作者：王奎一

10月22日，杭州。一台叫"中铁1659号"的盾构机完成总装下线。它由中铁四局、中铁隧道局和中铁装备联合研制，开挖直径16.68米，整机长约125米，接下来要去安徽合肥，投入G4001连接线1标（北二环西延）的建设。

一个月前，郑州已经下线过一台同尺寸的兄弟机型。9月15日下线的"中铁1662号"同样是超大直径泥水平衡盾构机，总重约4800吨，刷新了国产超大直径盾构机的纪录。两台机器服务同一个项目，分别在两座城市总装，前后间隔五周。

隧道段长约2.9公里，双洞双层结构，要在陡坡急弯中掘进，近距离穿过城市高架、水库大坝和饮用水水源保护区。董铺水库是合肥的水源地，在它底下打洞，容错空间很小。

针对这些难点，机器做了专门配置。刀盘采用常压设计，可在8巴高压环境下实现常压换刀。推进系统配了液压浮动支撑装置，加上高精度导向和管片选型系统，让这个大块头能完成小半径拐弯。设计上要应对的是R600米曲率半径的曲线段，刀盘开口率为38%。

更有意思的是配套名单。主驱动密封系统里的核心密封座，由铜陵郊区经开区的安徽同成科技研发制造，需要承受8bar高压和长期泥水磨损。一台"国之重器"的关键部件，出自一家县区级园区的企业。二十年前，这类部件的供应商名单基本写在德国和日本。

截至目前，中铁装备累计出厂盾构机超过1700台，出口到法国、德国、新加坡、意大利等近40个国家和地区。

“中国盾构用30年走完发达国家200年的路。”中国铁路工程集团有限公司高级专家李建斌曾对媒体说。

从当年一台进口机器要等一年，到今天一个月交付两台全国最大的机型，中间发生了什么？

起点：一台借来的机器

盾构法的源头可以追到1825年，法国工程师布鲁内尔在伦敦泰晤士河底下开挖隧道，用一个宽约11米的铸铁矩形框架，工人在里面分格人工挖土，边挖边推进。这套装置被称作“盾构”，名字沿用至今。

现代盾构机产业的格局，是二十世纪后半段由几家公司定下的。德国海瑞克1977年创立于施瓦瑙，后来做成全球龙头，至今仍由创始人家族控股，年营收在十几亿欧元量级。

美国罗宾斯以硬岩掘进机见长，日本的三菱重工、川崎重工和日立造船在土压平衡和泥水盾构上各有积累。

这三股力量，构成了中国在1990年代不得不面对的供给格局。

1988年，法国FCB公司与上海隧道工程公司组成的联合体中标上海地铁1号线，提供了7台直径6.34米的土压平衡盾构机。这是盾构法在中国城市地铁中的第一次大规模应用。

1990年1号线全线开工，18公里区间隧道全部采用盾构施工，每台盾构月掘进200米以上。

1997年，西康铁路秦岭隧道从德国维尔特引进两台二手敞开式硬岩掘进机，合同金额加运输装配费用总计约7亿元人民币，单台约3.5亿元。设备虽然是二手的，但是报价按新机收取，只卖设备不转让技术。

比价格更难承受的是后续的运转方式。设备出了故障，国内施工方无法自行处理，必须等外方工程师飞过来。德国专家严守8小时工作制，周末不加班，从走出家门那一刻就开始计费，一个小时的费用在600到800欧元之间。一台掘进机停工一天，带来的损失接近百万元。买机器的人，在使用环节几乎没有议价权。

转折点在2000年代

2001年底，盾构关键技术研发被列入国家863计划，由科技部在自动化领域机器人技术主题下启动。

浙江大学杨华勇团队承担了前期论证和攻关工作，中铁隧道集团和上海隧道股份分别入围课题。2002年，上海隧道股份中标国产盾构研发项目，组建了30多人的团队，手工绘制的图纸就有一万多张。

2004年9月，国产土压平衡盾构“先行号”下线，国产化率达到70%，售价仅为进口盾构机的三分之二。

同年10月，“先行号”投入上海地铁2号线西延伸段施工，创造了日推进38.4米、单月566.4米的国内纪录。

另一条线在郑州和新乡同步推进。

2008年4月，中铁隧道集团研发的复合式盾构机“中国中铁1号”在新乡下线，直径6.3米，具备软土和硬岩地层的适应性。

这台设备的意义在于“复合”，它针对的是中国基建中常见的地层交替工况，一台机器需要在不同地质之间切换。中铁装备的研发团队从2002年起承担了五项863课题，从刀盘刀具、液压驱动到导向控制逐项突破。

两大央企各自把装备板块做实。

2007年，中国铁建投资7亿元在长沙成立铁建重工，从零起步搭建盾构产线。2008年，铁建重工首台盾构“开路先锋19号”下线，国产化率87%，售价4000多万元，约为国外产品的三分之一。

2009年，中铁工程装备集团在郑州成立，依托中铁隧道集团此前的技术积累和产业化基地，迅速放量。到2013年，中铁装备的国内市场占有率超过50%。

两家企业一南一北，构成了国产盾构的产能骨架。

还有一条路是买。北方重工先后将法国NFM和美国罗宾斯纳入体系，获得了盾构和硬岩掘进机的产品线与品牌。

更具标志性的是2013年11月，中铁装备在郑州与德国维尔特签署协议，收购其硬岩掘进机、竖井钻机的知识产权及相关业务，同时获得WIRTH品牌使用权。

维尔特是世界上少数掌握硬岩掘进机核心技术的企业之一，与海瑞克、罗宾斯并列。这次交易买下的是设计、加工制造和刀具技术的完整权利，维尔特则完全剥离了上述业务。

收购完成后，中铁装备成为全球少数能够独立生产硬岩掘进机并拥有自主知识产权的企业之一。

施工方自己造机器

中铁装备属于中国中铁，属于中国铁建。两家母公司都是全球营收排名靠前的工程承包商，国内地铁、铁路、水利隧道的大量标段握在它们手里。

这种结构在全球同行里比较少见。海瑞克面对的是分散的承包商客户。日本厂商背后有财团体系，但制造和施工之间总隔着一层商业合同。

中国的模式里，设计院的工程师可以直接调取自家工地的掘进数据：刀盘扭矩、推力、土仓压力、刀具磨损周期、日进尺。

一台新机型下线，首个项目往往就在集团内部的标段。出了问题，项目部和研发部是同一个系统里的同事，反馈链条短得多。

从投资的角度看，这个安排解决了国产装备最难的一关：第一次被使用。

新设备的首台套风险，在其他行业要靠补贴、保险和政策背书去撬动。在盾构机这里，它被母公司的施工业务直接消化了。

代价同样存在。外部承包商采购时会有顾虑：买竞争对手兄弟公司的设备，数据和工期会受影响吗？到了海外市场，央企背景也需要额外解释。所以两家厂商这些年都在刻意扩大集团外订单的比重。

这个比例，也是观察它们市场化程度的一个指标。

地质是最好的老师

中国给盾构机准备的考题，种类之多在全球罕见。

上海是饱和软土。广州和深圳常见上软下硬地层，还夹着孤石。成都是富水砂卵石，北京是大粒径卵石，重庆和青岛以硬岩为主，兰州有湿陷性黄土。沿海城市还有高水压的海底段。

每一种地层，对应一套刀盘结构、刀具布置、渣土改良方案和推进参数。

业内习惯说"一机一设计"，原因就在这里。海外厂商的标准化产品进入中国，往往要经历一轮本地化改造。国产厂商则是在这些考题里长大的。

截至2024年底，中国内地城市轨道交通运营里程已超过一万公里，比2010年翻了好几倍。地铁隧道大多是双线，每公里要打两条洞。按这个量级推算，国内存量盾构机以千台计。

中铁装备公开披露的盾构和TBM累计订单早已过千台，并连续多年在产销量上居全球首位。

一台机器从始发到接收，会产生数以万计的掘进记录。几千台机器、几十种地层叠加起来，就是一座工况数据库。国产厂商今天在刀盘设计、刀具寿命预测、姿态控制上的进步，很大一部分是从这座数据库里磨出来的。

海瑞克的长项在极端工程，比如瑞士的哥达基线隧道。

中国厂商的长项在品类宽度和交付速度。两种能力各有用处，也正在相互靠拢。国产厂商陆续交付了直径16米级的超大盾构，比如2020年为北京东六环改造下线的"京华号"，直径16.07米。海瑞克则在广州设厂，用本地供应链压缩成本。

最后一公里在主轴承里

盾构机的整机国产化率，按价值算早已过半。真正花了十几年才往前推的，是几个核心部件：主轴承、主驱动减速机、液压系统、电气控制，以及高端刀具的材料。

主轴承最典型。它承担刀盘旋转时的全部载荷。一旦失效，整台机器就困在地下，开仓更换的代价可能是几个月工期，外加数千万元成本。

长期以来，大直径主轴承由德国罗特艾德、瑞典SKF、德国利勃海尔等少数厂家供应。交货期长，价格也由对方定。

国产化的进展集中在最近几年。2020年前后，6米级常规盾构主轴承完成国产化工业验证。此后，8米级和16米级以上的超大直径主轴承陆续下线。中铁装备、铁建重工都联合了洛阳、瓦房店等地的轴承企业和科研院所一起攻关。

难点在材料和时间。主轴承的寿命取决于钢材纯净度、热处理的硬化层深度和滚道加工精度，这些环节靠的是工艺积累和长周期验证。

整机集成属于系统工程，聪明的团队加上足够的项目，五到十年可以追上来。材料和工艺则要靠试验台架上的小时数、工地上的公里数慢慢堆出来，节奏快慢由物理规律决定。

这个规律在中国制造里反复出现。

风电的主轴承，数控机床的主轴和数控系统，航空发动机的单晶叶片，都是整机先行，核心部件后到。盾构机的价值在于，它是少数已经把这条路走到核心部件阶段的样本，它的时间表可以给其他行业做参照。

电气控制方面，PLC和部分传感器仍有较高的进口占比，液压件也类似。这些环节的验证周期更短，替代节奏会比主轴承快一些。

另一条技术线是智能化：常压换刀、机器人换刀、刀具磨损在线监测、掘进参数自动调优。这些能力降低了对熟练司机的依赖，也让厂商多年攒下的数据开始产生直接的商业价值。

下一段隧道在海外

全球城市化还在进行中。

东南亚、南亚、中东的大城市正处在地铁集中建设期，雅加达、马尼拉、胡志明市、达卡、利雅得都有新线在建或在规划。

欧洲的需求来自另一头：上世纪修建的铁路和市政隧道进入更新周期，跨境铁路通道和城市地下空间改造持续释放订单。拉美和非洲的水利、矿山项目，对硬岩掘进机的需求也在抬升。

中铁装备的出口清单里，已经有法国、德国、意大利。把盾构机卖进海瑞克的本土市场，这件事的分量比出口台数更值得记下。

欧洲客户采购时，看重全生命周期成本和履约记录。能进入这个市场，说明国产设备在可靠性和服务上已经过了一道硬门槛。

中国厂商手里有三张牌：

• 成本：同规格设备的价格优势依然明显，再制造和租赁方案还能进一步压低客户的初始投入。
• 速度：交付周期以月计，对工期紧的海外项目很有吸引力。
• 工况经验：几十种地层、上千台设备积累下来的数据，让国产厂商面对复杂地质时有更多现成方案可用。

海外市场的打法也在升级。早期是跟着中国承包商走，设备和施工打包出海。

现在的方向是在当地建备件仓、派驻服务团队、培养本地操作人员，从卖一台机器，转向经营一支在海外长期运转的设备队伍。

这条路的利润结构更稳，也更接近卡特彼勒、小松这类工程机械巨头的成熟模式。

把盾构机放回中国制造的大图景里，轮廓很清晰。

先在本土的大市场里完成整机能力的积累，再用现金流和数据去啃核心部件，最后带着成本和交付优势走向全球。高铁、工程机械、新能源汽车、光伏都走过相似的路。

盾构机走得更深一步，主轴承、密封件这些"最后一公里"的部件，已经陆续交到本土供应链手里。合肥那台机器的密封座出自铜陵，就是一个注脚。

泰晤士河底的铸铁框架，到董铺水库下的16.68米刀盘，盾构这门手艺走了两百年。中国用三十年走完了其中大部分路程。

接下来的很多条隧道，会开在海外的地层里。