機(jī)械長(zhǎng)龍，穿山過(guò)海

沉舟舟

在城市里，地鐵四通八達(dá)，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(guò)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(gòu)機(jī)。

仿生學(xué)的妙用

第一眼看到盾構(gòu)機(jī)，你可能會(huì)覺(jué)得它長(zhǎng)得像一條長(zhǎng)長(zhǎng)的蟲(chóng)子，而它的靈感，還真是來(lái)自一種叫船蛆的動(dòng)物。船蛆長(zhǎng)得像蠕蟲(chóng)，但它實(shí)際上是一種貝類。它會(huì)用頭部的貝殼鉆進(jìn)木頭里。木頭吸水會(huì)膨脹，為了保護(hù)自己不被擠壓，同時(shí)也是減少摩擦，船蛆會(huì)分泌黏液在洞壁形成一層堅(jiān)硬的石灰質(zhì)管殼。

在18世紀(jì)末，英國(guó)人想在泰晤士河河底修一條隧道，但傳統(tǒng)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(gè)難題，法國(guó)工程師布魯諾爾模仿船蛆，發(fā)明了盾構(gòu)施工法，通過(guò)在挖開(kāi)的洞內(nèi)放置圓筒來(lái)保護(hù)挖掘的人。隨著挖掘進(jìn)程，圓筒向前移動(dòng)，后邊就對(duì)挖好的部分進(jìn)行加固，有效地防止洞內(nèi)塌方，這就是盾構(gòu)機(jī)的原型。后來(lái)，人們?cè)诖嘶A(chǔ)上不斷創(chuàng)新，最終演變成如今的巨型“機(jī)械長(zhǎng)龍”。

前進(jìn)！吞石削泥

盾構(gòu)機(jī)是怎么工作的呢？我們從它主要的工作步驟依次講起。

預(yù)測(cè)地質(zhì)：地下的情況十分復(fù)雜，盲目挖掘可能遭遇坍塌、巖爆、巖溶等地質(zhì)災(zāi)害，因此在盾構(gòu)機(jī)地下掘進(jìn)之前，工程師需要對(duì)地質(zhì)進(jìn)行探測(cè)。

掘進(jìn)：通過(guò)強(qiáng)勁的液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)頭部巨大的刀盤(pán)旋轉(zhuǎn)，盾構(gòu)機(jī)將石頭和泥土一點(diǎn)點(diǎn)切削下來(lái)，同時(shí)向前推進(jìn)。

排土：被切削下來(lái)的渣土?xí)ㄟ^(guò)長(zhǎng)長(zhǎng)的皮帶輸送機(jī)運(yùn)送到盾構(gòu)機(jī)的最后方，再通過(guò)豎井吊運(yùn)至地面，裝車運(yùn)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(chǎn)好，由運(yùn)輸車直接運(yùn)到挖開(kāi)的洞穴處，再由機(jī)械手臂安裝在隧道壁上，最終圍繞洞穴一周拼接成一個(gè)水泥圓筒。

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

“牙口”不一般

盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán)上的刀有許多種，它們各司其職，有的負(fù)責(zé)打頭陣松動(dòng)地層，擊碎卵石；有的負(fù)責(zé)滾壓破碎巖石；有的負(fù)責(zé)切削軟土；還有的負(fù)責(zé)清除邊緣的渣土。

在不同的地質(zhì)情況下，工人會(huì)調(diào)整刀盤(pán)上刀的種類、數(shù)量與布置位置，以獲得最佳的掘進(jìn)效果。比如在開(kāi)挖硬巖時(shí)，就布置更多的滾刀。另外，在刀具磨損嚴(yán)重時(shí)，盾構(gòu)機(jī)也會(huì)換刀，以確保其“牙口”一直好。

盾構(gòu)機(jī)家族優(yōu)等生

“南湖號(hào)”：它的刀盤(pán)是特殊的方形，因此叫作矩形盾構(gòu)機(jī)。南湖號(hào)是我國(guó)制造出的世界最大的矩形盾構(gòu)機(jī)，它寬14.82米、高9.446米，能夠一次挖出3車道。

“蒙華號(hào)”：它的形狀更加奇特，是世界首臺(tái)馬蹄形盾構(gòu)機(jī)。它挖出來(lái)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(shuō)，“蒙華號(hào)”能夠使隧道一次成型，施工效率大大提升。

“京華號(hào)”：我國(guó)迄今研制的、直徑最大的盾構(gòu)機(jī)，開(kāi)挖直徑達(dá)16.07米，整機(jī)長(zhǎng)150米，總重量4300噸，是一條鋼鐵巨獸。