機械長龍，穿山過海

沉舟舟

在城市里，地鐵四通八達，讓我們出行變得更加方便。在江海之下，隧道在水里延伸，成為橋梁之外的另一種選擇。那你知道，這些穿山過海的洞子，是怎么建成的嗎？相信我，肯定不是用鏟子挖的。答案是多虧了這位大家伙——盾構機。

仿生學的妙用

第一眼看到盾構機，你可能會覺得它長得像一條長長的蟲子，而它的靈感，還真是來自一種叫船蛆的動物。船蛆長得像蠕蟲，但它實際上是一種貝類。它會用頭部的貝殼鉆進木頭里。木頭吸水會膨脹，為了保護自己不被擠壓，同時也是減少摩擦，船蛆會分泌黏液在洞壁形成一層堅硬的石灰質管殼。

在18世紀末，英國人想在泰晤士河河底修一條隧道，但傳統的施工方法很容易造成漏水和坍塌，存在很大的安全隱患。為了解決這個難題，法國工程師布魯諾爾模仿船蛆，發明了盾構施工法，通過在挖開的洞內放置圓筒來保護挖掘的人。隨著挖掘進程，圓筒向前移動，后邊就對挖好的部分進行加固，有效地防止洞內塌方，這就是盾構機的原型。后來，人們在此基礎上不斷創新，最終演變成如今的巨型“機械長龍”。

前進！吞石削泥

盾構機是怎么工作的呢？我們從它主要的工作步驟依次講起。

預測地質：地下的情況十分復雜，盲目挖掘可能遭遇坍塌、巖爆、巖溶等地質災害，因此在盾構機地下掘進之前，工程師需要對地質進行探測。

掘進：通過強勁的液壓馬達驅動頭部巨大的刀盤旋轉，盾構機將石頭和泥土一點點切削下來，同時向前推進。

排土：被切削下來的渣土會通過長長的皮帶輸送機運送到盾構機的最后方，再通過豎井吊運至地面，裝車運走。

管片安裝：所謂管片，就是一片有弧度的水泥板子，在工廠提前生產好，由運輸車直接運到挖開的洞穴處，再由機械手臂安裝在隧道壁上，最終圍繞洞穴一周拼接成一個水泥圓筒。

隧道建設：水泥圓筒只是隧道的雛形，無法達到安全支撐起隧道的效果，還需要進行防水處理和加固處理。最后，還要將隧洞的下方填起來，鋪成平直的路面。

“牙口”不一般

盾構機刀盤上的刀有許多種，它們各司其職，有的負責打頭陣松動地層，擊碎卵石；有的負責滾壓破碎巖石；有的負責切削軟土；還有的負責清除邊緣的渣土。

在不同的地質情況下，工人會調整刀盤上刀的種類、數量與布置位置，以獲得最佳的掘進效果。比如在開挖硬巖時，就布置更多的滾刀。另外，在刀具磨損嚴重時，盾構機也會換刀，以確保其“牙口”一直好。

盾構機家族優等生

“南湖號”：它的刀盤是特殊的方形，因此叫作矩形盾構機。南湖號是我國制造出的世界最大的矩形盾構機，它寬14.82米、高9.446米，能夠一次挖出3車道。

“蒙華號”：它的形狀更加奇特，是世界首臺馬蹄形盾構機。它挖出來的隧道，上邊是圓的，下邊是平的，與修好的隧道形狀一樣。也就是說，“蒙華號”能夠使隧道一次成型，施工效率大大提升。

“京華號”：我國迄今研制的、直徑最大的盾構機，開挖直徑達16.07米，整機長150米，總重量4300噸，是一條鋼鐵巨獸。