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超越岩石的极限：21世纪的隧道掘进机能挖掘多深？
隧道掘进机（TBM），也被称为「鼹鼠」或「虫」，是在建设隧道方面革命性的机器。隧道的挖掘可以通过硬岩、湿土或干土，甚至沙子，这每一种地质特征都需要专门的技术。 TBM作为一种替代传统的钻孔和爆破（D&B）方法及手动挖掘的工具，不仅能降低对周围土壤的扰动，还能创造出平滑的隧道壁。这项技术特别适合城市地区，因为它能有效减少对附近建筑物的影响。
隧道掘进机的设计不仅仅是为了挖掘，它的革命性在于能够在极为挑剔的地质环境中持续运作。
隧道掘进机的成本相对于其施工的长度来说，逐渐减轻。 TBM的直径范围从1米到17.6米不等，这取决于当前的挖掘需求。虽然TBM的挖掘速度随着时间不断提升，但令人惊讶的是，21世纪的岩石TBM每周可以挖掘超过700米，而土壤隧道机也可以超过200米。值得注意的是，当隧道的直径增大时，挖掘速度通常会下降。
历史回顾
1800年代
隧道掘进机的早期历史可以追溯到19世纪，首个成功的隧道盾牌由马克·伊萨姆巴德·布鲁内尔于1825年开发，专为泰晤士河隧道而设。然而，当时的技术仍需依赖传统的挖掘方式。后来的发展包括亨利·莫斯的「山地切割机」，这是一种早期的隧道掘进机。
隧道掘进机的概念自诞生以来，一直在寻求适应不同地质环境的最佳技术。
1853年，查尔斯·威尔逊在美国建造了第一台专为霍薛克隧道而设的机器，这被认为是现代隧道掘进机的先驱之一。随着技术的进步，越来越多的机器被用于不同类型的隧道建设，包括城市地铁及水务工程。
1920年代至2000年代
随着时间推移，TBM的设计不断更新，越来越多的新技术被引入。 2000年代，Hitachi Zosen公司生产的名为「Bertha」的TBM成功在西雅图的99号公路隧道建设中使用。然而，这台机器在运作中遇到了问题，直至2016年才得以完成挖掘，显示出TBM在应对复杂地质条件时的挑战。
目前，全球最大的岩石TBM由Herrenknecht AG制造，其挖掘直径达15.62米，显示了隧道掘进机设计的极限正在不断被挑战。
不同类型的隧道掘进机
TBM的设计可以根据所需的隧道特性和地质环境进行调整。常见的类型包括「Earth Pressure Balance」和「Slurry Shield」等。这些不同的隧道掘进机能够解决各种地质问题，确保隧道的安全和稳定。
隧道掘进机的多样性使其能在各种环境中运作，这使其成为现代基础设施建设不可或缺的一部分。
城市和近地隧道建设的挑战
在城市环境中进行隧道施工的要求十分苛刻，需确保地表不受干扰且减少地面沉降的风险。正因如此，正压控面机如EPB和SS在这类环境中成为了常用的施工方法，这不仅保护了周围的建筑物，还降低了对其他基础设施的潜在影响。
隧道的建设不仅仅是一项工程技术的挑战，更是未来城市发展的一个关键指标。随着城市化进程的加快，隧道技术的演进将如何满足未来的需求？这是否会影响到我们的生活和城市的构造？
