出品：科普中國
作者：劉鑫（中國科學技術大學）
監制：中國科普博覽
1997年，當中國著手修建秦嶺隧道之時，技術的局限迫使我們不得不向德國求助，購入兩臺價值3.5億元的盾構機，甚至這兩臺機器還不是新機。它們頻繁的故障如同一道道難以逾越的鴻溝，每一次都需要等待遠道而來的外國工程師前來修復，這不僅延緩了工程的進展，也深深刺痛了每一個中國工程師的心。
再到修建港珠澳大橋之際，我們再次面臨了技術封鎖的嚴峻考驗。德國威爾特公司開出了天價——一臺盾構機竟要價7億元人民幣！不僅如此，德國專家還傲慢地斷言：“再給中國工程師一百年，他們也造不出盾構機！”這不僅是經濟上的重壓，更是對我們國家尊嚴的極大侮辱。
我們下定決心自主研發！就在2008年，我國首臺具有自主知識產權的復合式盾構機——中鐵1號，誕生了！
2008年4月25日，“中國中鐵1號”盾構機在河南新鄉下線
（圖片來源：北京日報）
盾構機，又名盾構隧道掘進機，是一種集高科技于一體的隧道掘進專用工程機械。顧名思義，在工作中，盾構機采用“盾構法”進行工作，“盾”，即“保護”，指它的盾殼，“構”，即“構筑”，指管片拼裝。可以簡單理解為：一個圓柱體鋼組件，沿著隧洞軸線一邊向前推進，一邊對土壤進行挖掘。它的殼體對挖掘出的還未襯砌的隧洞段可以起到臨時支撐的作用，承受周圍土層的壓力，有時還會承受著地下水壓并將地下水擋在外面。
盾構機工作原理
（圖片來源：百度百科）
而“盾構法的靈感”我們可以從一位自然界的小巧建筑師——“船蛆”的身上來揭秘。船蛆是一種生活在海洋中的軟體動物，它們以木材為食，能夠在木板中鉆洞并居住其中。
船蛆
（圖片來源：poi-australia網站）
船蛆的前端尖銳且布滿鋸齒的殼，是它穿透木板、開辟空間的利器。這一構造與盾構機前端的巨大刀盤非常相似，而盾構機也就是利用巨大刀盤像一條鋼鐵長龍一樣轉入地下，一邊旋轉著腦袋一邊“吃掉”巖石和泥土。
盾構機的設計靈感最初是由法國工程師布魯諾爾在18世紀末從船蛆鉆洞現象中獲得的。布魯諾爾觀察到船蛆在鉆穿木板時，會分泌液體涂在孔壁上，形成堅韌的保護殼，抵抗木板潮濕后的膨脹，以防被壓扁。這一自然現象激發了他的靈感，提出了盾構機掘進隧道的原理，并據此設計的“開放型手掘盾構機”獲得了英國專利。
當我們將視線轉到盾構機的中后部，我們會發現其結構的復雜性和精巧性。盾構機的中后部集成了前盾和后盾的堅固保護，以及一個至關重要的液壓驅動系統，其中的液壓千斤頂是它動力的源泉，正如船蛆強健體段中的肌肉纖維。同時，為了讓隧道更加穩固，盾構機每前進一段距離，將會自動在隧道內壁上拼裝一環混凝土管片，而襯砌管片與隧道壁之間的空隙也要用灰漿填充，保持整體內襯層的穩定性，并防止水向隧道滲漏。
船蛆（圖片來源：藍色動物學）
在探討廢物處理方面，盾構機與船蛆之間展現了一種令人驚嘆的共鳴。盾構機內置的高效傳送帶系統，能夠在掘進過程中迅速清理產生的大量廢棄物，確保作業現場的清潔與高效。而船蛆，這種生活在海洋中的軟體動物，同樣擁有高效的廢物處理機制。它們通過身體后部的特殊管道，將代謝廢物迅速排出體外，保持身體內部的清潔，這種自然界的精妙設計，不僅有助于船蛆在惡劣環境中生存，也為人類提供了寶貴的生物啟發。
中鐵隧道局大盾構機全家福
（圖片來源：澎湃）
如今，中國的盾構機不僅能夠穿山越嶺，還能穿江越海，廣泛應用于各類隧洞修建工程，甚至在中俄天然氣輸送項目中，成功完成了長江盾構工程。這一系列成就，不僅展示了中國盾構機技術的卓越性能，更體現了中國在基礎設施建設領域的強大實力。
“騏躍號”盾構機
（圖片來源：文匯報）
2012年，中鐵裝備的第一臺盾構機走出國門，開啟了中國盾構機國際化的新篇章。隨后的幾年里，中鐵裝備逐漸成為世界知名的盾構機行業領先者，產品遠銷多個國家和地區，贏得了國際市場的廣泛認可和贊譽。
我國盾構機將到世界盾構機的發源地和制造強國修地鐵
（圖片來源：科技日報）
從無到有，從弱到強，中國盾構機的發展歷程，是一段充滿挑戰與輝煌的奮斗史。這一過程不僅彰顯了中國的自主研發實力和創新精神，更展現了中國智慧和民族精神的磅礴力量。正如盾構機在地下穩行不輟，中國在科技創新的道路上也堅定前行，筑就了國家的堅實脊梁。
上一篇：用它的樹葉擦了屁股，士兵疼到自殺
下一篇：返回列表
【免責聲明】本文轉載自網絡，與科技網無關。科技網站對文中陳述、觀點判斷保持中立，不對所包含內容的準確性、可靠性或完整性提供任何明示或暗示的保證。請讀者僅作參考，并請自行承擔全部責任。