“上天有神舟，下海有蛟龍，入地有盾構(gòu)?！?/p>

地下隧道曾是很多重大工程施工的難點(diǎn)，而盾構(gòu)機(jī)的出現(xiàn)，解決了這一難題。

讓我們一起去領(lǐng)略盾構(gòu)機(jī)的神奇之處吧！

?矩形頓面盾構(gòu)機(jī)（供圖/周偉）

盾構(gòu)機(jī)靈感來自船蛆

中國(guó)古人在開鑿山洞或巖石時(shí)，常用火將巖石燒得通紅，再用涼水澆注，巖石熱脹冷縮就會(huì)爆裂、脫落。后來，出現(xiàn)了鐵錘、鐵釬（qiān）等工具，但施工效率低下。隨著機(jī)械工具及施工技術(shù)的不斷發(fā)展，出現(xiàn)了風(fēng)鉆、風(fēng)鎬、注漿機(jī)、掘進(jìn)機(jī)、隧道機(jī)等眾多設(shè)備。

盾構(gòu)機(jī)是專門用于隧道掘進(jìn)的工程機(jī)械，簡(jiǎn)單地講就是在掘進(jìn)隧道的過程中，給隧道構(gòu)建一個(gè)結(jié)實(shí)的外殼。龐然大物般的盾構(gòu)機(jī)鉆進(jìn)山里或地層下，鉆出來后一條完整的隧道就建好了。

令人意想不到的是，盾構(gòu)機(jī)的設(shè)想其實(shí)來源于船蛆。200多年前，法國(guó)工程師布魯諾爾觀察到船蛆在木質(zhì)船體中的鉆洞行為。他發(fā)現(xiàn)，船蛆會(huì)從體內(nèi)分泌一種液體，并將液體涂抹在木板的孔壁上，形成保護(hù)硬殼，以抵抗木板潮濕后發(fā)生的膨脹。布魯諾爾從中得到靈感，提出了盾構(gòu)掘進(jìn)隧道的設(shè)想。

穿越山河湖海的“利器”

盾構(gòu)機(jī)的全稱是盾構(gòu)隧道掘進(jìn)機(jī)，被廣泛應(yīng)用在地鐵、鐵路、公路、市政、水電等隧道工程中，具有自動(dòng)化程度高、節(jié)省人力、施工速度快、一次成洞、不受氣候影響等諸多優(yōu)點(diǎn)。

不同的盾構(gòu)機(jī)大小不同，重量、長(zhǎng)度也不同，刀盤尺寸要求也不一樣。盾構(gòu)機(jī)一般長(zhǎng)度在50米至180米之間，總重量在45噸至7000噸之間，刀盤直徑在2米至17米之間。

在使用盾構(gòu)機(jī)施工前，需要先建造工作井。盾構(gòu)機(jī)的各個(gè)部分在井下被依次組裝起來。

盾構(gòu)機(jī)在前進(jìn)時(shí)，靠身后的液壓桿向前頂進(jìn)。刀頭將泥土、巖石碾碎，渣土被“吃”進(jìn)盾構(gòu)機(jī)的“肚子”里，再?gòu)耐羵}(cāng)經(jīng)過螺旋輸送機(jī)、皮帶機(jī)，運(yùn)至渣土運(yùn)輸車，最后運(yùn)到隧道外。同時(shí)，通過注漿和管片砌襯，為挖好的隧道、地道加固定型，形成永久性結(jié)構(gòu)?！岸堋迸c“構(gòu)”分步進(jìn)行，一條龍作業(yè)，可謂穿越山河湖海的“利器”。

漫漫探索路

中國(guó)盾構(gòu)機(jī)經(jīng)歷了很長(zhǎng)一段時(shí)間的探索之路。

20世紀(jì)90年代，在西康鐵路秦嶺隧道施工中，中國(guó)花費(fèi)重金從德國(guó)引進(jìn)了兩臺(tái)二手全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)（TBM）。兩臺(tái)設(shè)備從北口和南口相對(duì)掘進(jìn)，大大提高了隧道施工掘進(jìn)的速度。

通過對(duì)先進(jìn)技術(shù)引進(jìn)、消化、吸收，中國(guó)對(duì)盾構(gòu)設(shè)備技術(shù)有了新的認(rèn)識(shí)，在探索和學(xué)習(xí)中培養(yǎng)了一批科學(xué)技術(shù)人才，為日后中國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)和技術(shù)保障。

2008年4月，中國(guó)第一臺(tái)自主研發(fā)的復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)問世，這標(biāo)志著中國(guó)掌握了這一領(lǐng)域的核心技術(shù)，開啟了盾構(gòu)機(jī)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展序幕。同年，中國(guó)研發(fā)的泥水平衡盾構(gòu)機(jī)投入城市地鐵建設(shè)。此后，中國(guó)還創(chuàng)新研發(fā)了單圓、多圓（包含雙圓和三圓）以及矩形頓面盾構(gòu)機(jī)（異形盾構(gòu)機(jī)）。如今，中國(guó)的盾構(gòu)機(jī)已銷往意大利、法國(guó)、波蘭等多個(gè)國(guó)家和地區(qū)。

管片安裝好后，也會(huì)給盾構(gòu)機(jī)向前推進(jìn)提供作用力。管片拼裝的同時(shí)，盾構(gòu)機(jī)會(huì)向管片外部空間注漿填空。需要第二道混凝土加固層時(shí)，這一步驟也在同時(shí)施工——人工在隧道中貼上防水膜，加固時(shí)先澆筑隧道底部，再澆筑隧道兩側(cè)，最后通過拱橋澆筑拱頂部分。圖為二次加固后的隧道（供圖/周偉）

中國(guó)研發(fā)的盾構(gòu)機(jī)直徑還在不斷加大，并向著智能化方向發(fā)展——可預(yù)測(cè)有害氣體，檢測(cè)隧道中的氧氣含量、暗河涌水、巖爆（地下工程開挖過程中由于應(yīng)力釋放等出現(xiàn)圍巖表面自行松弛破壞并噴射出來的現(xiàn)象）等。不斷創(chuàng)新的盾構(gòu)機(jī)為中國(guó)建設(shè)發(fā)展提供了有力的保障，也向世界展現(xiàn)了中國(guó)建設(shè)的神奇魅力！

?施工中，盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)、渣土運(yùn)出、管片安裝、防水層鋪設(shè)、管壁二次加固澆筑等工序都是同步進(jìn)行的，一氣呵成。圖為北京清華園隧道（供圖/周偉）