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超越岩石的極限：21世紀的隧道掘進機能挖掘多深？
隧道掘進機（TBM），也被稱為「鼴鼠」或「蟲」，是在建設隧道方面革命性的機器。隧道的挖掘可以通過硬岩、濕土或乾土，甚至沙子，這每一種地質特徵都需要專門的技術。TBM作為一種替代傳統的鑽孔和爆破（D&B）方法及手動挖掘的工具，不僅能降低對周圍土壤的擾動，還能創造出平滑的隧道壁。這項技術特別適合城市地區，因為它能有效減少對附近建築物的影響。
隧道掘進機的設計不僅僅是為了挖掘，它的革命性在於能夠在極為挑剔的地質環境中持續運作。
隧道掘進機的成本相對於其施工的長度來說，逐漸減輕。TBM的直徑範圍從1米到17.6米不等，這取決於當前的挖掘需求。雖然TBM的挖掘速度隨著時間不斷提升，但令人驚訝的是，21世紀的岩石TBM每周可以挖掘超過700米，而土壤隧道機也可以超過200米。值得注意的是，當隧道的直徑增大時，挖掘速度通常會下降。
歷史回顧
1800年代
隧道掘進機的早期歷史可以追溯到19世紀，首個成功的隧道盾牌由馬克·伊薩姆巴德·布魯內爾於1825年開發，專為泰晤士河隧道而設。然而，當時的技術仍需依賴傳統的挖掘方式。後來的發展包括亨利·莫斯的「山地切割機」，這是一種早期的隧道掘進機。
隧道掘進機的概念自誕生以來，一直在尋求適應不同地質環境的最佳技術。
1853年，查爾斯·威爾遜在美國建造了第一台專為霍薛克隧道而設的機器，這被認為是現代隧道掘進機的先驅之一。隨著技術的進步，越來越多的機器被用於不同類型的隧道建設，包括城市地鐵及水務工程。
1920年代至2000年代
隨著時間推移，TBM的設計不斷更新，越來越多的新技術被引入。2000年代，Hitachi Zosen公司生產的名為「Bertha」的TBM成功在西雅圖的99號公路隧道建設中使用。然而，這台機器在運作中遇到了問題，直至2016年才得以完成挖掘，顯示出TBM在應對複雜地質條件時的挑戰。
目前，全球最大的岩石TBM由Herrenknecht AG製造，其挖掘直徑達15.62米，顯示了隧道掘進機設計的極限正在不斷被挑戰。
不同類型的隧道掘進機
TBM的設計可以根據所需的隧道特性和地質環境進行調整。常見的類型包括「Earth Pressure Balance」和「Slurry Shield」等。這些不同的隧道掘進機能夠解決各種地質問題，確保隧道的安全和穩定。
隧道掘進機的多樣性使其能在各種環境中運作，這使其成為現代基礎設施建設不可或缺的一部分。
城市和近地隧道建設的挑戰
在城市環境中進行隧道施工的要求十分苛刻，需確保地表不受干擾且減少地面沉降的風險。正因如此，正壓控面機如EPB和SS在這類環境中成為了常用的施工方法，這不僅保護了周圍的建築物，還降低了對其他基礎設施的潛在影響。
隧道的建設不僅僅是一項工程技術的挑戰，更是未來城市發展的一個關鍵指標。隨著城市化進程的加快，隧道技術的演進將如何满足未來的需求？這是否會影響到我們的生活和城市的構造？
