盾构机是现在最先进的地道开挖配备，俗称“钢铁穿山甲”，集机、电、液、信息、人工智能等高技能于一身，具有数万个零部件。盾构机分两种，一种用于软土软岩地道，另一种用于硬岩地道，又叫TBM（硬岩掘进机）。

全国际的地道工程，一半以上运用盾构机施工。

我国工程院院士孙永福回忆说，初识地道掘进机，源于上世纪五十时代的教科书。

上世纪五十时代，距盾构机掘进地道原理的提出，已曩昔120余年。而我国工程技能人员对地道施工的认知，仍停留于钻爆法。

用钻爆法施工，需求在掌子面钻孔、装炸药，然后焚烧、跑到旮旯躲好，起爆后，要迅速将支撑拱架和混凝土运至新开洞面进行支护，再用运输工具把破碎的岩石运出去。

钻爆法经济、适应性强，但掘进速度慢。直到现在，一条断面直径10米的地道，选用钻爆法施工，均匀月掘进仅100米。

还有没有更好的地道施工法？

18世纪末，法国工程师布鲁诺尔从船蛆钻洞现象中取得创意，提出盾构机掘进地道原理。船蛆是种蛤，头部有外壳，钻穿木板时，会排泄液体涂在孔壁上，构成坚韧的保护壳，反抗木板湿润后的胀大，以防被压扁。

1825年，在伦敦泰晤士河下方，布鲁诺尔建筑了国际榜首条盾构机法地道，随后盾构机被逐步改善，并在欧洲得到广泛运用。

“盾构机作业原理，是用一个钢结构组件沿地道轴线边向前推进边对土壤进行掘进。”我国中铁高档专家，原中铁配备党委书记、董事长李建斌解说说，钢结构组件的壳体称“盾壳”，对挖掘出、未衬砌的地道段起暂时支护效果，接受周围土层的土压、地下水压，并挡住地下水。

“盾”，即“保护”，指盾壳；“构”，即“构筑”，指管片拼装。

一句话，即在盾壳的保护下进行掘进、出渣、衬砌等作业。

根据地质条件，盾构机有土压、泥水平衡等类型；根据地道巨细，分不同直径。

上世纪八十时代，我国大地上，激荡着改革开放的春风。

不断涌现的新技能，引起党中央、国务院的重视。我国铁路高层领导也在考虑怎样使铁路地道施工赶上或挨近国际水平。

1987年，时任铁道部副部长的孙永福，在调查由意大利公司承建的甘肃引大入秦水利工程时，看到国外掘进机月掘进高达1300米的速度，大为欣赏。

几年后，建造秦岭地道时，关于是否引入国际上最先进的TBM，其时争议很大。

1993年9月，原铁道部在北京举行专家论证会。有专家以为，比较钻爆法，地道掘进机造价太高；引入地道掘进机，往后推广使用也很困难。在总结讲话时，孙永福明晰表明：“以往咱们了解钻爆法，这仅仅一个拳头；往后假如把握了TBM技能，咱们就有两个拳头来应对应战。”孙永福以为，在熟练把握TBM技能后，能够进步功率，下降造价。

要进步我国铁路建造水平，有必要吸收国际上的先进技能。经过充沛科学论证，我国铁路高层做出严重决议方案，秦岭地道引入TBM施工，一起主导选型规划。

盾构机是典型的非标准规划的特别产品，需求量身定制。针对西康铁路秦岭地道的需求，原铁道部安排规划、制作、施工方面的专家，确认了引入TBM的首要技能要求——单线电气化铁路，敞开式TBM刀盘直径8.8米，单价3.5亿元。

1997年7月，全长256米的德国TBM运抵秦岭地道，经装置调试后，投入运用。

“运用TBM建筑秦岭地道时，不论是对TBM的选型、规划、拼装、调试、操作、掘进、确诊、保护，仍是对不同地质条件下TBM穿越要害技能，咱们都非常生疏。”我国工程院院士杜彦良回忆说。

对秦岭地道TBM中心硬件和软件技能，德国维尔特公司制止中方技能人员挨近。这是由于，其时我国已研宣布直径为4.35米、专门克服软土地基的泥水式土压平衡盾构机，以及国内榜首台半断面插刀盾构机。

“他们把我国当作极具潜力的竞争对手，一直心胸警戒。”中铁配备总经理张志国说。

但是，作为推进引入TBM的决议方案者，孙永福方针非常明晰，那就是“咱们引入TBM后，一定要赶快完结配件国产化，然后完结整机国产化”。

一场引入消化吸收再立异的攻坚战，在秦岭打响。

为管好、用好这台国际最先进的TBM，原铁道部安排施工及有关科研单位和院校，一起打开科技攻关。

作为学术带头人，时任石家庄铁道学院工程机械系主任杜彦良组成科研团队，承当了原铁道部有关TBM掘进技能、监测确诊与保护保养技能、不良地质施工技能等一系列科研课题。仅翻译收拾，杜彦良与科研团队就完结了1500万字的技能文件。

时任中铁十八局工程指挥长魏贤坤，在赴瑞士费尔区那地道学习后，撰写出2万多字的《费尔区那地道施工调查陈述》，对秦岭地道TBM施工起到了重要参阅效果。

中铁地道局组成了10人的科技攻关小组，均匀年龄30岁。在TBM拼装进程中，科技攻关小组屡次扫除各种杂乱电气毛病，批改各类电气元部件。在掘进进程中，科技攻关小组针对厂家规划上的不合理问题，屡次向德国专家提出批改定见，并被选用。

直径432毫米的大推力盘形滚刀刀圈常常损坏，需求替换。我国科研单位联合攻关，选用一种低合金结构钢刀。经过工作实验，在磨损率和运用寿命方面，其与德国维尔特公司产品相等，但价格要低1/3。

一系列TBM施工技能及部分后配套零部件国产化等难题的霸占，使秦岭地道掘进高歌猛进，发明了最高月掘进528米的纪录，均匀机时利用率45%，远远超越国际40%的均匀水平。

1999年9月6日，秦岭地道贯穿。

“秦岭地道开创性的作业和科研效果，为我国后续其他TBM工程的施行奠定了重要的根底，训练培养了一批TBM专家、工程师和技能人员。”杜彦良说。

秦岭地道成功引入TBM的实践，点着了我国企业研发、制作和推广使用地道掘进机的熊熊烈火。以中铁配备、我国铁建重工集团股份有限公司（以下简称铁建重工）和中交天和机械设备制作有限公司（以下简称中交银河）为代表的一大批具有竞争力的盾构机制作企业，接连诞生。

用“洋盾构机”有甜头，但越往后问题越多。

机器修理保养时不许中方参与，还拉警戒线；修理进展中方说了不算，完全取决于外方……

“图纸有问题！”一次，在加工进口盾构机一个简略拖车钢结构件时，中方指出了其间的过错。

外方规划人员开出天价服务条件，要求担任一切差旅食宿，每天咨询费600美元。

没有中心技能就没有话语权。

2000年头，中铁地道局做出超前的、具有严重意义的决议——造我国人自己的盾构机！

自2002年起，科技部接连将盾构机多个要害技能研发列入“863”方案。

为建造上海地铁2号线，上海市政府决议，选用自主研发盾构机。

中铁地道局与上海地道工程股份有限公司，各自组成项目团队，依托上海地铁2号线工程，别离承当“863”方案盾构机项目课题研发。

一台盾构机零部件超越2万个，单是控制体系就有2000多个控制点。

李建斌带领中铁地道局项目团队，以“把握设备规划理念，把握中心技能，做自主研发”为方针，深化地道现场，一根根管子排查，一个个元器件核对。比较参数、核实数据、查阅材料，常常奋战到清晨。

宝剑锋从磨砺出，梅花香自苦寒来。

经过联合攻关，研发团队研讨出了具有广泛地质适应性盾构机刀盘、刀具合金钢的热处理办法、盾构机液压推进体系与刀盘液压驱动体系的集成技能等，并打开示范性使用。

2004年10月，我国首台具有完全自主知识产权的地铁土压平衡盾构机——“先行号”样机，在上海地铁二号线西延伸段区间地道始发掘进，打破了此前“洋盾构机”独占地铁施工的局势，随后接连使用于我国多个城市地铁项目建造。2006年，该产品被列入国家重点新产品，并荣获国家科学技能进步奖一等奖。

我国盾构人乘势而上，发力新领域。

完结“先行号”要害技能研讨后，在“863”方案支撑下，中铁地道局与上海地道工程股份有限公司再接再厉，又相继完结了砂砾杂乱地层要害技能研讨、复合式土压平衡及大直径泥水平衡等盾构机的研发与使用。

2008年，我国盾构机效果再现。4月，我国自主研发的首台复合土压平衡盾构机横空出世，命名为“我国中铁1号”，并在天津地铁三号线施工项目成功使用；12月，上海打浦路复线地道工地，一台直径为11.22米的国产大型泥水平衡盾构机“进越号”静待发力。

2008年4月，“我国中铁1号”在新乡成功下线。

作为自主立异跨过展开的标志性效果，“进越号”成功当选“十一五”国家严重科技成就展。从此，我国步入了具有大直径泥水平衡盾构机自主规划、制作和施工技能的盾构大国队伍。

2012年，“盾构机配备自主规划制作要害技能及产业化”科研项目，荣获国家科学技能进步奖一等奖。

立异步履从未中止。

圆形盾构机，便于刀盘驱动一致，技能较老练，而矩形盾构机，由于刀盘驱动一致和谐难，尚没有较大直径的盾构机。李建斌团队经过一年多艰苦研发，霸占了异形盾构机刀盘驱动一致的难题，于2013年研发成功了其时国际上最大断面的矩形盾构机，并成功使用于郑州市中州大路下穿地道工程。2018年度国家科学技能奖赏大会上，由中铁配备牵头申报的“异形全断面地道掘进机规划制作要害技能及使用”项目，荣获国家科学技能进步奖二等奖。

2012年，马来西亚为建造MRT（捷运线）项目，方案向欧洲公司收购10台盾构机。中铁配备得悉后，下决心借此机会，将我国盾构机面向马来西亚。

“不管怎样介绍，马来西亚业主都无动于衷。”李建斌说，由于我国盾构没有一单海外使用的实例。

中铁配备没有抛弃，他们将马来西亚业主邀请到我国实地观赏。

“我国的盾构机展开速度令人惊讶！咱们看到了中铁配备的制作才干，中铁配备制作的盾构，被广泛使用在我国闻名大城市，功用非常好！”经过观赏一个又一个成功事例，马来西亚业主被深深信服。

2012年，“中铁50号”出口马来西亚，成为我国盾构机走向海外榜首单。经过针对性规划，提高设备功用，使马来西亚一条地道的贯穿提早了43天，发明了当地盾构施工纪录，由此奠定了我国造盾构机的海外名誉。

“中铁50号”盾构机。

随后，中铁配备又敲开了以高标准著称的新加坡、意大利等30多个国家和区域的商场。

我国盾构人理解，只要不断提高技能水平，才干走得更远。

新加坡汤申东海岸线T221标段人行过道，需求矩形规划，中铁配备凭仗自主研发的矩形盾构机，取得了这一订单。2017年3月27日，在新加坡第三届城市地下空间和地道大会上，新加坡陆路交通局汤申东海岸线担任人在陈述中，共享了中铁配备矩形盾构式顶管机施工经历，对这一立异产品拍案叫绝。

我国盾构机种类越来越多，功用更强壮。

超大直径，能转弯，会爬坡，耐极寒……这些“我国品牌”盾构机，正成为热销海外的“新国货”。

2017年7月3日，碧空万里，艳阳高照，在铁建重工总部长沙，国际首台应战极寒气候的盾构机“玛利亚号”下线。这是专为处理俄罗斯区域极寒条件下盾构施工而规划的。

上世纪五六十时代，苏联地铁专家协助我国规划规划了榜首条地铁——北京地铁1号线。现在，旧日的“学生”要到俄罗斯修地铁，许多俄罗斯人不免宣布质疑。铁建重工真挚邀请了俄罗斯专家到我国调查。在北京地铁8号线工地，俄罗斯政府和建造单位调查团成员惊叹于“我国制作”和“我国建造”的高水平，“眼见为实”的亲自体会，完全打消了他们此前的疑问和顾忌。

2017年6月8日，我国盾构机具有了进入俄罗斯商场的合格证。

为处理俄罗斯区域极寒条件下盾构施工难题，铁建重工研发了5台直径为6.25米的盾构机，并以俄罗斯众所周知的热播剧《爸爸的女儿们》中5个女儿命名，别离为玛利亚、达利亚、耶甫盖宁、加丽娜和波丽娜，从2018年6月至2019年1月，5台盾构机在莫斯科西南部完结掘进始发。

2018年11月13日，北京，国家博物馆。“巨大的革新——庆祝改革开放40周年大型展览”打开。“加丽娜号”土压平衡盾构机，作为掘进机职业仅有代表，当选此次展览。

潮平两岸阔，风正一帆悬。

2014年5月10日，习近平总书记在河南调查中铁工程配备集团时提出，推进我国制作向我国发明改变、我国速度向我国质量改变、我国产品向我国品牌改变。

我国科研人员以本身的豪情，饯别着“三个改变”，使我国大盾构机从无到有、从有到优、从优到强，逆袭成为在国际上响当当的“我国品牌”。

国际最大直径硬岩盾构机在格鲁吉亚KK公路项目中得以使用。

2023年1月20日，由中铁配备研发的“中铁1207号”土压平衡盾构机在浙江平湖总装基地顺畅经过客户检验。

最新统计数据显现，到现在，我国盾构机订单总数超越5000台，已出厂超越4500台，出口海外约40个国家和区域。

“我国盾构机百花盛开的春天现已降临，我国盾构机大国的位置现已建立，我国盾构机强国的位置正在建立！”对我国大盾构机展开的光芒进程，我国工程院院士、2018年度国家最高科学技能奖取得者钱七虎说。

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履行主编丨刘海草 张灏然

内容来历 | 科技日报