关于完善我国盾构设备管理的思考

杨路帆/YANG Lu-fan

（中国中铁股份有限公司，北京 100038）

随着我国城市轨道交通建设的迅猛发展，用于地铁隧道施工的盾构数量急剧增加。据相关资料，截至2014年底，我国地铁盾构保有数量已超过800台，盾构已成为地铁施工的主力军。盾构法施工大大提高了地铁建设的安全性。然而，关于地铁施工的事故，如涌砂、喷涌、地面塌陷、隧道变形等也屡见报端。这其中既有施工管理的原因，也不乏设备使用不善的因素。这里以地铁盾构为例来分析我国盾构设备使用的特点和管理中存在的问题，并对此提出意见和建议。

1 我国盾构使用的特点

盾构作为一种隧道全断面施工的专用设备，从施工技术角度分析，各国大同小异。但作为一种机械、一种设备的使用，我国有一些与其他国家迥然不同的地方，主要表现在以下方面。

1）同一台设备常用于多个项目 从其诞生之初，盾构就是根据某个具体项目的工程地质与水文地质而设计制造的。因此国外盾构厂商介绍时，往往某台盾构与某一具体项目相连。我们认为，这是与其使用习惯相联系的。据1992年铁道部组织的有关掘进机考察的资料，当时国外4家主要掘进机制造公司（美国的罗宾斯，瑞典的佳伐、德国的马克和维尔特公司）共生产了413台掘进机，在767个工程中使用，共掘进2 740km。也即1台设备平均掘进6.63km，一个项目的长度约为3.57km，一台盾构平均在1.86个项目上使用。这些数据说明在国外的使用习惯中，一台盾构的使用寿命通常只有一两个项目，因此专用性强、通用性较差。

而我国情况则有所不同，由于地铁建设的快速发展，使盾构需求井喷式爆发。地铁建设受车站距离和标段限制，掘进区间约在1km左右。同时，城市地铁往往分多期建设，盾构在一个地区可长年施工。这些因素使盾构在其寿命周期内多次转场有了可能。根据某项资料，对正在施工的139个盾构项目进行调查，平均每个项目盾构的掘进里程为1.014km。大部分掘进的里程为1 000m至3 000m，占总数量的70%以上。具体情况如表1。

表1 单个项目盾构掘进里程统计数据

考虑到我国企业一般以盾构主轴承寿命作为经济（折旧）寿命，那么一台盾构往往要经过4～5个项目才达到报废条件。但在实践中，由于购置金额较大，很少听说盾构到了折旧年限就报废的事例。因此，一台设备被多次使用已成为我们国家地铁盾构的习惯。

2）以施工为先导的理念拉动行业发展 不完全统计，中国中铁和中国铁建所拥有的地铁盾构数量占到全国数量的50%以上。而中国中铁、中国铁建以及上海隧道股份等以施工单位为主体孵化出的机械制造厂商生产的盾构数量占国产盾构的绝大部分。根据中国工程机械工业协会掘进机械分会的统计，2012年这3家的盾构产量占国内厂家的63%以上。随着近年来铁工、铁建自我保护政策的加重，这一比重只会更高。回顾我国盾构产业化的历程，发现我国道路既不同于欧美企业最初源于的设计公司，也不同于日本企业源于的重型制造工厂，而是形成以施工企业为核心，通过引进、消化、仿制与再创新的研发路径（图1），研制出拥有核心技术和自主知识产权的设备。其产业化模式是从产业价值链的末端向前逐步延伸，而施工企业追求利润最大化的愿望成为创新的主要驱动力。

图1 中国盾构发展路径示意

这种以施工使用为先导的理念拉动行业发展是受我国市场容量、产业格局和市场监管等多方面制约形成的，其成因这里不赘述。但它对具体使用带来了不可忽视的影响，集中体现在施工企业在学习国外盾构施工技术的同时，也沿袭了施工机具的管理。这样的管理方式对长期反复使用一台机械将造成隐患。

2 使用管理中存在的问题

盾构在国外是一种专用、非标、甚至是一次性使用的机械，由于我国建设的需求巨大，类似条件的项目数量较多，在经济效益驱动下，以施工单位为主导，盾构逐渐成为一种反复使用的大型设备。由于各方未能对此变化给予足够重视，在具体的设备使用管理中存在如下问题。

1）政府、行业监管缺位 作为影响施工安全、进度和成本的关键机械，盾构的使用到底受什么样的监督？应该经过什么样的检验程序？这些在我国目前还是空白。为了预防设备事故，保障人身和财产安全，促进经济社会发展，我国专门制定了《特种设备安全法》，对特种设备的生产（包括设计、制造、安装、改造、修理）、经营、使用、检验、检测等进行了规定。但不在特种设备目录之列的盾构是否就意味着可以不受监管或放松管理？企业的行为由谁来监督呢？随着盾构大规模使用以及老旧盾构的增多， 安全风险陡然增大，这个问题应该受到有关部门的重视。

同样，盾构的操作人员并非普通操作工，他必须能根据下达的技术指令及现场测量结果，合理配置各区域千斤顶的使用数量、推进油压及速度，并正确选择刀盘正、反转模式等，来调整盾构姿态，保证掘进方向和进度，并能正确及时处理掘进中由于受水、土压力及地质变化带来的不可预见的情况。这一过程不仅仅需要对机械有充分的了解，并需要掌握工程技术和地质知识。所以我们认为盾构操作者不能简单地按工种划分，而是依据其技能，按管理岗位进行评定。这样才能确保设备的使用安全。

2）使用维修理中存在的问题 对于盾构，应采用什么样的维修制度，目前还没有一个权威的说法。一些单位通过施工实践，总结出利用油液的铁谱、光谱分析对盾构进行状态监测，进而实行项修的方式取得了较好效果，保证了项目的顺利实施。我们认为，项修对于使用频率低、转场次数少的设备不失为一种好的方式，但对于大负荷全寿命周期内是否仍为一种可行可靠的维修方式，则仍需探讨。特别是在多个项目使用，为了适应不同项目地质要求，要对盾构进行改造，如刀盘改造等，仍采用项修的方式，则不免头痛医头、脚痛医脚，缺乏了对设备整体技术状况的分析。这样在盾构长时间运转，特别是临近技术寿命时会有很大的安全风险。

同样，由于盾构制造厂商的竞争激烈，一些厂商在保护知识产权的旗号下有所保留，这样使用单位难以获得充分的技术资料。加之盾构在多个项目之间转场，管理人员变动，以及劳务外包等形式的出现，使得现场往往难以掌握翔实的设备资料，这些都不利于设备的技术管理和施工安全。

3）经济分析不完善，资料缺乏 首先从施工定额分析，盾构作为掘进的关键设备，其消耗直接影响着施工成本。据资料，设备折旧费用是影响盾构区间费用的一个关键因素，可占其比重的15%左右。而折旧的计算方法仍旧是根据直线法，即以采购成本除以其预计寿命（8～10km）得出每延米的折旧费用。从设备管理角度可知，8～10km或10 000h一般是指盾构主轴承的寿命。这种以技术寿命等同于折旧寿命的提法是否合理，在普通设备都倾向于采取加速折旧的情况下，对盾构仍采用直线法，我们认为是不符合设备使用客观规律的。其次，从具体消耗分析，概预算定额所针对的情况往往不能涵盖施工中所遇到的所有工况，但是在实践中，往往因为项目部0的工程、设备、物资、成本等部门缺乏对盾构设备消耗在施工成本中所占比重的认识，而难以有效配合，更难以获得完整的数据记录与分析，也无法开展工程精细化管理和索赔。这不仅使企业承担了较大的经济风险，也不利于对设备的精细化管理。

由于以上因素，经济核算往往难以反映出盾构在一个项目的合理使用成本，进而导致无法总结规律，提高管理水平。更无从谈起促进整个行业的健康发展。

3 意见和建议

综上，虽然盾构施工可以借鉴国外的技术，但对盾构的管理则无法照搬国外的经验。随着盾构的大规模使用，其管理愈发重要。对此，提出以下意见和建议。

1）施工企业应将盾构比照特种设备进行管理 在我国《设备管理条例》多年未修订的情况下，特种设备安全管理是可借鉴的一种设备管理体系，施工企业应该将盾构比照特种设备进行专业管理。具体措施如下：①建立设备的安全技术档案。特别是对于设计文件、改造的技术文件等的留存，是技术档案重要的组成部分。②明确专门的管理人员。该人员不仅需要懂得设备原理，而且应该掌握工程施工的相关知识。只有这样，才能切实做好盾构设备的管理工作。③制订完善的检验制度。在日检、周检、月检等检查的基础上，应明确定期检验周期，特别是项目转场前后的检查检验内容，以确保进场设备的技术状况。④加强设备操作人员的资格管理。尽管在全国职业大典修订中提出了盾构操作司机的名称，但对于司机应该具备的文化知识以及任职条件还没有最后确定。所以施工单位应根据自己的经验确定标准，以保证操作人员的素质。⑤建立监管体系。设备的产权单位应履行特种设备法中的政府监督作用。项目部则履行设备使用单位的责任。

2）行业应制定有关标准，规范市场 关于盾构及盾构法施工，相关行业颁布了一些行业标准和技术规范，如《∅5.5m～∅7m土压平衡盾构（软土）》（CT/T284-2008），《泥水平衡盾构》（CJ/T 446-2014），《盾构法隧道施工与验收规范》(GB50446-2008)，《地铁隧道工程盾构施工技术规程》(DG/TJ08-2041-2008)等，但这些标准、规范由谁执行、由谁监督，即如何落实还需进一步明确。同时行业应组织制造商和使用单位制定维修规程、安全操作规程等法规文件，切实将盾构的使用从一种机具变为一种设备。同时，对于近年来兴起的盾构施工监控系统、盾构再制造技术等也应给与关注和重视，及早介入，组织相关单位制定标准，为行业内不同企业的良性竞争奠定基础。

3）适时立法，将盾构纳入特种设备目录 由于盾构作为盾构法施工的配套机具引入我国，缺乏机械产品完整的管理体制，虽然围绕盾构设备已逐渐形成了一条完整的产业链条，但在国家监管层面还不尽规范。随着我国地铁建设、地下管廊等地下工程建设的大规模兴起，盾构法施工越来越多，老旧盾构的数量将与日俱增，施工的安全性，以及工程建设周边建筑物的安全性将会受到更多关注。因此建议国家有关部门应尽快研究将盾构纳入特种设备管理。在当前的体制下，只有将盾构纳入特种设备管理，才能使设计、制造、使用各环节逐渐规范，也才能使主管部门在产业发展的规划上注重走专业化的道路，也才能确保施工的安全。 O

[1] 再制造是盾构下步发展的重点：访北京设备管理协会盾构专委会秘书长阮霞[J]．隧道建设，2013，33(10)：814．

[2] 殷耀章．对瑞士，美国岩石掘进机的考察报告[J].铁道建筑技术，1993，(4)：28-34．

[3] 俞 琚．隧道掘进机产业发展状况及工作意见[J].建设机械技术与管理，2011，(5)：81-82．

[4] 牛学臣．泥水盾构施工中的设备管理[J]．隧道建设，2006，(s1)：42-44．

[5] 罗人宾，魏白术．盾构推进姿态动态管理[J]．施工技术，2008，(s1)：261-264．

[6] 彭慧琼．城市轨道交通盾构区间造价分析[J]．铁道勘测与设计，2011，(2)：63-65．

[7] 郭陕云．盾构、掘进机技术在建设体质和管理方面应走专业化的道路[J]．隧道建设，2013，(10)：873．