隧道,現(xiàn)代文明的隱形動(dòng)脈,支撐著從高速旅行和城市交通到供水和公用設(shè)施輸送的一切。說到地鐵、高速公路或地下公用設(shè)施的隧道挖掘,人們通常認(rèn)為的只是一臺(tái)簡單的“挖掘機(jī)”,但實(shí)際情況遠(yuǎn)比這復(fù)雜得多。如今用于隧道掘進(jìn)的主要機(jī)械是隧道掘進(jìn)機(jī)(TBM)或多功能隧道掘進(jìn)機(jī),但其具體應(yīng)用很大程度上取決于地質(zhì)條件和項(xiàng)目規(guī)模。

1. 隧道掘進(jìn)機(jī)(TBM)
對(duì)于穿越巖石或穩(wěn)定土層的大型隧道,TBM 無疑是最佳選擇。這種體型龐大、由計(jì)算機(jī)控制的機(jī)器常被戲稱為“鼴鼠”,它本身就是一個(gè)工廠,能夠同時(shí)進(jìn)行隧道的挖掘和襯砌。
2. 盾構(gòu)機(jī)
在沙土或黏土等松軟、含水的地層中,會(huì)使用一種盾構(gòu)機(jī)的變體,通常稱為軟土盾構(gòu)機(jī)或土壓平衡式盾構(gòu)機(jī) (EPBM)。其主要區(qū)別在于密封的盾構(gòu)。旋轉(zhuǎn)刀盤被封閉在一個(gè)加壓艙內(nèi)。通過精確控制艙內(nèi)挖掘土的壓力,機(jī)器可以平衡外部地層和水的壓力,從而有效地保持隧道掌子面的穩(wěn)定,防止坍塌或塌陷。泥漿式盾構(gòu)機(jī)是另一種變體,它將泥土與膨潤土泥漿混合,以控制壓力并通過液壓系統(tǒng)輸送物料。
3. 掘進(jìn)機(jī)
對(duì)于較小的隧道、非圓形剖面或復(fù)雜的混合地層地質(zhì)條件,則需要使用另一種機(jī)器:掘進(jìn)機(jī)。這是一種更靈活的履帶式挖掘機(jī),其動(dòng)臂上安裝有刀盤,可以靈活地開挖特定形狀的隧道。與一次性掘進(jìn)整個(gè)工作面的隧道掘進(jìn)機(jī)(TBM)不同,掘進(jìn)機(jī)分段掘進(jìn)巖土。雖然在長而直的隧道中,掘進(jìn)機(jī)的掘進(jìn)速度較慢且自動(dòng)化程度較低,但它具有更高的靈活性和更低的初始成本,因此非常適合礦山開發(fā)、短公路隧道和地下洞室的建設(shè)。
4. 多功能隧道掘進(jìn)機(jī)
藍(lán)海多功能隧道掘進(jìn)機(jī)(隧道挖掘機(jī))專為隧道非爆破開挖而設(shè)計(jì),適用于高度為5.8~8米的隧道。它集成了高頻破碎、軟土快速開挖、輪廓修整和噴灑抑塵等功能。在IV級(jí)和V級(jí)圍巖條件下,其綜合開挖效率可達(dá)50立方米/小時(shí),有效控制超挖和欠挖,降低滑坡的發(fā)生率。
5. 鉆爆法--鑿巖鉆車
雖然鉆爆法并非使用單一機(jī)器,但它仍然是一種至關(guān)重要的技術(shù),尤其是在隧道掘進(jìn)機(jī)(TBM)經(jīng)濟(jì)性較差或隧道路徑不規(guī)則的情況下,在非常堅(jiān)硬的巖層中尤為如此。該方法使用一組機(jī)器:強(qiáng)大的液壓鑿巖鉆機(jī)在巖面上鉆出精確的孔洞,然后將炸藥填充其中。在清理場(chǎng)地并引爆炸藥后,使用裝載機(jī)和自卸卡車運(yùn)走破碎的巖石。雖然與TBM掘進(jìn)相比,鉆爆法對(duì)周圍環(huán)境的破壞更大、速度更慢、安全風(fēng)險(xiǎn)更高,但它具有無與倫比的靈活性,并且往往是偏遠(yuǎn)山區(qū)唯一可行的方法。