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谁给马斯克的勇气?纽约到华盛顿挖超铁隧道得百年

出品|网易科学人栏目组 网易科技

译者|乐邦

《今日美国》网站(USA TODAY)发布文章称,特斯拉CEO伊隆·马斯克提出的超级高铁交通网络需要挖掘隧道,而按照现有的技术,隧道挖掘成本十分高昂,工时也可能要近100年时间。

要让超级高铁成为现实,马斯克就需要大大加快隧道挖掘速度。这一次,他能够克服重重障碍,变革这一领域吗?

以下是文章主要内容:

如果是别的人提出在交通拥堵的城市挖掘数百英里的隧道,来打造一个全新的地下交通网络,人们肯定会觉得他在痴人说梦。

然而,提出这一愿景的那个梦想家是身价亿万的革新者伊隆·马斯克(Elon Musk)。他领导打造的特斯拉电动汽车和SpaceX火箭已经充分证明,他志存高远,绝不会等待他人来将自己的梦想转变成现实。

马斯克如今又想要改变一个复杂的行业,一个不习惯于跳脱条条框框去思考,但颠覆时机可能成熟的行业:隧道挖掘。

他可能会利用隧道挖掘技术来实现其缓解洛杉矶拥堵交通的宏大目标。该类技术也有可能被用于打造“超级高铁”(hyperloop)系统——乘客舱体可在管道内悬浮,实现高速行驶。该交通系统可在短短29分钟内将乘客从纽约送达相隔226英里的华盛顿特区。

马斯克希望通过发明新的隧道掘进机技术来大大加速隧道的挖掘,新技术也有望让大工程的成本节省数十亿美元

隧道挖掘是一个规模很大的行业。根据美国地下建筑协会的数据,光在美国和加拿大,就有大约60个大型隧道项目处在规划或者设计阶段,它们的总长度超过180万英尺。尽管公共交通的拥护者、隧道挖掘机器公司和行业专家们均认为挑战极大,困难重重,但马斯克正在集合人才和机器技术来让他的愿景变成现实。

“超级高铁”项目面临的问题在于:使用现有的技术的话,在纽约和华盛顿特区之间挖掘一条隧道可能要耗费近100年时间。

这像是给马斯克量身定做的一项挑战,已经涉足航天航空领域的他如今寻求在地上作业。

“打造隧道掘进机的复杂程度丝毫不亚于造火箭。”隧道挖掘顾问、美国地下建筑协会前主席加里·布莱尔利(Gary Brierley)指出,“虽然我不愿意承认,但不得不说火箭工程比起隧道还容易些。”

 

布莱尔利为什么会这么说呢?火箭是飞越结构相对比较容易预测的大气层和太空。而挖掘隧道则需要应对无法预见的岩石、土壤、水、污染物和人造物体。马斯克还将需要琢磨如何确保附近的结构基础不会受到破坏。

据悉,马斯克组建了一个神秘的顾问团队来成立一家名为Boring Company的公司,并从威斯康辛州梅诺莫尼福尔斯的Super Excavators公司购置了一台直径14英尺的隧道掘进机。他在利用该机器开始在SpaceX位于加州霍桑洛杉矶郊区的工厂旁边挖掘导孔。

目前,Boring公司还没有披露它的计划。它拒绝对此报道置评。但它所面临的挑战显而易见。

据科罗拉多矿业大学地下隧道和SmartGeo中心主任迈克·穆尼(Mike Mooney)称,目前最好的机器能够每周挖掘大约0.1英里,日挖掘速度较数十年前提升了几英尺。但很多的机器都比较缓慢。

例如,华盛顿特区的水系统购置了隧道掘进机,它们包括昵称为Lady Bird、Nannie和Lucy的机器,在最近旨在抑制下水道的径流流入本地水道的一个项目中,其挖掘速度在每天18英尺到57英尺之间。其中,最长的隧道接近4.6英里长,大约挖掘了两年时间。

然而,马斯克的目标是挖掘速度提升10倍以上。现有的机器(通常售价数千万美元)最快速度为每天挖掘几百英尺,但穆尼估计每周挖掘一英里还是有可能实现的。按照那个速度,超级高铁隧道只需要4年多就能挖掘完毕。

要是能够加速到那个速度,隧道挖掘的成本可以显著节省数十亿美元,马斯克所期盼的超级高铁项目也就更接近于成为现实。

行业领先者认为,该领域有创新的空间,特别是如果马斯克能够开发出不仅能够进行地下挖掘,同时还能够建造挡土墙的机器。这种功能目前大多数的隧道掘进机都无法实现。华盛顿特区水系统的清洁河流项目主管卡尔顿·雷(Carlton Ray)说道,“那会是一项非常酷的创新。”

评论家们认为,马斯克应当专注于改善现有需要改善的交通系统,就像他给特斯拉打造带有自动驾驶功能的大众型电动汽车那样。华盛顿非营利智囊机构伊诺交通中心的CEO罗伯特·普恩特斯(Robert Puentes)指出,马斯克的计划“偏离了”现有涉及道路和铁路的实质性交通问题。

重重障碍

马斯克面临着诸多的挑战:

·成本。地下基础设施的造价通常要比地上基础设施贵很多倍,正因为此,许多的停车场都建在地面上,大多数河流间的通道都是桥梁,而不是隧道。

除了挖掘成本高昂以外,隧道工程承包商还必须建造逃生路线,防止挖掘期间本地建筑发生移动,以及避免引发环境问题。

·繁文缛节。对于隧道公司来说,从交通部门、环境监管部门和业主那里获得所需要的施工许可所耗费的时间可能比实际的隧道挖掘时间还要长。布莱尔利指出,“隧道工程成本极其高昂,规划过程极其复杂,获得所需要的许可也极其复杂。”

马斯克7月在Twitter上称他已经为超级高铁工程获得了政府的“口头”批准,但没有提供具体的细节。这让业界有些困惑。白宫发言人表示,特朗普政府已经就该项目与马斯克和Boring公司展开过令人鼓舞的洽谈。

·技术。在提升挖掘泥土的速度的同时,还需要找到办法来同时建造挡土墙。穆尼称,在目前的大多数项目中,隧道掘进机在挖掉大约五六英寸的泥土后,必须要暂时停下来,以建造挡土墙。

“机器钻过土地,不断吸纳材料,就像蚯蚓那样。”穆尼说道,“在它穿过土地后,它要在机器的后方装上混凝土环,然后离开。”

据专家们称,同时进行掘进和挡土墙建造目前在全球范围仅在少数的几个软土地面隧道项目中出现过。例如,德国隧道掘进机厂商海瑞克(Herrenknecht)称,它曾在1990年代末在荷兰的一个项目中做到过这一点。

·后勤问题。在隧道掘进机的钢制刀头挖掘土地的时候,工人必须要清理落下的泥土。这需要全面的协调和传送带或者渣土车系统来完成。对于像从纽约市到华盛顿特区的超级高铁这样的大型项目,光抽取尘土就已经够麻烦了。华盛顿特区水系统的卡尔顿·雷说道,“你将需要找到清理泥土的办法。”

不过Boring公司认为泥土挖掘过程是可以改造的。该公司在其官方网站上表示,它正在“研究利用技术来回收利用泥土,将其变成可用于建造建筑结构的有用砖块。”

·地质。大地显然是不可预测的。土壤组成会发生变化,工程人员也常常会在地下遭遇意想不到的事情。

例如,2013年12月,8000吨重的机器Bertha在西雅图市中心地下挖掘近2英里长的高速公路隧道的时候,出乎意料地撞上一件钢制品。该直径8英寸、长110英尺的桩套管显然是在2002年地震后安装的,用于测量地下水流。

该工程停工了大约两年时间,期间该钢制品被移除,受损的机器进行修复。“对于隧道挖掘,我们非常清楚的其中一件事情就是,我们要仔细检查不断变化的地质。你要挖掘的土地的情况很大程度上决定了你的挖掘速度。”穆尼称。

展望未来

去年12月,马斯克在Twitter上称对交通状况失望至极,同时提出在洛杉矶地下挖掘隧道网络的愿景。该网络会快速地将汽车从一个地方送至另一个地方。

不久以后,他称选择在美国东北部建造地下隧道,借此来商业化他之前提出的超级高铁愿景。如此不切实际的想法如果是别人提出的,多半会被无视。而马斯克则不一样,他拥有辉煌的生涯履历,因此他提出的想法人们都会认真对待。

制造出Bertha的日本日立公司美国子公司总裁Takashi Hayato表示,“我们认为,如果他的梦想成真,那可能会带来巨大的社会变化和经济变化。”

瑞典制造商阿特拉斯科普柯工业集团的地下岩石挖掘部门总裁安德里亚斯·诺德布兰德(Andreas Nordbrandt)称,业界必须要保持“谦逊的态度”,不应忽视马斯克的雄心壮志。该部门致力于生产通过炸毁岩石来挖掘隧道的设备。

诺德布兰德指出,马斯克“或许不是100%正确,但至少走对路了。”

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