苏更林

    从“凿船贝”到“钢铁蚯蚓”

    追溯盾构机的身世，那还得从18世纪末泰晤士河隧道工程的建设说起。

    如今，泰晤士河隧道作为伦敦地铁系统的一部分，看上去也算不上什么亮眼的工程。然而，它在隧道工程史上的地位可不容小觑，因为这是人类历史上第一条采用盾构技术挖掘的隧道，是一个具有里程碑意义的科技事件。

    在200多年以前，挖掘土石工程还处于“锹挖肩挑、打钎放炮”的时代。想要在伦敦地下修建跨河隧道简直比登天还难!1798年，工程刚开工就被迫中断了，原因就是遇到许多难以克服的困难。

    法国工程师布鲁内尔对泰晤士河隧道工程十分上心，然而在这些困难面前也不得不退却下来。看来，工程的突破离不开装备的创新。一个偶然的机会，布鲁内尔发现一种叫作“凿船贝”的船蛆的钻洞行为非常有趣。这是一种在木制船舶上穴居并危害船舶的软体动物，对木制船舶有极大的破坏性。布鲁内尔纳闷，在严酷的海水环境中，“凿船贝”能够生活得有滋有味，它是如何打洞的呢？

    以木材为食的“凿船贝”，用一个阀门状的器官进食，身上还有两个虹吸管可进行吸水和排水。它还能从体内分泌一种液体，涂在孔壁上会形成一个保护壳，可以抵抗木板吸湿后发生的膨胀。

    “凿船贝”出于适应环境的进化，启发了布鲁内尔，他据此提出了一个基于“盾构掘进”的隧道施工方案。其实，这就是开放型手掘盾构的概念原型。

    1818年，布鲁内尔完善了盾构结构的机械系统，设计采用了全断面螺旋式开挖的封闭式盾壳。一个巨大的铁壳可以用螺旋千斤顶向前推进，这个铁壳可以支撑土(岩)体防止发生塌方……鉴于布鲁内尔在盾构机领域的发明，他被任命为泰晤士河隧道工程的工程师。

    1823年，布鲁内尔拟定了伦敦泰晤士河两岸的另一条道路隧道的计划，并制成了世界上第一台盾构机。布鲁内尔发明的盾构机，简直就像一个“钢铁蚯蚓”，挖土打洞效率高多了 ......