1958

年，在被稱為修路禁區的我國西南山區，鐵道兵開始修建從成都通往昆明的鐵路，這是我國第一次使用機械化施工，比西方落後了近

90

年。

然而很長一段時間，受制於國際上對我國高新技術的封鎖和禁運，直到70年代，我們國家鐵道建設機械化應用水平，依然沒有得到大規模的提升。

那個時候看到的各類鐵路大會戰紀錄片，大多是由於我國地理環境的差異十分劇烈，很多區域大規模的建築器材上不去，鐵軌鋪設還需要依靠建築工人的人拉肩扛才能完成。

如果遇到山洞，鐵路施工就更加複雜。在當時的條件下，炸藥崩山加人工鑽探是開鑿隧道最核心的施工方式。而在那些不能使用炸藥的地方，人工開挖就成為隧道乃至涵洞建設唯一可行的方式。例如最早建地鐵的北京1號線和2號線，曾把首都變成了一個深挖溝的大工地。

問題是，在國外開挖隧道和在都市裡建地鐵都有著相應的和成熟技術，那就是盾構機。而且遠在1846年，比利時工程師毛瑟就在修建法國到義大利鐵路中設計了一個名為片山機的挖掘機，這被認為是盾構機的始祖。

經歷那麼多年的發展，到了1970年日本鐵道建設公司在京葉線隧道工程中，採用了直徑為7。29米泥水盾構進行施工，施工長度為1712米，成為當時直徑最大泥水盾構施工案例。同時這也拉開了德國，日本和美國公司壟斷盾構機市場的大幕。

但直到這個時候，盾構機依然被列在向中國禁運的目錄上。哪怕到了上個世紀90年代，向中國出口盾構機還是需要經過“巴統”批准之後才能進行的商業交易。

而且因為市場被三個國家的公司壟斷，為了修建秦嶺鐵路，中國好不容易進口的兩臺盾構機單價超過3億美元。如果加上服務費和後續的安裝維修費用，為了這兩臺來自德國的TBM盾構機，中鐵集團支付了7億美元。

隨著經濟的發展，進入新世紀的中國邁入交通建設高峰期，曾經中鐵集團一年會花十幾個億美金進口盾構機進行施工作業。而那個時候，中國盾構機市場幾乎全部的份額都讓德國美國和日本三家盾構機公司壟斷。

但令人意想不到的是，2018年為了準備東京奧運會日本不得不從中國進口的特種盾構機，加上德國盾構機公司被中企收購，到了2019年全球盾構機超過7成的市場，終於成為中國盾構機生產企業的囊中之物。

更有意思的是，這場名傳天下的逆襲之戰，居然是被一口氣活活憋出來的。

從黃浦江到秦嶺

作為中國盾構機歷史上最憋屈那段時間經歷的親歷者，周文波與譚順輝怎麼都沒想到，僅用不到

10

年，那些曾經在中國工程師面前頤氣指使的洋師傅，現在成了居然要仰望我們的存在。

而他們倆，也紛紛成為兩個不同技術領域中國盾構機突破專案的領軍者。

實際上，中國有史可查第1臺盾構機的使用能追尋到1963年，但那個時候乃至之後很長一段時間，盾構機在中國都是作為技術驗證機的方式存在。

到了1989年，我國首次用盾構機進行了地鐵施工，這是將盾構機應用到實際工程領域的一次有益嘗試。

真正大規模使用盾構機進入都市的地鐵施工領域，是在1994年。當時國家提出構建浦東新區，上海要挖跨越黃浦江的地鐵隧道。為了保證施工安全、提升施工的速度，上海隧道工程股份有限公司首次使用了從日本引進了直徑為11。22米的泥水平衡盾構機。

由於盾構機是一種定製化施工裝置，在前期要做很多的勘察和設計工作，土木工程專業畢業的周文波當時勇挑重擔，根據日本專家提出的各種要求，圓滿的完成了盾構機設計之前需要的測繪和勘察工作。

然而，日本專家操作盾構機在推進一段距離之後，就不得不停下了。原因就是根據日本的操作規範，這種型別的盾構施工覆土必須大於10米，但黃浦江裡最小的覆土只有7米，日本工程師覺得束手無策。

而且日本工程師死摳教條，不但不接受中國工程師相應的建議，甚至不允許中國工人接近盾構機的駕駛室和控制中樞。

問題是當時工程每停一天，都會給國家造成一百多萬的損失，這讓很多人著急上火，周文波也是其中一位。

雖然最後周文波向指揮部立下軍令狀，中方也在三向日本公司提供了免責證明，最終換取了中國技術公關小組前往解決問題的機會，而且最終問題也被周文波帶隊解決。但外國廠商對中國工程師的歧視乃至限制，實際上當時很多從事相關業務的中國工程師感觸頗深。

無獨有偶。

為了打通西康鐵路的卡脖子工程—秦嶺隧道，1997年7月，鐵道部向德國維爾特公司定製的TBM盾構機運抵施工現場。

然而在施工過程中問題頻出，而且德國公司並不信任到場的中國工程師，連換刀頭這樣的小動作都嚴禁中國工人接近，還要在周圍拉出封鎖線。

讓譚順輝感觸頗深的是，作為國家選中服務這兩臺盾構機的第1批技術員，他被國家不惜花重金送到德國，學習了半年，但回來德方卻不讓他們接觸這臺盾構機的核心技術。

更氣人的是，在安裝過程中，本來譚順輝發現了德國工程師在圖紙上的錯誤，但德國公司的回覆卻是：向德國公司提問題，一個問題要交1萬美元。

為了解決問題，中方指揮部不得不向德國公司額外支付了20萬美元的費用，並由他們的工程師從德國飛到中國處理本身由他們失誤造成的問題。

而且當時與譚順輝一起出國培訓的還有幾人，但讓人感覺無法理解的是，德國專家卻以這幾個中方技術員並不熟悉產品為由，只允許他們幫助德方工程師填寫工地施工相應報表。

另外當時德國專家嚴守8小時工作制，甚至還從走出家門就開始計算費用，一小時的工資就達到600到800歐元，週末絕不加班，裝置出現問題之後只能等到工作日解決，而這樣的大工程停工一天就會損失好幾百萬人民幣。

德方工程師曾在私下場合傲慢的表示，再給中國工程師100年也玩不轉盾構機。

這幾乎成為當時鐵路建設所有工程師心中最大的恥辱。

要做爭氣機

德國工程師的打臉來的非常快。

由於錯誤估計了秦嶺山石的特性，盾構機刀盤上使用的大推力滾刀刀圈經常損壞。一開始德國公司還以工程進度過快為由強詞奪理，試圖甩鍋，但在中方指揮部列出的詳實資料面前，最終敗下陣來，不得不答應由中方指揮部組織工程師攻關，找到解決辦法。

鐵道部認為這是一個瞭解盾構機併產生配套技術的好機會，於是組織隧道工程局、中鐵十八局、中鐵一院，以及有關科研單位和院校，共同努力展開相應科研工作。

最終針對這個問題，聯合攻關小組找到了解決方案，生產了有我國自主智慧財產權的盾構機刀頭，並改變了刀刃的截面形態。後期現場施工實驗可以看出，在磨準率和使用壽命方面，我國研製的產品都超過德國公司的原配產品，關鍵價格只是德國公司產品價格的1/3。

因為刀頭是損耗品，僅刀頭國產化一件事就為整個專案施工節省了近3，000萬美元的外匯。

關鍵秦嶺隧道對德國TBM盾構機的使用和後續維護中技術參與，初步鍛鍊了國內對盾構機研發力量的組織，點燃了我國企業研發、製造、應用隧道盾構機的熊熊烈火。

正是受益於對於秦嶺隧道的施工，中鐵隧道局逐漸掌握了盾構施工技術的相應核心要素，從2000年開始進入地鐵盾構工程領域。

當時，很多老專家和院士紛紛向國家建議，由於交通運輸進入高速發展期，盾構機的使用將異常頻繁，而這項核心技術已經以國家發展安全緊密相關，不能長期受制於人。

而2001年初中鐵隧道局和上海隧道工程股份公司就已經聯手，兩位技術領軍人物譚順輝和周文波共同組建聯合小組，開始了盾構機的合作研發，並由時任中鐵隧道局副總經理的李建斌牽頭申報863計劃。

2001年年底，盾構機研發被列入863計劃。第二年10月，由18人組成的中鐵隧道集團盾構機研發專案小組，成為中國盾構機研究的衝鋒小隊。

研究小組中，大部分都還是畢業不久的大學生，有人甚至連盾構機是什麼都不知道。剛剛畢業的王杜娟就是其中之一。

誰都未曾想到的是，就是這個文文弱弱的女生，未來居然成了中國盾構機的一流“老專家”。

跟現在被美國卡我們脖子的晶片光刻機一樣，盾構機也是個十分複雜的系統，被譽為世界工程機械化之王。零件多達2萬，單單一個控制系統就有2000多個控制點，相應的控制程式程式碼超過40萬行。

2003年，水利部利用遼寧省大夥房輸水渠道施工急需採購三臺盾構機的機遇，落地合資模式招標採購，美國羅賓斯公司中標兩臺，與大連重工合作生產；德國維爾特中一臺標，與北方重工合作生產。

這成為中國研發盾構機僅有的兩個視窗，可以透過合作生產的過程，瞭解盾構機所有的生產工藝和技術落地實施過程。

為了中國第1臺盾構機生產的最終實現，經過國家協調中鐵隧道局18人的研發小組，整體進入遼寧大夥房盾構機專案，王杜娟當時擔任整個聯合制造專案，國內製造互補的結構設計負責人。

而根據與美國公司的協議，中方部分負責皮帶機，拖車、噴漿機械手等11個大專案的建設和安裝，需要對美國公司提供的3500多張技術圖紙進行消化轉換。

當時整個團隊十分珍惜這一次對國際先進水平盾構機徹底解剖和學習的機會，他們放棄一切節假日休息，白天消化圖紙和技術，晚上翻譯資料資訊。在此過程中，憑藉著過硬的專業基礎和一絲不苟的態度，王杜娟還在這些圖紙中發現了527處設計錯誤。

為了保證工期，她一邊組織公司技術人員研究修正方案，一邊說服外方人員改正圖紙。經過三個月的奮戰，技術團隊不光完成了圖紙的消化轉換工作，而且還對總量950噸共計278種不同規格的材料進行了分析，篩選出幾十種不常用的材料連線件和大型加工件，在進行充分市場調查的基礎上，及時將調查資訊反饋給材料供應商和加工加工車間，最終保證了專案的如期完工。

這一經歷使整個團隊收穫了詳實的外方基礎材料，同時獲得了建造盾構機最核心的技術。

當然整個團隊的精密和細緻、認真工作態度，也得到了美方公司的大力讚揚。正是從這個專案開始，中鐵隧道局逐漸積累了知道了自有智慧財產權盾構機的技術基礎。

天

道酬勤，經過6年不懈的努力，2008年4月，王杜鵑和他的同事們終於成功研製出中國第1臺擁有大部分自主智慧財產權的複合式土壓平衡盾構機，其整機效能達到國際先進水平，填補了中國在這一個領域的空白。

這臺樣機隨後會應用到天津地鐵的專案，業主起初以為是一臺進口盾構機，並將這臺機器用在施工難度最大的標段，地表以上是張學良故居，瓷房子等歷史文化街區。施工驗收時發現在各個標段中這個標段工程成績最優，不但掘進速度快，而且地表沉降控制在三毫米以內。

就在這個時候，王杜鵑和他的同事們才鬆了一口氣，才敢告訴業主這是他們中鐵隧道局產的第1臺樣機，而這臺有重大貢獻的盾構機也被命名為中國中鐵1號。

在這臺TBM技術的的盾構機之前，周文波的上海隧道公司在2004年已經依據日本樣機造出了泥水盾構機——“先行號”樣機，終結了中國不能造盾構機的歷史。2006年，“先行2號”製造完成並正式下線，實現我國首次泥水盾構機的批次生產。

之後，中國的盾構機就跟下餃子一樣，逐漸蓬勃發展起來。

2010年，南京緯三路過江隧道的修建，需要使用大直徑盾構機，而我國並不能生產，當時外商報價一臺7億元太貴了，最後指揮部決定自己研發。

2012年，“天和一號”橫空出世，打破了外國在大直徑盾構機領域的壟斷。2015年，中鐵裝備研製的硬巖掘進機走在了世界前列。2020年問世的“京華號”，是我國企業第一次成功製造了16米級超大直徑盾構機。

因地制宜

20

12

年，當時成都地鐵

2

號線、

4

號線開工建設，當時採用了

“1+1”

模式，就是國產盾構機和進口的國外盾構機各負責一條線路，開始同臺較量。

10

個月之後，國產盾構機完勝，各項效能指標都優於進口盾構機。

這拉開了中國自主品牌盾構機稱霸國內市場的序幕。

關鍵中國的各個配套企業也在奮力直追，在不斷為國產盾構機進行零件加工和定製化產品生產的過程中，中國盾構機零件製造逐漸接近，甚至超過了國際先進水平。

2013年，國內企業自主研發了首臺國產盾構主驅動減速機；盾構機的心臟——主機軸承2018年之前全部依賴進口，而今天國產的主軸承已經裝在了盾構機上，連續工作了1300小時，工藝絲毫不遜色國外的產品。

雖然現在中國產的盾構機依然存在海外企業提供的零件，但核心的所有技術與零配件全部掌握在中國自己的企業手中。

而且由於中國龐大的應用市場和基建狂魔的聲譽，這讓各種需求產生了特別奇特的市場供應能力。

這也讓中國盾構機逐漸在全球市場走出了不一樣的一條路，也成為中國盾構機的核心競爭力。

由於越來越多的城市開挖地鐵，為了節省成本，迫切需要盾構機能一次成型，將地鐵隧道和站臺建設等同步進行，這就使得可定製截面的盾構機變成中國盾構機企業必須要攻克的技術。

2015年，中鐵裝備譚順輝帶領團隊不斷突破，研發成功了世界首臺馬蹄形盾構機，成功應用於城市地鐵建設，一次成型的隧道開挖打造了中鐵裝備最具競爭力的盾構機產品。

之後，中鐵裝備更是不斷研製出了超大斷面矩形盾構機、世界首臺聯絡通道專用盾構等先進產品，而且不光在國內銷售，還返銷海外。

正是由於我們可以定製盾構機的截面，日本奧組委才跨過日本盾構機相應公司向中方遞交訂單，從中國進口一次成型的地鐵盾構機，降低日本東京奧運會的籌辦成本。

2017年，國產盾構機銷量終於拿下世界第一，而實現這個目標，中國企業只用了15年的時間。

如今國產盾構機已經佔據國內90%以上的市場份額，並且出口到世界21個國家和地區，佔據了三分之二的國際市場，成為當之無愧的世界第一。而且我們這個第一，已經保持了4年的時間，從現在市場的資料看，還會繼續保持下去。

當然，中國盾構機的發展史也被很多媒體認為是中國經濟逆襲的一個代表。這是中國全產業鏈的工業加工能力締造的奇蹟，更是中國不屈民族精神的體現。

有意思的是，1997年秦嶺隧道專案進口盾構機的那家德國維爾特公司，最終於2014年被中鐵裝備收購。

壓不垮我們的，最終會使我們更加強大。

盾構機如此，未來晶片產業需要的光刻機亦如此。