你一定好奇过隧道是怎么挖出来的，有这样一种机器，它可以一边加固隧道墙壁一边深挖，这就是在地铁、铁路、公路、市政、水电等隧道工程中广泛使用的盾构隧道掘进机(简称盾构机)。目前，全国有数百台盾构机在使用，遗憾的是大约85%依赖进口，昨天，随着我国国产首台铁路大直径盾构机下线，这一状况有望改变。
国产首台铁路大直径盾构机在长沙顺利下线，这一高端装备开挖直径8.8米，总长100米。
据红网报道，11月14日，由中国铁建重工集团和中铁十六局集团合作研发的中国国产首台铁路大直径盾构机在长沙下线，打破了国外近一个世纪的技术垄断，将加速中国快速城市化和大铁路网建设的步伐。
昨日上午10时许，位于长沙星沙东七路88号的铁建重工生产车间，随着红色盖头徐徐滑落，国产首台铁路大直径盾构机露出真容：这真是一个大家伙，总长100米，重约1200吨，装机功率超过4500千瓦，从盾头到盾尾，宛如长龙，气度不凡。走进宽敞的生产车间，还有三台铁路大直径盾构机正在建造，除最新下线的“老大”之外，“老二”已初具规模，预计很快就能下线，“老三”、“老四”正在紧张装配中……
据了解，这一高端装备拥有完全自主知识产权，它的成功下线填补了我国铁路大直径盾构机自主品牌的空白，标志着国产大直径掘进装备关键技术研究与应用又取得了一个新的突破，能够满足隧道施工安全、快速、环保的要求。
中国铁建重工集团副总经理程永亮介绍，此次成功研发并下线的铁路大直径盾构机，是一款多用途复合型土压平衡盾构机，可适用于直径9米级城轨铁路硬岩及复合软土地质，具开挖、出碴、衬砌、测量导向纠偏等多项功能。
中国国产首台铁路大直径盾构机下线
盾构机是一项个性化强、技术难度大、关联面广和市场需求量大的重大装备，其问世至今已有近180年的历史，其始于英国，发展于日本、德国。不过，大型盾构机技术附加值高、制造工艺复杂，国际上只有欧美和日本的几家企业能够研制生产。
在制造水平上，德国、美国和日本是设备使用最为广泛，其中德国海瑞克分别在俄罗斯奥尔洛夫隧道和香港屯门-赤腊角海底隧道部署了直径达19.35米和17.6米的盾构机，为世界最大的两台，不过前者因为资金原因已停工。
长期以来，中国盾构机企业在设计、研发、制造上都与国外同类企业有着不小的差距，产品也大多依赖进口，一些大型、超大型盾构机的自主研发与制造，更是被国外企业长期垄断。其中，以产量1670台居世界首位的三菱重工、占据欧洲大半市场份额的海瑞克、以及拥有多个品牌的德国维尔特的表现最为抢眼，光德国的海瑞克就占据国内盾构机市场的70%以上。
直到2006年12月，“先行2号”盾构在上海制造安装完成并正式下线，才开始打破洋盾构“一统天下”的局面。“先行者2号”拥有33项技术专利，直径达6.34米，价格比同等日本产品低三分之一，国产化率达到了70%左右。
盾构机结构图
盾构机工作原理
虽然盾构机成本高昂，但可将地铁暗挖功效提高8到10倍，而且在施工过程中，地面上不用大面积拆迁，不阻断交通，施工无噪音，地面不沉降，不影响居民的正常生活。
近年来，我国地铁、水利工程、过江隧道等众多工程纷纷上马，国内各重型机械制造企业纷纷通过与国外盾构机制造商合作、合资或自主研发及并购国外公司，开始进入盾构机制造领域，中国制造的盾构机产品开始在市场上显现。目前，国内已有近30家企业进入盾构机行业，打破了国外盾构机独占市场的局面。有些企业已可单独承接项目，具有自主开发、设计、制造、成套以及施工的能力和水平，正逐步实现自主化、本土化、产业化、市场化。
但是，盾构机关键部件技术一直被少数几家企业高度垄断，而国内众多地方企业与国外企业合作，实际上成为承担配件制造和组装的代工车间。由于盾构机的“定制化”特点，其制造需要根据不同的地质条件，对盾构机进行不一样的配置，而且自动化、智能化程度非常高，这些核心技术都牢牢掌握在外资企业手里。
铁路大直径盾构机的研发，涉及地质、土木、机械、力学、液压、电气、控制、测量等多门学科技术，而且要按照不同的地质进行“量体裁衣”式的设计制造，可靠性要求极高，被公认为衡量一个国家装备制造业水平和能力高低的重大关键装备。
昨天下线的这台盾构机突破了长距离超前地质加固技术、自动泥浆保压技术、管片一次吊运技术、长距离高耐磨刀盘设计制造等关键技术，历时7个月，创造了自主研制国产首台铁路大直径盾构机的全新记录。该设备开挖直径8.8米，总长100米，每台售价比进口便宜2000万元以上，性价比高，可靠性好，优势十分明显。
本次下线的大直径盾构机能够适用于多种复杂地层，是为珠三角地区广州—深圳—珠海城际轨道交通线建设研制。此城际轨道交通线地处华南板块构造的断陷盆地内，沿线地质情况极为复杂，不同类型的岩土交错组合，加上复杂的断裂带和地下河，被业界称之为“地质博物馆”。
而铁路大直径盾构机首战将要面对的正是“珠三角地质最复杂的路段”——需穿越微风化、中风化砂岩、高粘性软土、局部硬度达到200MPa的极硬岩石，穿越1600米不允许地面加固的机场跑道，穿越孤石群、溶洞、极端上软下硬地层，还有复杂且多变地层和软弱松散的富水砂层，安全风险点多，对盾构机的综合性能提出了极高要求。
长期以来，中国铁建重工集团着眼国内外市场，依托中国铁建在铁路建设中长期积累的施工技术和经验，掌握了多项具有世界领先水平和完全自主知识产权的核心技术。继煤矿斜井TBM、煤矿多功能掘锚机、永磁同步驱动盾构等产品填补了世界空白后，此次首台铁路大直径盾构机又开创了国产自主研制的先河。
中国铁建重工集团董事长刘飞香表示，国产首台铁路大直径盾构机的顺利下线，有力地提升了我国装备制造业水平和重大装备核心竞争力，对提升铁路工程领域效能、加快我国城市群城际铁路、城市地铁和国家大铁路网建设意义重大。
随着中国推动城镇化建设和经济社会发展的力度越来越大，目前国家已初步规划出包括长江三角洲城市群、珠江三角洲城市群、京津冀城市群等20个城市群，城际铁路已成为连接城市群、提升城市竞争力的首选。未来5到10年，将迎来城市群城际轨道交通的发展高潮，国内对铁路大直径盾构机的市场需求巨大。初步估算，我国大约需要约 600台盾构机。而面对巨大的市场，盾构机国产化替代进口是未来的目标和主要任务。
中国国内最大的盾构机，今年9月份，在上海完成总装，将用于武汉地铁7号线越江隧道。该盾构机直径达到15.76米，是现役世界第三大盾构机，由德国海瑞克主导完成。
现役世界第二大盾构机，是日本日立造船公司2012年为美国打造、正在西雅图使用的土压平衡盾构机，直径17.45米。