鋼鐵穿山甲

盾構(gòu)機(jī)被稱作“工程機(jī)械之王”，可以穿山越嶺、過(guò)江跨海，是衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平的重要標(biāo)志。對(duì)于種類繁多的地下工程來(lái)說(shuō)，盾構(gòu)機(jī)是必不可少的掘進(jìn)利器。今天，全球每10臺(tái)盾構(gòu)機(jī)中就有7臺(tái)來(lái)自中國(guó)。

下面，我們就來(lái)了解一下這個(gè)鋼鐵穿山甲——盾構(gòu)機(jī)吧！

盾構(gòu)機(jī)都有啥功能

盾構(gòu)機(jī)在地下修建隧道時(shí)，需要考慮的是如何將土石挖下來(lái)、排出去和對(duì)隧洞周邊的支護(hù)，所以盾構(gòu)機(jī)的主要功能分別是開挖、出渣和支護(hù)。盾構(gòu)機(jī)修建一條隧道，需要先將它的牙齒——“刀盤”緊壓在要開挖的土石面上，然后通過(guò)旋轉(zhuǎn)刀盤將前方的土石“吃進(jìn)”肚子內(nèi)，最后再將這些渣石通過(guò)盾構(gòu)機(jī)底部的排渣通道排出。當(dāng)挖出了隧洞的空間后，盾構(gòu)機(jī)都有啥功能我們就需要考慮如何及時(shí)地對(duì)隧洞進(jìn)行加固，不然隧道周邊的土石就會(huì)塌入隧道內(nèi)，這就需要用到管片。管片是隧道的最內(nèi)層屏障，起到抵抗外部水土壓力的作用。它就像是隧道的“盔甲”，具有很高的強(qiáng)度，盾構(gòu)機(jī)將它拼裝成圈以完成對(duì)隧道周邊的支護(hù)。

盾構(gòu)機(jī)能分多少類

盾構(gòu)機(jī)主要分為土壓平衡盾構(gòu)機(jī)和泥水平衡盾構(gòu)機(jī)，以及異形盾構(gòu)機(jī)、敞口盾構(gòu)機(jī)、雙模式盾構(gòu)機(jī)等機(jī)型。土壓平衡盾構(gòu)機(jī)就像是盾構(gòu)界的“多面手”，它的功能十分強(qiáng)大。但在富水地層條件下修建隧道時(shí)，因土壓平衡盾構(gòu)機(jī)無(wú)法阻止前方的地下水進(jìn)入到隧道內(nèi)，所以工程師又發(fā)明了泥水平衡盾構(gòu)機(jī)。相比于土壓平衡盾構(gòu)機(jī)，泥水平衡盾構(gòu)機(jī)在修建隧道的過(guò)程中施工工序較為復(fù)雜，所以它一般常用于穿江越海隧道的修建。

盾構(gòu)機(jī)在地下怎么前進(jìn)和轉(zhuǎn)彎

盾構(gòu)機(jī)在地下前進(jìn)時(shí)，需要盾構(gòu)司機(jī)像開汽車一樣，根據(jù)前方的“路況”控制速度和方向。和汽車不同的是，盾構(gòu)機(jī)只能按照規(guī)劃的“單行道”前進(jìn)，而且只能前進(jìn)不能后退。盾構(gòu)機(jī)前進(jìn)時(shí)，向前推進(jìn)的千斤頂為它提供動(dòng)力。汽車通過(guò)踩油門控制速度，盾構(gòu)機(jī)則通過(guò)調(diào)節(jié)“電位計(jì)旋鈕”控制速度，它是盾構(gòu)機(jī)的“油門”，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)旋鈕就是踩油門加速，逆時(shí)針就是松油門減速。

汽車通過(guò)方向盤控制方向，盾構(gòu)機(jī)則是通過(guò)調(diào)節(jié)千斤頂?shù)纳扉L(zhǎng)、收縮來(lái)控制方向。例如，當(dāng)它向左轉(zhuǎn)彎時(shí)，這就需要縮短左側(cè)的千斤頂，同時(shí)伸長(zhǎng)右側(cè)的千斤頂，通過(guò)這樣的操作可以實(shí)現(xiàn)盾構(gòu)機(jī)轉(zhuǎn)彎的角度。由于盾構(gòu)機(jī)體積和重量都是汽車的幾百倍，所以它的每一個(gè)動(dòng)作都非常慢。盾構(gòu)機(jī)就像火車一樣只能轉(zhuǎn)大彎，所以它要走很遠(yuǎn)的路才能完成轉(zhuǎn)彎。它的前進(jìn)速度非常慢，每小時(shí)只能前進(jìn)1～2米，每次轉(zhuǎn)彎都需要很長(zhǎng)時(shí)間才能完成。

漆黑地下盾構(gòu)機(jī)的“眼睛”

盾構(gòu)機(jī)在漆黑的地下掘進(jìn)，不僅需要向左向右轉(zhuǎn)彎，有時(shí)還需要爬坡下坡，就需要有一雙明亮的“眼睛”才能指明前進(jìn)的方向。這雙“眼睛”叫做導(dǎo)向系統(tǒng)，它主要由測(cè)量機(jī)器人和激光靶組成。其中，激光靶固定安裝在盾構(gòu)機(jī)的前部，測(cè)量機(jī)器人則安裝在位于盾構(gòu)機(jī)后部的隧道壁上，它不會(huì)隨著盾構(gòu)機(jī)的前進(jìn)而移動(dòng)。

當(dāng)盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行隧道修建時(shí)，測(cè)量機(jī)器人會(huì)向前方的激光靶發(fā)射一道激光，激光靶就像一個(gè)精準(zhǔn)的“三角尺”，可以準(zhǔn)確測(cè)量出激光發(fā)射的角度，然后計(jì)算機(jī)再根據(jù)這個(gè)角度計(jì)算出盾構(gòu)機(jī)在漆黑地下盾構(gòu)機(jī)的“眼睛”地層中的空間方位，同時(shí)在計(jì)算機(jī)的界面上會(huì)出現(xiàn)一個(gè)類似“紙飛機(jī)”的標(biāo)志，它向哪個(gè)方向偏轉(zhuǎn)就代表盾構(gòu)機(jī)是向這個(gè)方向轉(zhuǎn)彎。為了測(cè)量更加精準(zhǔn)，導(dǎo)向系統(tǒng)每2秒鐘就會(huì)對(duì)盾構(gòu)機(jī)的方向進(jìn)行一次測(cè)量。當(dāng)盾構(gòu)機(jī)與測(cè)量機(jī)器人到達(dá)一定距離后，還需要將測(cè)量機(jī)器人向前移動(dòng)，保證機(jī)器人能夠?qū)⒓す獍l(fā)射至激光靶。通過(guò)導(dǎo)航系統(tǒng)的精準(zhǔn)定位，每條隧道的修建誤差可以控制在幾毫米以內(nèi)。