“钢铁蚯蚓”——盾构机

◆果实 辑

不论是地铁还是隧道建设，都离不开盾构机。盾构机全名为盾构隧道掘进机，是一种专门用于隧道挖掘的工程设备，制造难度极大。目前只有德国、日本、美国、法国等极少数国家能够生产制造盾构机，当然也包括中国。

前段时间，中国首台超大直径盾构机“振兴号”在常熟下线，这个大家伙全长135 米，仅刀盘直径就超过了15 米，总重更是达到了4000 吨。

船蛆带来灵感

说出来你可能不信，盾构机的发明灵感来自一种不怎么常见、令人觉得恶心的生物——船蛆。船蛆是一种软体动物，寄生在木材内部，靠木屑为食，在世界各地的海洋中都有分布，对船舶等木材设备有很强的破坏力。厉害的是，它们还能分泌一种黏液形成保护壳，以抵抗木板受潮后发生的膨胀。

哥伦布第四次出海到牙买加时，船队被猖狂的船蛆毁掉了一半船只，以致于不得不停靠在牙买加附近的一个小岛上。更悲催的是，船员与岛上的居民发生了冲突，岛上居民不给他们提供淡水和食物，当时哥伦布可能恨死船蛆了。而就是这种生物为布鲁诺尔带来了灵感。

中国首台超大直径盾构机“振兴号”（图/新华网）

18 世纪末，英国人计划在伦敦地下修建一条横贯泰晤士河的隧道，然而，以当时的技术水平，这简直比登天还难！

1798 年，泰晤士河隧道工程进入操作阶段，但由于多种难以克服的困难，工程被迫中断。法国工程师布鲁诺尔是一个有心人，一直惦记着泰晤士河隧道工程问题。一个偶然的机会，他发现船蛆的打洞行为很有意思。他认真研究这种行为，从中受到启发，设计出世界上最早的盾构机原理图，并在英国申请了专利。

1818 年，布鲁诺尔又设计了全断面螺旋挖掘式密封外壳，并完善了盾构机的内部结构。这套设备看起来是一个圆柱体，但内部有着相当复杂的机械设备。挖掘时设备由千斤顶推动向前，为了防止塌方，上方还设计了金属套筒支撑岩体，同时金属套筒下方单独进行设计，方便衬砌施工。

布鲁诺尔对自己的盾构施工法信心满满，随后，他被任命为泰晤士河隧道工程的工程师。1823 年，布鲁诺尔制成了世界上第一台盾构机。

盾构机被应用于隧道工程

1825 年，布鲁诺尔研发的盾构机被应用于泰晤士河隧道工程，据史料记载，这台盾构机宽11.4 米，断面高6.8 米。作为第一条跨河隧道，泰晤士河隧道刚开始时施工还是比较顺利的。

不过很快就遇到了大麻烦，由于盾构机挖掘时地下沼气进入隧道被照明灯点燃，造成了不小的人员伤亡，施工不得不终止。布鲁诺总结失败的教训，再一次对盾构机进行改进。1835 年，经过改良的盾构机投入使用。1843 年，泰晤士河隧道建成。

泰晤士河隧道是世界上第一条采用盾构技术挖掘的隧道，它的建成意义重大。为表彰布鲁诺尔对泰晤士河隧道的巨大贡献，维多利亚女王授予他爵士爵位。时至今日，泰晤士河隧道仍是伦敦地下交通的重要组成部分，每天仍有数以千计的人穿过隧道。

布鲁诺尔发明的盾构机是人类历史上隧道施工的一大技术突破，其技术原理为现代盾构机设计奠定了基础。