国产“钻地龙”的逆袭

季海

盾构隧道掘进机是挖掘隧道专用的工程机械，简称“盾构机”，至今已有近200年的历史。

由来

18世纪末，法国工程师布鲁诺尔发现一种叫“船蛆”的软体动物，寄生在木船上，以木料为食。

它看起来像蠕虫，实际上却是一种蛤，一端有两片薄而小的贝壳，另一端有两根管子。当它钻进木头里时，管子便伸出孔外，一根用来摄食和呼吸，一根用来排泄废物。同时，它会分泌一种液体，在孔壁上形成保护壳。

布鲁诺尔从中获得灵感，发明了一种挖掘隧道的设备。它能一边挖土，一边安装支撑防护设备。这就是最初的盾构机。

1825年，布鲁诺尔发明的矩形盾构机应用于伦敦泰晤士河隧道工程，但过程并不順利。经过漫长的改良调整后，新的盾构机在1835年投入使用，又经过数年施工，泰晤士河水底隧道终于在1843年建成。

尽管这种盾构机意义非凡，但仍没有摆脱手掘的束缚。人们把这种盾构机称为“第一代盾构机”。

后来，盾构机采用压缩空气的方式，用机械开挖代替了人工开挖。人们把这种机械式和气压式盾构机称为“第二代盾构机”。

第三代盾构机则包括泥水平衡式盾构机和土压平衡式盾构机。泥水平衡式盾构机将弃土以泥水的形式排出，土压平衡式盾构机则将弃土从出泥舱排出。

第四代盾构机以大直径、大推力、大扭矩以及高智能化和多样化为主要特色，在当代隧道建设中发挥着重要作用。

经过两个世纪的发展，如今的盾构机已经变为集多种高科技于一体的尖端设备，广泛应用于地铁、铁路、公路等隧道工程，有“钻地龙”的美誉。

原理

现代盾构机全身包裹着金属壳体，非常坚固，可以抵抗地层的坍塌和挤压。它的前部有个大刀盘，像一把巨型电动剃须刀。刀盘每转一圈，就能切削很多泥土，即便是坚硬的岩石也不在话下。刀盘后方是一个收集渣土和碎石的土舱，连接着螺旋输送机和传输皮带，可以将泥土不断运送到后方的拖车中，再传送到地面，工作效率很高。

崛起

20世纪90年代，中国还无法生产盾构机，只能从发达国家进口。进入21世纪后，中国虽然仿制了一些盾构机，但限于技术落后无法推广应用。隧道工地上的盾构机，大多来自德国和日本。

进口盾构机不仅价格昂贵，售后服务和维修也都不方便：外国工程师在维修时，不允许中国技术人员在旁观看，理由是保护知识产权。因此，如果不能改变这种局面，盾构机的“话语权”会一直掌握在他人手里，中国在未来将十分被动。

从2002年开始，中国致力于制造最好的盾构机。中华人民共和国科学技术部将盾构技术研究列入国家高技术研究发展计划，决心实现中国盾构技术的历史性突破。

2004年，第一台具有自主知识产权的“先行者”地铁盾构机推出。

2006年，拥有33项技术专利的“先行者2号”盾构机正式下线，首次实现中国地铁盾构机的批量生产。

2008年，中国第一台具有自主知识产权的复合式土压平衡盾构机——“中国中铁1号”下线，一举打破了德日美三国在盾构机方面对中国的技术垄断和封锁。

2009年，大直径泥水平衡盾构机“进越号”诞生，中国具备了大直径泥水盾构机的自主设计和制造能力，成功迈入盾构机大国行列。

2010年，中国首台自主研制的土压平衡盾构机“开路先锋19号”横空出世，零部件国产化率达到87%。从此，进口盾构机在国内的市场份额大幅下降，价格不断跳水。

超越

2017年10月26日，直径达15.03米的泥水平衡盾构机下线。它的诞生，成功打破了国外品牌多年一统全球超大直径盾构机的局面。2018年9月29日，直径达15.80米的泥水平衡盾构机下线，标志着中国盾构机的设计制造迈向高端化，进一步加快了中国在地下空间开发工程装备领域由制造大国迈向制造强国的步伐。

如今，中国已全面掌握盾构机的核心制造技术，并推动了掘进机器人的研发朝智能化方向迈进。中国的盾构机不仅在国内市场占有率达到90%，还出口到21个国家和地区，在全球市场占据了2/3以上的份额。虽然仍然有很多技术难题等待攻克，但只要我们坚守初心，百尺竿头，更进一步，未来的中国盾构机将会迎来更大的辉煌！