大脸盘，长满铁齿钢牙，专门“啃”硬岩、“吞”沙土；身披钢铁盔甲，外可挡压力防坍塌，内可由螺旋输送机将渣土运出。盾构机每掘进一段距离，便停下“歇歇”，用预制好的混凝土管片拼装隧道。隧洞挖完之日，就是隧道建好之时。

　　盾构机，被誉为“工程机械之王”，是挖掘地下空间、畅通路途的最佳帮手。我国90%以上地铁隧道以及穿越大江大河的隧道，大都采用盾构法施工。

　　在11月18日的国家科技传播中心，灯光璀璨的“新天工开物——科技成就发布会”盾构装备工程专场上，国之重器“京华号”的传奇故事再次被讲述。与它一同亮相的，还有中国盾构机从技术追赶到全面领跑的奋斗轨迹。

　　2020年9月27日，一场特殊的“下线仪式”在车间里举行——当红色幕布缓缓落下，国产首台16米级超大直径盾构机“京华号”露出真容，这艘“地下航母”全长150米的钢铁身躯上，京剧脸谱涂装格外醒目，直径16.07米的刀盘如巨轮舵盘般厚重，第四代常压换刀系统、伸缩主驱动等核心部件暗藏其间。

　　时隔八个月的2021年5月，“京华号”在北京东六环改造工程开启征途。刀盘轰鸣着啃下坚硬岩层，泥浆环流系统有序输送渣土，中铁十四局集团有限公司（以下简称“中铁十四局”）项目团队围绕这台“巨无霸”展开一场场技术攻坚。当它连续掘进近7.4公里实现贯通时，这条“地下钢铁巨龙”完美演绎了我国盾构机从“无”到“有”再到“领跑”的创新历程。

　　将镜头拉回到上世纪90年代，中国基建浪潮初起，隧道工程对盾构机的需求日益迫切。到本世纪初，中国盾构机市场还几乎完全被德国海瑞克、日本川崎重工等国际巨头垄断。

　　“当时买两台二手德国盾构机，花了整整七亿元人民币。”中国铁建重工掘进机研究院副院长熊晨君的话语中，仍带着当年的无奈。

　　熊晨君告诉中国工业报记者，外国厂商在维修保养时，还禁止中国工程师在场观看。核心技术被牢牢封锁，让我国重大工程建设受制于人。

　　2002年10月，中铁隧道集团联合中国科学院、清华大学等20余家科研机构，组成了科研攻坚队伍。历时熊猫体育6年，他们成功攻克了复合式刀盘设计、主轴承国产化等30余项核心技术。

　　2008年4月，国产首台复合式、直径6.3米的“中国中铁1号”盾构机在河南新乡下线，标志着“洋盾构”时代的终结。

　　2010年，中国铁建重工集团股份有限公（以下简称“铁建重工”）为长沙地铁量身定制的第一台盾构机“开路先锋19号”成功下线。这台凝聚着国产力量的装备一经投入使用，便迫使垄断市场的“洋盾构”降价30%，一举打破了国外品牌的价格壁垒。

　　此后，国产盾构机的发展驶入快车道。2013年，“行健号”复合式泥水平衡盾构机问世；2016年，“望京1号”高铁大直径盾构机将地面沉降控制在0.68毫米的世界领先水平；2022年，历经数年攻坚，国产主轴承实现全系列国产化，彻底摆脱了对国外部件的依赖。

　　盾构机的主轴承被誉为“心脏”，要承受成千上万吨的重量，在复杂地层中连续工作上万小时。为了打造这颗强劲的“中国心”，铁建重工的研发团队在设计、材料、制造、测试四大领域同步发力。他们自主开发设计软件，研制特级优质轴承钢，将加工精度控制在20微米以下——比一根头发丝还要细。最终，直径8.61米、重62吨的全球最大整体式主轴承横空出世，能满足18-20米级超大盾构机的需求。经院士专家团队认证，其性能在国际上处于优势地位，部分参数更是实现领先。

　　2008年，在长江之畔的南京长江隧道建设现场，中铁十四局的“高压进仓第一人”赵斌见证了技术迭代的生死时速。当年，隧道埋深60米的江底，盾构机刀盘出现故障，需在6公斤大气压的高压环境下进仓维修。当时，国内尚无此技术能力，不得不请国外潜水公司，但“进一次仓要6万欧元”。

　　为了不受制于人，中铁十四局决定培养自己的队伍。三十多名参训人员历经航天员般严苛的体能、理论和实操训练，最终只有三人达标，赵斌便是其中之一。

　　“加压训练时有人耳膜压穿、鼻子流血。在仓内高压环境下，氮气麻醉会让人失去知觉，就算受伤也毫无感觉，掌子面失稳更是连逃生时间都没有。”这段经历，让赵斌对技术创新有着最深刻的期盼。

　　如今，第四代常压换刀技术已广泛应用，单把刀具更换时间从5-8小时缩短至1-2小时，工人彻底摆脱了高危环境。

　　“各位乘客请注意，列车即将穿越清华园隧道，前方5.4米处就是地铁10号线运行轨道。”当复兴号列车平稳驶过京张高铁清华园隧道时，很少有人知道当时那场“地下穿越”的难度堪比“在跳动的心脏上做显微手术”。

　　中铁十四局大盾构公司盾构掘进管理中心副主任赵斌告诉中国工业报记者，这条隧道要穿过北京北三环核心区，下方是7条主干道、88条市政管线米。最关键的是，隧道要从日均客流超200万的地铁10号线米处穿行，沉降控制要求严苛到超过1毫米就可能导致地铁停运。

　　赵斌介绍，面对如此复杂的工况，中铁十四局研发了“源头控制、路径阻隔、对象加固、预警修正”四位一体的微沉降控制技术。施工前，团队像医生“望闻问切”般开展综合评估，探究地层扰动机理，构建数字孪生模型和等比例试验台，精准模拟施工过程中的地层变形。施工中，直径12.64米的“天佑号”盾构机搭载数千个传感器，实时监测地质变化，通过智能算法自动调整掘进参数，实现毫秒级参数优化。针对北京地下复杂的卵石层，团队还创新泥浆环流系统，揭示卵石运动轨迹和磨损规律，让管路寿命延长3倍以上。

　　2018年3月15日凌晨，这场穿越迎来最惊险的时刻。凌晨3点20分，盾构机掘进至地铁10号线正下方时，突然传来刺耳异响。

　　经过紧急排查，施工团队推测可能是10号线建设存在遗留的废弃水泵。此时距离地铁早班车发车仅剩不到3小时，停工处理时间不足，强行推进可能损坏刀盘。

　　关键时刻，团队决定慢速推进并启动应急预案。30分钟后，异响逐渐消失，障碍物被成功碾碎，当天早班地铁准时发车。监测数据显示，轨道沉降牢牢控制在1毫米内，这场极限穿越完美收官。

　　“隧道埋深越大，地面影响越小。就算住在施工区域上方的居民，也几乎感觉不到震动。”赵斌介绍，盾构机24小时不间断作业，不受刮风下雨等天气影响，也不占用地面交通资源，成为熊猫体育城市地下空间开发的“隐形功臣”。

　　在深江铁路珠江口隧道建设中，铁建重工研发的自适应压力补偿密封系统经受住了水下106米、10.6bar水压的严苛考验。据介绍，这相当于指甲盖大小的面积要承受10.6公斤压力，远超国外9.7bar的最高纪录，为超深隧道施工提供了可靠保障。如今，该系统更是接续挑战了水下116米的新纪录。

　　铁建重工为盾构机装上了“透视眼”和“智慧脑”。超前地质预报系统能提前50米探明溶洞、孤石等隐患，就像给盾构机做“前瞻性CT”。智能掘进系统通过数千个传感器收集数据，自动调整掘进速度、刀盘转速等参数，实现“自动驾驶”。操作人员无需时刻紧张操控，只需扮演“监督员”的角色，极大降低了劳动强度。

　　中铁十四局的“天佑号”盾构机，更是实现了远程智能管控。设备状况、地下工况等数据实时同步至千公里外的南京指挥中心，专家24小时提供远程技术支持。通过BIM+GIS技术、三维可视化监控和盾构云平台，施工全过程实现数字化管理，应急指挥和智能控制水平大幅提升。

　　“以前修隧道靠经验，现在靠数据，盾构机功效比传统施工方法提高8到10倍。”赵斌介绍，全预制拼装技术的应用更让盾构机的施工效率倍增，隧道管片、轨下箱涵等构件在工厂预制，现场像搭乐高积木一样拼装，仅轨下结构施工就节省近6个月工期，为京张高铁提前铺轨奠定了基础。

　　以前盾构施工中，废浆处理是老大难问题。盾构机每天“吃”进大量岩土，排出的废浆若处理不当，会成为环保隐患。中铁十四局研发的泥浆绿色处理技术，彻底改变了这一现状。他们通过筛分、旋流、压滤、离心等多道工艺，搭配专用药剂，成功分离废浆中的超细泥土颗粒。处理后的清水循环使用，分离出的渣土可用于制砖或路基回填。

　　在清华园隧道建设中，这套系统最高日处理废浆5000立方米，累计处理130万立方米废浆，实现了“零排放、零污染”的环保目标。

　　“以前施工周边污染大，居民投诉多，现在就算在城市核心区施工，也不会影响周边环境。”赵斌说，这一技术不仅解决了施工环保难题，更降低了工程成本，为城市地下工程的绿色发展提供了“中国方案”。

　　从南京长江隧道的初探，到清华园隧道的智能管控，从珠江口海底隧道的深水压挑战，到北京东六环改造工程的超大直径应用，中国盾构实现了从单兵突进到集团作战的技术跃迁，实现了从依赖进口到自主研发的华丽转身。

　　中国盾构机直径也实现了从6米级跨越至16米级，国产核心部件占比从0突破至98%，基本摆脱了对国外技术的依赖。智能化工具从辅助升级为核心驱动力，让盾构机更高效、精准、安全。

　　据介绍，“京华号”作为国产首台16米级超大直径盾构机，入选国家“十三五”科技创新成就展，成为中国智造的代表。“深江一号”“江海号”等一批高性能盾构机，不断刷新着国产装备的技术高度。

　　而今，中国盾构机不仅满足国内需求，更走向全球市场。铁建重工的盾构产品已出口到意大利、新加坡等五大洲五十多个国家和地区，在国际市场上占据重要地位。

　　“以前我们引进国外技术，现在国外纷纷来学习我们的标准。”熊晨君的话语中充满自信。这份自信，源自庞大的技术团队、产学研用的深度融合，更源自无数工程师的日夜攻关。

　　中国工程院院士、浙江大学工学部主任杨华勇告诉中国工业报记者，大型穿江越海隧道是我国基建领域重大工程，超大直径盾构机是保证工程建设的关键决定性装备，处于全球地下工程装备产业链、价值链制高点，是我国高端装备技术水平的重要体现。

　　“中铁十四局研发的大直径盾构穿越城市核心区关键技术，正是破解系列难题的集大成之作。”中国工程院院士何川对中国工业报记者表示，该技术体系已经在京张高铁清华园隧道、深江铁路珠江口海底隧道等项目施工中得到了充分验证。相关实践成果在安全、效率、环保等方面展现了独创性，取得显著的社会经济效益。

　　目前，全球盾构机市场正形成以中国、德国、日本企业为主的“三极竞争”新格局。中研普华产业研究院《2025-2030年中国盾构机行业市场调研分析报告》及行业公开数据显示，这一竞争态势在技术路径、市场定位与产业链布局上呈现显著分化：中国企业凭借“成本优势+快速响应”策略占据全球中高端市场70%份额；德国企业以“技术垄断+全生命周期服务”构建高端市场“护城河”；日本企业则聚焦“高精度+定制化”路线，在微型盾构机和特殊地质领域占据主导地位。

　　站在新的发展起点，中国盾构机正朝着更智能、更绿色的方向迈进，推动盾构作业从少人化作业向无人化发展。从依赖进口到自主领跑，从保障国内基建到服务全球大基建，中国盾构机用三十年时间完成了历史性跨越。

　　这条“地下钢铁巨龙”的征程，没有终点。在城市地下空间开发的浪潮中，在穿江越海的超级工程里，中国盾构机将继续以技术创新为翼，以工匠精神为魂，书写更多“中国智造”的传奇，为全球地下工程贡献中国设计、中国制造、中国质量。

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