盾構機造型的視覺藝術研究

視覺藝術設計在盾構機造型設計過程中始終貫穿。造型作為視覺藝術的基本元素，尤其是概括點、線、面功能，使其對盾構機造型的分析突出了本質作用。造型以及造型結構的形式美、形態美決定了盾構機給人帶來的視覺感受，進一步影響了美感，從而表現出盾構機造型的視覺藝術。本文主要分析了盾構機造型構成，構成盾構機造型的美學原則，盾構造型形態的選擇和組織。

盾構機造型構成

盾構作為一種保護人體和設備的護體，其外形（斷面形狀）隨所建的工程要求不同有圓形、雙圓形、三圓形、矩形、馬蹄形、半圓形等。而因圓形斷面受力好、圓形盾構設備制造相對簡單及成本相對低廉，絕大部分盾構還是采用傳統的圓形。

1.刀盤

在盾構機中刀盤是主要部件，其結構形式、強度與整體剛度都對施工掘進的速度和成本造成了影響，假如產生故障維修處理比較困難。地質情況和制造廠家的不同，刀盤也會形成不同的結構，比較常見的結構包括：平面圓角刀盤、平面斜角刀盤和平面直角刀盤。

2.前體

前體還可以稱為切口環，是開挖土倉和擋土部分，在盾構的最前端，結構屬于圓筒形，前端設置了刃口，以便對底層減少擾動。當圓筒與軸線垂直、大概在中段處焊有壓力隔板，主驅動、螺旋輸送機和人員艙的法蘭支座以及四個攪拌棒等焊在 隔板上，還包括螺旋機閘門機構以及氣壓艙，另外，隔板上還安裝了5個土壓傳感器、通氣通水等孔口。

3.中體

中體還叫支承環是盾構的重要結構，承受在盾構上發揮作用的所有載荷。屬于一個強度與剛性都非常好的圓形結構，中體承受了地層力、全部千斤頂的反作用力、刀盤正面阻力、盾尾鉸接拉力及管片拼裝時的施工載荷。中體內圈附近布置了盾構千斤頂與鉸接油缸，中間包含了管片拼裝機和部分液壓設備、動力設備及操作控制臺。有些還需要加、減壓艙。中體盾殼上焊有帶球閥的超前鉆預留孔，也可以用來注膨潤土等材料。

4.盾尾及盾尾密封

盾尾具體用于掩護隧道管片拼裝工作及盾體尾部的密封，通過鉸接油缸和中體連接，并且裝有預緊式鉸接密封。鉸接密封與盾尾密封裝置的目的都是避免水、土和壓注材料由盾尾進入盾構中。為了縮小土層與管片之間的空隙，進一步減少了注漿量以及擾動地層的程度，制作盾尾形成一個圓筒形薄殼體，此時還必須承受土壓與糾偏、轉彎過程中出現的外力。

5.螺旋輸送機

螺旋輸送機是土壓平衡盾構機的主要部件，具體作用為：第一，是唯一掘進渣土排出的通道；第二，掘進過程中利用螺旋機內部產生的土塞構建密封前方土倉中的壓力，對地下水有效抵御。

構成盾構機造型的美學原則

1.單純化

規律性極強的形態所具有的特征稱為單純化。規律性指的是構成形態的要素的大小、方向和位置等。單純化的形態是指構成要素少，形象鮮明。單純化的形，雖然構造簡單，但是也可以形成具有深遠意義的形態。單純化的美學原則，非常容易理解，是人的身心特點對形態構成提出的要求。

2.秩序

在形態變化中秩序是一個統一因素，它指的是形態中的一部分和形態整體之間的內在聯系。一個簡潔形態的前提是秩序。在這個意義上，盾構機造型就是把各具特點的形態要素通過新的秩序，使其表現出一個整體的規律與特征活動。

3.意境

作為視覺藝術的美學原則，意境是視覺藝術所追求的一種美好理想，也是人們對外觀形態認識的心理要求和生活長期積累的最終結果。抽象的形態，也同樣形成了感情效果，因為人們對形式美積極感受的過程中，通常會形成理想化的聯想。

達到理想形態的具體方法包括移情法與夸張法。移情法是設計者把自己的感情加入形態，并且與盾構機造型功能相統一。夸張法是對盾構機造型夸張表現，創造出形態的動感。

4.穩定

視覺藝術的穩定性，具體包括實際穩定與視覺穩定。實際穩定是指從盾構機造型的物質功能與使用功能角度考慮，對視覺藝術設計提出要求，也就是造型必須的物理特點。視覺穩定是按照人的心理感受與視覺習慣進一步追求的穩定。

盾構造型形態的選擇和組織

1.盾構機的造型選擇

（1）盾構機造型選擇應當與產品的物質功能相適應。（2）盾構機造型選擇應當考慮各種土質及不同工作方式特點，使之與人的心理要求相適應。如矩形具有莊重、工整、渾厚的感覺，而圓形則具有奔放、輕松、生動的感覺。（3）盾構機造型選擇需要考慮整體形式美。也就是在變化過程中要求統一，在統一中追求變化。

2.盾構機造型的組織

完美的盾構機造型必須具有造型形式、藝術格調的統一，統一可以加強造型的秩序與和諧的美感。盾構機造型的組織也必須遵守這一規律，造型的統一具體考慮兩個方面：

其一，盾構機主體造型風格的統一。盾構機主體造型風格統一是指構成形體大輪廓的造型要大體一致。假如造型主調是直線，則主要部分應當以直線組成形體。假如造型主調是曲線，則形體的主要部分應當為曲線，進一步達到統一的造型風格。

其二，盾構機造型的統一性是指造型體內部各個零部件的連接所形成的部分。其應當根據結構方式決定，并且重視統一外廓線形，力爭簡潔明快，這樣就突出了大方，使人產生協調美感。

結束語

盾構是一種集中各種功能于一體的開挖隧道綜合性設備，具體功能包括盾構施工中的開挖、出土、支護等，當前，在地下交通工程和隧道施工中盾構機已經成為首選設備。近些年來，盾構機造型設計的發展很快，各類造型形態變化顯著，從前的理論已經不能符合目前的研究要求。因此，迫切需要對盾構機造型的視覺藝術理論進行創新分析。

（作者單位：陜西鐵路工程職業技術學院）

作者簡介：楊光（1982-），男，籍貫：陜西西安人，研究生，助教，主要研究方向：視覺傳達藝術設計。