盾構機：地下工程的巨無霸，我國如何崛起？

全斷面隧道掘進機的正面照片

在現代城市基礎建設中，盾構機（簡稱 TBM）是一種不可或缺的超級工程裝備。它像一條“地下巨龍”，穿山越嶺，掘進隧道，被譽為“地下航母”。特別是在我國，盾構機的應用已涉及地鐵、高鐵、公路、輸水、排污等多個領域，推動了基礎設施建設的飛速發展。

杭州地鐵建設中使用的軟土隧道盾構機

那么，盾構機是什么？它的發展歷程如何？為何這種龐然大物往往只能使用一次？本文將深入探討這些問題。

一、盾構機是什么？

盾構機是一種用于隧道掘進的自動化設備，集開挖、支護、渣土輸送、同步拼裝等功能于一體。其核心部件是位于前端的刀盤，它可以旋轉切削巖石或土壤，并將開挖出的物料通過輸送系統運出。同時，盾構機后部會同步安裝預制管片，以支撐隧道結構，防止坍塌。

根據適用地質條件，盾構機可分為土壓平衡式、泥水式、硬巖 TBM 等多種類型。由于施工環境復雜，每臺盾構機往往需要根據工程特點進行定制。

二、我國盾構機的發展歷程

1. 依賴進口階段（20 世紀 60 年代-90 年代）

盾構機最早由英國工程師馬克·布倫內爾在 19 世紀發明，我國在 20 世紀 60 年代開始關注這一技術，但受限于制造能力，早期主要依賴進口。

1967年9月20日，美國間諜衛星日冕KH-4B拍攝的照片，在太空中北京地鐵一期工程路線一覽無余

例如，20 世紀 80 年代，北京地鐵 1 號線曾使用進口盾構機進行施工。

北京地鐵1號線連接北京市石景山區古城站至朝陽區四惠東站，是北京地鐵的一條東西走向的地鐵線路，也是我國建設的第一條城市地鐵線路

2. 逐步國產化階段（20 世紀 90 年代-2010 年）

1996 年，我國制造出首臺土壓平衡盾構機，但核心技術仍受國外制約。隨著國家加大基礎設施投資，盾構機的國產化進程加快。2008 年，上海隧道工程公司成功研制出自主品牌的盾構機，標志著我國正式邁入盾構機國產化時代。

3. 走向世界階段（2010 年至今）

進入 21 世紀 10 年代，我國盾構機產業迎來爆發式增長。2012 年，“中國中鐵 745 號”盾構機成功應用于廣州地鐵工程。2017 年，我國研制出全球最大直徑盾構機“天鯤號”，直徑達 17.45 米。

如今，我國已成為全球最大的盾構機生產國，產品出口至 30 多個國家和地區，并在海外多個重大工程中發揮重要作用。

三、為何盾構機通常只能使用一次？

盡管盾構機造價昂貴，但大多數情況下，它們僅在一個項目中使用，原因如下：

1. 設計高度定制化

每個隧道工程的地質條件、長度、直徑等都不同，盾構機需要根據具體需求量身定制。即使是相似的工程，刀盤的設計、推進系統的參數也可能完全不同，因此難以在新項目中重復使用。

2. 隧道出口受限，回收困難

盾構機通常從隧道一端進入，完成掘進后到達另一端。然而，由于隧道出入口空間有限，盾構機往往難以整體拆除并運輸至新工地。例如，在地鐵施工中，盾構機到達終點后通常被拆解埋在地下或局部回收。

3. 經濟成本與技術問題

即使可以回收，拆解、運輸、重新組裝、調試的成本可能比制造新設備更高。此外，長時間使用的盾構機磨損嚴重，刀盤、液壓系統等部件需大規模更換，維護費用高昂。

4. 工程安全性考慮

盾構機的精度和穩定性直接影響工程安全。由于二手盾構機可能存在未知隱患，施工單位通常更傾向于使用新設備，以確保施工質量和安全性。

四、未來展望

隨著科技進步，盾構機的重復利用率可能會提升。例如，模塊化設計可提高設備的通用性，而新材料和智能監測技術可延長盾構機的使用壽命。此外，我國企業正在探索二手盾構機的翻新和再利用模式，以提高資源利用率。

在全球基礎設施建設持續增長的背景下，盾構機產業仍將保持強勁發展勢頭。作為世界盾構機制造和應用的領軍者，我國有望在未來進一步提升技術水平，推動行業邁向智能化、可持續化發展。

結語

盾構機，這一地下工程的“巨無霸”，不僅見證了我國基礎設施的騰飛，也成為高端裝備制造業崛起的象征。從依賴進口到自主研制，再到走向世界，我國盾構機產業的成長歷程充分展現了科技創新的力量。雖然盾構機往往只能使用一次，但它們留下的隧道，將支撐城市發展數十年乃至上百年，成為現代文明的重要基石。