近日，在江苏省太仓港国际码头，一台身披“中国红”的巨型装备——“中铁1459号”盾构机在龙门吊的牵引下缓缓被装入货轮。这台开挖直径达15.7米的钢铁巨擘，将投身于澳大利亚西部港湾隧道的掘进任务。
这台设备由中国中铁工程装备集团有限公司（以下简称“中铁装备”）自主研制，是我国出口海外最大直径盾构机，集成了多项智能化技术。此次远征标志着中国盾构机正式迈入“全球定制化”时代。自此，中国盾构机产业从自力更生“拓荒”，到装上“中国芯”，历经20余年磨炼，实现了从“跟随”到“引领”的蝶变。
在辉煌成就背后，中国盾构机产业也面临着新的挑战：主轴承等核心设备的瓶颈问题何时能彻底攻克，智能化水平如何实现质的飞跃，人才短缺的困境又该如何弥补……这些难题亟待破解。
从“洋盾构”到“中国芯”
在中铁装备盾构车间外，一块写有“践行三个转变、推进制造强国”的标语牌格外醒目。车间内，4条盾构机生产线正开足马力运转，工人们有序地进行焊接、组装、调试等工作。
作为国内规模最大的隧道掘进设备研发生产企业，中铁装备拥有国内最大的盾构/TBM研发制造基地。在这里，盾构/TBM产品已累计出厂超1700台，产销量连续8年稳居世界第一，产品出口全球34个国家和地区。
“回望本世纪初，中国盾构机市场几乎完全被德国海瑞克、日本川崎重工等国际巨头垄断。”中铁隧道局隧道掘进机及智能运维全国重点实验室总工程师李凤远介绍，2002年，广州地铁2号线建设时，一台进口盾构机价格高达1.5亿元，这对当时的中国工程建设而言，无疑是沉重的负担。
“更令人无奈的是，在维修过程中，还需外国工程师‘贴身指导’，每小时服务费高达5000元。”李凤远说，核心技术被严格封锁，中国工程师连设备参数都无权查看，只能在一旁干着急，这激发了他们打破国外技术垄断的决心。
2002年10月，中铁隧道集团联合中国科学院、清华大学等20余家科研机构，组成了科研攻坚队伍。历时6年，他们成功攻克了复合式刀盘设计、主轴承国产化等30余项核心技术。其中，主轴承的研发尤为艰难：直径2米的轴承需承受5000吨的推力，而当时国内连高精度滚珠都依赖进口。
2008年4月，直径6.3米的“中国中铁1号”在河南新乡下线，并成功应用于天津地铁项目。这一国产首台复合式盾构机的诞生，标志着“洋盾构”时代的终结，国产盾构机开始崭露头角。
2022年，总重2900吨的“中铁1418号”盾构机出口至意大利。这是中国超大直径盾构机首次进入欧洲高端市场，标志着“中国关节”已具备与国际巨头同台竞技的实力。
过去17年的发展，是一场从“单兵突进”到“集团作战”的技术跃迁。盾构机直径从“6米级”跨越至“16米级”，能够适应不同地质条件和工程需求；国产核心部件占比从“0”突破至“98%”，彻底摆脱对国外技术的依赖；智能化工具从“辅助”升级为“核心驱动力”，让盾构机更高效、精准、安全。
“中国盾构机的崛起，是中国制造业向高端化、智能化、绿色化转型的典型代表。”中国工程院院士钱七虎高度评价中国盾构机的发展，“从最初的引进、消化、吸收、再创新，到如今的自主创新引领发展，中国盾构机产业走出了一条具有中国特色的发展道路。”
如今，中国盾构机已占据全球70%的市场份额，产品出口至50余个国家和地区，在雅万高铁、海太长江隧道等超级工程中屡破世界纪录。
成绩背后仍面临多重挑战
“尽管中国盾构机有九成零部件实现了国产，但在高端核心部件领域，仍面临困境。”李凤远介绍，以直径12米以上盾构机主轴承为例，其进口成本占整机造价的15%，这一比例折射出技术依赖的严峻现实。而国内已投运的7.6米级主轴承，其使用寿命仍落后国际顶尖产品40%。
这一短板在2025年海外某高铁招标项目招标中凸显：德国海瑞克公司凭借“云端盾构管家系统”提供的实时沉降预测算法，以15%溢价中标，而我国设备因智能化核心部件缺失而落选。一记警钟，在高端市场敲响。
放眼全球企业，盾构机市场正步入“三极竞争”新格局：中国、德国、日本三大阵营以差异化战略重构行业版图。中研普华产业研究院《2025—2030年中国盾构机行业市场调研分析报告》及行业公开数据显示，这一竞争态势在技术路径、市场定位与产业链布局上呈现显著分化。中国阵营，凭借“成本优势+快速响应”策略占据全球中高端市场70%份额；德国企业以“技术垄断+全生命周期服务”构建高端市场“护城河”；日本阵营聚焦“高精度+定制化”路线，在微型盾构机和特殊地质领域占据主导地位。
在2025年东南亚轨道交通招标中，我国企业因缺乏数字孪生技术支持，在智能化评估环节败北；而日本三菱重工在东京地铁工程中，通过“双模盾构机+本地化组装”模式，将交付周期缩短40%，拿下东南亚80%的硬岩掘进订单，让中国盾构机企业感受到了前所未有的竞争压力。
“盾构机涉及30个关联系统、10项复杂工序、6项技术领域，设计制造定制化、周期长、投资大，地区分布广泛、应用领域众多、市场规模巨大，施工运维技术密集、风险大、成本高。”中铁装备总工程师贾连辉介绍，盾构机有上万个零部件，涉及机电、光学等不同学科，存在多学科机理模型融合难、海量非标数据挖掘难、知识经验传承难、生产制造调度难等难题，急需利用AI等新技术解决高端制造难题。
数字化浪潮下，大数据技术已成为推动各行业创新发展的核心驱动力，但我国盾构机行业似乎仍未做好充分准备。
“有的数据在业主，有的数据在施工单位，数据‘烟囱’林立，并没有汇集成湖。”曙光云计算集团有限公司副总裁龙志中直言，盾构行业应打造全生命周期的数据资产治理模式，消除数据孤岛，构建数据资产运营平台迫在眉睫。
尽管中铁隧道局建成行业首个分布式盾构TBM工程大数据中心，但企业间数据标准不统一，跨平台共享仍存障碍。某央企总工程师坦言：“各家数据库像独立王国，想调取其他项目的地质参数，甚至难于申请科研经费。”2025年，某海底隧道项目，因参建单位数据格式各异，BIM模型整合耗时3个月，直接导致工期延误、损失巨大。
在中国中铁股份有限公司科创部部长伍军看来，要实现盾构/TBM工程大数据深度融合还需打破“部门墙”。传统设计、施工、运维等部门数据独立存储，金字塔式管理造成数据传递失真，决策时效性不强等。在打造“部门墙”过程中，还应解决业务交叉地带权责不清的问题。
此外，在某盾构机企业人事部门工作人员看来，当前，复合型人才断层，会编程的工程师不懂地质，懂AI的又不懂施工。事实上，“培养一个既懂地质又懂AI的工程师，成本相当于培养3个普通技术员，但产出效率是后者的5倍”。在人才培养端，尽管多所高校开设跨学科课程，但产学研脱节问题突出。
以“智”重构产业生态
“目前，我国盾构机大直径主轴承、国产大中型PLC、大功率小体积减速机、高压液压泵与马达、高精度控制元件及高水压密封等‘卡脖子’环节，正通过集中攻关逐个击破。”李凤远介绍，在取得进步的同时，我们也要清醒地认识到，这些核心零部件的可靠性验证仍需大量里程积累，研发应用生态与创新链、产业链的深度融合尚在爬坡过坎。
“我们联合清华大学，基于AI打造智能机器人，把刀盘、主轴承等关键零部件加工误差控制在微米级。”贾连辉介绍，企业已对盾构制造的“四大工艺、五大管理”进行智能化重塑，升级八类生产设备，建成行业首座盾构智能工厂，为产业装上“智慧引擎”。
北京交通大学教授谭忠胜指出，智能盾构机的核心是构建“感知—决策—执行”的闭环智能。这一转变不仅体现在硬件性能的提升，更在于人工智能、物联网、数字孪生等技术的深度融合。传统盾构施工依赖人工经验判断，而新一代智能盾构机通过智能感知、数据驱动，实现施工过程的精准预测与自主优化，大大提高了施工效率和质量。
“中铁隧道局2010年开始布局盾构建造信息技术攻关，2016年建成了行业首个分布式集群盾构TBM工程大数据中心，目前已在行业全面推广。”中铁隧道局隧道掘进机及智能运维全国重点实验室主任洪开荣介绍，近日，中铁隧道局携手业界同仁，共同发起成立盾构/TBM大数据挖掘共同体，开启行业数据共创、共建、共享的新范式。发布的先锋·隧道大模型，不仅提升隧道工程的安全与效率，更将推动整个行业向智能化、绿色化、可持续化的方向发展。
“我们正在和时间赛跑。”一位即将退休的盾构机设计专家感叹，“据中国工程机械工业协会最新报告，到2030年，中国盾构机产业技术人才缺口将达30万人，相当于当前从业人员总数的1/3。而高端设计师的平均年龄已飙升至45岁。这些数据背后，是一场静默却紧迫的人才危机。”
广东经验提供了破局样板：把盾构操作拆成掘进、维保、调度等7个模块化岗位，建立标准化操作指引和差异化培养路径。这种“拆解—重构—优化”的流程再造，使新员工培养周期缩短40%，同时为内部人才晋升开辟多通道，为中国盾构机产业的人才培养提供了新的思路。
日本三菱重工的“全球人才轮岗计划”值得借鉴：每年选派20名工程师到德国、中国分公司研修，既促进技术交流，又培养国际化视野。这种“走出去+引进来”的双向流动机制，为我国企业提供了人才国际化培养的范本，有助于提升中国盾构机产业的国际竞争力。
从突围到领跑，中国盾构机产业已站在新的历史关口。唯有以“智”重塑生态、以“数”贯通全链、以“才”决胜未来，方能向深地要未来，续写中国盾构机产业的辉煌篇章。
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