這是一個沉重的話題，就像今天我國芯片技術被封鎖一般，盾構機在當年也被其他國家聯(lián)合封鎖過，值得慶賀的是，我國科學家在被技術封鎖的困境之下，突破重重障礙，最終成功研發(fā)出了享有“地下蛟龍”美譽之稱的盾構機！

1953年至今，我國在盾構機領域，從“一無所有”到如今占據(jù)全球三分之二的市場，僅僅用了67年！

這篇文章有點長，我想盡可能多寫點關于盾構機的知識，揭開我國盾構機的崛起之路，其中的坎坷應當時刻牢記。

當然文中也會解答“為什么盾構機不能用來挖火車隧道，反而可以挖地鐵隧道？”

盾構機有多么重要？

以前挖隧道都是靠蠻力，就是用大錘不斷敲擊巖石，全程都是人工，就算24小時不休息，一天也就挖個1~2米。

后面采用的是風鎬挖掘，利用壓縮空氣震碎巖石，但這挖掘速度每天也就6~8米。

1825年，第一代盾構機正式投入應用，英國為之歡呼，這意味著他們的綜合國力將會得到顯著提升，因為盾構機的挖洞速度，是以前的8~10倍！

本來一個為期50個月的工程，現(xiàn)在只要5~6個月即可，這意味著他們不僅可以節(jié)省大量人工，而且還能在有限的時間中，建造更多工程！

然而盾構機涉及到力學、光學、機械、土木、電氣、液壓、傳感等學科，綜合國力不強，根本造不出來，所以盾構機是衡量一個國家地下施工裝備制造水平的重要標志。

盾構機對于基礎建設的作用，就跟光刻機跟芯片之間的關系一樣！

我國的基建速度能如此之快，也是得益于盾構機帶來的便捷。

盾構機的發(fā)明史

有一天，工程師布魯諾爾十分煩惱，因為快速挖掘隧道的難題一直無法攻克，突然他靈光一閃，想到了令航海人都十分頭疼的鑿船貝。

以前都是木船，而鑿船貝是一種生活在木頭中的蛆，它會從內(nèi)部不斷破壞木質結構，其臭名昭著程度堪比白蟻。

布魯諾爾立刻找來幾條鑿船貝，并且日夜觀察它們的一舉一動，突然他開悟了，挖掘隧道也能用鑿船貝的這套方法！

靈光如泉涌的布魯諾爾立即開始研發(fā)，最終發(fā)明了第一代盾構機（手掘式）。

盾構機的工作原理

盾構機的本質是一個圓柱體，在力的推動下對前方土壤進行挖掘，前面的刀盤能高效切開泥土及巖石，外層的“盾”既能保護內(nèi)部組織配件，又能臨時支撐還沒有襯砌的隧洞。

整個盾構機由由掘進、同步注漿、出渣、渣土改良、拼裝、密封、導向等系統(tǒng)組成。

你可以理解為，前面在“吃土”，中間在“加工”，后方在“襯砌”，整個過程行云流水。

盾構機的核心技術就是刀盤驅動系統(tǒng)，它由電機、減速器、主軸承等組成，其中主軸承是整個驅動系統(tǒng)的核心。

在幽暗的地下，盾構機主要靠毫米級激光導航技術，因為光線是直的，所以當中軸線上的感應器，感應到激光時，就會循著光線的方向一直挖，當然工程師也可以分次多段調整方向。

中國盾構機的崛起：從“一無所有”到“占據(jù)全球2/3市場”

我們是在1953年開始使用盾構機，但在那會，我國還沒有盾構機，所以只能向其他國家購買，而那會主導全球盾構機市場的，基本都是西方國家。

以前單純靠人力挖隧道，一個是慢，另一個就是容易出事故。

所以為了提高基礎建設速度，減免不必要的犧牲，我國只能向其他國家購買盾構機，比如1996年，我國為了快速修建秦嶺隧道，只能花7億向德國購買2臺盾構機，1996年的7億是什么概念……可我們又有什么辦法呢。

事情還不止于此，雖然在盾構機的發(fā)力下，挖掘速度有明顯提升，但很快盾構機就出現(xiàn)了問題，估計買過來的質量本來就不怎么好，后來沒辦法，只能喊國外維修員過來修。

結果維修員所有的開銷都要由我們報銷，氣人的是，往往一個簡單的故障，磨磨蹭蹭的浪費了很多時間，嚴重影響施工進度，最氣人的是，他們在維修時，禁止讓我國工程師在一旁觀看。

自己買的設備，找人來修，維修費昂貴、維修時間長暫且不說，關鍵還不讓主人家在一旁看，簡直沒處說理去……

不過總的來講，秦嶺隧道在使用了盾構機后，工程大幅度提前完成，但老是被人“卡住脖子”也不是個事，于是我國開始自主研發(fā)盾構機，并且把此研發(fā)項目加入“863計劃”。

2004年，經(jīng)過專家的不懈努力，終于造出了“先行號”樣機。

2006年，“先行2號”正式批量生產(chǎn)。

2008年，我國成功研發(fā)第一臺擁有自主產(chǎn)權的復合式盾構機“中國中鐵一號”，從此打破了其他國家的技術封鎖！

2012年，“天和一號”打破其他國家的壟斷局面。

此后我國繼續(xù)加大研發(fā)盾構機力度，不管是硬巖掘進機、泥水平衡盾構機還是土壓平衡盾構機，都成為了全球名列前茅的存在。

2019年，我國首次向法國出口兩臺大直徑土壓平衡盾構機。

今時今日，我國盾構機在國際市場上大放異彩，牢牢占據(jù)著全球2/3的市場，從“一無所有”到“盾構機出口大國”，我們僅僅用了67年！

相信不久的將來，我國芯片技術也能突破重重封鎖，同樣像盾構機一樣，在全球市場中大放異彩！

為什么盾構機不能用來挖火車隧道，反而可以挖地鐵隧道？

其實對于“盾構機”的理解，國際跟國內(nèi)略有不同，國際上對于盾構機是廣義上的理解，而我國習慣把適用于軟土地層的隧道掘進機，稱之為“盾構機”，用于巖石地層的隧道掘進機，稱之為全斷面硬巖隧道掘進機（TBM）。

盾構機為什么不適合用來挖火車隧道？

火車隧道穿過的是山體，巖層堅硬厚實，地質結構復雜，有時候還會面臨涌水、巖爆、斷裂帶等問題，其實盾構機或TBM要挖，也能挖，但是沒必要。

火車隧道距離很短，犯不著用盾構機、TBM，而且光運輸就是個難題，有些荒山僻嶺的，怎么把機器運過去？

現(xiàn)在基本上都是爆破法，周邊沒多少居民、郊外存放炸藥安全、審批難度低，可能爆破法最后也就花個幾千萬，然而盾構機、TBM光造價就數(shù)億，完全得不償失，主要是隧道距離太短了，沒有地鐵幾十公里那么長，沒必要用盾構機或者TBM

盾構機為什么適合用來挖地鐵隧道？

地鐵隧道多建造于人類活動范圍之內(nèi)，周圍建筑物居多，地下還有各種電線水管，爆破法不適合，而且稍有差池，影響甚大！

盾構機就能完美解決這些難點，雖然盾構機成本高達數(shù)億，但地鐵隧道往往一挖就是幾十公里，從成本上來說，使用盾構機更合算，而且速度還快。

此外，施工人員在盾構機的保護下，安全性得到了保障，地下又都是軟土，盾構機在下面施工，并不會對地面造成較大影響，甚至你站在地面，渾然不知腳下有這么一個龐然大物在運作。

所以從施工難度、經(jīng)濟效益等綜合因素考慮，地鐵隧道適合盾構機，火車隧道適合爆破法。