第208章 盾构机
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虽然说理由有些勉强，并且明显漏洞百出，但是小毛他们一行还是“被善意”地顺利地进入施工现场，并且得到了林树同学父亲、杨工程师的悉心“接待”。
这时候，工地正在开挖建造盾构机的施工井。
杨工介绍说，采用盾构法施工时，首先要在隧道的始端和终端开挖基坑或建造竖井，用作盾构及其设备的拼装井和拆卸井。特别长的隧道，还应设置中间检修工作井。其中，拼装和拆卸用的工作井，其建筑尺寸应根据盾构装拆的施工要求来确定。拼装井的井壁上设有盾构出洞口，井内设有盾构基座和盾构推进的后座。
延安东路隧道西起延安东路福建中路口，东至陆家嘴路、杨家宅路口，全长2261米，设计为双车道。
前年11月，国家批准工程立项。今年8月，3号竖井，也就是现在看到的盾构拼装井破土动工。
他说，这条隧道，是上海连接浦东与浦西，跨越黄浦江的一条主要道路，被列为国家重点工程，是上海的第二条隧道。对上海的发展将起到举足轻重的作用。
一旁的空地上，盾构机庞大的机身一分为三，前部的切口环、中部的支撑环以及后部的盾尾，都已经运到了工地。
这是小毛第一次看到所谓的盾构机，如果只是从散落在地上的这三段的外形上看，他觉得更像是一个巨大的钢管机。
通过介绍才知道，盾构机，全名叫盾构隧道掘进机，是一种隧道掘进的专用工程机械，具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能，涉及地质、土木、机械、力学、液压、电气、控制、测量等多门学科技术，而且要按照不同的地质，可以进行“量体裁衣”式的设计制造，可靠性要求极高。
杨工说，盾构机的所谓”盾“是指保持开挖面稳定性的刀盘和压力舱、支护周围土体的盾构钢壳，所谓“构”是指构成隧道衬砌的管片和壁后注浆体。
盾构法施工是一个非常复杂的工程过程。盾构机既是一种施工机具，也是一种强有力的临时支撑结构。
使用盾构机，一边可以控制开挖面及周围土体不发生坍塌失稳，一边可以进行隧道掘进、出渣，并在机内拼装管片形成衬砌、实施壁后注浆。工人将在管片厂提前预制好的一片片盾构管片运送到施工现场，通过龙门吊，将管片吊入盾构始发井。然后盾构搬运车将管片运送进隧道，由盾构机对管片进行拼装完成，最终形成隧道。
“盾构机是只能前进不能后退的，它会挖到下一个地铁站或竖井，完成任务后再吊出地面。”林树在一旁说道。
小毛一一仔仔细细看过。盾构机的最前面部分是机头，上面是一个圆形的巨大刀盘，刀盘上装有刀片，刀片有好几种，以应付不同的土层地质。
杨工说，盾构机的前部主机有点像一个巨大的电动刮须刀，只不过它刮的是泥土而不是胡子。
工作时盾如机靠着机身内千斤顶给予的动力向前推动，旋转刀盘掘开土层。挖掘土层的同时用混凝土环管片贴牢，防止土层塌陷，每次掘进一环1.2米长。每掘进一环，就安装一环的环管片。
盾构机的原理说说简单，但实际工作时非常复杂，所以掘进速度会很慢。“按照黄浦江这一段的地下土质情况，顺利的情况下，预计平均每天可以掘进差不多八米的样子。”
“那它挖出来的土，又到哪里去了？”“四眼”问。
经过杨工指点，小毛他们才明白过来。
原来，盾构机内部装备有专门的出土系统。盾构机的刀盘后方有一个专门收集渣土的土仓，用来盛装盾构机切削下来的泥土。在土仓的后面装有螺旋输送机和传输皮带，可以不断地把土仓中的泥土运送到盾构机后部的拖车中去。
杨工说，盾构机掘出来的土会被收集起来，经过处理后就像“牙膏”一样，由螺旋运输机输送到装载泥土的车辆上，运到地面上去。
小毛想了想，问：“那，盾构机在掘进过程中，相对应的地面会不会被拱起来？”
杨工呵呵一笑笑，说：“你这问题很专业。一般情况下，刀盘掘进到哪里，地面都会出现微小的隆起，刀盘过后，又会沉降下来。隆起的幅度一般在1厘米，所以对地面不会产生什么影响。掘进后，随着环管片贴牢，土地承载能力丝毫不会减弱。”
他说：“另外，通过控制掘进速度，可以把隆起的幅度控制在更小的幅度，甚至只有几毫米。这样的幅度，对地上建筑不会产生影响，对道路出行更不会产生影响。”
“四眼”笑了笑，又问：“那么，盾构机是怎样被发明出来的呢？”
杨工说，关于盾构机的发明，还真有一个鲜为人知的故事呢。
用盾构法修建隧道已有 160余年的历史。最早进行研究的是法国工程师布鲁诺尔。
一个偶然的机会，他发现了一种船蛆的钻洞行为很有意思。
这种巨型船蛆生活在一个硬壳内，以木材为食，用一个阀门状的器官进食，并且有两个虹吸管吸水和排水。
布鲁诺尔仔细地观察了船蛆在船通体中的钻洞行为，并发现它还会从体内分泌一种液体涂在孔壁上形成保护壳，以抵抗木板潮湿后发生的膨胀。
于是他从这个现象中获得了灵感，在1818年开始研究盾构法施工。
泰晤士河隧道是世界上第一条采用盾构技术挖掘的隧道，因此是隧道工程史上一个具有重大意义的里程碑。泰晤士河隧道长约合396米，高约合23米。如今，泰晤士河隧道已成为伦敦地铁系统的一部分，每天有数以千计的伦敦人匆忙地穿过这条绚丽的隧道。同时，泰晤士河隧道还成为了一个举世瞩目的公共景点。
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。
至今，盾构机作为一种隧道掘进的专用工程机械，广泛用于地铁、铁路、公路、市政、水电等隧道工程。
国内的盾构机开发和应用起步于1953年，东北阜新煤矿首次用手掘式盾构修建疏水巷道，从而揭开了国内盾构机从无到有的历史。
现在正在修建的延安东路黄浦江水底道路隧道，水下段和部分岸边深埋段也将采用盾构法施工。
杨工说，盾构法施工之所以得到广泛使用，特别是在在松软含水地层中修建埋深较大的长隧道，往往具有技术和经济方面的明显优越性：
安全开挖和衬砌，掘进速度快；盾构的推进、出土、拼装衬砌等全过程可实现自动化作业，施工劳动强度低；不影响地面交通与设施，同时不影响地下管线等设施；穿越河道时不影响航运，施工中不受季节、风雨等气候条件影响，施工中没有噪音和扰动，等等。
这一次，小毛他们在工地待了差不多有小半天的时间，总算是把盾构这个复杂的问题弄明白了七七八八。
眼前的这一切，他忽然间想起政治学课本上刚学过的一句话，科学技术是第一生产力。
虽然说理由有些勉强，并且明显漏洞百出，但是小毛他们一行还是“被善意”地顺利地进入施工现场，并且得到了林树同学父亲、杨工程师的悉心“接待”。
这时候，工地正在开挖建造盾构机的施工井。
杨工介绍说，采用盾构法施工时，首先要在隧道的始端和终端开挖基坑或建造竖井，用作盾构及其设备的拼装井和拆卸井。特别长的隧道，还应设置中间检修工作井。其中，拼装和拆卸用的工作井，其建筑尺寸应根据盾构装拆的施工要求来确定。拼装井的井壁上设有盾构出洞口，井内设有盾构基座和盾构推进的后座。
延安东路隧道西起延安东路福建中路口，东至陆家嘴路、杨家宅路口，全长2261米，设计为双车道。
前年11月，国家批准工程立项。今年8月，3号竖井，也就是现在看到的盾构拼装井破土动工。
他说，这条隧道，是上海连接浦东与浦西，跨越黄浦江的一条主要道路，被列为国家重点工程，是上海的第二条隧道。对上海的发展将起到举足轻重的作用。
一旁的空地上，盾构机庞大的机身一分为三，前部的切口环、中部的支撑环以及后部的盾尾，都已经运到了工地。
这是小毛第一次看到所谓的盾构机，如果只是从散落在地上的这三段的外形上看，他觉得更像是一个巨大的钢管机。
通过介绍才知道，盾构机，全名叫盾构隧道掘进机，是一种隧道掘进的专用工程机械，具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能，涉及地质、土木、机械、力学、液压、电气、控制、测量等多门学科技术，而且要按照不同的地质，可以进行“量体裁衣”式的设计制造，可靠性要求极高。
杨工说，盾构机的所谓”盾“是指保持开挖面稳定性的刀盘和压力舱、支护周围土体的盾构钢壳，所谓“构”是指构成隧道衬砌的管片和壁后注浆体。
盾构法施工是一个非常复杂的工程过程。盾构机既是一种施工机具，也是一种强有力的临时支撑结构。
使用盾构机，一边可以控制开挖面及周围土体不发生坍塌失稳，一边可以进行隧道掘进、出渣，并在机内拼装管片形成衬砌、实施壁后注浆。工人将在管片厂提前预制好的一片片盾构管片运送到施工现场，通过龙门吊，将管片吊入盾构始发井。然后盾构搬运车将管片运送进隧道，由盾构机对管片进行拼装完成，最终形成隧道。
“盾构机是只能前进不能后退的，它会挖到下一个地铁站或竖井，完成任务后再吊出地面。”林树在一旁说道。
小毛一一仔仔细细看过。盾构机的最前面部分是机头，上面是一个圆形的巨大刀盘，刀盘上装有刀片，刀片有好几种，以应付不同的土层地质。
杨工说，盾构机的前部主机有点像一个巨大的电动刮须刀，只不过它刮的是泥土而不是胡子。
工作时盾如机靠着机身内千斤顶给予的动力向前推动，旋转刀盘掘开土层。挖掘土层的同时用混凝土环管片贴牢，防止土层塌陷，每次掘进一环1.2米长。每掘进一环，就安装一环的环管片。
盾构机的原理说说简单，但实际工作时非常复杂，所以掘进速度会很慢。“按照黄浦江这一段的地下土质情况，顺利的情况下，预计平均每天可以掘进差不多八米的样子。”
“那它挖出来的土，又到哪里去了？”“四眼”问。
经过杨工指点，小毛他们才明白过来。
原来，盾构机内部装备有专门的出土系统。盾构机的刀盘后方有一个专门收集渣土的土仓，用来盛装盾构机切削下来的泥土。在土仓的后面装有螺旋输送机和传输皮带，可以不断地把土仓中的泥土运送到盾构机后部的拖车中去。
杨工说，盾构机掘出来的土会被收集起来，经过处理后就像“牙膏”一样，由螺旋运输机输送到装载泥土的车辆上，运到地面上去。
小毛想了想，问：“那，盾构机在掘进过程中，相对应的地面会不会被拱起来？”
杨工呵呵一笑笑，说：“你这问题很专业。一般情况下，刀盘掘进到哪里，地面都会出现微小的隆起，刀盘过后，又会沉降下来。隆起的幅度一般在1厘米，所以对地面不会产生什么影响。掘进后，随着环管片贴牢，土地承载能力丝毫不会减弱。”
他说：“另外，通过控制掘进速度，可以把隆起的幅度控制在更小的幅度，甚至只有几毫米。这样的幅度，对地上建筑不会产生影响，对道路出行更不会产生影响。”
“四眼”笑了笑，又问：“那么，盾构机是怎样被发明出来的呢？”
杨工说，关于盾构机的发明，还真有一个鲜为人知的故事呢。
用盾构法修建隧道已有 160余年的历史。最早进行研究的是法国工程师布鲁诺尔。
一个偶然的机会，他发现了一种船蛆的钻洞行为很有意思。
这种巨型船蛆生活在一个硬壳内，以木材为食，用一个阀门状的器官进食，并且有两个虹吸管吸水和排水。
布鲁诺尔仔细地观察了船蛆在船通体中的钻洞行为，并发现它还会从体内分泌一种液体涂在孔壁上形成保护壳，以抵抗木板潮湿后发生的膨胀。
于是他从这个现象中获得了灵感，在1818年开始研究盾构法施工。
泰晤士河隧道是世界上第一条采用盾构技术挖掘的隧道，因此是隧道工程史上一个具有重大意义的里程碑。泰晤士河隧道长约合396米，高约合23米。如今，泰晤士河隧道已成为伦敦地铁系统的一部分，每天有数以千计的伦敦人匆忙地穿过这条绚丽的隧道。同时，泰晤士河隧道还成为了一个举世瞩目的公共景点。
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。
至今，盾构机作为一种隧道掘进的专用工程机械，广泛用于地铁、铁路、公路、市政、水电等隧道工程。
国内的盾构机开发和应用起步于1953年，东北阜新煤矿首次用手掘式盾构修建疏水巷道，从而揭开了国内盾构机从无到有的历史。
现在正在修建的延安东路黄浦江水底道路隧道，水下段和部分岸边深埋段也将采用盾构法施工。
杨工说，盾构法施工之所以得到广泛使用，特别是在在松软含水地层中修建埋深较大的长隧道，往往具有技术和经济方面的明显优越性：
安全开挖和衬砌，掘进速度快；盾构的推进、出土、拼装衬砌等全过程可实现自动化作业，施工劳动强度低；不影响地面交通与设施，同时不影响地下管线等设施；穿越河道时不影响航运，施工中不受季节、风雨等气候条件影响，施工中没有噪音和扰动，等等。
这一次，小毛他们在工地待了差不多有小半天的时间，总算是把盾构这个复杂的问题弄明白了七七八八。
眼前的这一切，他忽然间想起政治学课本上刚学过的一句话，科学技术是第一生产力。