崇明岛畔，滚滚长江奔涌不息，江面货轮往来。有谁知道，江底几十米深处，一台盾构机正缓缓转动，为高铁过江打开一条通途。这是一项集“长、大、高、深”于一体的世界级高铁越江工程，施工难度被比作“在流动的丝绸上绣花”。而揽下这个“瓷器活”的盾构机，正是中国自主研制、直径15.4米的“领航号”。

在“领航号”穿江而过之际，今年9月，开挖直径达16.68米的超大直径泥水平衡盾构机“中铁1662号”在郑州中铁装备车间正式下线。

从长江入海口到天山脚下，这些大国重器不仅在国内的关键工程上大显身手，更跨越重洋，帮世界上越来越多的国家打通交通要道、引水工程与城市经济命脉。全球每10台盾构机，约有7台来自中国。作为核心研发制造企业的中铁装备，出厂的盾构机已超过1700台，产销量连续多年位居世界第一，产品远销全球六大洲约40个国家和地区。

今年是长征胜利90周年。90年前的长征，是地面上的伟大征程。而国产盾构机的研发之路，则是新时期一场扎根地下、突破封锁、啃硬骨头的“地下长征”。从完全依赖进口、被国外“卡脖子”，到自主研发、出海领跑，20多年的时间，中国盾构机不仅完成了科技突围，还把大国重器做成了国家名片。

▲王杜娟

日前，红星新闻对话王杜娟——她24岁进盾构机研发项目组，是18个人里的年轻技术员，如今成为中铁高新工业股份有限公司总工程师、中铁装备集团首席专家。

曾经全盘依赖进口

国内基建深陷技术被动

在盾构实现国产之前，国内地下工程长期受制于国外技术垄断。王杜娟回忆，早年国内大型地铁、过江隧道、水利隧洞项目，盾构设备几乎全部进口，国外品牌掌控话语权。一台进口盾构机售价动辄数亿元，大幅抬高基建成本。施工中，国内工程队伍只能负责土建施工，设备运维、参数调试、核心工艺均由外方掌控，我方没有技术主导权。相比传统钻爆法，盾构法的施工效率可以提升3-5倍，但高昂的设备成本，让很多项目压力巨大。

王杜娟说，当时的进口设备和现在国产盾构机比还有三个直观的问题，一是成本高昂，采购、维保费用远高于国产设备；二是适配性差，设备按照国外地质条件设计，面对国内复杂复合地层容易“水土不服”；三是响应滞后，设备故障后，外方工程师来华周期漫长，停工等待会直接冲击工期。

“高价只是看得见的成本，更多看不见的制约更让人被动。技术封锁带来的隐性风险远比高价设备更棘手。”王杜娟说，国外垄断形成多重桎梏。比如设备维保服务按人、按分钟计费，还出现过外方图纸存在大量错误，我方无权自行修改，外方工程师来华处理每天还要收取高昂服务费的情况。此外还有配件垄断，核心配件只能向原厂采购，价格高、供货周期长，一旦关键部件损坏，项目就只能停工等待。

王杜娟说：“设计原理、核心算法不会向我们开放，我们只有使用权，没有技术知情权，即便我们在施工现场发现改进想法，也很难反馈、很难落地。”

进入21世纪，国内轨道交通、城市地下空间、水利隧洞建设全面铺开，国内形成规模巨大的盾构装备市场，但核心技术、设备供给都掌握在国外企业手里。

更值得警惕的是，由于盾构机覆盖地铁、跨江隧道、水利、国防地下工程，事关国计民生与战略安全，“重大地下工程如果全部使用国外设备，还存在地理地质数据外泄的潜在风险，这对于我们国防、重大基建工程来说，是很大的隐患。”所以，盾构机自主化攻关，不只是造出一台机器，更是保障重大工程、产业链供应链安全的突围之战。

“这也是我们下决心自主研发盾构机的原因。关键核心技术要不来、买不来、讨不来。”王杜娟说。

从零起步攻坚克难

年轻团队开启“地下新长征”

2002年，盾构设备研发项目组成立，18人团队踏上自主攻关之路。24岁的王杜娟加入项目组。这支队伍除少数骨干外，平均年龄仅28岁，成员来自施工一线，或是刚走出校园，绝大多数没有盾构机研发经验，一切从零开始。

据介绍，项目初期面临无图纸、无设计规范的困境。盾构机拥有上万个零部件，控制系统超两千多个，刀盘刀具、液压驱动、控制系统等核心技术国内没有成熟方案。团队没有捷径，跑遍了国内隧道施工现场，拆解观察进口设备，比对元器件、梳理管路，把工地当成课堂。同时依托国家重点研发计划开展产学研联合攻关，联合清华、浙大等院校，共同破解地质适应性等基础理论难题，也为后续国产首台复合式盾构机的成功下线奠定了坚实基础，由此拉开了中国盾构设备从“跟跑”向“并跑”乃至“领跑”跨越的序幕。

研发路上失败是常态，很多在实验室可行的方案，到工地就暴露缺陷。团队不断复盘打磨，历时多年迭代，2008年，我国首台拥有自主知识产权的复合式土压平衡盾构机“中国中铁1号”下线，投入天津地铁实战，证明国产盾构设备具备替代进口的能力。

“盾构属于机、电、液一体化装备，单一专业无法解决全部难题。团队建立跨专业常态化研讨机制，机械、电气、液压、岩土人员共同拆解问题。”回望“突围”的历程，王杜娟认为这两个选择最关键：

一是坚持整机自主研发，拒绝简单拼装仿制。攻关初期，有人提议直接采购海外零部件快速组装抢占市场。团队没有选择这条捷径，坚持从自主完成总体方案、刀盘、控制系统做起，吃透底层技术逻辑。短期看进度更慢，但保住完整设计能力，避免陷入代工组装的产业陷阱。

二是坚持工程实战检验，不做实验室样机。所有新设备、新技术必须放到真实工地复杂工况中接受检验。由此形成“理论仿真、样机试制、工地验证、迭代优化”研发闭环。同时锻炼出一支完整的本土研发队伍，建立起我们自己的设计体系、试验体系，为后来马蹄形盾构、大直径泥水盾构、高原硬岩掘进机等一系列原创产品打下人才、流程、技术基础。

对于关键经验，王杜娟总结了几条：重大装备创新不能闭门造车，研发工作必须扎根工程现场；坚持产学研用协同联合攻关；重大科研攻关要敢于给年轻人压担子，在实战当中锤炼培育科研人才队伍。

央企赋能体系优势

集中力量攻克硬核难题

为什么央企能够率先啃下盾构这块硬骨头？

王杜娟解释，央企的优势，首先体现在使命担当，不完全以短期市场利润作为唯一标尺，面对“从零开始、投入大、风险高”的重大装备攻关，愿意立足国家战略需求下决心投入。中国中铁拥有“科研、制造、施工”一体化链条，海量隧道工程为盾构机更新迭代提供了试验场，这是单纯制造企业难以拥有的条件。

王杜娟说，盾构是多学科交叉装备，依托央企平台，可以统筹多专业力量，对接国家科研专项，联合高校和上下游配套企业协同攻关，在突破整机技术的同时，带动国内轴承、液压、传感等配套产业同步成长，完善本土高端装备产业链。同时，央企秉持长期主义，包容技术试错，一代接续一代分步破解“卡脖子”难题，推动整个产业持续成长。

打破海外偏见壁垒

中国智造领跑全球市场

国内技术实现突破后，国产盾构机走向海外。最初却要面对“中国制造价廉质次”的刻板印象。

马来西亚项目成为出海破局标志性工程。王杜娟介绍，当时招标阶段，马方并不看好中国设备。然而，设备施工阶段，刷新了马来西亚地铁盾构施工纪录，中国盾构设备的综合表现超出预期，也为中铁装备后续继续拓展海外高端市场打下基础。

此后，国产盾构设备陆续进入新加坡、黎巴嫩、法国、澳大利亚、德国、意大利等约40个国家和地区。在黎巴嫩大贝鲁特引水项目中，国产硬岩掘进机助力隧洞贯通，惠及当地约160万居民；在波兰希维诺乌伊希切，百年来人们一直想在一个海岛与陆地间建立直接联系，直到近年中国盾构机打出了一条海底隧道，这一愿望才得以实现，两岸民众出行时间从乘船40分钟减少到坐车4分钟；在格鲁吉亚，中国盾构机打穿高加索山脉，建成一条8公里的公路隧道，彻底解决区域内冬季交通中断问题，使行车距离从35公里盘山公路缩短为12公里的直线公路，行车时间也由1小时缩短至20分钟，极大提高该地区通行效率和行车安全性。

王杜娟说，海外客户的认知已经转变，不再只关注价格，更加认可中国盾构设备的地质适配能力、定制化设计和本地化快速服务。不少海外甲方在项目合作后，转变为长期技术交流伙伴，共同探讨复杂地层掘进方案，这是技术互信带来的认可。

发扬“盾构精神”

青年工程师接力开启智能新局

“长征是地面上的伟大征程，盾构研发就是一场‘地下新长征’。”王杜娟说，长征中红军不畏艰险、攻坚克难，为民族前途开辟道路；我们盾构人从被国外封锁，到自主突围，啃下一个又一个硬骨头，为国家地下工程开辟道路。二者精神内核高度契合：都是坚定理想信念，不怕牺牲、百折不挠，立足使命，向着既定目标一往无前，靠实干闯出新路。

王杜娟说盾构机研发过程中，形成了“盾构精神”，就是敢为人先、倾力创造、一往无前。敢为人先，就是敢于走别人没有走过的技术“无人区”；倾力创造，就是脚踏实地，精益求精对待每一组参数、每一个零部件，大国重器容不得半点“差不多”；一往无前，就是面对失败和挫折不退缩，遇到地质难题、技术难题，迎难而上。

如今，“90后”“00后”青年工程师成为研发主力，他们熟悉数字化、AI技术，为产业创新注入活力。王杜娟认为，传承不是重复过去，而是接过自主创新接力棒，扎根车间工地，在智能掘进、极端地质装备领域开拓新路。

谈到盾构机技术的未来，王杜娟认为将向四个方向升级。一是智能化、少人无人化，融合AI、数字孪生，实现自主感知决策，降低高危岗位作业风险；二是强化极端地质适配，研发高原高寒、深地、高岩爆、抽水蓄能工况的定制装备；三是绿色低碳，降低能耗、优化渣土处理，推进装备全生命周期绿色设计；四是探索高压水射流、激光破岩等颠覆性破岩技术。产业模式也将从单一设备销售，升级为“装备+服务+系统解决方案”。“地下地质条件复杂多变，数据壁垒、模型泛化不足等难题，仍需要科研人员持续攻坚。”

硬核装备自立自强

推动我国高端装备制造整体跃升

大国重器的持续进阶，对于我国发展基建设施，建设制造强国、科技强国，有着怎样的战略意义？

王杜娟说，盾构机是高端装备的典型代表，被称为工程机械之王，它的进阶对强国建设具有现实意义。在基建方面，为我国地铁、水利、铁路等重大工程提供安全可控的核心装备支撑；对于建设制造强国，盾构机是集上万个零部件的复杂系统，其国产化带动轴承、液压、传感等一整条产业链提升，推动我国高端装备制造整体跃升；对于建设科技强国，在这个领域实现从跟跑到部分领跑，印证关键核心技术自主创新的道路可行。

回望盾构产业突围，王杜娟总结，这几条经验值得其他装备领域借鉴。第一，关键核心技术必须坚持自立自强，买不来讨不来，立足自主研发，不满足简单组装仿制；第二，坚持产学研用深度融合，重大装备创新不能脱离工程应用，把工程项目当成最好的试验场；第三，发挥龙头企业链主作用，带动上下游配套企业共同进步，完善本土产业链；第四，要树立长期主义，重大技术突破需要“板凳坐得十年冷”，允许试错，在实战当中培养青年科技人才队伍。同时，要立足本国市场丰富场景，从解决我们自己工程难题出发，再走向全球市场。