小时候，知识储备不够，信息交流也没有现在这么方便，可能通过影视或者单纯的以为地铁、公路隧道等都是依靠工人伯伯们夜以继日地挖出来的，但其实早在许多年前，我国就已经开始使用盾构机来挖隧道了。可能大部分人都是第一次听说“盾构机”，它究竟是什么？又是如何工作的？今天，就让我们一起来了解一下吧。
盾构机
说起盾构机就不得不说预计将在今年完工的全球海拔最高的铁路——中尼铁路。想建成中尼铁路，就必须拦腰打通喜马拉雅山脉。喜马拉雅山地理环境复杂，不仅有高山冰川、峡谷河流，而且高寒缺氧，山上常年都有积雪，比青藏铁路的修建还要困难复杂，甚至因为其独特的地理环境，中尼铁路的时速必须保障在公里以下，在外国人眼里甚至认为这是不可能的事。而我们能在这么艰苦的环境修建铁路，主要得益于我国最新研制的处于全球领先水平的盾构机，“京华号”盾构机。
中尼铁路路线图
建造中尼铁路首要的困难就是如何在喜马拉雅山脉挖出一条可以建造铁路的隧道——“京华号”可以做到。“京华号”盾构机是我国迄今研制的最大直径泥水平衡盾构机，直径有16米，最大开挖直径可达16.07，总重量达吨，长度有米，高度比五层楼还高，刀头涂装红色京剧脸谱，代表着忠勇义烈。应用了常压换刀、伸缩主驱动、高效大功率泥水环流系统等多项核心技术，并创新搭载了管环收敛测量等多个系统装置，使隧道掘进作业转变成相对安全、高效的绿色施工模式，标志着我国在超大直径盾构领域达到世界领先水平。
“京华号”盾构机
盾构机正如它的名字，包含两部分，“即盾”和“构”。第一部分的“盾”，指的是指刀盘和盾壳，是用来突进和防御的。第二部分的“构”，则是指的注浆与管片衬砌，被用来构筑和修建。基本工作原理就是一个圆柱体的钢组件沿隧洞轴线边向前推进边对土壤进行挖掘。
盾构机的组成结构较为复杂，主要包括导向系统、掘进系统、同步注浆系统、渣土改良系统、拼装系统、密封系统等多个部分。当盾构机处于工作状态时，它自身所携带的千斤顶可以通过已成型管片来提供反力，从而向前施加一个推力，再通过刀盘旋转将掌子面土体切割下来，经过管道将渣土输送出来，衬砌由拼装机拼装管片组成，这些管片在盾构机的背后同步注浆，就可以形成永久结构，所谓的“地道”也就建造而成了。说白了就是盾构机在前进时喷出一些液体来将前方的土质软化，然后利用刀片等结构将这些土割下来，把土渣存到自己的“肚子”中，最后再将其从后端倒出来，并且在它前进的过程中，还会同时把隧道进行加固，达到一次性成型的效果。
盾构机工作示意图1
盾构机工作示意图2
隧道图
盾构机问世至今已有近年的历史，其始于英国，发展于日本、德国。之前盾构机的技术一直被外国垄断，直到3年我国才生产出第一台自主设计制造的国产盾构机。在年我国在修建秦岭隧道时，为了保障施工人员的人身安全，尽可能地缩短工期，曾经花费了七亿元的高价从德国购买了两台二手盾构机。但当机器出现问题之后，由于我们自己不具备盾构机技术，所以只能再花钱从国外邀请专家，他们坐地起价，开出每天一万块的咨询费才帮我们修理和保养这两台盾构机。在那个年代一天就要一万元，可以算得上是天价咨询了，且我们的盾构机维修进度也由他们来决定，十分不便。
为了不再限制于人，在进入21世纪之后，我国于2年将“隧道掘进机关键技术研究”列入了国家重点工程，虽然我国的盾构机技术起步比较晚，但是我们却实现了弯道超车。现在“京华号”成为领跑中国大盾构创新蝶变的生动案例，我们彻底摆脱了曾经西方国家对于我国盾构技术的垄断，扬眉吐气，并且走出国门，走向了世界舞台。
盾构机
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