對于我們日常通勤來說，最為方便，最為快捷的城市交通方式，應該就是地鐵了，說到地鐵，而建設地鐵的過程中，離不開挖隧道，世界各國對于挖隧道都有着适合自己的方式，比如美國有着世界上最大的土壓盾構挖掘機Bertha，而如今我們中國自主研發出的盾構機也已經在全世界處于領先地位，那麼它們各自是怎樣挖隧道的呢？它們有何特别之處？

首先我們來說一下美國的隧道，以美國西雅圖SR99大型立體隧道為例，它就是用矩形盾構隧道挖掘機Bertha花費了四年的時間才挖掘出來的，這條隧道一共安裝了1417個環管片，全程為2825米，該隧道能夠在很短的時間内超期完成，離不開這台Bertha巨型盾構隧道挖掘機的強大性能。

這台Bertha巨型盾構隧道挖掘機的名字是來自于西雅圖的第一位女市長，它的長度有110米，直徑為17.45米，重量達7000噸，目前為止它所能達到的最快挖掘速度是每個小時可以挖3.6米，算得上是非常可怕的“地下猛獸”，甚至有傳聞說這台盾構隧道挖掘機能夠挖穿地球！但是值得我們注意的是，雖然它雖然被用來在美國挖隧道，但卻不是美國生産的，它是由日本造船公司制造完成的，到目前為止，一直是世界上最大的土壓盾構挖掘機。

這款巨型盾構隧道挖掘機的規模之大，就如同世上質量最重的摩托車一樣，幾乎是我們普通人難以想象的，它除了體積基本上算是全球尺寸最大的最大挖掘機之外，還有很多新的功能和技術加持。

比如它可以完成回填材料的注入，并且施工工人們可以在這台挖掘機内部為它及時地更換刀盤或者鑽頭，也就是說，當機器在工作的過程中，鑽頭遭到損毀時，能夠迅速得到修理和維護，可以有效的節約工作時間，提高工作的整體效率。不僅如此，Bertha挖掘機即使是處于停止狀态時，也能夠獲取到室内土壤和道具壓力等一系列的數據狀況，這位工人們施工的挖掘精度以及安全性都增添了一份保障。此外，這台巨型盾構隧道挖掘機在挖掘的過程中，會自動将管道中的泥沙運送到外面去，不需要另外再安裝其他單獨的運輸裝置。

那麼這台性能強大的矩形盾構隧道挖掘機是如何進行工作的呢？其實它的基本工作原理非常簡單，它是由一個圓柱體形狀的鋼組件沿着事先已經确定好的隧道軸線，一點一點向前推進的，在它向前推進的過程中，被挖下來的土壤會随着這個圓柱體内部的輸送管道被排到外面。

巨型盾構隧道挖掘機非常厲害的優點，那就是Bertha會為被它挖空的土壤層提供臨時的支撐，它的圓柱體組件構成的殼體能夠承擔周邊的巨大壓力，也為後續工人襯砌隧道斷提供了方便。而且有的時候它還能夠将地下水擋在外面，整個挖掘隧道以及排土、襯砌的過程都能夠在這台巨大盾構挖掘機的掩護下來完成。

那我們再來看一下中國是怎樣挖地鐵隧道的？一般情況下，我國在地鐵建設過程中，一般都會采用盾構法來對地鐵隧道進行挖掘，說道盾構法便離不開這種挖掘技術所使用到的一個機器裝備，那便是地鐵盾構機。收到盾構機，也許大家并不陌生，這個頭部形似“剃須刀”的大家夥經常出現在各種有關地鐵施工的報道中，但是我們看到的“剃須刀”一樣的頭部，其實隻是它的“牙齒”部分，它其實整體看起來就像一條長長的“蚯蚓”，隻不過在施工隊進行挖掘隧道時都是遮起來的，所以我們平常很難見到。

我國所用來挖隧道的盾構機，就像一個穿山甲一樣，一點一點地将隧道挖穿。其實在20多年前對我們中國來說，盾構機這種先進的裝備還是一個稀罕物，在90年代，這種體型巨大且要求精密構造，非常複雜的工業産品，一直都是我國制造業的一大軟肋，我們國内所生産盾構機的關鍵零部件都是依賴進口，但是我們可是一個基建大國，如此關鍵的施工設備，若是一直依賴進口，必将會使我們長期受制于人，所以國家為了将這一被動局面徹底打破，将盾構機的關鍵記住研制列入了我國的“863計劃”。

如今我們已經擁有了具備自主知識産權的盾構設備，擁有了，不論是在性能還是銷量上，都處于世界領先地位的盾構機，使我國的盾構機技術實現了彎道超車。

那麼盾構機是怎樣在地下完成工作的呢？

當盾構機處于工作狀态時，它自身所攜帶的千斤頂可以通過已成型管片來提供反力，從而向前施加一個推力，再通過刀盤旋轉将掌子面土體切割下來，再經過管道将渣土輸送出來，襯砌由拼裝機拼裝管片組成，這些管片在盾構機的背後同步注漿，就可以形成永久結構，所謂的“地道”也就建造而成了。

盾構法施工的設計靈感來源于船鑿貝。這是一種叫做鑿船貝的軟體動物。在鑿船貝鑽洞的時候會分泌一種液體物質，這種液體物質能夠溶解木質材料，然後船鑿貝會再利用其貝殼前部的指紋，推動自己打洞前進。

盾構機的打洞原理就如一個加強版的鑿船貝，在其前進的時候會噴出一些液體來軟化前方的土質。然後利用自己堅硬的盾殼來将這些土壤“吃掉”，再從後端倒出來，與此同時，在它前進的過程中，還會将隧道固定，使其一次性成型。

沒有任何的參照物，可以給盾構機提供判斷方向的依據，确保萬無一失、厘毫不差。

不知大家有沒有疑問，在漆黑的地下，沒有任何的參照物，可以給盾構機提供判斷方向的依據，它卻依然能夠确保厘毫不差、萬無一失。那麼它是如何辨别方向的？又是怎麼轉彎的呢？

其實這主要是依靠它的兩個系統來實現的。

第一個系統就是人工掌控系統，該系統主要是用來給隧道施工的傳統測量進行定位的系統，使用棱鏡、塔尺、全站儀、水平尺等工具來完成一系列的初測和複核等工作。

而另一個重要系統就是自動定位隧道導向系統，這也是盾構機最為核心的一個系統，它與“智能機器人”類似，主要由中心計算機、激光經緯儀、以及隧道掘進軟件等共同組成，可以确保盾構機的掘進方向誤差在±30毫米以内。

如今盾構機的電腦系統自動化程度更是越來越高了，其内部的全球GPS定位系統，可以随時将運行運行過程中采集到的數據傳輸給操作室，還會随機對信息進行存儲，對于具體的方位甚至能夠精确到毫米。不僅如此，所有被監控對象的資料都能夠經由隧道掘進軟件分類組合整理，再以數據和圖表的形式展現出來，再根據電腦發出的指令來進行操作。所以不管地下有多黑。它都能夠照常工作，不會迷路。

總而言之，不管是美國的Bertha，矩形盾構隧道挖掘機還是我國自主研制的全球領先盾構機，他們都是能夠幫助我們在基建大業的過程中，省時，省力，更省心的一大“隧道神器”，那麼大家覺得二者誰更厲害一些呢？