谁最应该选择隧道掘进机？

关于谁最适合设计、规定或选择TBM项目的TBM的讨论可能是一个有争议的决定，因为一般来说，有三个问题需要考虑：技术规范、成本和责任。
关于谁最有资格为盾构机（TBM）项目设计、指定或选择盾构机的讨论，通常是一个颇具争议的问题，因为一般来说，这涉及三个方面的问题：技术规范、成本和责任。那些决定盾构机类型和技术规格的人，也需要承担该决策所带来的责任。在许多情况下，相关方（包括业主、业主的工程师或项目管理单位以及岩土工程师）希望做出这个决定，或者至少对其施加影响，但常常受到风险和责任问题的制约。承包商和盾构机制造商则希望由他们来做决定，但又希望尽可能减少由该决定所带来的责任风险。
上述各相关方都曾以某种方式负责过项目中盾构机的采购。作为负责人，他们都试图将潜在的责任风险转移或加以限制。但事实上，所有人都应以协作的方式参与到决策过程中。然而，现实中商业和法律问题往往成为障碍，导致许多情况下所作出的决策是一种妥协，而不一定是最优的选择。一个更合适的做法，是从分析各方在盾构机技术规范制定和选型中的角色入手，来进行这场讨论。在缺乏地质资料的情况下，关于隧道施工方法的选择（包括在适当情况下盾构机的选型）往往带有很大的不确定性。钻孔资料所提供的地质信息仍然非常有限，岩土报告中展示的地层剖面和地质特性，只是基于从小范围的垂直钻孔或岩芯中提取的极少量样本得出的。钻孔之间的一切信息，只能依赖解释以及区域地质知识进行合理推测。但在与地质相关的盾构机选型中，这仍然是我们所能依赖的最佳资料。而在项目中，最有能力应对这些问题的，非业主聘请的岩土工程师莫属。在美国的大多数隧道项目中，《岩土基准报告》（GBR, Geotechnical Baseline Report）已成为用于分摊地质条件变化风险的首选文件。它基于业主对地质条件的解释，为所有承包商提供了一个公平的投标基础，从而减少了报价差异，并为与地质有关的索赔提供了清晰的依据。但若以GBR为依据来选择盾构机，则是极其不明智的。GBR本质上是一个风险共担机制，当出现某些预设情况时，承包商可获得额外补偿。如果盾构机选型完全基于GBR，而最终这台机器被认为不适用或设计不足，那么后续补救措施如何在GBR的风险管理框架下进行量化？（注释：这句话的意思是美国工程行业虽然在普通工程中应用GBR分担风险，但还不敢将这种模式应用到TBM选型中）补救措施在现场可能难以实施，而对盾构机进行重大改造的成本极高，且会对工期造成严重影响。作为业主方的设计工程师往往会力图在项目中争取更多的主导权与控制力，在许多情况下，这会导致其在施工方法方面提出大量具体要求和规范。这通常包括永久结构的所有计算、建模和设计说明，有时还包括竖井设计和临时支护设计的部分内容。（注释：这一段没什么意义，以上是业主设计方按责任一般都是需要这么做的）在美国及全球范围内，招标文件中关于盾构机（TBM）技术规范的详细程度差异很大。一些高度详细的规范几乎接近于隧道掘进机设计本身，明确规定了：掘进机类型——如土压平衡（EPB）、泥水式、双模式或混合型；最小扭矩和刀盘转速；最小推进力、超挖量、刀具直径及其他参数。其他性能规范可能规定，基于地质资料，所提供的盾构机必须能够按照图纸进行开挖和隧道施工，同时不得引起地面不均匀沉降或对周边结构造成损害。在这种情况下，承包商需要提交的资料往往更加详尽。有些情况下，虽然招标文件中的盾构机规范非常具体，但却是基于仅通过几口相隔较远的钻孔获取的有限地质资料而制定的。在这种情况下，通常合同中会要求承包商必须开展更深入的地质勘察，以确定地质剖面和地质参数值，从而进行永久支护结构的设计建模，并确定盾构机的类型和参数。然而由于工期压力，盾构机往往在补充地质勘察尚未完成前就已被订购。（注释：这一段讲出了一些承包商的困境，也就是说业主把具体参数规定非常详细，但是事实上地勘资料难以支撑选型，承包商把掘进机选择的责任背在身上压力较大）基于GBR（岩土基准报告）来确定盾构机类型和参数会更加复杂，因为GBR对预期地质条件的“基准值”设定方式存在很大差异。一个典型的例子是：在大多数钻孔中测得的岩石强度最大为10MPa，但在隧道中段的一个钻孔中测得的岩石强度高达80MPa。GBR中可能直接给出岩石强度基准值为10MPa至80MPa。于是，承包商与盾构机制造商可能会依据主要为10MPa、部分为80MPa的情况来设计盾构机。如果在实际掘进过程中，长距离遇到远高于10MPa的岩石，导致刀具磨损严重、推进速度低于预期，则由于并未超出GBR中设定的最大强度80MPa，承包商将无法提出“现场条件差异”（DSC）索赔。反过来，如果承包商仅依据80MPa的最大值来设计刀盘，其设备在较软地层中可能效率较低。由于GBR中基准值已涵盖了岩芯中发现的强度范围，承包商也无法因所开挖岩石强度的比例而提出“现场条件差异”（DSC）索赔。（注释：这一段讲出了一些承包商的困境，也就是说业主把具体参数规定非常详细，但是事实上地勘资料难以支撑选型，但是通过合同要求使承包商背起掘进机选项的全部责任）有些GBR不仅会设定强度范围，还会明确不同强度等级岩石在隧道线路中所占的比例。在这种情况下，如果实际遇到的硬岩或软岩比例超出GBR基准值，承包商就有可能依据此提出DSC索赔。但即使如此，变更令（Change Order）的金额仍具争议性，因为GBR中通常并不会设定推进速度的基准。有能力的承包商若想提交具有竞争力的投标报价，通常会对地质资料、岩土解释报告（Geotechnical Interpretive Report）和岩土基准报告（GBR）进行解读。但地质资料和解释报告有时并不会提供给承包商，即便提供了，也通常不属于合同文件。大多数承包商并没有常驻的岩土工程师，且在投标阶段往往没有足够时间对地质资料进行深入分析。一些承包商意识到了解地层条件的重要性，会聘请本地岩土工程师，以更准确地评估可能遇到的地质状况。在某些情况下，投标文件中的地质信息和GBR会被直接交给盾构机供应商，要求其根据这些资料提供一台尺寸合适、适应地层条件的盾构机。在这种情形下，承包商试图将风险和责任转嫁给盾构机供应商，而供应商往往不会接受这个角色，而是选择仅提供技术建议。（注释：这段说的是承包商和制造商之间的博弈）当投标文件以性能要求为导向，尤其是设计-施工一体化（Design-Build）项目中，承包商为了压低报价，有可能选用成本最低的盾构机。这种做法可能基于对地层条件的过于乐观判断，以及对所选盾构机适应性和掘进效率的高估。也有可能承包商本身就拥有一台符合直径要求的盾构机，并用这台机器参与投标，尽管它并不完全适合项目的地质条件。例如，在水位以下的透水地层中，使用开敞式盾构机，并依赖降水系统穿越高渗透带。如果降水系统未能充分发挥作用，可能会发生掌子面坍塌、严重的地表沉降、地面结构损坏，甚至塌陷出露等事故。虽然隧道承包商的乐观态度是众所周知的，但如果他们不乐观，可能也不会投身于隧道行业！
盾构机供应商则往往倾向于提供“双保险”的解决方案（即所谓的“皮带加吊带”方案），对盾构机类型与设计采取非常保守的策略，同时对掘进进度做出保守预测。这可以降低其在项目中失败的风险，但也会显著增加盾构机成本和整个项目成本。除非所有投标人都使用相同的解决方案，否则拥有最高成本隧道掘进机（TBM）的承包商不太可能以最低报价中标，尽管业主从长远来看为保守的TBM设计支付了高价。（注释：这段意思是如果把盾构机选择权全部交给承包商，承包商也不一定会选择最合适的机器，他们更多会考虑成本问题）在提供了详细的盾构机技术规范的项目中，承包商和盾构机供应商的选型工作相对简单。但如果所选盾构机未能达到预期性能，业主更容易成为索赔对象。此时，编制盾构机技术规范的工程公司可能未能充分掌握不断发展的盾构机技术，或者其团队缺乏具备经验和专业背景的人员，无法依据预期地质条件编制出合理的详细盾构机规范。（注释：如果盾构机选项基于业主的技术规定，那么承包商和盾构机制造商的责任小了，但业主的责任就大了，这里作者还担心编制技术规范的团队的专业性）那么，究竟应该由谁来选择盾构机呢？答案是：应该是一个协同决策的过程！业主的核心诉求是：以最低的成本、安全地、按时完成项目。因此，业主可以提供一份有条件的性能规范——包括成型隧道的直径、可能的永久支护系统类型与设计，并提供详尽的地质资料，从而使承包商能够合理评估盾构机和衬砌系统的性能。这将更有助于实现上述目标。一个在类似地质条件下、具备相似直径隧道施工经验的高素质隧道承包商，加上一个曾在类似地质条件下提供过盾构机的有经验的盾构机供应商，这样的团队通常最有能力提出最具技术适应性的“施工方法与手段”解决方案。然而，这并不一定能带来成本最低的盾构机或最低的投标报价。另一种选择是，在授标时不再单纯以最低报价为标准，而是基于“最佳价值”（Best Value）进行评估，同时考虑施工风险和风险分担方案。通常，最佳的价值和技术方案来自最有资质的承包商，他们能根据项目特点选择最合适的盾构机。考虑到上述问题，隧道行业正在逐步发展并越来越多地采用替代性项目交付方式，如设计-施工总承包（Design-Build，DB）、渐进式设计-施工总承包（Progressive Design-Build，PDB）、施工经理总承包（Construction Manager General Contractor，CMGC）、施工经理承担风险方式（Construction Manager at Risk，CMAR）、公私合营模式（Public-Private-Partnerships，P3）以及早期承包商介入（Early Contractor Involvement，ECI）等。在这些替代性交付模式下，业主的工程顾问会提供一份初步设计文件，包含地质资料、隧道线路、直径以及最终衬砌的要求。在很多方面，这与传统设计-投标-建造（Design-Bid-Build）模式下的性能规范类似，承包商需聘请顾问工程师完成详细设计，并可能提出有助于降低成本的设计替代方案，实现项目节省支出后的收益分成。设计-施工招标文件中通常会包括地质勘察数据、解释性报告，甚至可能包括基准报告。承包商可以自行开展补充地质勘察，并根据自身的施工方法与手段完成设计。这些方法往往受到承包商自身经验、所聘顾问工程师的声誉和技术能力，以及盾构机供应商建议的强烈影响，从而提出一个具有最小风险和最低成本的最佳技术方案。在这种“最佳价值”承包商选择模式下，能确保业主获得最适合项目的盾构机，同时将风险留给最有能力应对风险的单位——即承包商。这一模式在香港屯门至赤鱲角海底高速公路连接项目中得到了很好的体现。在该设计-施工项目中，承包商、其设计顾问和盾构机制造商在招标阶段就提出了盾构掘进直径的重大调整，并提出了一种可节省成本和工期、同时降低项目风险的替代方案。该项目在海底穿越段并未进行地质勘察。为了降低成本与风险，合同中针对不同地质条件设定了不同的单价，这是一种具有代表性的风险共担机制，也正是这一机制，使该项目在 2019 年国际隧道协会（ITA）奖项中获得最高类别奖项。如今可以明确的是，隧道的设计以及施工方法和手段，应该交由真正的专家来决定——而这些专家通常是经验丰富的隧道承包商、他们的工程团队及设备供应商。如今，这种情况越来越多地出现在替代性交付的项目中。