机械长龙，穿山过海

沉舟舟

在城市里，地铁四通八达，让我们出行变得更加方便。在江海之下，隧道在水里延伸，成为桥梁之外的另一种选择。那你知道，这些穿山过海的洞子，是怎么建成的吗？相信我，肯定不是用铲子挖的。答案是多亏了这位大家伙——盾构机。

仿生学的妙用

第一眼看到盾构机，你可能会觉得它长得像一条长长的虫子，而它的灵感，还真是来自一种叫船蛆的动物。船蛆长得像蠕虫，但它实际上是一种贝类。它会用头部的贝壳钻进木头里。木头吸水会膨胀，为了保护自己不被挤压，同时也是减少摩擦，船蛆会分泌黏液在洞壁形成一层坚硬的石灰质管壳。

在18世纪末，英国人想在泰晤士河河底修一条隧道，但传统的施工方法很容易造成漏水和坍塌，存在很大的安全隐患。为了解决这个难题，法国工程师布鲁诺尔模仿船蛆，发明了盾构施工法，通过在挖开的洞内放置圆筒来保护挖掘的人。随着挖掘进程，圆筒向前移动，后边就对挖好的部分进行加固，有效地防止洞内塌方，这就是盾构机的原型。后来，人们在此基础上不断创新，最终演变成如今的巨型“机械长龙”。

前进！吞石削泥

盾构机是怎么工作的呢？我们从它主要的工作步骤依次讲起。

预测地质：地下的情况十分复杂，盲目挖掘可能遭遇坍塌、岩爆、岩溶等地质灾害，因此在盾构机地下掘进之前，工程师需要对地质进行探测。

掘进：通过强劲的液压马达驱动頭部巨大的刀盘旋转，盾构机将石头和泥土一点点切削下来，同时向前推进。

排土：被切削下来的渣土会通过长长的皮带输送机运送到盾构机的最后方，再通过竖井吊运至地面，装车运走。

管片安装：所谓管片，就是一片有弧度的水泥板子，在工厂提前生产好，由运输车直接运到挖开的洞穴处，再由机械手臂安装在隧道壁上，最终围绕洞穴一周拼接成一个水泥圆筒。

隧道建设：水泥圆筒只是隧道的雏形，无法达到安全支撑起隧道的效果，还需要进行防水处理和加固处理。最后，还要将隧洞的下方填起来，铺成平直的路面。

“牙口”不一般

盾构机刀盘上的刀有许多种，它们各司其职，有的负责打头阵松动地层，击碎卵石；有的负责滚压破碎岩石；有的负责切削软土；还有的负责清除边缘的渣土。

在不同的地质情况下，工人会调整刀盘上刀的种类、数量与布置位置，以获得最佳的掘进效果。比如在开挖硬岩时，就布置更多的滚刀。另外，在刀具磨损严重时，盾构机也会换刀，以确保其“牙口”一直好。

盾构机家族优等生

“南湖号”：它的刀盘是特殊的方形，因此叫作矩形盾构机。南湖号是我国制造出的世界最大的矩形盾构机，它宽14.82米、高9.446米，能够一次挖出3车道。

“蒙华号”：它的形状更加奇特，是世界首台马蹄形盾构机。它挖出来的隧道，上边是圆的，下边是平的，与修好的隧道形状一样。也就是说，“蒙华号”能够使隧道一次成型，施工效率大大提升。

“京华号”：我国迄今研制的、直径最大的盾构机，开挖直径达16.07米，整机长150米，总重量4300吨，是一条钢铁巨兽。