小编语盾构机在隧道掘进中的“进化”随着多模式盾构在隧道掘进中的使用日益频繁；随着东西方对盾构机的革新各具特色；随着日前法国布依格推出的配备于盾构机上的机械设备吸引眼球——可以看出，盾构机正在隧道掘进中占据越来越重要的地位。近年来，隧道工程中越来越多地采用盾构机掘进，以代替原本的传统掘进方法。随着盾构机的不断革新，这一设备正在成为解决各类隧道施工难题的“全能选手”。针对不同的施工情况，各类盾构也在进行不同的“进化”——多模式盾构一台可以自由变换模式的盾构并非全新概念，但是现有的新技术有助于减少盾构模式变换的时间，并且同时优化盾构机的施工效率。其中，马来西亚吉隆坡的KV地铁线隧道可谓是较为典型的例子：隧道的大部分位于喀斯特石灰岩层内，该地层含有众多溶洞、裂纹和裂隙以，容易造成渗水与坍塌，带来极大的施工风险。复杂的地层环境因此，技术人员吸取了以往SMART隧道工程的教训，研制了全球第一台可变密度的双模式盾构机。马来西亚吉隆坡KV地铁线隧道所使用的盾构机该盾构既能按照土压平衡模式、也能以泥水模式推进，采用的膨润土也可以按照地层的不同情况来调整密度，成功解决了在马来西亚的喀斯特石灰岩这一极其复杂的地层中掘进的难题。放眼欧洲，土耳其一座水电工程中也同样使用了多模式盾构。该工程的硬岩地层中夹杂软土，因此，施工方使用了罗宾斯XRE双模式盾构，该盾构可以从硬岩掘进模式转换为土压平衡模式，盾构具有的双护盾大刀盘可以选择单向或双向旋转，单向用于硬岩掘进，双向则用于土压平衡；盾构的驱动装置也允许在硬岩条件下内采用高速和低扭矩掘进，而在土压平衡模式时则采用高扭矩和低速。XRE双模式盾构此外，罗宾斯XSE型双模式盾构（从泥水模式转换到土压平衡模式）当前也正在装配，这台盾构将送到阿塞拜疆的巴库地铁工地上进行隧道掘进。XSE双模式盾构然而，对于大多数的双模式/多模式盾构来说，问题在于模式的转换需要多长时间，而这取决于盾构的大小和刀具的构形；一台直径10m的盾构进行模式转换一般需要3到7天，可是，如果一台盾构在工程中每次都要花一个星期进行模式变换，它真的可以称作“双模式盾构”吗？Jacob超大直径盾构10年前，使用一台直径13m以上的盾构机是个疯狂的想法，而现在，直径超过13m的盾构已稀松平常。目前，全球最大直径的盾构是海瑞克S-泥水加气压平衡盾构，其直径达17.6m，于年11月在香港屯门隧道完成了首次掘进任务。海瑞克S-泥水加气压平衡盾构同时，几乎一样大，却因已超过2年的停机而更为“出名”的直径17.45m土压平衡盾构Bertha号，目前刚刚结束了其抢修，重新踏上了掘进的征程，完成了隧道第环。抢修井内的“Bertha”海瑞克曾计划为俄罗斯圣彼得堡1km长奥罗夫斯基隧道供应一台19.25m泥水加气压平衡盾构，但最终因为财政问题而取消。隧道的直径是否越大越好，大直径隧道与盾构机所带来的巨大成本增长是否值得，也已成为饱受争议的问题。Jacob应对超高水压越来越大规模的隧道通常也会带来巨大的挑战，例如隧道深度加大会使得地下水压增大。高水压下的典型工程要数伊斯但布尔的亚欧隧道，位于博斯普鲁斯海峡之下，13.7m直径的海瑞克泥水加气压平衡盾构在年8月取得了贯通，克服了高达11bar的水压。亚欧隧道使用的盾构机盾构采用了“常压换刀”技术，这个技术年曾经在德国易北河隧道工程中使用，即从大刀盘的中空轮辐内调换刀具，可以极大地缩短换刀时间。然而，最高水压的记录由海瑞克7.18m直径用于在密德湖3号隧道的盾构机所保持，最大水压力达14bar。美国密德湖3号隧道中使用的盾构机隧道路线穿过坚硬和疏松的岩石地层，并通过地下水压达14bar的区域。利用可变换模式的盾构机，盾构机得以应对工作面上不断变化的地质条件。在未来，纽约的Rondout-West支线隧道工程可能还会打破这一纪录，罗宾斯最近为其生产的一台盾构预即将开始挖掘，最高可以承受高压达30bar的水压，并且根据需求在盾构机上增加人行闸，表现令人期待。Jacob盾构配套设备随着盾构本身的不断改变，盾构的配套设备也在随着技术的革新而不断更新。今年，布依格在屯门隧道中使用的盾构机上配备的诸多机械设备令人耳目一新：Mobydic系统安装于盾构机刀盘上，使用高灵敏传感器来记录盾构刀盘各项参数：如盾构机每个刀具所承受的力，刀盘旋转速度以及刀盘温度等；通过无线设备进行实时数据传输，最终连接至计算机分析系统，不仅可以记录掘进数据，分析刀盘磨损情况，并且可通过数据计算反映出掘进中遭遇的阻碍（如木桩，孤石），并且能分析出混合地层的实际环境，绘制出前方地层情况模拟图，制定相应的施工计划，最终反馈给盾构机。机械蛇型臂结构与人类手臂类似，驱动它们强健“肌肉”的其实是安装在其背部和连接“肌肉”及“关节”的“肌腱”上，钢索作为“肌腱”，用来控制机械臂的驱动器均位于机械臂的基部。机械臂末端可以选装各种设备，如摄像机、照明设备、切割设备或高压水枪等，可以清理刀盘，消除堵塞。Telemach机器人Telemach是一个全新设备，是一台专门用于更换刀具的机器人，可以在盾构开挖仓内部将已经磨损的刀头拆卸，施工人员更换新的刀头后，再由其安装到盾构机上。自从盾构机发明以来，就一直在进行不断的革新与发展，时至今日，盾构法已经成为隧道掘进中无法替代的重要方法。相信随着技术的不断进步，更多先进的技术会得到应用，我们今后还将会看到更多令人惊喜的新型盾构，让我们拭目以待！

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