科技日報：中國盾構機 光環之下的隱憂_風聞

近日，在江蘇省太倉港國際碼頭，一台身披“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。這台開挖直徑達15.7米的鋼鐵巨擘，將投身於澳大利亞西部港灣隧道的掘進任務。

這台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”）自主研製，是我國出口海外最大直徑盾構機，集成了多項智能化技術。此次遠征標誌着中國盾構機正式邁入“全球定製化”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餘年磨鍊，實現了從“跟隨”到“引領”的蝶變。

世界最大直徑高鐵盾構隧道——中鐵隧道局崇太長江隧道應用“領航號”盾構機。王元鵬 攝

在輝煌成就背後，中國盾構機產業也面臨着新的挑戰：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。

文 | 科技日報記者 張毅力 策劃 趙英淑 滕繼濮 王菲

本文轉載自科技日報客户端，原文首發於2025年8月20日，原標題為《中國盾構機：光環之下的隱憂》。

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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、推進製造強國”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研發製造基地。在這裏，盾構/TBM產品已累計出廠超1700台，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。”中鐵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，一台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。”李鳳遠説，核心技術被嚴格封鎖，中國工程師連設備參數都無權查看，只能在一旁乾着急，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餘家科研機構，組成了科研攻堅隊伍。歷時6年，他們成功攻克了複合式刀盤設計、主軸承國產化等30餘項核心技術。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，併成功應用於天津地鐵項目。這一國產首台複合式盾構機的誕生，標誌着“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，標誌着“中國關節”已具備與國際巨頭同台競技的實力。

世界最大直徑高鐵盾構機“領航號”（直徑15.4米）2024年1月下線。中鐵裝備供圖

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；國產核心部件佔比從“0”突破至“98%”，徹底擺脱對國外技術的依賴；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，是中國製造業向高端化、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。”

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

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成績背後仍面臨多重挑戰

“儘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。”李鳳遠介紹，以直徑12米以上盾構機主軸承為例，其進口成本佔整機造價的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，其使用壽命仍落後國際頂尖產品40%。

這一短板在2025年海外某高鐵招標項目招標中凸顯：德國海瑞克公司憑藉“雲端盾構管家系統”提供的即時沉降預測算法，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、市場定位與產業鏈佈局上呈現顯著分化。中國陣營，憑藉“成本優勢+快速響應”策略佔據全球中高端市場70%份額；德國企業以“技術壟斷+全生命週期服務”構建高端市場“護城河”；日本陣營聚焦“高精度+定製化”路線，在微型盾構機和特殊地質領域佔據主導地位。

中國出口海外最大直徑盾構機“帕蒂加朗號”（直徑15.7米）2025年4月下線。中鐵裝備供圖

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，將交付週期縮短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個關聯繫統、10項複雜工序、6項技術領域，設計製造定製化、週期長、投資大，地區分佈廣泛、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、生產製造調度難等難題，急需利用AI等新技術解決高端製造難題。

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‘煙囱’林立，並沒有彙集成湖。”曙光雲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週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台迫在眉睫。

儘管中鐵隧道局建成行業首個分佈式盾構TBM工程大數據中心，但企業間數據標準不統一，跨平台共享仍存障礙。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，甚至難於申請科研經費。”2025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“部門牆”。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“部門牆”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，複合型人才斷層，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，成本相當於培養3個普通技術員，但產出效率是後者的5倍”。在人才培養端，儘管多所高校開設跨學科課程，但產學研脱節問題突出。

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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，基於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，企業已對盾構製造的“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，更在於人工智能、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年開始佈局盾構建造信息技術攻關，2016年建成了行業首個分佈式集羣盾構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，開啓行業數據共創、共建、共享的新範式。發佈的先鋒·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。”一位即將退休的盾構機設計專家感嘆，“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，相當於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。這些數據背後，是一場靜默卻緊迫的人才危機。”

世界最大直徑單護盾TBM“高加索號”始發。王勇 攝

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，使新員工培養週期縮短40%，同時為內部人才晉升開闢多通道，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”值得借鑑：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範本，有助於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。