這一工程於2018年竣工之後，可以讓倫敦這座有著近900萬住民、異常繁忙的大都市每小時接待7.2萬名旅客乘坐這條名叫Crossrail的新線路。 幸運的是，如今距離大金字塔的年代已經過去了4500年，在工地上勞作的不再是奴隸，而是巨蟲般的機器：隧道掘進機。 它們直徑7米的大嘴佈滿牙齒，能夠毫不費力地吞嚥泥土、岩石，這些機器可謂人類歷史上創造出的最大的怪獸之一。 隧道鑽掘機2023 現代化的隧道鑽掘機猶如在地下活動的巨蟲，在我們的城市中挖鑿出長達數千米，可供列車和汽車行駛的長廊。
古時候，人們先挖出地道，然後裝上穹頂，最後用泥土覆蓋整體。 也許你會認為這些機器的存在讓倫敦市民的生活陷入地獄般的困擾。 這些機器在地底下日以繼夜不停地鑽了三年土，地上卻沒有任何人知道在他們腳下，340萬噸的泥土正在消失。
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大直徑超小轉彎硬岩隧道鑽掘機：2021年5月在中鐵裝備天津公司下線的「撫寧號」硬岩隧道鑽掘機，開挖直徑9.53米，設計轉彎半徑90米，整機總長85米，總重1700噸。 該機用於河北省秦皇島市撫寧抽水蓄能電站進廠交通洞和通風兼安全洞的施工建設，該工程線路全長2226.7米，最小轉彎半徑90米，最大設計縱坡9.02%。 採用鑽爆工程引爆隧道所在位置石層，只需相對較小的施工用地，適合已發展且沒有敏感受體 (sensitive receiver) 的地區。
八 電力系統均應予以接地(爆破開挖之隧道除外)或裝置感電防止用漏電斷路器，其佈設之主要電力線路，均應為雙層絕綠之電纜。 (6) 電氣作業應由合格專業人員擔任，漏電斷路器應定期測試其性能，避免濕手操作電動機具、開關或觸摸線路接頭。 於TBM削掘、出碴及環片組裝、背填粒料時時應依據不同地質狀況採取應變方式，並加強各類保護措施與加強支撐應力與環片材質之校核、加強品管檢查與維修工作。 (16) 噴凝土：乾式噴凝土施噴時會發生粉塵及反彈料，所以施噴位置須距開放型TBM主機較遠處。 另於仰拱環片兩側加噴1公尺寬5公分厚的噴凝土，以避免隧道側壁的滲水及排水溝的廢水滲入仰拱環片底部，造成仰拱岩盤軟化，甚至造成碴車出軌的問題。 (6) 前進千斤頂(jacking)：前進千斤頂有數個，平均分配於切削轉盤的周圍後方，提供對開挖面的壓力，並使切削頭前進。
隧道鑽掘機: 隧道鑽掘機的祖先
但巨大的掘進機卻能沿著設定的弧線前行，以避開地下的所有障礙。 一切都由計算機控制：操作人員通過監視屏控制機器的位置，一旦出現偏離，便立即進行修正。 專為隧道建造而設計，採用隧道鑽挖機通過各種土壤、岩層或混合地層，可同時進行鑽挖、運送泥石及組裝隧道壁等工序。 隧道鑽掘機 由於地面施工範圍較少，對附近社區及交通的影響也較為輕微。 在進行隧道鑽挖前，工程人員會先在地面興建豎井，將鑽挖機組件運送至豎井底部裝嵌。 鑽挖機進行鑽挖期間所挖出的泥石，會由輸送帶運送到鑽挖機的尾部，再經豎井吊送運走。
潛盾隧道（中國大陸稱作盾構法，香港稱作鑽挖式隧道） 是一種建造隧道的方法，這種方法適用在建造軟土地層或含水量很高的地層掘進隧道。 隧道鑽掘機2023 盾構（shielding）是用於保護地層穩定的掘進機的防護結構，材質為混凝土、鑄鐵或鋼制。 顯然，隧道的軌跡並非是一條直線，這個未免太容易了。
隧道鑽掘機: 隧道鑽挖機
(2) 受主隧道西行線災變影響，導坑300餘公尺以H100鋼支保、鋼線網與噴凝土補強環片支撐，主隧道東行線前後約150公尺架設H150鋼支保補強環片支撐。 (5) 注意落石、排水通暢，當發現壁體有異狀時，不可輕忽；緊急措施、逃生口、急救箱應明確標示與方便使用。 (5) 隧道鑽掘機2023 輸送帶有異狀應先通知控制室停機，輸送帶附近工作應注意防止衣物被捲入，輸送帶維修應派二人一組互相照應。 於施工階段應加強環境偵測、及早預警，並自動檢查及環境整潔，加強通風、增進消防及緊急應變能力，加強攜入物管制，落實自動檢查作業。 於TBM出碴階段應加強教育訓練及宣導、加強道路維護、豎立警告牌限制車速與加強路軌維修。 於環片組裝、背填粒料時應期實施安全講習以加強安全宣導。
(4) 禁止攀附於行進中列車，禁止非軌道維修工作人員在軌道上行走，禁止分合或調整移動中列車的聯結器。 (1) 出碴及運搬列車行走於仰拱環片的雙軌上，對向行車間距小，須注意車上物品或人員手腳避免凸出於對向車道中而發生危險。 (5) 起重作業應有人監督、指揮，並隨時提醒注意安全，閒雜人不得靠近有飛落危險的範圍，並嚴禁操作手於負載懸吊時離開起重機或吊車。 防止對策：採取通風措施，並依法令規定給予休息並供應攝氏15度之飲水及食鹽；另提供勞工使用噪音防護具。
隧道鑽掘機: 建造程序
(1) 與有害物接觸：隧道內有害物因含碳化地盤開挖而溢出瓦斯，噴凝土與開炸作業所產生之有害氣體，開挖之土質、岩石屬還原性成分，致吸收氧氣造成缺氧空氣，與防水膜施工所產生之有害氣體。 並應加強教育訓練、作業前檢查、作業管理、場地整理與排水等工作。 隧道內所使用之供電系統應設置漏電斷路器，並定時檢查所使用之電力設備，如有故障或破損應立即檢修。 TBM之設計需考量切削岩体之硬度、磨耗性等，以選用適當之削刀(Rollen Disc)、切削馬達、軸承等旋切系統之設計。
5m岩栓及厚15公分鋼線網與噴凝土，補強加固災害區後方約70公尺的環片支撐以遏止災變持續擴大，並視需要施作排水、固結灌漿與拱形道版下方架設鋼支保。 二 水、電、通訊或其他因施工需要而設置之管、線路，應沿隧道適當距離標示其用途，並應懸掛於隧道壁顯明易見之場所。 一 隧道鑽掘機 事前實施地質調查；以鑽探、試坑、震測或其他適當方法，確定開挖區之地表形狀、地層、地質、岩層變動情形及斷層與含水砂土地帶之位置地下水位之狀況等作成紀錄，並繪出詳圖。 隧道鑽掘機 (2) 噴粒料或灌漿完畢，現場應清理乾淨，以免滑倒；背填灌漿作業與其他作業人員之間應彼此顧及施工安全。 (1) 開機前必須先確定所有人員皆已離切削轉盤(Cnffnhead)移(轉)動之機械設備，如輸送帶、環片組裝機等。 (2) 異常出水：山區之降水或地下水位高，經由地層裂隙、斷層破碎帶等之開挖，均可能造成異常出水，或引致開挖面之崩蹋、落盤、水量過大，而致機具異常沈降，及人員逃避不及，而造成溺水之災害。
隧道鑽掘機: 隧道鑽掘機
本施工法之潛在危害有：(1)開挖面崩塌、倒塌與落磐，(2)墜落或滾落，(3)爆炸、火災，(4)感電，(5)被撞、被夾、被捲，(6)其他隧道災害。 (13) 全環狀鋼支保：當地質狀況惡劣，在開放型TBM切削頭的盾殼後方岩盤出露時，立即施作全環狀鋼支保及鋼線網，以便即時閉合支撐，避免岩盤進一步惡化。 (9) 隧道鑽掘機2023 旋轉倒碴裝置：隧道外工作平台區設置一旋轉倒碴裝置，可使出碴車得以180o旋轉傾倒碴料，無需與其他碴車脫離。
三 施炸後之場所及其周圍無浮石及岩磐龜裂，孔及爆落之石碴堆、出碴堆無未引爆之炸藥，施工軌道無損壞狀況。 裝兩側環片，環片安裝確定後伸兩側環片輔助唧筒頂著，維持組裝時的穩定性，必要時於岩盤與環片間塞木楔以防環片移位。 (4) 進入切削轉盤前方工作的第一人必須確定已關機、上鎖(lockout)、上標籤(tagout)，並且持有鑰匙，而且該員是在工作完畢後，最後一位離開切削轉盤者。
隧道鑽掘機: 隧道鑽掘機：城市地下鐵是這麼挖出來的
一直到1842年，泰晤士河的首條水下隧道方才完工。 隧道鑽掘機 隨後要到上世紀60年代初，隨著機械工業的進步，隧道掘進機才得以完善。 當每個房間的工人都挖完10釐米後，機器便繼續前行，瓦匠則用磚塊填蓋機器前進後留下來的區域，之後的步驟以此類推。
(7) 隧道鑽掘機 輸送帶(conveyor)：削刀剪碎的岩屑，掉落切削頭與岩盤間的縫隙，並由切削頭的刮板導入後方的漏斗，再由輸送帶後送至出碴車運出隧道外。
隧道鑽掘機: 隧道鑽掘機的祖先
(3) 軌道裝置：供TBM掘削出土石運送至隧道外之設施，包括動力車、運碴台車、軌道及附屬配件。 軌道裝置相關危害及防止對策詳見本安全資料表「軌道裝置」篇。 隧道鑽掘機 (2) 削刀(cutter disk)：為直徑數十公分的鎢碳鋼環型圓盤，裝於切削頭盤面上與開挖面直接接觸，其數量與配置型態視岩石特性而設計。 切削頭旋轉後削刀的相鄰痕跡約在8至10公分，通常配置在外環的削刀需要突出切削頭轉盤的外緣，以便開挖後的斷面比切削頭略大，使盾殼不致與岩面直接接觸，減少摩擦阻力。 削刀為實際切割岩石的利器，使岩石發生剪力破壞而剝落。 削刀為磨耗品，需要經常卸換，但於鑲鋼後可再使用，其碳鋼含量視岩石的硬度而定。
在倫敦正在開挖的長達42千米的城市地下鐵路隧道面前，胡夫金字塔彷彿成了兒戲。 這42千米的隧道由兩條平行線路組成，每條長21千米——因為每條隧道只能行駛一輛列車，所以需要兩條線路來確保雙向交通。 由於TBM工法係以在機械於開挖面部進行開挖，如發生落磐、崩塌等事故，人員未直接面對開挖面地層受影響之情況較微，因此以下所舉二例均無人員傷亡之事故案例。
隧道鑽掘機: 隧道鑽掘機：城市地下鐵是這麼挖出來的
同時還需要了解自來水管道、煤氣管道的精確所在，哪裡會有其他地鐵線路經過，下水道又在哪兒……工程師據此為隧道掘進機確定了一條精確的工作線路，讓它們可以避開所有障礙。 盾构法（香港稱作鑽挖式隧道，台湾稱作潛盾隧道） 是一种建造隧道的方法，這種方法適用在建造软土地层或含水量很高的地层掘进隧道。
在工程開展前，工程師會為鑽爆工程作詳細評估，並在鑽爆範圍附近設置多個監測點，密切監察鑽爆工程對附近建築物的影響，以保障公眾安全。 他們事先在地鐵站各處都安裝了信號接收裝置，能夠捕捉穿行工程中一絲一毫的振動。 掘進機穿過時，現有地鐵隧道只有3毫米的微小變化，整個地鐵站的運行未受絲毫影響。 Crossrail總共使用了8臺掘進機來開鑿5段線路，每段線路包括2條隧道。 最前面的切割頭自轉以進行刨挖，它靠著鎢制滾刀盤粉碎岩土，有點類似銑床。
隧道鑽掘機: 建造程序
然而隧道鑽掘機的打響名號，仍遲至1988年起的英法海底隧道建設工程。 全斷面隧道鑽掘機於1853年誕生，設計者為Charles Wilson，首用於美國麻薩諸塞州西部的胡薩克隧道的挖掘上，在頁岩中邊掘進邊支護隧道壁。 全斷面隧道鑽掘機的首起使用成功案例為美國南達科他州的奧阿希大壩（英語：Oahe Dam），於1952年投入使用，並在1962年竣工[2]。 正是這種超級精確的導引系統成就了Crossrail最不可思議的成功之一：讓一臺隧道掘進機成功穿過托特納姆宮車站。 機器7米長的大口必須在該站的電梯和另一條運行中的地鐵線路的夾縫中穿過，離電梯35釐米，離現有線路80釐米。 慢慢地，「伊莉莎白」號開始碾碎泥土，就像一隻巨大的鼴鼠正在清除自己洞口的泥土一樣。
- 該機用於河北省秦皇島市撫寧抽水蓄能電站進廠交通洞和通風兼安全洞的施工建設，該工程線路全長2226.7米，最小轉彎半徑90米，最大設計縱坡9.02%。
- 二 依調查結果訂定合適之施工計畫，並依該計畫施工。
- 開放型TBM用於地質條件較佳，預期無膨脹性或擠壓性地質或無大量湧水的隧道。
- 然而隧道鑽掘機的打響名號，仍遲至1988年起的英法海底隧道建設工程。
於香港不同的建築工地上對這些設備的性能及實用性進行了研究及審核。 大直径超小转弯硬岩隧道掘进机：2021年5月在中铁装备天津公司下线的“抚宁号”硬岩隧道掘进机，开挖直径9.53米，设计转弯半径90米，整机总长85米，总重1700吨。 该机用于河北省秦皇岛市抚宁抽水蓄能电站进厂交通洞和通风兼安全洞的施工建设，该工程线路全长2226.7米，最小转弯半径90米，最大设计纵坡9.02%。 以全斷面隧道鑽掘機（TBM）（隧道鑽挖機）施工，稱作全斷面隧道鑽掘工法。 隧道鑽掘機2023 這張相片展示了隧道鑽挖機「文成公主」由土瓜灣站鑽出何文田站的一刻。 工隧團隊以「文成公主」建造部分沙中綫九龍城段鐵路隧道。
隧道鑽掘機: 隧道鑽挖機
開放型TBM用於地質條件較佳，預期無膨脹性或擠壓性地質或無大量湧水的隧道。 密閉型TBM用於地質變化較大，存在膨脹性或擠壓性地質或大量湧水的隧道。 每一次成功的鑽爆，有賴俗稱「炮王」的引爆手團隊；他們是獲取了「礦場燃爆證書」，並經土木工程拓展署轄下土力工程處礦務部認可及授權使用爆炸品的工程人員。
組裝作業人員應選擇安全位置及避免不安全動作，免於自身被撞、被夾或滑落，同時也要防止工具及零組件脫落或飛落而危及下方作業人員。 隧道鑽挖機前端裝有特製的金屬鑽頭，可以通過各種土壤、岩層或土岩混合地層。 隧道鑽挖機的功能眾多，可同時進行開鑿、挖掘、運送泥石及即時安裝預製組件，裝嵌成永久的隧道壁。 隧道鑽挖機完全於地底建造隧道，有地殼作為遮蓋，較明挖回填及鑽爆方法更有效地減少噪音、塵埃及對鄰近噪音感應強的地方的滋擾。 全斷面隧道掘进机（英語：tunnel boring machine，缩写TBM）也稱隧道潛盾機或盾构机，俗稱小約翰或大約翰（香港舊譯「隧道盾」），是一种專門用来開鑿隧道的大型機具。
