几天前，神舟十四号飞船成功发射，载着三名航天员进驻空间站展开为期6个月的工作生活，成为了当下又一个中国骄傲的最好实践。于此同时，在北京市通州区的地面之下，东六环改造工程西线隧道正在建设中，另一个中国骄傲正在安静平稳地掘进，在地面几乎无人察觉，它就是我国直径最大的盾构机“京华号”。
中国的盾构机已经成为了继神舟飞船、高铁之后，又一个中国制造的骄傲。2021年，在全球盾构榜单中，前五强中国有4家企业上榜，其中铁建重工超过世界老牌知名厂商德国海瑞克，位居榜首。
30年前，垄断市场的德国、日本、美国公司，对中国禁运盾构机；20年前，中国开始正式研发自己的国产盾构机；2018年，我国首台出口海外的超大直径泥水气压平衡盾构机下线，打破了德日美的垄断。我们用20年走完了西方100年的路。
盾构机是世界上最先进的全断面隧道施工特种专业机械，被称为“世界工程机械之王”，它的诞生也确实称得上人类工程学的奇迹。
关于盾构机最早的构想，要追溯到200年前法国工程师布鲁诺尔，他从船蛆这种生物获得灵感，提出了盾构掘进隧道的原理，并且发明了最早的盾构机。1843年，历经进水、瓦斯爆炸等难题，运用盾构法建造的泰晤士河水底隧道终于建成。从盾构机技术的起源来看，中国落后了西方一百余年。
上世纪70年代，我们面对山洞、铁路的施工方法还相对落后，炸药爆破和人工钻探是最常用的方式，这种方式不仅效率低下，还面临诸如坍塌、有毒气体难排出等等问题，非常危险。
北京地铁曾用了整整20年时间，建成了2条线，总长不到50公里，成本高和效率低是一方面原因，施工对城市的影响也是另一方面原因，影响市民工作生活，还有可能破坏城区古建筑。
而此时，1970年日本铁道建设公司就通过盾构机完成了京叶线隧道的施工，采用7.29米直径的泥水盾构施工，长度达到1712米，成为了全世界的标杆工程，这也是日本与德国、美国开启垄断盾构机市场的一个标志。
当时中国不仅没有盾构机技术，就连从别人手里购买都是一件不可能的事，很长一段时间里，盾构机都被“巴黎统筹委员会”列入禁运清单中，即便开的价钱再高，也不是说买就能买的。
直到90年代，随着我国基础设施建设的节奏加快，西方各国也放宽了对高技术产品的出口限制，中国终于开始使用盾构机进行隧道的施工。
1994年，上海要建设浦东新浦，需要挖一条跨越黄浦江的地铁隧道，就从日本引进了直径11.22米的泥水平衡盾构机。在施工过程中，日本工程师死抠教条，不懂得根据实际情况变通，不接受中国工程师的建议，也不允许中国工人接近盾构机的核心部分。
1996年，铁道部为了提升施工效率，从德国维尔特公司引进两台直径8.8米的全断面硬岩隧道掘进机，用于西康铁路秦岭隧道的施工，虽然最终秦岭隧道提前33天贯通，但过程却并不令人满意。
秦岭特长隧道
首先是价格问题，西方公司垄断了市场漫天要价，秦岭隧道所用的盾构机单台价格就高达3亿元人民币。其次是糟糕的售后服务，厂商对技术有着近乎变态的保密要求，不仅合同上的条款严格苛刻，甚至在机器维修时，也不允许中方人员在场，对我们施工方的需求与反馈也不积极。
在国外厂商的傲慢态度与国内工程建设的快速增长双重因素的影响下，国家与企业对自主研制盾构机、突破关键核心技术的呼声渐起。
2002年8月，国家科技部将“直径6.3米全断面隧道掘进机研究计划”列入863计划，标志着国家层面开始自主研发盾构机。许多技术资金背景雄厚的央企、地方国企也纷纷参与盾构机的技术赶超，这其中涌现出了上海隧道工程、广州广重、北方重工、中铁装备、中交天和与铁建重工等代表厂商。
这些企业的探索途径也有所不同，主要分为两种模式：收购或代工转型模式、自主研发模式。
北方重工收购了德国维尔特控股的一家法国公司，收购后较快进入盾构机的生产制造中，快速占领市场，但因为对核心技术掌握不全面，导致北方重工在盾构机行业中后劲不足。
广州广重通过为德国海瑞克代工进入盾构机领域，利用国外品牌的技术优势做基础零件的生产和组装，靠相对低廉的劳动力和土地资源成本占领市场，但同样因为没有完全自主掌握盾构机的架构原理和关键零部件技术，没有能够打开局面。
关键的核心技术买不来，还得靠自主研发模式，当时的主要思路是先拆解结构，再逐步替换国产化零件，最后完成自主设计。
最早做出成绩额是上海隧道股份公司，他们在2004年依据日本样机造出了“先行号”泥水盾构机样机，国产化率达到70%，并且还创造了当时日掘进38.4米和月掘进566.4米的纪录，给中国盾构机的研制开了一个好头。
2008年，中铁工程装备集团成功研制了我国第一台拥有自主知识产权的复合土压平衡盾构机“中铁1号”，整机性能达到了国际先进水平。
在高技术领域，后发企业往往会面临“冷启动”悖论，前面所提到的是由于技术复杂和先发国家的阻碍，在产品研发上的技术难题，而接下来国产盾构机还要面临施工单位不想用、不敢用的难题。
各施工单位都担心新产品不稳定，出了问题耽误工期，引发安全事故，为了求稳宁愿多花钱用进口的成熟产品。时任中铁集团副总工程师建议，应该从华北地区开始使用国产盾构机，相对而言地铁穿越成条件比较好，能快速树立国产化替代的样本。
就这样，“中铁1号”被用在了天津地铁3号线的建设项目中，施工方甚至不知道他们所使用的是一台国产盾构机，在盾构机施工的上方，是张学良故居和用17000多件古瓷器改造的黄荣良故居，这栋著名的瓷房子价值至少10亿元。
“中铁1号”在这施工难度最大的标段，不仅顺利完成了施工，还在验收时被评为标段工程中的最优，不仅掘进速度快，还将地表沉降控制在3毫米以内。
国产盾构机的成功研制标志着我国打破了国外近一个世纪的盾构机技术垄断，但中国盾构机前进的脚步并没有就此减慢。
2006年铁建重工成立，他们选择以技术成熟的土压平衡盾构机为研发突破口，仅仅用了2年就实现了技术赶超。2010年首台土压平衡盾构机“开路先锋19号”下线后，原本售价1.5亿的进口盾构机迅速降价30%。随后，铁建重工便快马加鞭开始攻克难度更高的全断面硬岩隧道掘进机（TBM）。
铁建重工牵头天津大学、浙江大学、中铁十八局等单位联合申报，并立项获批近5千万。2013年前后，中国工程机械工业协会掘进机械分会成立，国产TBM开始进入战略进攻阶段，国内市场逐渐以国产机器为主。
2014年底，国产首台敞开式TBM在铁建重工下线。在吉林省引松供水工程的建设中，这台TBM最高月进尺达到1209.8米，提前一年多完成标段任务，性能超过了当时世界第一外国品牌的产品。
2015年，全国首台立井煤矿全断面硬岩掘进机（TBM）在淮南张集矿实现贯通。同年，亚洲最大直径（14.1 米）的土压平衡盾构机在我国下线。2016年，我国首台双X撑靴式TBM在郑州下线，世界首台大断面马蹄形盾构“蒙华号”顺利始发，标志着我国在异型盾构领域处于世界领先水平……
2017年6月，全新的能够抵御极寒的5台盾构机正式出厂，从上海港出发，于2017年底全部顺利抵达莫斯科施工现场。在莫斯科最低可达零下30摄氏度的严寒下，5台国产盾构机工作运行正常，经受住了天气的考验。
上个世纪50年代，苏联的专家来到中国，帮助北京规划了第一条地铁线。60年后，300多位中国建设者来到莫斯科市区西南部，参与修建长约4.6公里的隧道，以及3座地铁站。
仅仅十几年，中国盾构机高歌猛进，产品迅速迭代、升级，已经能够生产适用于各种地质条件、各种项目需求的大型盾构机。市场份额从配角到主角，以铁建重工为代表的国产品牌盾构机，国内市场占有率攀升到95%以上，占据全球三分之二的市场份额。
全球工程机械信息提供商英国KHL集团旗下《国际建设》杂志发布的最新Yellow Table榜单显示，2022全球工程机械50强，榜单中有一家新进入的中国企业，正是铁建重工，初次上榜就位列第36名。
在产业升级的风口，铁建重工还围绕数字化转型升级进行了诸多摸索与尝试，着力推进以研发设计数字化、产品机器人化、制造智能化、服务数智化、管理智慧化为技术方向的数字化转型。
中国盾构机在短短十几年内取得的伟大成功，是一些关键创新者顺应时代潮流的行动所造就的。中国盾构机赶超发生于中国经济高速增长的年代，高铁、地铁、公路、水利等基础建设与复杂多变的施工环境为中国高端工程装备提供了广泛的应用机会，也推动着盾构机功能迭代与升级。
突破关键卡脖子技术是中国中长期重大战略问题。经过改革开放四十多年实践，中国一方面孕育出盾构机、高铁等世界级领跑的产品，另一方面依然存在一些关键技术与产品被卡脖子的现象。中国在盾构机领域逆袭的故事，不仅给我们攻克其他技术带来了信心，也提供了一条可以参考的实践路径。
资料来源：《管理世界》、星沙时报、华声在线、数科社、中国产业经济信息网、经济日报
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