轨道交通六号线一期TBM试验段工程全长约11.690km，起点位于五里店站始端，终点为山羊沟水库敞开段。线路位于江北区、渝北区、北部新区三大主城区境内，主要沿主干道五红路、红石路和龙山大道地下敷设，贯穿三大行政区主客流方向。
　　由于重庆轨道交通工程区间隧道一般位于城市繁华地段，地质条件复杂，周边建筑物密布，地下管网错纵复杂，采用TBM施工的勘察、设计和施工的全过程都存在不能预先确定的内部和外部的干扰因素，这些干扰因素构成采用TBM施工的风险。通过对现有资料和现场环境的调查分析，重庆轨道交通区间隧道采用TBM施工的主要风险因素为技术风险、设备采购风险、工期风险及投资风险。
　　1、 技术风险分析
　　①地质风险因素
　　在工程项目可行性研究阶段，对区间隧道的地质难点和重点难以做到详细的勘察分析，而工程实施时，工程设计和施工方案发生较大变动的现象时有发生，从而可能导致工期拖延、投资增大及不适合TBM施工等后果。地质风险因素主要有：区域地形、地貌、地质对隧道采用TBM施工的影响；不良地质、特殊岩土对隧道采用TBM施工的影响程度；地质勘察的不确定性程度及其它因素。
　　②隧道技术风险因素
　　在工程项目可行性研究阶段，对控制区间隧道设计的所有条件不可能完全掌握，而隧道工程结构设计以工程类比为主，结合结构计算结果确定，隧道本身埋置于地下，地下条件差异性很大，这就增加了隧道设计的不确定性。本项目位于城市繁华段，隧道设计需综合考虑其在城市环境条件下的可行性及风险条件，工程设计发生变化或区间隧道本身的线形、辅助坑道条件发生变化都有可能导致工期拖延、投资增大及不适合TBM施工等后果。
　　③TBM设备选型风险
　　TBM设备选型风险：目前可供选择的TBM有敞开式、单护盾式以及双护盾式三种类型，三种类型的TBM各有优缺点，所选择的TBM类型若不完全适合重庆轨道交通工程，导致TBM施工进度缓慢，易发生设备被卡等事故，或者设备未到设备使用寿命期而需提前大修或报废。由于在项目实施前进行了严格的选型论证，该风险一般不会发生。
　　2、 设备采购风险分析
　　关于TBM的采购台数应该做细致的调研分析，假如出现采购不当的情况，不但造成了巨大的经济损失和资金浪费，而且对后期的施工技术和工期也有影响。TBM设备的安全运输、设备的组装、调试也是风险点。
　　3、 工期风险分析
　　重庆轨道交通工程采用TBM施工的工期风险分为两个方面，一是TBM设备到场的工期风险，另一个是TBM掘进过程中的施工风险。
　　①制造运输期风险：TBM在购置合同签署后，由于制造、运输或其它原因导致TBM在合同规定的期限内不能到场，原计划采用TBM施工的段落不能按期开工，导致总工期延长。这种风险可在合同上进行相应的约束，尽量降低风险。
　　②掘进期风险：使用TBM掘进机在城市施工在国内尚属首次，无类似的工程实例和工程经验可以参考，加之城市地下情况复杂，特别是重庆市地表高差显著，地面建筑密集、地下桩基管线较多，轨道交通线路埋深相差较大等一些特点，会给TBM的施工带来一些不确定的因素，故可能发生工期风险。
　　4、 投资风险分析
　　在重庆轨道交通工程中采用TBM施工最主要的优点在于安全、环保、优质等方面，但在其早期引进设备时，其成本也较高，如果TBM不能在其寿命期内尽快使用，则由于设备的折旧及养护费用高而导致其经济性变的很差，这就要求在TBM购置后，结合路网规划，在合适的区段内尽可能利用TBM施工，使TBM的设备购置费能分期分批摊消完毕，降低工程非用。
　　TBM的采购使用有两种方案，分别为业主购买和施工单位购买。业主购买方案：业主购买TBM，然后租赁给施工单位施工其中标的区间隧道，施工单位向业主支付租金偿还设备购置费。这种方案的风险是施工单位租用TBM期间不能对TBM进行很好的维修养护，有可能导致TBM未到达其寿命期而提前大修或报废。施工单位购买方案：TBM由中标本标段的施工单位购买，施工单位根据其中标区间的具体条件，自行选购。这种方案的风险在于：施工单位一次中标的隧道长度由于工期等条件限制，不可能所购TBM在本项工程中全部摊消完毕，必须依靠以后的其它项目分期、分批摊消，但由于目前所有的建设项目实行招、投标制，在以后的工程中本施工单位能否中标存在不确定性，导致设备闲置时间过长出现过多的折旧及养护费用，增加施工单位采购TBM的风险性。
　　5、 规避风险的对策和措施建议
　　防范与降低风险对策主要在于三个方面，即风险的回避、控制和转移。重庆轨道交通工程采用TBM施工，为尽量规避风险，需要做好以下方面的风险防范及对策。
　　①技术风险
　　深化地质勘探工作。地质情况不明而导致TBM施工困难是工程投资增加或工程事故发生的重要原因，强化地质勘探工作是降低工程投资、控制风险发生的措施。在TBM施工前做好严格的地质勘探和地表建筑物情况调查，尽量避免由于地质和地下既有的桩基管线问题而影响TBM的正常施工。在TBM施工中做好超前地质预报，主要探测地下水和断层破碎带。对埋深较浅或地表建筑密集的地段在TBM掘进后要及时加强衬砌支护，避免开挖临空围岩暴露时间过长。掘进机在埋深较浅段施工时要密切关注地表的位移情况，布置监测点并做好监控量测工作。若发现异常情况立即调整掘进速度，必要时停止掘进，并采取注浆加固及加强支护等处理措施。
　　②设备采购风险
　　可以考虑购买2个（或几个）不同公司的掘进机设备，这样使得生产厂家在机器设备上能够形成良性的竞争，也可以充分保障设备的质量。同时在设备购置合同中严格明确各主要技术、质量指标，并设置严厉的违约责任，以降低设备采购及设备制造方面的风险。
　　③工期风险
　　深化各阶段设计方案深度，强化地质勘探工作，对施工中存在的难点地段提前处理或准备好处理预案，避免因局部困难地段处理时间延长导致项目工期或延长。选择有较高施工技术和管理水平，经济实力雄厚并拥有先进施工设备的承建商，确保工程的质量和进度。严格执行监理委托合同，必要时可以推行监理职业责任保险。在拟定进度指标时，综合考虑各种不利因素的影响，必要时适当留有余地。在TBM购置合同中严格明确TBM到场时间，并设置严厉的违约责任，以降低TBM到场期延长导致的工期风险。
　　④投资风险
　　根据重庆市轨道交通路网规划、地质条件、各线开工时间及工期要求，购置适当数量的适应重庆市轨道交通的TBM，在TBM适应段尽量采用TBM施工，使得TBM在其使用寿命期内尽快摊消完毕。
　　综上所述，可以得出：重庆轨道交通工程采用TBM施工隧道工程虽然在技术、设备采购、投资和工期方面均存在不同程度的风险，但这些风险均在可控范围内。