响当当的“争气机”

• 2023-07-30 10:07:07 来源：科普时报

(资料图)

7月17日，由铁建重工和中铁十四局共同研制的超大直径高铁隧道“英雄号”盾构机，在湖南长沙下线。“英雄号”盾构机整机长约134米，开挖直径达14.8米，将应用于天祥大道盾构隧道工程，为隧道掘进提供关键装备。

时间回溯到1997年，在秦岭挖掘一条铁路隧道时，施工方按当时的方法必须先用炸药崩山，然后上千名工人再挖上八九年的时间才能完成。那么有没有更快的办法呢？当然有，如果用盾构机能让整个工期缩短5个月。可是，当时的中国盾构机需要从国外进口，两台二手盾构机，对方开出天价，这让施工方很无奈。

什么是盾构机？它的全称是隧道掘进机，之所以称之为盾构机，就在于它主要由“盾”和“构”两部分组成。其中，“盾”指的是前方的刀盘以及盾壳，主要作用是向前推进和防御，而“构”则是管片衬砌和注浆，主要作用是构建隧道和加固，这就好像我们一边在建房屋一边在装修，整个工期自然也就缩短了。

这种盾构机在地下是如何工作的？在掘进过程中，盾构机前方的泥土会被旋转的刀盘切割并搅碎，随后进入土舱。土舱内的渣土经螺旋传送机的输送会来到地面的渣土池，其中一部分质量较好的渣土还会被制成隧道的管片，至此“盾”的任务也就圆满完成了。

接下来将由“构”完成管片的拼装。管片会由双头机车运送至连接处，再由拼装机的真空吸盘吊起放入预定的拼装位置，与此同时会有螺栓对其进行连接，以及千斤顶对其进行定位，这样整环的管片拼装也就完成了。为了确保隧道的绝对安全，在掘进过程中还会用浆液对管片外部与土体之间产生的间隙进行填充，从而形成坚硬的“金钟罩”，以此保证隧道严丝合缝不塌陷。

2002年，中国将隧道掘进列入国家863计划，成为国家重点工程，虽然起步较晚，但如今已实现弯道超车。

2020年9月27日，画有京剧脸谱的“京华号”盾构机在湖南长沙下线，身高150米，相当于7节地铁车厢，腰围直径16.07米，甚至比五层楼还要高，体重达4300吨，约等于1100头成年大象，是真正的大国重器。

随着中国基建的影响力在全球范围不断扩大，目前中国盾构机已出口30多个国家，占据整个市场份额三分之二，正成为中国的新名片，是响当当的“争气机”。

（作者系湖南省郴州市汝城县第七中学教师，第九届全国科普讲解大赛二等奖获得者）

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