隧道,现代文明的隐形动脉,支撑着从高速旅行和城市交通到供水和公用设施输送的一切。说到地铁、高速公路或地下公用设施的隧道挖掘,人们通常认为的只是一台简单的“挖掘机”,但实际情况远比这复杂得多。如今用于隧道掘进的主要机械是隧道掘进机(TBM)或多功能隧道掘进机,但其具体应用很大程度上取决于地质条件和项目规模。

1. 隧道掘进机(TBM)
对于穿越岩石或稳定土层的大型隧道,TBM 无疑是最佳选择。这种体型庞大、由计算机控制的机器常被戏称为“鼹鼠”,它本身就是一个工厂,能够同时进行隧道的挖掘和衬砌。
2. 盾构机
在沙土或黏土等松软、含水的地层中,会使用一种盾构机的变体,通常称为软土盾构机或土压平衡式盾构机 (EPBM)。其主要区别在于密封的盾构。旋转刀盘被封闭在一个加压舱内。通过精确控制舱内挖掘土的压力,机器可以平衡外部地层和水的压力,从而有效地保持隧道掌子面的稳定,防止坍塌或塌陷。泥浆式盾构机是另一种变体,它将泥土与膨润土泥浆混合,以控制压力并通过液压系统输送物料。
3. 掘进机
对于较小的隧道、非圆形剖面或复杂的混合地层地质条件,则需要使用另一种机器:掘进机。这是一种更灵活的履带式挖掘机,其动臂上安装有刀盘,可以灵活地开挖特定形状的隧道。与一次性掘进整个工作面的隧道掘进机(TBM)不同,掘进机分段掘进岩土。虽然在长而直的隧道中,掘进机的掘进速度较慢且自动化程度较低,但它具有更高的灵活性和更低的初始成本,因此非常适合矿山开发、短公路隧道和地下洞室的建设。
4. 多功能隧道掘进机
蓝海多功能隧道掘进机(隧道挖掘机)专为隧道非爆破开挖而设计,适用于高度为5.8~8米的隧道。它集成了高频破碎、软土快速开挖、轮廓修整和喷洒抑尘等功能。在IV级和V级围岩条件下,其综合开挖效率可达50立方米/小时,有效控制超挖和欠挖,降低滑坡的发生率。
5. 钻爆法--凿岩钻车
虽然钻爆法并非使用单一机器,但它仍然是一种至关重要的技术,尤其是在隧道掘进机(TBM)经济性较差或隧道路径不规则的情况下,在非常坚硬的岩层中尤为如此。该方法使用一组机器:强大的液压凿岩钻机在岩面上钻出精确的孔洞,然后将炸药填充其中。在清理场地并引爆炸药后,使用装载机和自卸卡车运走破碎的岩石。虽然与TBM掘进相比,钻爆法对周围环境的破坏更大、速度更慢、安全风险更高,但它具有无与伦比的灵活性,并且往往是偏远山区唯一可行的方法。