2006年一条贯通我国西部，连接青海西宁和西藏首府拉萨的铁路全线通车。这就是著名的青藏铁路。
这条全长近两千千米的铁路，截止2023年累计运送旅客已经超过了3000万人，极大的带动了整个西藏地区的经济发展和人员流动。
2014年，另一条通往西藏地区的“川藏铁路”开始兴建，预计全长在1800公里以上，投入资金3000亿元，建设时间将会达到10年。 6park.com
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既然我国已经有了青藏铁路，为什么还要建一条同样通往西藏自治区的线路，川藏铁路又是否是多此一举呢？
川藏铁路的修建难点
众所周知，我国的西藏自治区正是被称为“世界屋脊”的高原地区，当地的自然环境相对恶劣，人民的生产生活条件也落后于国内发达地区。
虽然很多人对于西藏的印象，大多是偏远，神秘和美丽，但很多人不知道的是，西藏地区蕴藏着巨大的资源储备。仅仅目前勘探出的铜矿储量，就超过了2700万吨。 6park.com
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如何把富饶的资源运出藏区，需要多方面的人力进入其中，参与现代化矿场和发掘工作；而通过开采得到的矿产，也需要通过运输走出西藏。
如果说青藏铁路是打开了西藏与内地间的铁路联系，那么川藏铁路对于西藏乃至整个西南地区的连通，都将起到重要的整合作用。
不过川藏铁路在建设初期，其面对的恶劣环境同样是显而易见的。无论是高海拔，高寒和复杂的地质条件，还是施工中难以避免的隧道建设等难题，无疑都对施工提出了挑战。 6park.com
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可以说川藏铁路施工中，最大的也是最重要的核心即隧道建设。相比起其他工程，川藏铁路中涉及到的隧道以数量多，长度长和埋深大，建设条件严苛等著称。
在传统的隧道施工过程中，大部分采取钻爆法进行前期的通道开凿。但在川藏铁路的众多长大轨道中，这种方法显然已经不再是最优的方式。
许多路段在建设初期，就因为地质构成不稳定的原因，需要采用“装备-掘进-支护”三者协同的分级防控技术，这也就决定了传统的方式需要采用更为先进的代替方法。 6park.com
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如川藏铁路中雅安至林芝段，其长度约为一千公里，需要自东向西贯穿多个山脉群，也是整条路线中地形最为险峻，地质条件最为复杂的一段。
在这段路线中仅隧道长度就超过的总长的八成以上，需要新建隧道69座，其中最长的超过40公里，而最短的也有10公里以上，频繁的应对不同地质和环境同样是很大的难题。
而“雅林段”也是整个川藏铁路的一个代表，其多隧道施工难的特点概括起来，可以总结为如何在环境条件多变的地区更有效率的满足开凿隧道的需求。 6park.com
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说到开凿隧道，当前世界中最为先进的掘进机器非盾构机莫属，许多城市在建设地铁工程时，这种器械也是比较常用的，可是单纯的盾构机却并不能满足川藏铁路的需求。
究其原因，是因为当地的环境中除了地质构成不稳定以外，还多以岩石结构为主。普通的盾构机如果想要达到目的，必须换成更为有利岩石开凿的岩石盾构机，即TBM。
盾构机与TBM
TBM也叫硬岩隧道掘进机，是盾构机这一广泛体系中负责“攻坚”的一个分支。与普通的盾构机相比，二者可以从机器的使用场景和具体结构方面看出区别。 6park.com
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众所周知虽然同为掘进设备，但盾构机的作用主要是开凿土层或软岩地质，并广泛应用于小型管道和城市建设，地铁交通的施工等常见工程中；
而TBM则涉及的多是大型引水工程，山岭间的隧道，铁路建设等大规模高投入的过程中，其应对的地质条件也多以岩层为主，甚至很多时候还要对付如花岗岩这样的“硬骨头”。
从技术的难度和设备的价格上两者间的区别也很明显，纵然盾构机已经属于世界顶尖的建筑设备，能够独立研制的国家屈指可数，而TBM的制造难度更是在盾构机之上。 6park.com
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在工作的过程中，无论是盾构机还是TBM都包含掘进，平衡和支护三个重要方面。而相比起盾构机，TBM无疑在以上三个方面对于技术的要求更加严格，相应的标准也更高。
之所以TBM受到如此的重视，是因为和传统的钻爆（即使用岩石钻孔辅以炸药开凿的方式）相比，TBM的掘进速度要提高4至10倍，日平均掘进距离也能够达到150米左右。
更不用说其稳定性和安全性了，由于使用TBM可以在掘进的同时，及时对挖掘断面进行支撑和加固，这样也就避免了传统方式中可能出现的塌方等风险。 6park.com
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而且由于使用TBM掘进的空间可控，在工程施工的同时，也可以避免大部分由于开凿可能产生的环境破坏和施工影响问题，正因如此TBM才被选为川藏铁路施工的主要方式。
当然适合也并不代表唯一选择，毕竟在施工之前，同样需要考虑该工程的隧道地质条件，施工位置，施工环境和TBM适应性等多方面因素。
在前期地质勘察确定后，对于适用TBM掘进段中不良地层的划分也同样重要。比如在相对较短的不良地质洞段中，合理的采取TBM与辅助工法相结合的方式，保障器械顺利通过； 6park.com
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而当不良地质围岩洞段占据整个施工长度比重较大时，不利的施工环境可能会造成TBM的频繁卡顿，既影响工期和进展，也可能会造成成本的上升，或许放弃TBM才是更好的选择。
那么究竟什么样的地层构造才适合TBM的运行，造成TBM施工不利的因素又有那些呢？
TBM的使用
在使用TBM的工程中，无疑岩体完整稳定，自稳性高的地质结构，更有利于TBM的发挥。在硬岩地层和由这种结构形成的断裂，褶皱等环境中开凿一定长度以上的隧道最为理想。 6park.com
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而影响TBM工作的第一个方面就是施工前的地质勘察了。一旦在施工过程中出现大量的喷涌和频繁的刀头卡顿，则大概率是因为前期的地质勘察没有做好导致的。
另一方面，当施工中出现安全隐患时，需要及时的停止施工避免TBM陷入被困等不利环境之中。尽管如今的TBM大多自带防岩爆功能，但频繁出现的剧烈岩爆往往意味着危险。
最后对于施工时TBM的掘进距离和开挖断面，同样有着一定的要求，出于安全考虑TBM不易超负荷运转。这一点从一些曾经的工程经验中可以总结出心得。 6park.com
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如在川藏铁路中，正洞独头掘进的距离需要小于16千米，而独头的通风距离则不得高于10千米以上。值得一提的是，当进入到工程困难地段，这个标准还需要进一步变短。
同样开挖断面也不宜过大，为了保证断面的稳定性，并保持掘进的工程进度，我国的许多铁路工程在掘进时多采用双洞单线的掘进方式，这样的隧道以著名的长大铁路为代表。
另外在TBM机型的选择上，同样需要针对不同的工程需要挑选更适合的对象。从广义上来看，目前的TBM可以分为敞开式和护盾式两种，而护盾式则可以分为单护盾与双护盾。 6park.com
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其中敞开式算是最为基础的机型，自带掘进效率高，综合成本低，适用范围单一等特点。而护盾型TBM则由于护盾的存在，通常可以兼顾软硬两种地质岩层，但不适用于断裂带。
两个大类的TBM其优缺点都十分明显，通过比较我们可以得出哪一类更适合于川藏铁路的隧道掘进工作。首先在掘进遇到岩爆等风险时，护盾式TBM在保障安全方面略微领先；
可是一旦出现了卡机和受困的时候，护盾式的灵活性显然比不上基础的敞开式TBM。其中双盾式因为整个构造长度更长，导致出现卡顿的时候更加难以脱身。 6park.com
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还有一个重要的问题是，川藏铁路在岩层地质方面断层较多，敞开式可以通过辅助方式帮助掘进，而无论是单盾还是双盾式TBM，都无法解决遇到断层时的正常工作问题。
当然从成本上来看，敞开式的工程成本也要远低于护盾式TBM，综上所述，在川藏铁路的建筑过程中，先期投入的4条隧道共10台TBM均属于敞开式硬岩隧道掘进机。
当然选定了施工设备并不意味着万事大吉，可以预见在施工过程中相关人员仍需要通过遇到的问题，及时改进工程方案乃至对TBM的使用和结构进行部分微调。 6park.com
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结语
在海拔平均高度三到四千米以上，建造一条这么长的铁路，在世界铁路建造历史上属于首次，也是一个人类建筑史上的奇迹。川藏铁路的成功也标志着我国的基建水平登上了新的台阶。
参考资料
1《全断面硬岩隧道掘进机的发展与经验(待续)》
2《硬岩隧道掘进机(TBM)的掘进速度对工程经济的影响》
3《极硬岩隧道工程中双护盾隧道掘进机刀盘设计与滚刀磨损分析》
4《川藏铁路隧道TBM适应性选型分析及不良地质对策与思考》