# 地铁隧道是怎么挖出来的

土压平衡盾构机如何在城市地下同步挖土与拼装管片

By 薇薇

Topic: Machines

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## Transcript

### 1. 城市脚下的“地下巨龙”

街上车来车往，高楼安然矗立。就在地下约二十米深处，一台直径六米多的盾构机正一边挖土、一边砌墙，悄悄修出地铁隧道。拖动画面可以转着看。

剖面里的蓝线是地下水位。盾构机像一条钢铁巨龙，整条机器加上后配套可长达上百米。

### 2. 盾构机的六大部件

把钢壳变透明，就能看到里面：最前面是旋转刀盘，后面是密封土仓，斜着向上的是螺旋输送机，一圈推进千斤顶，中间是管片拼装机，尾部是一环环混凝土管片。

亮橙色高亮的就是正在介绍的部件，会依次点亮。

### 3. 第一步：旋转破土，土压平衡

刀盘每分钟大约转一圈，上面的合金刮刀和滚刀把前方的泥土和岩石切碎。碎土挤满刀盘后的密封土仓，仓里的土压力正好顶住前方的水土压力，地面就不会塌陷。

红色箭头是前方的水土压力，蓝色箭头是土仓的支撑压力，两者保持平衡，大约一到三个大气压。

### 4. 第二步：螺旋排渣

土仓底部的碎土进入旋转的阿基米德螺旋输送机，像挤牙膏一样被一点点向上推出，落到后方的皮带机上运出隧道。螺旋转快一点，仓里的土就少一点，压力也随之降低。

司机正是靠调节螺旋机的转速，让“挖进来的土”和“排出去的土”一样多。

### 5. 第三步：千斤顶推进

一圈推进液压千斤顶的脚靴紧紧蹬住身后已经拼好的混凝土管片环，把数百吨重的盾构机整体向前推进一点五米，正好是一环管片的宽度。

整机推力可达一千多吨。千斤顶不是推泥土，而是借身后的隧道衬砌“借力”前进。

### 6. 第四步：拼管片，盾尾注浆

千斤顶分批缩回让出空间，拼装机用真空吸盘抓起弧形管片，从底部向顶部依次拼合。最后，楔形的封顶块K块从内侧沿隧道方向推入顶部缺口，锁住整环。盾尾喷口同时把砂浆注进管片外的缝隙。

一环由六块组成：三块标准块、两块邻接块和一块封顶块。管片外侧约十四厘米的缝隙被砂浆填满，地面才不会下沉。

### 7. 微距：封顶块与滚刀

靠近看两个关键瞬间。封顶块像楔子一样，从后往前滑进两块邻接块之间，越推越紧。滚刀在刀盘转动时压在岩面上滚过，把岩石压出裂缝，一块块崩落。

封顶块是整环里最小的一块，两侧做成斜面，推入后整环就锁死了。

### 8. 完整循环：削土、推进、拼管片、注浆

拖动时间轴，把一个完整循环从头看到尾：刀盘削土，千斤顶推进一点五米，拼装一整环管片，砂浆填满缝隙。然后周而复始，隧道就一环一环向前延伸。

真实工地上一个循环大约一个多小时，每天能前进十几米。

### 9. 明挖法与盾构法

另一种修地铁的办法是明挖法：封路，从地面挖一个大深坑，修好结构再填回去。盾构法在地下暗挖，边挖边砌墙，地面车流照常，旁边的高楼也毫发无损。切换两种方法比较一下。

明挖法适合较浅的车站；穿过繁华街区的长隧道，多用盾构法。