有没有人和我一样，以为盾构机是现代人发明的，地铁也是一样。其实一百多年前，这两样东西就有了。

19世纪中叶，伦敦人口爆炸式增长，地面交通拥堵问题日益严峻。为了解决这一难题，英国决定修建地铁，这是一项前所未有的工程，初期的修建方法颇为原始。

工程师们组织工人开挖，在此之前首先要停止路面交通，然后用木板支撑加固两侧房屋，在街道中央挖掘深沟，接着用砖块砌成拱形隧道，手法相当简单粗暴。

不过，这个方法耗时巨大，还严重影响了城市居民的日常生活。完成挖掘后，还需将隧道覆盖，并重新铺设路面，整个过程很繁琐。用这种方式修地铁，工程上叫“明挖法”，伦敦地铁的早期路线就是这样开通的，现在这种方式也还在使用。具体用哪种方法，得看建设环境和需求，显然伦敦后来用这个方法是行不通了。

明挖不行就暗挖，先向下打一个竖井，再横着挖隧洞，两千年前的中国盗墓贼都会这招。尽管暗挖法避免了地面的大规模破坏，但工人直接在地下挖掘，时刻面临着隧道坍塌的风险。

有个办法可以解决，一开始让工人在前面挖，后面安排人搭支撑结构不就行了？可惜效率太低了，前面挖要把土取出来，后面搭要把砖运进去，空间就那么大，哪怕来一万个人，真正在隧道里操作的就那几十个人。

如果有两个传送带，能自动把砖运进去，把土运出来就好了。你如果能想到这点，那么恭喜你，已经悟出了盾构机的核心原理。

其实当时早就已经有人发明出了这种机器，是英国的死对头法国的工程师布鲁诺尔。

早期的盾构机很原始，简单且有效。工人站在盾构机前端挖掘泥土，每当机器前进一段距离，液压千斤顶便会将金属圆筒顶至前端，形成临时的支撑结构，有效防止了隧道塌陷。

随后，工人会在隧道墙壁上铺设铁板砌砖，后来改成浇筑水泥或者是放混凝土预制件，这样做是进一步加固隧道结构。这个创新不仅提高了施工安全性，关键是极大的提升了速度。每天可以掘进3米。

不过英国工程师还是嫌弃它太慢了，他们做了一个改进，挖隧道也用机器来做。为了提高效率，工程师们对盾构机进行了改良，在前端安装了带有钢刀的旋转装置，连接动力系统，让盾构机自己挖。这样一来，盾构机每天掘进的速度就有50米。

在盾构机快速推进的过程中，新的问题出现了，伦敦部分地区土壤松散，盾构机穿越这些区域时极易导致地面下沉，威胁上方建筑物的安全。于是，施工人员在这些土质松散的区域下方铺设了密集的管道，并灌上混凝土，形成了一个坚固的混凝土水床，这个水床承载了盾构机的重量，能有效防止地面下沉。

隧道挖好了，地铁站该如何修建呢？

先在地面上用钢筋骨架组装出地铁站的大致轮廓，然后工人在底部预留的空间内挖土，让地铁站逐渐下沉至与隧道相连的位置。这时会有地下水的不断渗透，导致地铁站上浮，甚至发生坍塌风险。于是要建一个钢筋混凝土桩的地基来支撑，将地铁站托起来。一切完工后，地铁的线路就开通了。

可是，乘客的体验感却非常差的要死，表示还不如坐马车！这是为什么呢？

因为早期的地铁上跑的就是火车，19世纪末的火车用的还是煤烧锅炉，用蒸汽驱动火车，烟雾在地铁隧道里熏的人难受。最早伦敦地铁刚开通的时候，有大量的文章刊登在报纸上，批评英国政府不把百姓当人，要用毒气毒死乘客。

为此，施工人员在隧道上方安装了墙面风扇，通过吸入地面新鲜空气，将烟雾从另一端的通风井口排出，形成了一个通风系统，这极大地改善了地铁站内的空气流通状况。

后来，地铁上的列车也不烧煤了，改成了内燃机，乘坐体验感更好。再后来就变成全电的了，灵感来源是电梯，电梯是竖着的，地铁是横着的，二者区别不大，显然地铁用电也是可以的。1890年伦敦地铁首次煤改电，用电动的列车也让地铁隧道变得更干净，乘坐体验也四平八稳。