實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和，是一場(chǎng)廣泛而深刻的經(jīng)濟(jì)社會(huì)系統(tǒng)性變革，在落實(shí)國(guó)家“雙碳”目標(biāo)和節(jié)能要求的前提下，建筑作為節(jié)約能源最有效、最經(jīng)濟(jì)的方法之一，必將是當(dāng)下亟待解決的最重要的議題，必將對(duì)建筑、交通領(lǐng)域產(chǎn)生重要而深刻的影響。】

《中國(guó)建筑能耗研究報(bào)告（2020）》數(shù)據(jù)顯示，2018年全國(guó)建筑全過程碳排放總量為49億噸，占全國(guó)碳排放比重的51%，建筑交通等領(lǐng)域的減碳已成為我國(guó)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的關(guān)鍵一環(huán)。“十四五”規(guī)劃綱要對(duì)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和與應(yīng)對(duì)氣候變化進(jìn)行了全面部署，2021年國(guó)務(wù)院《關(guān)于加快建立健全綠色低碳循環(huán)發(fā)展經(jīng)濟(jì)體系的指導(dǎo)意見》（國(guó)發(fā)【2021】4號(hào)）中也指出，“將生態(tài)環(huán)保理念貫穿交通基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)和維護(hù)全過程”，深入推進(jìn)建筑、工業(yè)、交通等領(lǐng)域低碳轉(zhuǎn)型。在交通基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域，工業(yè)化建造是實(shí)現(xiàn)綠色、低碳發(fā)展的重要途徑，在綠色低碳發(fā)展背景下，隧道工程工業(yè)化建造也進(jìn)行了大量的實(shí)踐和創(chuàng)新。

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隧道工程工業(yè)化建造的內(nèi)涵和意義

聯(lián)合國(guó)1974年出版的《政府逐步實(shí)現(xiàn)建筑工業(yè)化的政策和措施指引》中定義了建筑工業(yè)化，明確了發(fā)展方式是從手工業(yè)生產(chǎn)轉(zhuǎn)向社會(huì)化大生產(chǎn)，基本途徑是建筑標(biāo)準(zhǔn)化、構(gòu)配件生產(chǎn)工廠化、施工機(jī)械化和組織管理科學(xué)化，目的是提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，加快建設(shè)速度，降低工程成本，提高工程質(zhì)量。

不過，不同于地上建筑工程，隧道作為地下空間工程，以構(gòu)件預(yù)制化為顯著標(biāo)志的建筑裝配式并不完全于適用于隧道工程的工業(yè)化。在綠色低碳發(fā)展理念的指引下，隧道工程工業(yè)化建造是指將綠色發(fā)展理念融入隧道建造的全要素、全過程，以施工技術(shù)工業(yè)化、組織方式工業(yè)化、管理方法專業(yè)化為主要特征，通過工業(yè)化和信息化的深度融合，實(shí)現(xiàn)隧道工程綠色低碳可持續(xù)發(fā)展的新型建造生產(chǎn)方式。隧道工業(yè)化建造是隧道建造方式的重大變革，有利于降低能源消耗，減少環(huán)境污染，同時(shí)可以優(yōu)化組織方式，提高生產(chǎn)效率，能夠全面提升隧道工程綠色低碳發(fā)展水平，推進(jìn)隧道交通工程全面落實(shí)國(guó)家碳達(dá)峰碳中和的重大決策。

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隧道工業(yè)化建造方式

1. 施工技術(shù)工業(yè)化

（1）預(yù)制裝配式建造技術(shù)

“像搭積木一樣建隧道”是預(yù)制裝配式建造技術(shù)的直觀描述，目前，在盾構(gòu)法、明挖法和暗挖法隧道得到不同程度的應(yīng)用，其中應(yīng)用最成熟、最廣泛的是盾構(gòu)法隧道，其裝配建造技術(shù)體系所涵蓋的理論方法、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、設(shè)計(jì)選型、工藝設(shè)備等已趨于完善。

明挖開挖方式下的預(yù)制裝配式施工，其建造方式主要利用建筑裝配式技術(shù)，在地下綜合管廊方面進(jìn)行了大量的實(shí)踐。主要包括以下四種建造方式：

一是整節(jié)段預(yù)制裝配式。管廊結(jié)構(gòu)在預(yù)制工廠內(nèi)分節(jié)段預(yù)制成型，現(xiàn)場(chǎng)拼裝成整體。

二是拆分構(gòu)件預(yù)制裝配式。對(duì)于自重及外形尺寸過大的管廊結(jié)構(gòu)，將每節(jié)管廊拆分為一片或幾片，運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)組裝。

三是疊合裝配式。管廊結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)澆底板、雙層疊合墻板和單層疊合頂板，墻板與底板、頂板通過預(yù)留鋼筋搭接，通過在構(gòu)件空腔灌注混凝土將管廊圍合成整體。

四是疊合（組合）預(yù)制裝配式。管廊結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)澆底板、預(yù)制墻板和疊合頂板，側(cè)墻與底板通過杯槽節(jié)點(diǎn)連接，中隔墻與底板通過灌漿套筒連接，頂板與墻板通過預(yù)留鋼筋搭接，后澆混凝土固定。

暗挖地鐵隧道預(yù)制裝配式襯砌技術(shù)在北京地鐵6號(hào)線等工程得到了成功應(yīng)用。隧道完成初期支護(hù)后，首先利用仰拱部位施作的混凝土導(dǎo)臺(tái)對(duì)預(yù)制管片進(jìn)行精準(zhǔn)定位；然后對(duì)預(yù)制管片進(jìn)行拼裝，并通過縱、橫向平直螺栓連接成整體；最后注漿填充二襯管片和初支的間隙，完成永久性支護(hù)。

暗挖山嶺隧道預(yù)制裝配式技術(shù)尚處于研究應(yīng)用階段，主要技術(shù)特征是將隧道拱墻、軌下結(jié)構(gòu)、溝槽蓋板等分模預(yù)制、分塊安裝，關(guān)鍵接頭部件進(jìn)行可靠連接。自2016年起，鐵科院開展了該項(xiàng)技術(shù)的相關(guān)研究，并且在京張高鐵清華園隧道、京沈重載試車段、鄭萬鐵路羅家山隧道（基底結(jié)構(gòu)）開展了系統(tǒng)研究、試用和實(shí)踐，形成了初步的技術(shù)體系。2020年，日本清水建設(shè)聯(lián)合多家企業(yè)開發(fā)的分割型預(yù)制裝配式襯砌系統(tǒng)完成了施工性驗(yàn)證，該技術(shù)思路是把盾構(gòu)隧道中的管片襯砌應(yīng)用于山嶺隧道。不過，目前尚無預(yù)制裝配技術(shù)在整座隧道內(nèi)的應(yīng)用案例。不同于盾構(gòu)隧道，基于新奧法開挖的山嶺隧道從開挖期間圍巖荷載的釋放到運(yùn)營(yíng)期間圍巖劣化等一系列力學(xué)參數(shù)的變化都不盡相同，裝配式襯砌結(jié)構(gòu)在隧道中的受力及其結(jié)構(gòu)體系適應(yīng)性等理論問題需要深入的探討和研究，加之受工程地質(zhì)、施工裝備等條件的限制，山嶺隧道中應(yīng)用預(yù)制裝配式技術(shù)還有大量的工作要做。

（2）隧道工裝技術(shù)

在施工技術(shù)工業(yè)化中有一個(gè)誤區(qū)，認(rèn)為只有采用預(yù)制裝配技術(shù)才是工業(yè)化。其實(shí)不然，在隧道施工作業(yè)中，采用專業(yè)化的設(shè)備或機(jī)具，進(jìn)行連續(xù)快速施工的現(xiàn)澆作業(yè)，也應(yīng)稱為工業(yè)化。近幾年，應(yīng)用逐步廣泛的隧道工裝技術(shù)就是隧道施工技術(shù)工業(yè)化中的重要內(nèi)容。

目前，隧道的工裝設(shè)備主要應(yīng)用于錨噴、防水板、仰拱襯砌、溝槽等部位作業(yè)，成套工裝設(shè)備包括三臂鑿巖臺(tái)車、濕噴機(jī)械手、拱架安裝機(jī)、防水板自動(dòng)鋪掛臺(tái)車、液壓自行式仰拱棧橋及溝槽模板臺(tái)車等。通過工裝設(shè)備的工具化、定型化和裝配化，提高隧道的機(jī)械化作業(yè)水平，實(shí)現(xiàn)了“機(jī)械化換人”和“自動(dòng)化減人”；發(fā)揮了“以工裝保工藝、以工藝保質(zhì)量”的作用，促進(jìn)了施工安全標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，符合綠色低碳的發(fā)展要求。并且，工裝技術(shù)正向智能化和信息化方向發(fā)展。如某項(xiàng)目中研發(fā)的二襯智能信息化澆筑系統(tǒng)，包括臺(tái)車端頭柔性搭接及應(yīng)力控制裝置、透明伸縮式擋頭模、混凝土自動(dòng)控制布料系統(tǒng)、全自動(dòng)插入式變頻高頻振搗裝置、三維激光掃描儀、流量傳感器、排氣溢漿裝置、紅外夜視工業(yè)內(nèi)窺鏡、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、智能臺(tái)車控制中心，有效破解拱部脫空、襯砌厚度不足、混凝土不密實(shí)等施工難題。

2. 組織方式工業(yè)化

隧道的工業(yè)化施工組織方式中，呈現(xiàn)洞外工廠化加工和洞內(nèi)車間式組裝的典型特征。結(jié)合隧道的時(shí)間、空間和工序間的組織關(guān)系，基于隧道工裝設(shè)備，總結(jié)形成的“一洞九線”的施工組織方式具備工業(yè)流水線的特點(diǎn)，包括地質(zhì)預(yù)報(bào)作業(yè)線、預(yù)加固作業(yè)線、開挖作業(yè)線、初支作業(yè)線、仰拱作業(yè)線、防排水作業(yè)線、二襯作業(yè)線、養(yǎng)護(hù)作業(yè)線、溝槽作業(yè)線和工后檢測(cè)線。

通過隧道內(nèi)作業(yè)區(qū)段科學(xué)劃分，遵循工序間邏輯關(guān)系，可以有效實(shí)現(xiàn)作業(yè)線間的穿插、銜接及搭接，結(jié)合與工裝、人員等資源的配置，可以實(shí)現(xiàn)隧道內(nèi)工序的工業(yè)化流轉(zhuǎn)，促進(jìn)作業(yè)面的提前交付，極大地提高生產(chǎn)效率，達(dá)到連續(xù)快速施工的生產(chǎn)目的。實(shí)踐證明，工業(yè)化是一套高效、綠色、低碳的隧道建造技術(shù)，具有廣闊的應(yīng)用前景，同時(shí)也是隧道產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的重要契機(jī)。

3. 管理方法工業(yè)化

將工業(yè)化生產(chǎn)理論運(yùn)用到隧道工程建設(shè)實(shí)踐中，是隧道管理方法工業(yè)化的有益探索和嘗試。不過，工業(yè)化生產(chǎn)并不只限于工業(yè)化建造方式，其管理理念同樣適用于傳統(tǒng)的建造方式，其目的是實(shí)現(xiàn)流程牽引下的零工時(shí)浪費(fèi)、零庫(kù)存、零浪費(fèi)、零不良、零故障、零停滯和零事故。

隧道工業(yè)化管理的重點(diǎn)是精益建造方法在工程中的應(yīng)用，核心思想在于“消除建造中的浪費(fèi)，強(qiáng)化精簡(jiǎn)組織結(jié)構(gòu)”和“不斷改善工程項(xiàng)目的質(zhì)量、成本和進(jìn)度”。在進(jìn)度管理上，運(yùn)用準(zhǔn)時(shí)制（JIT）模式，盡量把施工工序轉(zhuǎn)換的間隔時(shí)間趨近于最小的狀態(tài)，運(yùn)用供應(yīng)鏈管理把材料準(zhǔn)時(shí)運(yùn)到施工現(xiàn)場(chǎng)，運(yùn)用并行工程（CE）做好工序的穿插和銜接，提高工程進(jìn)度；在質(zhì)量管理上，推行全面質(zhì)量（TQM），運(yùn)用5S現(xiàn)場(chǎng)管理和看板管理，提高一次成活率，降低質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)；在成本管理上，盡力于徹底消除建造中的各種浪費(fèi)，包括加工建造本身的浪費(fèi)、管理協(xié)調(diào)失效造成的浪費(fèi)等。

4. 信息化的應(yīng)用

2020年住建部、發(fā)改委等13部門聯(lián)合印發(fā)的《關(guān)于推動(dòng)智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展的指導(dǎo)意見》指出，發(fā)展建筑工業(yè)化要以數(shù)字化、智能化升級(jí)為動(dòng)力，通過創(chuàng)新突破相關(guān)核心技術(shù)。信息化技術(shù)的應(yīng)用為隧道工業(yè)化建造提供了強(qiáng)大的技術(shù)支撐，而基于信息技術(shù)的隧道工業(yè)化建造也是隧道智能建造的重要途徑，是將現(xiàn)代信息技術(shù)（大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)和人工智能）與工業(yè)化建造技術(shù)及智能工裝等深度融合，通過規(guī)范化建模、網(wǎng)絡(luò)化交互、可視化認(rèn)知、高性能計(jì)算及智能化決策支持，實(shí)現(xiàn)圍巖的智能判識(shí)、智能設(shè)計(jì)、智能施工及智能管理，從而形成隧道建造的新模式。

目前，由于BIM技術(shù)具有可視化、模擬性、優(yōu)化性的特點(diǎn)，其在隧道工程得到了進(jìn)一步的應(yīng)用。不過，與建筑工程不同，隧道工程具有“帶狀分布、與地形地質(zhì)關(guān)系密切”等獨(dú)特的特征，因此隧道工程BIM技術(shù)的應(yīng)用不能完全照搬建筑業(yè)的BIM技術(shù)路線。同時(shí)，GIS（地理信息系統(tǒng)）是以地理空間數(shù)據(jù)為對(duì)象的軟件技術(shù)，BIM技術(shù)GIS技術(shù)的融合是隧道信息化的重要方向。

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結(jié)語

在綠色低碳的發(fā)展背景下，工業(yè)化建造是隧道工程的必然方向和重要路徑，而工業(yè)化建造的理論和內(nèi)涵應(yīng)進(jìn)一步豐富，這樣才能為隧道工業(yè)化建造的進(jìn)一步應(yīng)用開拓思路并提供理論支撐。

隧道工業(yè)化建造具有施工技術(shù)工業(yè)化、組織方式工業(yè)化、管理方法專業(yè)化等主要特征，通過工業(yè)化、智能化和信息化的“三化融合”，探索適用于智能建造與隧道工業(yè)化建造協(xié)同發(fā)展的新型組織方式，推動(dòng)智能建造和工業(yè)化建造的協(xié)同發(fā)展。

隧道工程的工作介質(zhì)是地層，情況復(fù)雜，不確定性強(qiáng)，對(duì)構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化提出了挑戰(zhàn)。不過，隧道的工業(yè)化建造要在傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、可控性和可測(cè)試性為主要特征的工業(yè)化思維的基礎(chǔ)上，過渡為靈活性、敏捷性、個(gè)性化和用戶友好的后工業(yè)化思維。從這一點(diǎn)上，隧道的工業(yè)化建造與“新奧法”要求的設(shè)計(jì)、施工和監(jiān)測(cè)三位一體的動(dòng)態(tài)作業(yè)模式是保持一致的。

積極把握數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化融合發(fā)展的契機(jī)，推進(jìn)信息技術(shù)與隧道工業(yè)建造技術(shù)的深度融入，以信息化、智能化為杠桿帶動(dòng)隧道的轉(zhuǎn)型升級(jí)。

隧道建造與其他工業(yè)產(chǎn)品制造一樣，必須立足于產(chǎn)品的全壽命周期的經(jīng)濟(jì)技術(shù)性能和效益的最大化，以“消除一切浪費(fèi)”為核心的精益建造思想將有助于推動(dòng)綠色低碳理念在隧道建造工程的實(shí)施。

（編輯：奚雅青）

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