铁甲蛟龙地下国土——大盾构技术

城市地表之下

一张由盾构机编织的地下交通网络

正支撑着现代生活

这项“穿地”技术如何从无到有？

中国如何实现从依赖进口到全球引领？

早期隧道施工依赖人工爆破

或“开膛破肚”的明挖法

效率低且风险高

19世纪，英国伦敦的首条地铁

采用了明挖法施工

耗时长达7年

但是在跨江越海等场景中难以应用

工程师从自然界获得灵感

受船蛆的“钻木+护壁”机制启发

发明气动盾构法

形成盾构机雏形

这个方法通过工人前方开挖

液压系统顶进预制金属环形成隧道衬砌

但仍存在隧道坍塌风险

现代盾构机实现了功能集成

“盾”部为圆形钢桶结构，起到支撑作用

前部刀盘如同“穿山甲”的挖掘工具

旋转切削渣土

渣土经螺旋输送机和皮带机排出

形成了开挖、支护、出渣一体化的施工流程

20世纪，国外盾构机技术日益成熟

而我国仍依赖进口设备和钻爆法施工

进口盾构机价格昂贵

在我国尚未掌握盾构机核心技术之前

购买一台国外盾构机动辄耗费数亿元巨资

这使得地铁、隧道等工程项目的建设成本居高不下

投入研发属于我国自己的盾构机

已然成为当务之急

然而，艰难之处远比我们想得更多

人才储备不足、供应链受限、跨学科技术集成难度大

此外，我国还面临复杂多样的地质条件

对盾构机的地质适应性提出了极高要求

2008年4月

中国第一台拥有自主知识产权的

复合式土压平衡盾构机“中铁1号”下线

在天津地铁施工中穿越历史建筑群

地表沉降控制在3毫米

高于国际地表最大沉降量30-50毫米的标准

2015年，国产激光导向系统研发成功

其尺寸更小、精度更高、成本更低

成功应用在郑州地铁5号线上

打破了国外垄断

刀具智能监测系统研发历经近6年

克服泥浆环境通讯失效

传感器磨损等世界性难题

被鉴定为国际领先技术

如今，国产盾构机实现了

从“被技术封锁”到“反向出口”的转变

超大直径、能转弯、会爬坡、耐极寒……

“中国品牌”盾构机

正成为眼下畅销海外的“新国货”

从依赖进口到自主创新

从技术跟跑到引领全球

中国盾构机的发展历程

是我国科技跨越的缩影

也是中国制造在国际舞台上重获话语权的见证

《智造未来》系列科普视频每集聚焦一项近年来我国进行科研攻关的关键核心技术，通过专家访谈、实地拍摄、动画演绎等多种形式，结合多样化的表现手法，以技术的演进路线为主轴，通俗阐释其对产业变革、经济发展、社会进步的深远影响，呈现一堂永不落幕的“科学公开课”，吸引更多年轻人奔赴科技的“星辰大海”。

出品｜中国科学技术馆

摄制｜光明网

特别鸣谢｜中铁高新工业股份有限公司

中铁工程装备集团有限公司