文/李建斌
21世纪，科技发展日新月异，土地资源日益短缺，地下空间更被重视，隧道在交通建设中体现出极大的优越性，越来越受到青睐，建设规模和体量呈爆发式增长，隧道越修越长、断面越修越大、地下空间利用形式越来越复杂。
随着理论、机械、技术的发展，隧道的建造也在不断发生着变化。传统的隧道建造方式已经不能满足安全、高效、节能、环保的绿色建造理念，而“工业化”是隧道建造未来的发展方向。
一、什么是建筑工业化？
工业化是相对于手工业生产来说的，是替代传统手工业生产中分散的、低水平的、低效率的一种生产方式。建筑工业化以标准化设计、工厂化生产、装配化施工、一体化装修、信息化管理为特征。
建筑工业化体现了全生命周期的理念。传统建筑生产方式是将设计与建造环节分开，而建筑工业化生产方式是设计施工一体化，从标准化的设计，至构配件的工厂化生产，再进行现场装配。这一过程完成了“从手工到机械、从工厂到工地、从现制到装配”的一系列转变。
二、建筑工业化的优势
01
提升工程建设效率
工业化强调协作生产，专业细分，走的是专业化、社会化分工之路。从设计方案开始，就遵循一定的标准，如建筑物的标准化与材料的定型化，为大规模重复制造与施工打下基础。构配件可以实现工厂化的批量生产，建造过程大部分时间是在工厂采用机械化手段，由技术工人操作完成，极大地提升了建设效率。据资料显示，工业化方式与现场手工方式相比缩短工期达30%以上。
02
产品质量更有保证
工业化建造不受季节、天气条件限制，工程质量受外界环境影响较小。工厂统一标准化的生产方式使得构件在养护条件、制作精度、材料选用及配比等方面都能得到严格控制，产品质量更有保证。
03
环境友好型生产方式
预制构件的定点化、流水线式的生产方式可有效节约资源、减少建筑垃圾和废气物的排放。工厂化生产减少了现场作业量，从而减少了粉尘和噪音污染，同时也改善了劳动环境，提高了施工现场的安全性。有资料显示，工业化生产至少能降低1/3以上的能耗与人工，减少1/2以上的水耗与垃圾。
04
推动产业升级
施工机械化水平提高，可以流水线、协调性作业，有利于提升产业工人素质，实现减员增效，推动建筑业由劳动密集向技术密集转变。
三、为什么隧道建造要走向“工业化”？
建筑工业化，是世界建筑发展潮流。目前，工业化施工技术已广泛应用于桥梁、工业与民用建筑等领域，体现出巨大优势。随着隧道建造规模的不断扩大以及施工要求的日益提高，将工业化施工技术应用于隧道建造将成为必然趋势。
“工业化”建造隧道的基本思路是：因为在工厂内工业化比较容易实现，如果把工厂这种先进的理念和方式推广到隧道工程中，把工程当成工厂，把制造一个复杂机器的过程演变为建造一个隧道的过程，那么质量、工期、效益都可以得到保证。
工业化建造隧道将是一种新常态，能够更完美地做到实现项目法施工的精髓，“动态管理、优化组合”。
工业化建造隧道是行业供给侧改革的发展方向。在供给侧改革的思维下，我们不仅要造设备，还要想出更好的办法，更安全、更高效、更环保，让市场主动选择我们的设备。
四、工业化建造隧道的实践
随着政策支持力度、行业技术水平、客户认知度等利好因素逐步显现，越来越多的隧道工程采用了先进的盾构法、工业化施工方法。
目前，在国内外的隧道与地下工程中，预制构件使用的材料主要有钢筋混凝土、钢、钢混复合材料等。预制结构主要分为全部预制和部分预制，全部预制构件最常见的类型是成段预制，类似于大直径地下水管管段。该类型构件往往应用于明挖法隧道及城市综合管廊中，在施工过程中将各段衬砌首尾拼接即可形成完整的地下结构物。部分预制是指部分位置采用预制，而其他位置通过现浇形成的组合结构。我国大部分壳式隧道结构均采用部分预制的形式。
（2018年1月26日，白城隧道贯通）
2016年，浩吉铁路白城隧道首次采用大断面马蹄形盾构方法，秉承“安全、优质、高效、绿色、环保”的施工理念，加强施工机械化、工厂化、信息化，创造出单月掘进308米的施工纪录，较传统矿山法施工效率高10倍，荣获“国际隧道协会2018年度技术创新项目奖”。大瑞铁路大柱山隧道11年尚未修通，固然有地质状况复杂困难的原因，但也暴露了隧道施工装备现代化程度不够、隧道施工工法落后等问题。
先进的施工方法还在城市地下空间开发中一展身手。中州大道是郑州市中心城区一条贯通南北的交通大动脉，宽达100米，双向14个车道。2013年，中铁工业自主研制的矩形盾构负责中州大道下穿隧道的施工任务，开启了国内城市隧道建设新模式，被业界誉为“治堵利器”。相比常规的圆形掘进机，异形掘进机在适应浅覆土、狭窄空间工况的同时，其断面利用率大、施工成本低、对地面扰动小，且安全环保，提升隧道空间利用率高达20%，主要用于城市下穿隧道、地铁口等工程作业。它不仅促进了地下空间开发新工法与新设备的协同创新，更引领了地下空间开发领域技术进步，对实现城市绿色建造具有重大意义。
（矩形盾构应用于天津八大里黑牛城隧道项目）
实践证明，工业化是一套高效、低碳、环保的隧道建造技术，具有广阔的应用前景，应该把它看成是一次产业转型的契机。
五、几点建议
目前，“工业化”建造隧道也面临一些问题：比如隧道工程的工作介质是地层，情况复杂，不确定性强，对定制化提出较大挑战；比如需以各种材料、构件生产基地为基础，一次性投资大；构件定型后灵活性小；结构整体性和稳定性相对较差，抗震性不佳等等。
基于此，关于“工业化”建造隧道有几点建议：
01
发挥政府的引领作用
十九大报告明确提出，到2035年基本实现社会主义现代化。工业化是现代化的核心，不走工业化，就谈不上现代化。如果隧道建造未实现工业化，我们的现代化就存在缺陷。在目前阶段，我国发展隧道建造工业化，既需要市场这只看不见的手，也需要加强政府的引领作用。建议相关政府部门以政策、规划、标准等手段规范市场主体行为，以价格、财税、金融等手段激励市场主体行为，在政府主导的项目中优先采用工业化隧道建造体系，通过政府的示范效应，带动隧道建造工业化的发展。
02
培育主业突出、核心能力强的大产业集团
基建行业是典型的规模经济产业，我国基建行业产业集中度低，规模经济不明显，不利于降低企业生产成本。建议在隧道建造领域培育一批主业突出、工业化核心能力强的大产业集团，提高集约化和一体化生产程度，提高产业集中度和产品开发能力。另外，工业化包括机械化、信息化、自动化、智能化，机械化是工业化的基础。建议扶持一批承担隧道建造大型机械装备研发、制造、服务任务的科技型企业，促进科技成果的转化，加强隧道建造工业化技术的集成和实施。
03
加强理论研究形成完整的技术体系
隧道建造工业化，强调以现场组装、拼装为主要作业，改革现有的施工工艺，改变现有的工程管理体制。这是一场革命式变革，需要颠覆性的理念与技术。建议深入研究工业化隧道建造技术，尽快提出新理念、新规范，制定新标准，形成一套完整的技术体系。通过对成套技术的开发与集成、创新和推广，将产业化成套技术应用于隧道建造中，起到示范指导作用。
04
加强科研投入和人才培养
隧道建造工业化，是一个前沿性的、复杂的技术体系，涉及到工程设计、建设、机械装备、信息化、智能化、系统筹划等诸多方面。需要加快新技术的研发力度，注重研发3D打印隧道混凝土、云技术、BIM、大数据等前沿科技，完善提升隧道建造技术。急需加快人才培养，这种人才培养应该是多层次多方面的，从科研设计人员，到现场施工人员，都需要进行专业的学习和培训
专家简介李建斌，男，汉族，1962年10月出生，河北人，教授级高工，国家973项目首席科学家，享受国务院特殊津贴。1982年6月毕业于吉林工业大学汽车运输工程专业，现任中铁高新工业股份有限公司总经理。近年来作为首席科学家主持了国家973项目“TBM安全高效掘进全过程信息化智能与支撑软件基础研究”，作为课题负责人主持完成了国家863计划“盾构掘进机刀具-刀盘与液压驱动系统关键技术研究及应用”。作为第一完成人主持的“异型全断面隧道掘进机设计制造关键技术及应用”荣获2018年国家科技进步二等奖，参与的“盾构装备自主设计制造关键技术与产业化项目”荣获2012年国家科技进步一等奖。累积获得发明专利授权65项（其中国际发明专利2项），累计在国内外期刊发表论文近40篇。
近二十年来，带领和指导团队创造了多项“中国第一”和“世界第一”——主持第一个盾构机国家863项目，研发出中国第一台复合式土压平衡盾构机、世界第一台马蹄形盾构机、世界第一个盾构法施工地下停车场。
历任中铁隧道局副总经理、中铁工程装备集团有限公司党委书记、董事长等职务，先后荣获河南省十佳杰出科技型创新企业家、中国中铁突出贡献中青年专家、郑州市劳模、河南省劳模、河南省十大年度经济人物等荣誉；担任郑州大学、西南交通大学等多所国内高校客座教授。
