作为一个从地下高速穿行的交通工具,地铁给人的感觉已经很神奇了,要是再了解一下地铁的修建过程,你会感到更神奇。
不知大家有没有注意,地铁站挖的那么深,为什么修的时候不见有泥土运出来呢?挖空了那么大的地方,泥土都去哪了呢?
隧道挖掘技术促进泥土消耗大家熟知的传统地下工程修建法,是直接从地面挖洞,移走土方,植入钢筋结构,撑起整个隧道后,再回填泥土,恢复路面。这种修建方法,就能看到大量的泥土从地下挖出来运走。
但这种方式非常麻烦,而且耗时,光是拉土方的车都不知要来回运送多少趟。所以后来人们发明了一种叫“穿芯”的挖掘方法,不用再为那些泥土发愁,也大大地缩短了工期。
穿芯施工适用于挖地下隧道、山体隧道,还有水下隧道。整个工程不用人工挖掘,但需要用到造价不菲的盾构机。
盾构机顾名思义,是使用盾构法进行钻挖的隧道专用工程机。开工位置确定后,盾构机便在岩石和泥土中向前推进,从严丝合缝的地下为地铁打出一条通道来。
穿芯法同样也会挖出大量的泥土,只不过这些泥土不是工程废料,而是挖出来后再使用到修建地铁隧道上。
传统挖隧道的方法最怕遇到的是塌方危险,但有了盾构机,便不用再担心这个问题。盾构机有坚硬的外壳和特殊的构造,能在地下空间中起到支撑作用,并且还能自产自销,一边挖掘隧道,一边消耗挖出来的泥土。
盾构机是一个横向放置的圆柱体钢结构组件,像动物界的打洞高手一样在地下作业。想象一下穿山甲、耳廓狐、鼹鼠等,是怎么挖洞给自己建豪宅的,就基本能明白盾构机是怎么挖隧道的。
简单来讲,盾构机就是一个可以移动的大型钢筒,头部装有刀片。刀片被合理分布在一个大圆盘上,在盾构机前进时,圆盘高速转动,锋利的刀片便会凿开前方的泥土和石头,将它们切割成小块,并把一部分的泥石挤压到四周。
这些被高度挤压的泥石可以加固周围的隧道壁,这样一来,盾构机在挖掘的过程中就消耗掉一些泥土了,一举两得。
没消耗完的泥土则收集起来,等修完地下工程需要回填的时候使用。这种就地取材的回填方式不仅节约了地铁修建的成本,还缩短了工期。
别看挖隧道的时候能挖出很多泥土,实际上挖出来的不一定够加固隧道壁和回填用,说不定还得从其他地方运送额外的泥土来修建隧道。
如果地铁全部修完,挖出的泥土还没用完,再运到合适的地方去处理。比如给建设绿化带的地方做栽培土壤,或者给其他的施工地使用。
人们觉得没看到过地铁施工现场往外运送泥土,一是因为施工现场有高高的围栏,二是因为大多数城市白天禁止渣土车在城区内行驶,于是它们只能在夜深车少的晚上往城外拉泥土。
大国重器的心酸发展史了解了盾构机在地铁建设中的作用,我们再来浅说一下盾构机。中国是世界上出了名的基建狂魔,但曾经因为盾构机,我们被德国卡过脖子。
1997年,我国要在秦岭中开辟一条隧道修建铁路,可没有盾构机,想在秦岭这样的大山中打出一条通路相当于痴人说梦话,使用传统方法挖掘,一铲子一铁锹的挖,那得修到猴年马月去?
于是,国家花了7个亿,从德国人手里高价买了两台盾构机,而是还是二手货。7亿元,这个价贵的离谱,但不买不行,德国人根本不愁卖,还嘲讽中国100年也别想自己造出盾构机来。
不过,聪明勤奋的中国人可不会就这么随便给外人看扁,我们硬是花了10年时间,自己研发出了盾构机,不仅解决了自家的基建难题,还有富余的出口,用夯实的技术生生打破了德国人的市场垄断。
2002年,我国把研发盾构机添加到了863计划中,2008年,第一台全国产盾构机成功诞生。
2012年,成都修地铁时,专家们特意用国产盾构机和进口盾构机搞了个比赛,想看看中国造的技术跟外国技术有多大差别。
结果,我们自己的盾构机完全比得上进口的。最关键的是,国产盾构机的售价才2500万,当年的7亿元可以买28台了。
国产盾构机的诞生,是中国工程史上飞跃似的进步,更是给外人最有力的回击。现在,中国造盾构机已经出口到21个国家,拿下了三分之二的国际市场份额,成为盾构机销量最好的国家。
盾构机解决了地铁修建中很大一部分困难,但是有些泥土挖出来后,好像也没见过工人动手把它们从地下运到地上来呢?
那是因为还有一个工程神器——泥泵,它是一种离心式泵,专门吸排泥浆,在河道作业中常见。它将泥土吸入管道中,直接从地下运到地面上,根本不用再靠工人废力气。管道连接着渣土车,装上就走,省时省力,还避免了渣土掉落累积成地面垃圾。
中国地铁成就不凡正是因为有了这些先进的设备,才让我国的地铁发展近年来突飞猛进。据国家交通部发布的城市轨道交通数据显示,截止2022年底,我国共有43个城市开通了地铁。
上海地铁里程更是达到了825公里,傲居全国地铁里程数第一的城市,地铁里程甚至比纽约这样的国际大都市还长。除了上海,我国还有6个城市地铁里程在500公里以上。南京、重庆这样的大城市虽然没上500公里的榜,但地铁里程也超过了400公里。
中国在轨道交通方面的技术现在居于世界前列,中国中车造的列车已经出口到了美国和欧盟国家。
曾经在基建上被外国技术卡脖子的时代一去不复返,将来,还会有更多的中国制造科技产品在国际市场上拿下份额,坐稳前排交椅。
届时,不仅挖地下隧道看不到旧方式运送泥土,说不定还有更令人惊叹的高科技现世,再次震惊全世界。