在科幻电影《流浪地球》里，由于地表温度的骤降，人类开始居住于地下。
那广阔的活动空间并不次于地面，虽然这只是科幻电影，但却正是科研人员对地下空间探索的目标。
人类对地下空间的探索是无止境的，如何让地下空间的探索更快更安全呢？
这就不得不提到本文的主角——盾构机。
一、先来看看什么是盾构机？
从横截面看上去，它像一个盾牌，所以叫“盾构机”。
所谓盾构机就是一种使用盾构法的隧道掘进机。
而盾构的施工法指的是掘进机在掘进的同时构建（铺设）隧道之“盾”（指支撑性管片），它区别于敞开式施工法。
从这种设备的整体结构看，人们更愿意叫它“地下蛟龙”。
这条“龙”的龙嘴就是最前端的切削刀盘，把地下这些泥沙石头吃进“嘴”里以后，通过“龙肚子”里的各种“消化器官”，把这些高浓度泥水里的泥沙分离，沙子排出去，剩下的泥浆输送回开挖面提供压力，否则这个开挖面就不稳定，容易坍塌。如此挖掘、排土、推进，隧道就完成了。
这种施工法集开挖、支护、出渣于一体，可以实现隧道的一次成型。
在施工过程中，地面上不用大面积拆迁，不阻断交通，施工无噪音，地面不沉降，不影响居民的正常生活。
不过，大型盾构机技术附加值高、制造工艺复杂，国际上只有欧美和日本的几家企业能够研制生产。
近几年，中国在盾构机研发领域进步迅速，不仅做到了逐渐自给自足，甚至可以将产品出口欧美发达国家。
图中这台盾构机就是中国出口到意大利的一台土压平衡盾构机，它的开挖直径有10.03米，就相当于咱们三层居民楼的高度，整个设备重达吨，往前推力可达吨。
目前我们盾构机按直径来分类，5米以下我们一般管它叫小直径盾构，从5米到8米之间一般叫常规直径盾构，8米到12米叫大直径盾构，12米以上叫超大直径盾构。
现在，中国制造的最大直径的盾构达到了15.8米，全球大概排在第五第六左右，目前全球做得最大的是17.76米。
尽管中国盾构机研发水平还未能实现全方面的超越，但在部分领域已经实现了华丽丽的领先。
为什么中国可以在短时间内实现如此重大的科研突破呢？
中国人的勤奋、聪明都是重要因素，但更重要的原因是改革开放后中国庞大的基建需要，还有中国辽阔复杂的地质状况，世界上没有任何一个国家或地区可以因地制宜地满足中国的需求。
中国被称为世界地质博物馆，盾构机是一个典型的量体裁衣的装备，不同的地质环境要配备不同的设备，要根据地层和水压来设计不同的掘进方式并匹配不同形式的刀盘。
我们把隧道掘进机的类型大致按照施工的地质条件分成三类，在软土里面施工的叫土压平衡盾构机，在一些富水的砂卵石地层施工的叫泥水平衡盾构机，在山里挖岩石的隧道叫硬岩平衡盾构机。
正是中国多样复杂的地质环境“逼迫”中国在盾构机领域由跟随者变为了引领者。
今天，*哥要带着大家了解一下中国盾构机发展史上那些不得不说的标杆性工程，它们都经受住了哪些考验呢？
二、汕头海湾隧道——最具挑战性的水下大直径盾构工程
汕头海湾隧道是中国第一条地处8度抗震设防烈度区的超大直径海底盾构隧道。
盾构机在掘进过程中需要穿越复杂地层，隧道下部有大量高强度的孤石，还有三段共计米的基岩凸出段，地质复杂，施工难度大，安全风险高，被业界称为最具挑战性的水下大直径盾构工程。
汕头市海湾隧道，为双向六车道，由双孔圆管组成，每孔分三层，上层是排烟通道，中间是行车通道，下层是人员疏散通道，其中盾构施工段长.5米，采用两台盾构机同时施工的办法，专门量身定制了用于海底隧道施工的超大直径泥水平衡盾构机，全长米，刀盘直接超过15米。
汕头海湾隧道的超大直径盾构机，在掘进的过程中，曾遇到上面软下面硬的特殊地质类型。
最难的是汕头海湾通道始发段，它是一个软土加石块的地层，打个比方，也就是在奶油蛋糕里面出现了极硬石子的情况。
当15.03米的刀盘在软土地层迅速作业的时候，突然遇到了石子的冲击，极易造成我们刀具的损坏，甚至脱落，所以在设计刀盘的时候，滚刀还有切刀的背部，就有了保护块的设计，这就有效地保护了刀具。
三、深圳春风隧道——最具前沿性的玩法
和汕头市海湾隧道一样，深圳市春风隧道项目采用的也是可以穿过江海的，开挖直径达到了15米以上的超大直接泥水平衡盾构机。
深圳市春风隧道工程地质条件十分复杂，它是深圳市首条采用盾构机技术施工的工程，并且是首条单洞双层构造的机动车隧道。
盾构机掘进区间将穿越11条破碎带，并将一次掘进3.6千米的岩层，是盾构法推进施工中最具挑战性的大直径盾构工程之一。
这条隧道穿越深圳繁华地段，地下空间非常紧张，有的地方要公路、铁路两用，上面跑公路，下面跑地铁，它不可能修多个隧道满足多样的需求，那就只能修成一个相对大的隧道，一次性把这个隧道分成上下两层变成四车道，所以它的施工断面就会有越来越大的趋势。
深圳市春风隧道工程全长5.08公里，采用单洞结构上下两层双向行驶，设计时速每小时60公里。
目前，深圳春风隧道是中国直径最大的盾构项目，使用的超大直径盾构机“春风号”，是一台重达吨的泥水平衡盾构机，长米，开挖直径15.8米，装机总功率超过1.15万千瓦，比“复兴号”高铁的总牵引动力还要高10%，其高达2.46万吨的强大推力是我国最大运载火箭“长征五号”的二十四倍左右。
四、云南大瑞铁路高黎贡山隧道——最高风险的硬核之作
云南大瑞铁路高黎贡山隧道是中国最长的铁路隧道，也是亚洲最长的铁路山岭隧道，采用的是“彩云号”硬岩掘进机，其刀盘开挖直径达到了9.03米，是中国目前自主研发的开挖直径最大的硬岩掘进机。
彩云号硬岩掘进机突破创新了多项关键技术以应对围岩变形、断层破碎带和岩爆、突水突泥、高地热等掘进中可能会遇到的风险。
大瑞铁路在云南大理地区，恰好在印度板块和欧亚板块挤压剧烈处，这个工程业内叫“三高”“四活跃”，地质条件复杂多变程度全国罕见。
首先是地热，也就是地下水的温度，这个隧道便达到了摄氏度，机器和作业人员都要适应这个环境。
然后是它埋深米，导致地应力很高，隧道处于一个高度挤压、褶皱的环境中，不时这里崩一点那里崩一点。
这么大的复杂地质构造，它要既要满足快速掘进的功能，同时还要快速支护起来，所以就要在推进的过程中边掘边探，快速探测前面的岩石是不是有涌水、突泥和断层，这就是快速探测、快速掘进和快速支护的三大核心能力。
五、蒙华铁路白城隧道——铁蛟龙遭遇最“软糯”的强悍对手
蒙华铁路白城隧道位于陕西省靖边县，全长米，为时速公里单洞双线电气化铁路隧道，其最大埋深81米，最小埋深7米。
白城隧道穿越了我国西北风沙地区的*土地质，具有土质松软，安全风险性大的特点。
这种地层在施工的过程当中破岩的强度不高，但却就像钻头在钻棉花的感觉，所以白城隧道大部分采用的是土压平衡盾构来进行施工。
它的技术关键就是渣土改良设计，如果设计得不好，因为泥土的粘性很强，它就会把整个刀盘面板用泥巴糊死，导致没有切削的空间。
白城隧道采用的“蒙华号”土压平衡盾构机，它的刀盘创新地采用了马蹄形断面，它是世界最大直径的异形隧道掘进机。
“蒙华号”刀盘高10.95米宽11.9米，采用了9个小刀盘共同组成一个马蹄形断面的创新组合方式，9个刀盘既可同时转动，也可单个转动，任意组合转动，不同方向转动。
年，蒙华铁路白城隧道采用大断面马蹄形的土压平衡盾构方法，首次应用于*土隧道，荣获了国际隧道协会年度技术创新项目奖，这是国际隧道界的最高奖项，被称为隧道界的“奥斯卡”。
超大直径盾构机，在众多的隧道工程项目中不断会遇到各种难以预料的复杂地质条件，随着超级盾构机直径的一步步增大，在研发设计和生产制造环节中，也必须经历一系列的挑战。
随着越来越多的盾构工程设备和盾构施工方法的创新和应用，必将为人类合理地开发和利用地下空间做出更大的贡献。
中国“地下蛟龙”也必将于世界广袤大地之下畅行盾构。