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地铁在我国城市交通中，占据着十分重要的地位，相信有不少人都好奇，地下那么大的空间，到底是怎么挖出来的？
答案就是——盾构机！
盾构机虽然体型庞大，但是它却可以在地下世界来去自如，是开发地铁不可或缺的存在。

尽管盾构机已经有150年历史了，但是各国对它的制造水平依旧参差不齐，例如美国的挖掘速度可以达到3.6米每小时，而德国可以实现6米每小时，拥有这样的速度，已经算是相当优秀了。
相较于美、德两国的盾构机，由中国制造的盾构机性能又是怎样的呢？

盾构机——打洞的神 
早在19世纪初期，盾构机就已经有了原型，法国工程师布鲁诺尔，受到船蛆的启发，发明出了盾构机的原型。
这种船蛆一般出现在船上，靠着吞食船体的木材维持生存，时间久了，船体难免变得千疮百孔，最后面临沉船的危险。
但这些小虫子不仅会打洞，还会在打洞的时候从体表分泌出一种液体来维持洞体的稳固。

布鲁诺尔正是凭借这一特点，设计了盾构机的核心功能，让盾构机在打洞的同时，完成对隧道的加固，大大增加了隧道挖掘的安全性。
1825年，凭借着最初的盾构机，英国政府在伦敦的泰晤士河下，完成了世界上第一条水下隧道的搭建。

当时的盾构机还非常原始，仅能靠着人力一点一点推进，甚至挖掘和砌墙的工作都是工人们手动完成的，往往要花费一周时间才能向前推进几米。
尽管花费了数年的时间才完成了这条隧道的建设，但原型盾构机依然在挖掘的过程中居功甚伟。

后来这项技术逐渐被人们完善，不少国家都在原型盾构机的基础上迭代更新，才有了现在的盾构机技术。
现在的盾构机不仅摒弃了人力挖掘，甚至可以像真的船蛆一样一遍挖掘一边铺设隧道内壁，保证挖出的隧道能够稳定通行，甚至还能自动调节挖掘方向。

由于受不同的地形影响，当今社会的盾构机大体分为两种，一种是适用于泥土含水量过高的“泥水式盾构机”，一般用于挖掘水下隧道，像是穿越江河，或者海底隧道都是用这种盾构机。
如果遇到整体比较干燥的地形，就需要用到“土压平衡式盾构机”，常用于城市地铁、山体隧道的挖掘。

这只是盾构机的粗略划分，实际上根据不同的挖掘项目，会根据地质的特点，给一些特定的盾构机安装特殊的挖掘装置，以达到可以适应多环境施工的目的。
要说到盾构机的研发水准，就不得不提到美国和德国。

美国的盾构机 
美国的盾构机研发早在19世纪就开始了，当时的盾构机原型机在挖掘泰晤士河底部的隧道时发挥出了不错的效果，立马引来了世界各国的关注，任何一个国家的基础设施建设都离不开隧道挖掘，美国也不例外。
凭借着在机械工程和自动化领域打下的深厚基础，美国的盾构机只用了几年时间，就占据了国际领先地位。
美国的盾构机以速度快、稳定可靠，两项极为关键的特点著名，以每小时可以挖掘3.6米的速度领跑全球。

很快美国就将盾构机运用于城市地铁和公路隧道的建造当中，有了盾构机的帮忙，美国很快完成了基础设施的建设。
但美国政府针对盾构机的研发并没有就此停止，反而投入了更多的资源用于完善对盾构机的开发，这让美国在盾构机领域发明了很多专利技术，这些技术也在推动着美国盾构机在性能和开采范围不断上升。
但令人可惜的是，美国的盾构机依然被德国后来居上，反超了过去。

德国盾构机技术 
相较于美国，德国的盾构机拥有更快的速度优势，达到了每小时6米的惊人速度，远超美国的盾构机技术。
除了速度上的优势以外，德国的盾构机凭借极强的环境适应能力闻名于世，先前提到的可以根据不同的环境换上不同特殊设备的盾构机，说的就是德国的盾构机。

除此之外，德国在建造盾构机的时候，不仅制造工艺相当出彩，连使用的材料都是相当顶级的，这些优质的材料保证了盾构机将会更加的结实耐用。
同时德国通过更加先进的控制系统，以及对设备运行状况的观测系统，让施工的过程更加透明，能够轻松的让工程师发现，盾构机在工作过程中出现了哪方面的问题，让问题得以及时解决。

凭借这些特性，德国的盾构机在国际上广受好评，各国政府都向德国发出申请，想要借用德国制造的盾构机，完成自家基础设施的建设。
说了这么多国家的盾构机，我们中国自主研发的盾构机水平又怎么样呢？

伟大的中国制造 
2000年，中国中铁一咬牙：造中国自己的盾构机！
2008年，在我国863计划的政策扶持下，由中国中铁制造的第一台国产盾构机——“中铁一号”复合式土压平衡盾构样机横空出世，这是我国第一台拥有自主知识产权的盾构机。

一经问世，“中铁一号”就以每小时5—10米的成绩领跑全球，哪怕是在国际上也是数一数二的存在。
而加装在盾构机头部的刀具组，通过对十几组元素进行了上千次的试验，终于找出了最佳的排列方式，让刀具具有了高硬度、耐腐蚀，耐疲劳，柔韧性好的特点。

刀盘的直径从0.5米道23米应有尽用，还有根据地质环境的复杂情况设计的单圆形、矩形、马蹄形、多圆形、U形等多种外形。
要知道我国的盾构机研发技术可是要晚于国际上大多数国家的，凭借着极短的研发时间，就能做到在国际上领先的水准，可见我国科学家们付出了怎样的努力。

在今年七月，一台由我国制造的盾构机被运送到俄罗斯境内，协助俄罗斯政府完成莫斯科的地铁建设项目，而这一次租借，不仅象征着两国的友善关系，同样也象征着我国的盾构机技术被国际社会承认，向世界展示了我国在这一领域的水准。
距今为止，我国的盾构机已经占据了全球盾构机市场的70%，在这份荣誉背后是我国科学家夜以继日搞研发和国家对科技创新的支持和投入。

截止2023年，我国偶59个城市开通了城市轨道交通，运营线路的总长度高达11224.54公里，地铁在其中占据了76.11%。
这些地铁基本全部由我国自主研发的盾构机施工建成，凭借着我国盾构机的技术不断创新，不但让工程结构更加稳固，也大大减少了施工过程中的安全隐患，可谓是功德无量。

结语 
从2000年到2008年，只用了八年的时间，我国就自主研发出了盾构机，充分向世界展现了中国制造的风采。
我国生产的盾构机在国际上也展现出了惊人的潜力，如今已经有不少的国家，纷纷选择我国的盾构机作为地铁建设的首选。
也希望我国的其他科技领域再接再厉，争取减少对外部技术的依赖，实现关键领域技术的独立自主。


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