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马斯克想让隧道挖掘速度提高10多倍,比搞火箭还要难

游客 2017-08-18 17:08:21    201656 次浏览

马斯克涉足的领域可谓广泛,除了主业是特斯拉之外,他还一直对于太空计划非常执着。最近,他又对隧道挖掘技术产生了浓厚兴趣,打算把隧道挖掘工程的时间缩短 10 多倍。本文编译自 USATODAY 原题为“Can Tesla's Elon Musk revolutionize tunneling?”的文章。

在拥挤的城市下面挖几百英里的隧道,建一个地下交通运输网络,如果是别人这样说,你可能会觉得他在写科幻小说。然而想这样干的人叫马斯克(Elon Musk),他是亿万富翁创新者,已经用特斯拉电动汽车、SpaceX 火箭告诉大家他是一个有“大想法”的人,他总是先人一步将梦幻变成现实。

这一次,马斯克想革新一个神秘的产业,这个产业习惯于陈旧的思维,还没有被颠覆式创意破坏过,马斯克想建一个地下管道世界破坏它。

很显然,马斯克的计划是一个“登月”式计划,他要用管道达成目标,彻底解决旧金山的交通问题。管道还可以用来部署“超级高铁”系统,所谓超级高铁就是让乘坐乘客的胶囊在管道内悬浮,用磁力悬浮,达到很高的速度,从纽约抵达华盛顿 DC 只要 29 分钟,时速 226 英里。

马斯克希望用新发明的“隧道挖进机技术”可以大幅提高挖掘速度,让单个大项目的成本降低几十亿美元。

挖掘管道是一个大业务。单看美国与加拿大,处在规划设计解决的大型隧道项目就有大约 60 个,总长度 180 万英尺。

公共交通支持者、隧道机器公司、产业专家认为障碍无穷多,马斯克必须将人与机器结合起来才能让梦想变成现实。

问题在于:利用现有技术从纽约挖一条隧道通往华盛顿 DC 需要近 100 年。

马斯克依靠太空业务想将人类送往天堂,现在又向地球下进军,看起来隧道业务挑战很大。

美国地下建筑协会隧道顾问、前总裁 Gary Brierley 说:“制造一台隧道挖掘机器跟制造火箭一样复杂。虽然不愿意这样说,但是我的确认为火箭相比隧道还是容易的。”

为什么 Brierley 会这样认为呢?火箭在空气与太空中飞行,环境的成份相对容易预测。如果要挖隧道,必须穿过无法看见的岩石、泥土、水、污染物和人造障碍物。马斯克必须确保附近的建筑地基不能被破坏。

最开始时,马斯克组建了一个顾问团队,成立了 The Boring 公司,买了一台直径 14 英尺的隧道机器,机器由 Super Excavators 提供。马斯克用机器尝试挖了一个洞,靠近 SpaceX 工厂,该工厂位于加州 Hawthorne 洛杉矶郊区。

马斯克想让隧道挖掘速度提高10多倍,比搞火箭还要难

现在 The Boring 对自己的计划保持沉默,它拒绝对报道置评,不过挑战显然很大。

科罗拉多矿业大学的 Mike Mooney 说,即使使用今天最好的机器每周也只能挖掘 0.1 英里,放在几十年前每天只能挖几英尺。但是有许多机器是很慢的。

例如,华盛顿 DC 供水系统购买了隧道挖进机,用于完成项目最近一期的挖掘工作,这些机器每天的挖掘速度介于 18 英尺至 57 英尺。最长的隧道约为 460 英里,挖完要 2 年。

马斯克要求的速度比现有速度快 10 倍以上。当前的机器每台造价几亿美元,每天只能挖几英尺,不过 Mooney 认为每周挖一英里是可能的。如果按这样的速度挖下去,超级高铁管道也要 4 年多时间才能挖完。

如果将速度提高到这样的水平,挖掘成本就会降低几十亿美元,让马斯克的超级高铁梦想离现实更近一些。

行业领袖们认为,创新的空间还是存在的,如果马斯克可以开发一台机器,一边挖隧道一边建造挡土墙,同时进行,效率就会更高,是今天的挖掘机达不到的。

华盛顿 DC 供水系统清洁河流项目主管 Carlton Ray 说:“那会是很酷的创新。”

批评人士认为,马斯克应该将重点放在改善现有交通运输系统上,正如他率领特斯拉开发安装自动驾驶系统的大众型电动汽车一样。

华盛顿非营利智囊机构伊诺交通中心(Eno Center for Transportation) CEO Robert Puentes 认为,当前的公路与铁路系统存在一些基本问题,马斯克的问题偏离了基本问题。

马斯克有一些障碍需要跨越:

——成本:地下基础设施比地上基础设施贵很多倍,正因如此大多的车库放在地面上,大多的河上通道是桥梁,不是隧道。除了挖掘成本,隧道承包商还要设置逃离路线,在挖掘过程中要确保本地建筑不移动,不能损害环境。

马斯克想让隧道挖掘速度提高10多倍,比搞火箭还要难

——官僚机构:隧道公司认为,获得交通运输机构、环保机构、资产所有者的许可花的时间可能比挖掘隧道还要长。Brierley 说:“这些隧道超级昂贵,规划方面异常复杂,获得许可异常困难。”

7 月份,马斯克在 Twitter 发布消息,让行业大感困惑,当时马斯克说超级高铁得到了政府的口头许可,但他没有详细解释到底是什么意思。白宫新闻发言人称,特朗普政府曾与马斯克、The Boring 公司就项目进行过鼓励性对话。

——技术:Boring 如果想让挖掘工作加速,必须找到办法在挖掘的同时建造挡土墙。Mooney 称,在今天的大多数项目中,隧道挖进机每挖掘5-6 英尺的泥土就必须暂停工作,先建造挡土墙。

Mooney 还说:“穿过地面,像蚯蚓一样将物料吸走。在地面中前进时将混凝土环装在背后,也就是隧道挖进机的后部,然后将环向前推。”

专家称,一边挖掘一边建筑挡土墙可以做到,不过只有在软土地面挖掘的少数项目才能实现。例如,德国隧道挖进机制造商 Herrenknecht 曾表示,1990 年代末曾在荷兰的一个项目中做到过。

——后勤:隧道挖进机的钢铁刀头穿过泥土后工人必须将置换的土移开,整个过程对协作的要求很高,需要用传送带系统或者泥车运输,有点像铁轨上的垃圾场。

从纽约建超级高铁通往华盛顿 DC,项目的规模很大,单是抽掉泥土就很麻烦。

Ray 称:“如何处理泥土你必须找到解决办法。”

The Boring 公司相信泥土挖掘过程是可以改变的。公司在网站上宣称,它调查了一些技术,这些技术可以将泥土变成循环利用的砖块,用于建造。

——地质学:土质是不容易预测的。泥土的构成会变化,在地下挖掘经常会碰到预料之外的麻烦。

例如,2013 年 12 月,绰号 Bertha 的 8000 吨挖进机在西雅图城区挖掘地下高速公路隧道,居然碰到了铁块。管套直径 8 英寸,长 110 英尺,很明显它是 2002 年安装的,之前曾发生过地震,管套用来测量地下水流。

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挖掘工作停了 2 年,工人们将钢铁移除之后机器才恢复运行。

Mooney 称:“挖隧道有一点是我们都很清楚的:穿过的地区地质会不断变化,你的前进速度有多快很大程度上取决地质。”

去年 12 月,马斯克发消息说想在洛杉矶地下挖掘一个隧道网络,这种言论招来许多怀疑。汽车在隧道内以很高的速度从一个地方开到另一个地方,上面建有搭乘平台。

很快,他又说要在东北部挖掘地下隧道,让超级高铁商用。构想看起来很不实际,其它人可能会排斥。但是从马斯克的过往记录看,他很认真。

日本制造商 Hitachi Zosen 美国子公司总裁 Takashi Hayato 认为:“如果马斯克的梦想能够实现,肯定会对社会和经济造成巨大影响。”西雅图使用的 Bertha 挖进机正是 Hitachi Zosen 生产的。

瑞典制造商 Atlas Copco 地下岩石开采(Underground Rock Excavation)部门制造专用设备,让承包商可以炸开岩石挖掘隧道,该部门总裁 Andreas Nordbrandt 认为,产业应该保持“谦逊”,不要低估马斯克的野心。他还说:“马斯克可能不是 100% 正确的,但是至少前进的方向是正确的。”

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