◆果實(shí) 輯

不論是地鐵還是隧道建設(shè)，都離不開盾構(gòu)機(jī)。盾構(gòu)機(jī)全名為盾構(gòu)隧道掘進(jìn)機(jī)，是一種專門用于隧道挖掘的工程設(shè)備，制造難度極大。目前只有德國、日本、美國、法國等極少數(shù)國家能夠生產(chǎn)制造盾構(gòu)機(jī)，當(dāng)然也包括中國。

前段時間，中國首臺超大直徑盾構(gòu)機(jī)“振興號”在常熟下線，這個大家伙全長135 米，僅刀盤直徑就超過了15 米，總重更是達(dá)到了4000 噸。

船蛆帶來靈感

說出來你可能不信，盾構(gòu)機(jī)的發(fā)明靈感來自一種不怎么常見、令人覺得惡心的生物——船蛆。船蛆是一種軟體動物，寄生在木材內(nèi)部，靠木屑為食，在世界各地的海洋中都有分布，對船舶等木材設(shè)備有很強(qiáng)的破壞力。厲害的是，它們還能分泌一種黏液形成保護(hù)殼，以抵抗木板受潮后發(fā)生的膨脹。

哥倫布第四次出海到牙買加時，船隊(duì)被猖狂的船蛆毀掉了一半船只，以致于不得不?？吭谘蕾I加附近的一個小島上。更悲催的是，船員與島上的居民發(fā)生了沖突，島上居民不給他們提供淡水和食物，當(dāng)時哥倫布可能恨死船蛆了。而就是這種生物為布魯諾爾帶來了靈感。

中國首臺超大直徑盾構(gòu)機(jī)“振興號”（圖/新華網(wǎng)）

18 世紀(jì)末，英國人計(jì)劃在倫敦地下修建一條橫貫泰晤士河的隧道，然而，以當(dāng)時的技術(shù)水平，這簡直比登天還難！

1798 年，泰晤士河隧道工程進(jìn)入操作階段，但由于多種難以克服的困難，工程被迫中斷。法國工程師布魯諾爾是一個有心人，一直惦記著泰晤士河隧道工程問題。一個偶然的機(jī)會，他發(fā)現(xiàn)船蛆的打洞行為很有意思。他認(rèn)真研究這種行為，從中受到啟發(fā)，設(shè)計(jì)出世界上最早的盾構(gòu)機(jī)原理圖，并在英國申請了專利。

1818 年，布魯諾爾又設(shè)計(jì)了全斷面螺旋挖掘式密封外殼，并完善了盾構(gòu)機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。這套設(shè)備看起來是一個圓柱體，但內(nèi)部有著相當(dāng)復(fù)雜的機(jī)械設(shè)備。挖掘時設(shè)備由千斤頂推動向前，為了防止塌方，上方還設(shè)計(jì)了金屬套筒支撐巖體，同時金屬套筒下方單獨(dú)進(jìn)行設(shè)計(jì)，方便襯砌施工。

布魯諾爾對自己的盾構(gòu)施工法信心滿滿，隨后，他被任命為泰晤士河隧道工程的工程師。1823 年，布魯諾爾制成了世界上第一臺盾構(gòu)機(jī)。

盾構(gòu)機(jī)被應(yīng)用于隧道工程

1825 年，布魯諾爾研發(fā)的盾構(gòu)機(jī)被應(yīng)用于泰晤士河隧道工程，據(jù)史料記載，這臺盾構(gòu)機(jī)寬11.4 米，斷面高6.8 米。作為第一條跨河隧道，泰晤士河隧道剛開始時施工還是比較順利的。

不過很快就遇到了大麻煩，由于盾構(gòu)機(jī)挖掘時地下沼氣進(jìn)入隧道被照明燈點(diǎn)燃，造成了不小的人員傷亡，施工不得不終止。布魯諾總結(jié)失敗的教訓(xùn)，再一次對盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行改進(jìn)。1835 年，經(jīng)過改良的盾構(gòu)機(jī)投入使用。1843 年，泰晤士河隧道建成。

泰晤士河隧道是世界上第一條采用盾構(gòu)技術(shù)挖掘的隧道，它的建成意義重大。為表彰布魯諾爾對泰晤士河隧道的巨大貢獻(xiàn)，維多利亞女王授予他爵士爵位。時至今日，泰晤士河隧道仍是倫敦地下交通的重要組成部分，每天仍有數(shù)以千計(jì)的人穿過隧道。

布魯諾爾發(fā)明的盾構(gòu)機(jī)是人類歷史上隧道施工的一大技術(shù)突破，其技術(shù)原理為現(xiàn)代盾構(gòu)機(jī)設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。