深瞳工作室出品

科技日報記者 張毅力 策劃 趙英淑 滕繼濮 王菲

近日，在江蘇省太倉港國際碼頭，一臺身披“中國紅”的巨型裝備——“中鐵1459號”盾構機在龍門吊的牽引下緩緩被裝入貨輪。這臺開挖直徑達15.7米的鋼鐵巨擘，將投身于澳大利亞西部港灣隧道的掘進任務。

這臺設備由中國中鐵工程裝備集團有限公司（以下簡稱“中鐵裝備”）自主研制，是我國出口海外最大直徑盾構機，集成了多項智能化技術。此次遠征標志著中國盾構機正式邁入“全球定制化”時代。自此，中國盾構機產業從自力更生“拓荒”，到裝上“中國芯”，歷經20余年磨煉，實現了從“跟隨”到“引領”的蝶變。

在輝煌成就背后，中國盾構機產業也面臨著新的挑戰：主軸承等核心設備的瓶頸問題何時能徹底攻克，智能化水平如何實現質的飛躍，人才短缺的困境又該如何彌補……這些難題亟待破解。

從“洋盾構”到“中國芯”

在中鐵裝備盾構車間外，一塊寫有“踐行三個轉變、推進制造強國”的標語牌格外醒目。車間內，4條盾構機生產線正開足馬力運轉，工人們有序地進行焊接、組裝、調試等工作。

作為國內規模最大的隧道掘進設備研發生產企業，中鐵裝備擁有國內最大的盾構/TBM研發制造基地。在這里，盾構/TBM產品已累計出廠超1700臺，產銷量連續8年穩居世界第一，產品出口全球34個國家和地區。

“回望本世紀初，中國盾構機市場幾乎完全被德國海瑞克、日本川崎重工等國際巨頭壟斷?！敝需F隧道局隧道掘進機及智能運維全國重點實驗室總工程師李鳳遠介紹，2002年，廣州地鐵2號線建設時，一臺進口盾構機價格高達1.5億元，這對當時的中國工程建設而言，無疑是沉重的負擔。

“更令人無奈的是，在維修過程中，還需外國工程師‘貼身指導’，每小時服務費高達5000元?！崩铠P遠說，核心技術被嚴格封鎖，中國工程師連設備參數都無權查看，只能在一旁干著急，這激發了他們打破國外技術壟斷的決心。

2002年10月，中鐵隧道集團聯合中國科學院、清華大學等20余家科研機構，組成了科研攻堅隊伍。歷時6年，他們成功攻克了復合式刀盤設計、主軸承國產化等30余項核心技術。其中，主軸承的研發尤為艱難：直徑2米的軸承需承受5000噸的推力，而當時國內連高精度滾珠都依賴進口。

2008年4月，直徑6.3米的“中國中鐵1號”在河南新鄉下線，并成功應用于天津地鐵項目。這一國產首臺復合式盾構機的誕生，標志著“洋盾構”時代的終結，國產盾構機開始嶄露頭角。

2022年，總重2900噸的“中鐵1418號”盾構機出口至意大利。這是中國超大直徑盾構機首次進入歐洲高端市場，標志著“中國關節”已具備與國際巨頭同臺競技的實力。

過去17年的發展，是一場從“單兵突進”到“集團作戰”的技術躍遷。盾構機直徑從“6米級”跨越至“16米級”，能夠適應不同地質條件和工程需求；國產核心部件占比從“0”突破至“98%”，徹底擺脫對國外技術的依賴；智能化工具從“輔助”升級為“核心驅動力”，讓盾構機更高效、精準、安全。

“中國盾構機的崛起，是中國制造業向高端化、智能化、綠色化轉型的典型代表。”中國工程院院士錢七虎高度評價中國盾構機的發展，“從最初的引進、消化、吸收、再創新，到如今的自主創新引領發展，中國盾構機產業走出了一條具有中國特色的發展道路?！?/p>

如今，中國盾構機已占據全球70%的市場份額，產品出口至50余個國家和地區，在雅萬高鐵、海太長江隧道等超級工程中屢破世界紀錄。

成績背后仍面臨多重挑戰

“盡管中國盾構機有九成零部件實現了國產，但在高端核心部件領域，仍面臨困境?！崩铠P遠介紹，以直徑12米以上盾構機主軸承為例，其進口成本占整機造價的15%，這一比例折射出技術依賴的嚴峻現實。而國內已投運的7.6米級主軸承，其使用壽命仍落后國際頂尖產品40%。

這一短板在2025年海外某高鐵招標項目招標中凸顯：德國海瑞克公司憑借“云端盾構管家系統”提供的實時沉降預測算法，以15%溢價中標，而我國設備因智能化核心部件缺失而落選。一記警鐘，在高端市場敲響。

放眼全球企業，盾構機市場正步入“三極競爭”新格局：中國、德國、日本三大陣營以差異化戰略重構行業版圖。中研普華產業研究院《2025—2030年中國盾構機行業市場調研分析報告》及行業公開數據顯示，這一競爭態勢在技術路徑、市場定位與產業鏈布局上呈現顯著分化。中國陣營，憑借“成本優勢+快速響應”策略占據全球中高端市場70%份額；德國企業以“技術壟斷+全生命周期服務”構建高端市場“護城河”；日本陣營聚焦“高精度+定制化”路線，在微型盾構機和特殊地質領域占據主導地位。

在2025年東南亞軌道交通招標中，我國企業因缺乏數字孿生技術支持，在智能化評估環節敗北；而日本三菱重工在東京地鐵工程中，通過“雙模盾構機+本地化組裝”模式，將交付周期縮短40%，拿下東南亞80%的硬巖掘進訂單，讓中國盾構機企業感受到了前所未有的競爭壓力。

“盾構機涉及30個關聯系統、10項復雜工序、6項技術領域，設計制造定制化、周期長、投資大，地區分布廣泛、應用領域眾多、市場規模巨大，施工運維技術密集、風險大、成本高。”中鐵裝備總工程師賈連輝介紹，盾構機有上萬個零部件，涉及機電、光學等不同學科，存在多學科機理模型融合難、海量非標數據挖掘難、知識經驗傳承難、生產制造調度難等難題，急需利用AI等新技術解決高端制造難題。

數字化浪潮下，大數據技術已成為推動各行業創新發展的核心驅動力，但我國盾構機行業似乎仍未做好充分準備。

“有的數據在業主，有的數據在施工單位，數據‘煙囪’林立，并沒有匯集成湖。”曙光云計算集團有限公司副總裁龍志中直言，盾構行業應打造全生命周期的數據資產治理模式，消除數據孤島，構建數據資產運營平臺迫在眉睫。

盡管中鐵隧道局建成行業首個分布式盾構TBM工程大數據中心，但企業間數據標準不統一，跨平臺共享仍存障礙。某央企總工程師坦言：“各家數據庫像獨立王國，想調取其他項目的地質參數，甚至難于申請科研經費?！?025年，某海底隧道項目，因參建單位數據格式各異，BIM模型整合耗時3個月，直接導致工期延誤、損失巨大。

在中國中鐵股份有限公司科創部部長伍軍看來，要實現盾構/TBM工程大數據深度融合還需打破“部門墻”。傳統設計、施工、運維等部門數據獨立存儲，金字塔式管理造成數據傳遞失真，決策時效性不強等。在打造“部門墻”過程中，還應解決業務交叉地帶權責不清的問題。

此外，在某盾構機企業人事部門工作人員看來，當前，復合型人才斷層，會編程的工程師不懂地質，懂AI的又不懂施工。事實上，“培養一個既懂地質又懂AI的工程師，成本相當于培養3個普通技術員，但產出效率是后者的5倍”。在人才培養端，盡管多所高校開設跨學科課程，但產學研脫節問題突出。

以“智”重構產業生態

“目前，我國盾構機大直徑主軸承、國產大中型PLC、大功率小體積減速機、高壓液壓泵與馬達、高精度控制元件及高水壓密封等‘卡脖子’環節，正通過集中攻關逐個擊破。”李鳳遠介紹，在取得進步的同時，我們也要清醒地認識到，這些核心零部件的可靠性驗證仍需大量里程積累，研發應用生態與創新鏈、產業鏈的深度融合尚在爬坡過坎。

“我們聯合清華大學，基于AI打造智能機器人，把刀盤、主軸承等關鍵零部件加工誤差控制在微米級。”賈連輝介紹，企業已對盾構制造的“四大工藝、五大管理”進行智能化重塑，升級八類生產設備，建成行業首座盾構智能工廠，為產業裝上“智慧引擎”。

北京交通大學教授譚忠勝指出，智能盾構機的核心是構建“感知—決策—執行”的閉環智能。這一轉變不僅體現在硬件性能的提升，更在于人工智能、物聯網、數字孿生等技術的深度融合。傳統盾構施工依賴人工經驗判斷，而新一代智能盾構機通過智能感知、數據驅動，實現施工過程的精準預測與自主優化，大大提高了施工效率和質量。

“中鐵隧道局2010年開始布局盾構建造信息技術攻關，2016年建成了行業首個分布式集群盾構TBM工程大數據中心，目前已在行業全面推廣。”中鐵隧道局隧道掘進機及智能運維全國重點實驗室主任洪開榮介紹，近日，中鐵隧道局攜手業界同仁，共同發起成立盾構/TBM大數據挖掘共同體，開啟行業數據共創、共建、共享的新范式。發布的先鋒·隧道大模型，不僅提升隧道工程的安全與效率，更將推動整個行業向智能化、綠色化、可持續化的方向發展。

“我們正在和時間賽跑?！币晃患磳⑼诵莸亩軜嫏C設計專家感嘆，“據中國工程機械工業協會最新報告，到2030年，中國盾構機產業技術人才缺口將達30萬人，相當于當前從業人員總數的1/3。而高端設計師的平均年齡已飆升至45歲。這些數據背后，是一場靜默卻緊迫的人才危機?！?/p>

廣東經驗提供了破局樣板：把盾構操作拆成掘進、維保、調度等7個模塊化崗位，建立標準化操作指引和差異化培養路徑。這種“拆解—重構—優化”的流程再造，使新員工培養周期縮短40%，同時為內部人才晉升開辟多通道，為中國盾構機產業的人才培養提供了新的思路。

日本三菱重工的“全球人才輪崗計劃”值得借鑒：每年選派20名工程師到德國、中國分公司研修，既促進技術交流，又培養國際化視野。這種“走出去+引進來”的雙向流動機制，為我國企業提供了人才國際化培養的范本，有助于提升中國盾構機產業的國際競爭力。

從突圍到領跑，中國盾構機產業已站在新的歷史關口。唯有以“智”重塑生態、以“數”貫通全鏈、以“才”決勝未來，方能向深地要未來，續寫中國盾構機產業的輝煌篇章。

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“掘”無止境

科技日報記者 張毅力

走進隧道博物館，鎮館之寶“中國中鐵1號”復合盾構實體機巍然矗立。這臺直徑6.3米的鋼鐵巨龍，是我國首臺擁有自主知識產權的復合式土壓平衡盾構機，也是中國隧道裝備從依賴進口到自主創新的里程碑。

“中國中鐵1號”刀盤上每一道深刻的磨損痕跡，都如同年輪般無聲訴說著中國隧道裝備從依賴進口的窘迫，到自主創新的突圍，再到傲立世界之巔的壯闊歷程。

撫今追昔，專家眼含熱淚：1997年，秦嶺隧道工程現場，那臺從德國引進的盾構機宛如一座難以逾越的高山。3億元的天價采購費用，德國方面嚴密的技術封鎖，讓中國基建人陷入“買得到設備，學不到技術”的困局。

隨后，從“跟跑”到“領跑”，中國盾構人用了20年。

直徑23米級超大盾構機宛如“地下航母”，在復雜的地下環境中披荊斬棘，創造了工程奇跡；“京華號”16米級盾構機將掘進效率提升20%，讓世界看到了中國技術的飛躍。

如今，全球每10臺盾構機中就有7臺來自中國，市場占有率突破70%，中國盾構機用短短20年走完了發達國家百年的技術征程。這是自主創新的勝利，是中國基建人智慧與汗水的結晶，更是“中國制造向中國創造轉變”的生動詮釋。

在“中國速度”向“中國質量”轉型的關鍵時期，盾構機產業沒有滿足于規模的擴張，而是向著質量躍升發起沖鋒。中國盾構機實現了從價格競爭到標準輸出的華麗轉身，在國際舞臺上綻放出耀眼的光芒。

創新無止境。站在新的歷史起點，我們期待著更多像盾構機這樣的“大國重器”涌現出來，以創新為魂，穿鑿出高質量發展的時代通途，讓世界見證中國制造的強大實力和無限潛力。