新天工開物：“地下鋼鐵巨龍”煉成記

　　2025年11月18日，在國家科技傳播中心舉行的“新天工開物——科技成就發佈會”盾構裝備工程專場上，中國鐵建重工集團股份有限公司發佈的“超大直徑盾構機”技術引發廣泛關注。

　　中國工程院院士、浙江大學工學部主任楊華勇表示，超大直徑盾構機處於全球地下工程裝備産業鏈、價值鏈制高點，是國家高端裝備技術水準的重要體現。

　　三十多年來，這一被稱為“地下鋼鐵巨龍”的大國重器，走過了國産化“從無到有，從跟跑到領跑，從單一設備到智慧綜合”的傳奇歷程，憑藉豐富的工程應用經驗與系統化全鏈條體系，為全球地下工程裝備發展貢獻了“中國方案”。

　　國産逆襲：從被技術封鎖到自主可控的突圍之路

　　大型穿江越海隧道是公路、鐵路、市政等領域基礎設施建設的控制性工程，而超大直徑盾構機正是保障這類工程的“關鍵利器”。它集機械、電氣、液壓、控制于一體，能在複雜地層中掘進、排渣、拼裝隧道內壁，被稱為“工程機械之王”。然而，這樣的核心裝備，中國曾長期依賴進口。

　　上世紀90年代，國內修建工程需要盾構機，只能以天價從國外採購。兩台二手德國盾構機竟耗資7億元——在當時相當於100個普通人700年的工資總和。更令人憋屈的是，外方為壟斷技術，維修時禁止中國工程師在場，核心技術“卡脖子”的困境，讓我國重大工程建設面臨安全與效率的雙重隱患。

　　“自主研發中國人自己的盾構機，是必須走通的路！”中國鐵建重工掘進機研究院副院長、高級工程師熊晨君表示，自主研發在2010年迎來突破。針對長沙地鐵項目特殊地質，團隊量身定制方案，成功推出中國鐵建重工首臺國産盾構機“開路先鋒19號”。這臺設備的應用，直接迫使“洋盾構”降價30%，一舉打破了國外技術壟斷的堅冰。

　　此後，國産盾構機一路“開挂”：2013年，國産首臺複合式泥水準衡盾構機“行健號”下線；2016年，直徑10.87米的高鐵大直徑盾構機“望京1號”問世，掘進時地面沉降僅0.68毫米，達到世界領先水準。

　　但中國鐵建重工團隊並未止步。城市發展對隧道直徑的需求不斷提升，研發超大直徑盾構機成為新目標。其技術難點被概括為“兩大一高”——大尺寸、大承載、高精度，其中最核心的挑戰是主軸承的國産化。此前，主軸承完全依賴進口，被列入“35項卡脖子技術”清單。

　　為盾構機打造“中國心”，團隊從設計、材料、製造、測試四方面發起攻堅：自主開發設計軟體，構建強韌“骨架”；研製特級優質軸承鋼，鍛造“銅筋鐵骨”；突破加工精度至20微米以下(比頭髮絲還細)；搭建萬噸級試驗臺模擬極端工況。

　　經過數年攻關，中國鐵建重工團隊成功研製直徑8.61米、重62噸的全球最大整體式盾構機主軸承，可滿足直徑18~20米超大盾構機需求。全系列國産主軸承通過院士專家權威認證，性能與國外頂尖産品相當，部分指標超越國際水準，徹底打破“卡脖子”困局。

　　穿山越海：在複雜地層中鍛造大國重器

　　超大直徑盾構機的“硬核”實力，最終要在實戰中檢驗。從北京東六環到深江鐵路珠江口，從海太長江隧道到世界最長海底高鐵隧道——甬舟鐵路金塘海底隧道，國産超大直徑盾構機用一項項“世界之最”，證明了“中國智造”的卓越性能。

　　“京華號”是其中的典型代表。這臺國産首臺16米級盾構機，作為行業唯一代表入選國家“十三五”科技創新成就展，是中國創造的“新時代見證物”。它在北京東六環改造工程中，“京華號”以精準的掘進控制，讓地面沉降始終處於安全範圍，助力相關工程成為城市地下空間開發的又一標桿。

　　更具挑戰性的是深江鐵路珠江口隧道。盾構機需在水下106米掘進，承受高達10.6 bar的水土壓力(相當於指甲蓋大小面積承受10.6公斤重量)。中國鐵建重工團隊研發的自適應壓力補償技術與多道組合式密封結構，將主驅動密封承壓能力提升至15 bar，成功通過10.6 bar嚴苛考驗，打造了“中國製造的防盜門”。

　　針對盾構機“換刀”這一高危環節，團隊借鑒深海鑽井平臺技術，發明“常壓換刀系統”：每個刀位設計獨立“安全閘門”，換刀時閘門隔絕外部水壓，工人在常壓環境下安全操作。這一技術將單次換刀時間從12~15天縮短至2~3天，效率提升5~6倍，徹底將工人從“高壓換刀”風險中解放出來。

　　在甬舟鐵路金塘海底隧道，兩台直徑14.57米的盾構機承擔著11.21公里的掘進任務。由於隧道位於海底，盾構機需對向施工並在海底對接，精度要求2釐米內；完成後，還需在洞內拆解數千噸重的設備——這將是國內首次在深海底實施洞內拆機。國産盾構機憑藉可靠性能，正在為世界最長海底高鐵隧道建設提供關鍵支撐。

　　截至目前，鐵建重工已自主研製超百台超大直徑盾構機，包括國內最深海底隧道盾構機的“深江一號”、國産最大直徑16.64米“江海號”等，成功應用於國內外多項重大工程，推動我國超大直徑盾構成套技術躋身世界前列。

　　智創未來：中國盾構向少人化、綠色化智慧邁進

　　在“雙碳”目標與智慧化浪潮下，中國盾構機正從“鋼鐵巨獸”向“智慧工匠”升級。

　　智慧化是中國盾構當前發展的核心方向。中國鐵建重工團隊為盾構機裝上“千里眼”和“聰明大腦”：超前地質預報系統如同“前瞻性CT”，可提前50米探測溶洞、孤石等隱患；智慧掘進系統通過數千個感測器與智慧演算法，實現“自動駕駛”——根據地質變化自動調整掘進速度、刀盤轉速，操作人員從“操控者”變為“監督員”。熊晨君表示，團隊計劃結合海量施工數據構建大模型，推動盾構機在掘進、支護等全工序實現自動化，逐步向無人化作業邁進。

　　綠色化則聚焦能耗優化。超大直徑盾構機裝機功率超1萬千瓦，每小時耗電成本超萬元，節能降耗刻不容緩。中國鐵建重工團隊將通過智慧控制技術優化各系統運作狀態，實現經濟效率與能源消耗的最佳匹配，推動“綠色盾構”落地。

　　此外，盾構機的改造復用也在加速發展。針對盾構機深度定制化的特點，中國鐵建重工團隊已建立評估體系，可對舊盾構機的刀盤、驅動系統等核心部件進行適應性改造，使其適配新工程項目不同地層的需求。

　　如今憑藉技術實力與可靠品質，中國盾構機已出口至義大利、新加坡等五大洲50多個國家和地區。國産盾構機、豎井掘進機等工程裝備出海，助力當地基建升級，向世界傳遞“中國設計、中國製造、中國品質”的硬核實力。

　　“我們的底氣，來自龐大的技術團隊、産學研用的深度融合，以及一線工程師的實戰經驗。”熊晨君表示，未來團隊將繼續向更大直徑、更深領域、更智慧方向進軍，讓中國的“地下鋼鐵巨龍”成為更多世界級工程的開路先鋒。

　　從被“卡脖子”到自主領跑，從穿江越海到智慧升級，中國超大直徑盾構機的“煉成記”，是一部以創新破局、以實幹鑄器的科技自主創新與應用的奮鬥史。它不僅標誌著我國高端裝備製造躋身全球第一方陣，更以“中國方案”為全球地下空間開發注入新動能。正如楊華勇院士所言：“這一技術的突破，將引領地下工程裝備向深部空間邁進，為全球大基建貢獻更多中國設計、中國製造、中國品質。”