新天工开物：“地下钢铁巨龙”炼成记

2025年11月18日，在国家科技传播中心举行的“新天工开物——科技成就发布会”盾构装备工程专场上，中国铁建重工集团股份有限公司发布的“超大直径盾构机”技术引发广泛关注。

中国工程院院士、浙江大学工学部主任杨华勇表示，超大直径盾构机处于全球地下工程装备产业链、价值链制高点，是国家高端装备技术水平的重要体现。

三十多年来，这一被称为“地下钢铁巨龙”的大国重器，走过了国产化“从无到有，从跟跑到领跑，从单一设备到智能综合”的传奇历程，凭借丰富的工程应用经验与系统化全链条体系，为全球地下工程装备发展贡献了“中国方案”。

国产逆袭:从被技术封锁到自主可控的突围之路

大型穿江越海隧道是公路、铁路、市政等领域基础设施建设的控制性工程，而超大直径盾构机正是保障这类工程的“关键利器”。它集机械、电气、液压、控制于一体，能在复杂地层中掘进、排渣、拼装隧道内壁，被称为“工程机械之王”。然而，这样的核心装备，中国曾长期依赖进口。

上世纪90年代，国内修建工程需要盾构机，只能以天价从国外采购。两台二手德国盾构机竟耗资7亿元——在当时相当于100个普通人700年的工资总和。更令人憋屈的是，外方为垄断技术，维修时禁止中国工程师在场，核心技术“卡脖子”的困境，让我国重大工程建设面临安全与效率的双重隐患。

“自主研发中国人自己的盾构机，是必须走通的路！”中国铁建重工掘进机研究院副院长、高级工程师熊晨君表示，自主研发在2010年迎来突破。针对长沙地铁项目特殊地质，团队量身定制方案，成功推出中国铁建重工首台国产盾构机“开路先锋19号”。这台设备的应用，直接迫使“洋盾构”降价30%，一举打破了国外技术垄断的坚冰。

此后，国产盾构机一路“开挂”:2013年，国产首台复合式泥水平衡盾构机“行健号”下线；2016年，直径10.87米的高铁大直径盾构机“望京1号”问世，掘进时地面沉降仅0.68毫米，达到世界领先水平。

但中国铁建重工团队并未止步。城市发展对隧道直径的需求不断提升，研发超大直径盾构机成为新目标。其技术难点被概括为“两大一高”——大尺寸、大承载、高精度，其中最核心的挑战是主轴承的国产化。此前，主轴承完全依赖进口，被列入“35项卡脖子技术”清单。

为盾构机打造“中国心”，团队从设计、材料、制造、测试四方面发起攻坚:自主开发设计软件，构建强韧“骨架”；研制特级优质轴承钢，锻造“铜筋铁骨”；突破加工精度至20微米以下；搭建万吨级试验台模拟极端工况。

经过数年攻关，中国铁建重工团队成功研制直径8.61米、重62吨的全球最大整体式盾构机主轴承，可满足直径18~20米超大盾构机需求。全系列国产主轴承通过院士专家权威认证，性能与国外顶尖产品相当，部分指标超越国际水平，彻底打破“卡脖子”困局。

穿山越海:在复杂地层中锻造大国重器

超大直径盾构机的“硬核”实力，最终要在实战中检验。从北京东六环到深江铁路珠江口，从海太长江隧道到世界最长海底高铁隧道——甬舟铁路金塘海底隧道，国产超大直径盾构机用一项项“世界之最”，证明了“中国智造”的卓越性能。

“京华号”是其中的典型代表。这台国产首台16米级盾构机，作为行业唯一代表入选国家“十三五”科技创新成就展，是中国创造的“新时代见证物”。它在北京东六环改造工程中，“京华号”以精准的掘进控制，让地面沉降始终处于安全范围，助力相关工程成为城市地下空间开发的又一标杆。

更具挑战性的是深江铁路珠江口隧道。盾构机需在水下106米掘进，承受高达10.6 bar的水土压力。中国铁建重工团队研发的自适应压力补偿技术与多道组合式密封结构，将主驱动密封承压能力提升至15 bar，成功通过10.6 bar严苛考验，打造了“中国制造的防盗门”。

针对盾构机“换刀”这一高危环节，团队借鉴深海钻井平台技术，发明“常压换刀系统”:每个刀位设计独立“安全闸门”，换刀时闸门隔绝外部水压，工人在常压环境下安全操作。这一技术将单次换刀时间从12~15天缩短至2~3天，效率提升5~6倍，彻底将工人从“高压换刀”风险中解放出来。

在甬舟铁路金塘海底隧道，两台直径14.57米的盾构机承担着11.21公里的掘进任务。由于隧道位于海底，盾构机需对向施工并在海底对接，精度要求2厘米内；完成后，还需在洞内拆解数千吨重的设备——这将是国内首次在深海底实施洞内拆机。国产盾构机凭借可靠性能，正在为世界最长海底高铁隧道建设提供关键支撑。

截至目前，铁建重工已自主研制超百台超大直径盾构机，包括国内最深海底隧道盾构机的“深江一号”、国产最大直径16.64米“江海号”等，成功应用于国内外多项重大工程，推动我国超大直径盾构成套技术跻身世界前列。

智创未来:中国盾构向少人化、绿色化智慧迈进

在“双碳”目标与智能化浪潮下，中国盾构机正从“钢铁巨兽”向“智慧工匠”升级。

智能化是中国盾构当前发展的核心方向。中国铁建重工团队为盾构机装上“千里眼”和“聪明大脑”:超前地质预报系统如同“前瞻性CT”，可提前50米探测溶洞、孤石等隐患；智能掘进系统通过数千个传感器与智能算法，实现“自动驾驶”——根据地质变化自动调整掘进速度、刀盘转速，操作人员从“操控者”变为“监督员”。熊晨君表示，团队计划结合海量施工数据构建大模型，推动盾构机在掘进、支护等全工序实现自动化，逐步向无人化作业迈进。

绿色化则聚焦能耗优化。超大直径盾构机装机功率超1万千瓦，每小时耗电成本超万元，节能降耗刻不容缓。中国铁建重工团队将通过智能控制技术优化各系统运行状态，实现经济效率与能源消耗的最佳匹配，推动“绿色盾构”落地。

此外，盾构机的改造复用也在加速发展。针对盾构机深度定制化的特点，中国铁建重工团队已建立评估体系，可对旧盾构机的刀盘、驱动系统等核心部件进行适应性改造，使其适配新工程项目不同地层的需求。

如今凭借技术实力与可靠品质，中国盾构机已出口至意大利、新加坡等五大洲50多个国家和地区。国产盾构机、竖井掘进机等工程装备出海，助力当地基建升级，向世界传递“中国设计、中国制造、中国质量”的硬核实力。

“我们的底气，来自庞大的技术团队、产学研用的深度融合，以及一线工程师的实战经验。”熊晨君表示，未来团队将继续向更大直径、更深领域、更智能方向进军，让中国的“地下钢铁巨龙”成为更多世界级工程的开路先锋。

从被“卡脖子”到自主领跑，从穿江越海到智慧升级，中国超大直径盾构机的“炼成记”，是一部以创新破局、以实干铸器的科技自主创新与应用的奋斗史。它不仅标志着我国高端装备制造跻身全球第一方阵，更以“中国方案”为全球地下空间开发注入新动能。正如杨华勇院士所言:“这一技术的突破，将引领地下工程装备向深部空间迈进，为全球大基建贡献更多中国设计、中国制造、中国质量。”

免责声明：该文章系本站转载，旨在为读者提供更多信息资讯。所涉内容不构成投资、消费建议，仅供读者参考。