文 / 付朋

地有山河之险，国享通畅之便。无论是雪域高原、戈壁沙漠抑或是悬崖绝壁、深海潜湾，中国的铁路网已经通达全国各地、四面八方。铁路建设非一朝一夕之功，在辛亥革命推翻腐朽的清王朝统治后，孙中山先生曾提出在积贫积弱的旧中国建设16万公里铁路的愿景，但因在当时条件下几乎不可能实现而被袁世凯蔑称为“孙大炮”。直至1949年新中国成立前夕，晚清和国民党政府加在一起也仅修建了2万公里的铁路。新中国成立后，在中国共产党的领导下，我国交通运输业取得了令人瞩目的成就，发生了历史性的变革。2021年年底，我国铁路运营总里程突破15万公里，相当于新中国成立前的7倍多。中山先生的百年夙愿得偿，既有几代中华儿女勠力同心、艰苦奋斗的拼搏之功，也离不开我国在工程机械领域摸爬滚打、日积月累的技术加持。其中，国产盾构机技术的进步给予中国轨道交通建设以深远的影响。2010年至2021年，我国铁路营业总里程由9.1万公里增加至15万公里，累计增长5.9万公里，超过新中国成立后累计建成铁路运营总里程的4成。截至2020年年底，我国投入运营的铁路隧道接近17000座，总长接近2万公里，而最近的10余年我国共建成铁路隧道9000余座，总长超过1.5万公里，占铁路隧道总长度的78%。此外，我国地铁运营线路总长度由2010年年底的1400多公里增加到2021年年底的7000多公里。我国铁路隧道工程大部分成绩都是在最近十来年取得的，这与我国盾构机技术的不断发展进步有着直接的密切联系。

起源与发展

盾构机全称“盾构隧道挖掘机”，是一种隧道掘进的专用工程机械，其工作原理是在隧道中用顶端刀盘将石块、土层切削，再用螺旋机将泥土抽出至皮带上运出，最后组装事先制作好的管片，用以支撑隧道防止坍塌。盾构机有“世界工程机械之王”的美誉，其技术水平是衡量一个国家隧道施工装备制造水平的重要标志，是真正的大国重器。1818年，法国工程师布鲁诺尔通过观察凿船虫挖洞提出了盾构掘进隧道的原理，此后他研制出矩形盾构机，并通过不断改进最终成功应用于泰晤士河隧道建设，成为世界工程史上一座重要的里程碑。1887年，工程师格雷特在南伦敦铁路隧道施工中成功使用了圆形盾构和压气组合工法，为现代盾构机奠定了基础。20世纪70年代开始，全球盾构机研发重点区域从欧洲向日本和美国转移，1968—1989年的20多年间，日本研发了多种盾构机类型，1969年之后美国开发了多种新型盾构工法，使盾构机的发展迈上新的台阶，此后盾构机得到广泛应用，并开始高速发展。

相比美欧日，我国盾构机技术的起步和发展要落后得多。1957年，北京市下水道工程首次采用了两台自研盾构机施工，此时距离西方首台盾构机问世已落后了100多年，此后受技术、经济条件以及西方封锁限制等因素影响，我国盾构机技术发展一直比较缓慢，与美欧日的差距也越来越大。从20世纪60年代开始，北京曾用了整整20年时间建成两条地铁线，总长不到50公里，而1970年日本铁道建设公司通过盾构机完成了京叶线隧道的施工，长度达到1712米，成为全世界的标杆工程，也使日本与美欧一道开启了对全球盾构机市场长达近40年的垄断。

器不利，则事难成

在盾构机大规模投入使用以前，挖建隧道是我国轨道交通建设当中最令施工人员头疼的问题之一，彼时挖隧道最常用的办法就是炸药爆破和人工钻探，不仅效率低下，还要时刻面临隧道坍塌造成的人员伤亡等问题。从20世纪90年代开始，随着改革开放的推进，我国基础设施进入加速建设期，对盾构机的需求也日益迫切。但当时我国不仅没有成熟的盾构机技术，就连从别人手里购买也是一件难事，面临各种各样的刁难。1996年年底，西安至安康的西康铁路开始修建，需要穿过18.5公里的秦岭隧道，为了保障安全和加快工程进度，我国以7亿元的价格从德国采购了两台盾构机，虽然大大提升了挖掘效率，使隧道提前10个月贯通，但过程却令我方施工人员十分憋屈。首先是价格问题，买的是旧机器，却要按新设备付钱；其次是售后服务，厂商对技术有着近乎苛刻的保密要求，机器维修保养时不许我方人员参与，甚至拉上了警戒线；此外维修进度我方说了也不算，完全要看对方脸色。没有核心技术就没有话语权，一方面是基础设施建设遍地开花，国内有巨大的市场需求，一方面却是核心技术受制于人，不得不忍气吞声、委曲求全。

我国隧道工程建设有10余年的时间一直在这种冰火两重天的尴尬境地中艰难推进。据不完全统计，21世纪初，我国近85%的盾构机依赖进口。海关统计数据显示，21世纪前10年，我国累计进口以盾构机为主的自走式岩石切割机或隧道掘进机价值11.6亿美元，其中德国、日本、美国分别占进口总额的35.4%、20.8%和18%。为打破西方技术垄断、改变盾构机受制于人的被动局面，2002年，科技部将盾构机技术列入863计划，正式拉开了我国有计划、大规模开发及制造现代化盾构机的序幕。

道阻且长，行则将至

经过6年的艰难攻关，2008年，我国研发出第一台拥有自主知识产权的复合式盾构机“中铁1号”，标志着由欧美日一统盾构机天下的局面被打破。2009年，直径11.22米、具有自主知识产权的大直径泥水盾构“进越号”成功贯穿上海打浦路隧道复线工程，标志着我国进入了具备大直径泥水盾构自主设计、制造和施工技术的盾构大国行列。此后，国产盾构机越战越勇，在短短10余年的时间里迅速迭代升级，技术越来越成熟，并接连在重大工程项目中表现出色，各项性能指标逐渐超越进口盾构机，不仅逐渐摆脱进口依赖并占领国内市场，而且走出国门并占领了大部分的国际市场。目前，我国已经完全自主掌握了盾构机的全部核心研发技术，涌现出如中铁装备、铁建重工、中交天和等多家大型盾构机生产制造企业，不仅稳占90%的国内市场份额，还大步走出国门，占据了约2/3的国际市场份额。

海关统计数据显示，“中铁1号”下线的2008年，我国以盾构机为主的自动式岩石切割机和隧道掘进机进口额同比即锐减了46.5%，至2017年我国盾构机的年进口额已锐减至不足1500万美元，相比2007年的峰值下降超过90%。与进口减少相对应，我国盾构机越来越受到国际市场欢迎。海关统计数据显示，2013年至2021年，我国累计出口盾构机价值超过27亿美元，其中近7成出口至新加坡、印度、澳大利亚、马来西亚等“一带一路”沿线国家，间接展现了我国与“一带一路”沿线国家在基础设施互联互通方面的巨大成就。全球贸易综合分析系统（GTAS）统计数据显示，2021年我国分别占新加坡、马来西亚进口盾构机市场份额的51%、91.4%，2020年占印度市场份额的91.1%。2020年，我国向法国出口了2台大直径土压平衡盾构机，价值2459万美元，用于以高标准、高定位、高水准而闻名于世的巴黎地铁16号线的施工建设，这是中国盾构机第一次反向出口到世界盾构机的发源地，具有重大的现实意义，它标志着中国盾构机自此顺利进入全球顶级高端市场。

固本仰赖强基，自立方能自强。今年前3个季度，我国盾构机出口继续快速增长，合计出口135台，同比增加1.2倍，价值2亿美元，同比增长44.6%。其中，一般贸易和内资企业出口分别增长1.1倍和1.5倍，占出口总值的比重分别提升至62.4%和76.7%，比2013年分别提升41.4个和21.6个百分点，说明我国盾构机的产业配套和自主创新能力都达到了一个全新的高度。立足当下，我国盾构机的发展历史还很短暂，面对巨大的市场需求，只有不断前行，持续提高产业韧性和自主创新能力，才能在残酷激烈的国际竞争中长时间立于不败之地。展望未来，让我们期待后来居上的中国盾构机企业在新的起点上劈波斩浪，续写更多辉煌篇章。

（作者单位：广州海关）