盾构机的前面是一个圆形的刀盘，刀盘上有很多刀片，主要分为滚刀和切刀。工作时，盾构机在千斤顶的推动下，旋转刀片向前掘进，以掘开各种地层。盾构机的圆柱体组件壳体，对挖掘出的隧洞起临时支撑作用，然后进行排土、衬砌、壁后灌浆作业。
近年来，随着我国城市轨道交通、城际高速公路和铁路、水利工程、过江隧道等项目的建设和发展，盾构机的市场需求也不断增大，吸引了国内外众多企业竞逐。
“这个市场不能拱手让人。如果现阶段不把盾构机做大做强，今后可能就没机会了。”浙江大学教授杨华勇在接受《中国科学报》记者采访时说。
前景广阔
盾构机集机、电、液、传感、信息技术于一体，可在不影响地面现状的前提条件下完成隧道掘进施工全过程，可以大幅提高施工效率和安全性，并降低施工的成本，在今天的地下隧道掘进工程中已不可或缺。
近年来，随着我国城镇化步伐的加快，盾构机也迎来更广阔的市场前景。
以轨道交通为例，截至2016年底，我国拟新建92条线路，总长度2677公里，总投资10734亿元。到2020年，我国将有36个城市拥有地铁，总里程将超过6000公里，投资将达4万亿元。
此外，在公路铁路隧道、过江跨海隧道和水电工程隧道的建设中，盾构机也将发挥重要的作用。
杨华勇在接受《中国科学报》记者采访时强调，我国盾构机应该抓住机遇，做大做强。我国企业的施工能力强，有比较优势，因此，盾构机做大做强后，还可以在其他金砖国家获得更多的市场机会。
“比如日本，就是利用战后重建的机会，将自己的盾构机行业发展壮大。”杨华勇说。
发展仍存挑战
十年前，我国盾构机市场一直被国外品牌垄断。“十五”和“十一五”期间，在科技部“863”、“973”计划、国家自然科学基金委和国家发展改革委的“国家重大技术装备计划”的支持下，我国盾构装备的自主设计制造及产业化取得了长足的进展。
随着市场规模的扩大和本土企业在技术、生产、施工、服务等方面能力的提高，国产盾构机所占国内市场的比例已从之前的空白上升至60%~70%。
“国产盾构机的竞争优势除了整体技术已达到了国际先进水平外，还有另外两方面，一是价格优势，明显低于同类型的进口盾构机，二是更加完善及时的售后现场服务，因为是本土企业，所以与中国市场之间的联系更为密切。”中投顾问机械行业研究员段嘉宣对《中国科学报》记者说。
产品方面，杨华勇告诉记者，目前市场需求比较大的是直径12米以下的盾构机，已经可以实现国产化，和国外品牌分庭抗礼的竞争中已占有明显优势，并开始小批量出口国外。
与此同时，我国盾构机的发展还存在着诸多挑战。杨华勇告诉记者，盾构机里有三大关键基础部件，分别是大排量液压泵、大直径轴承和低速大扭矩减速器，这些关键部件的自主研发、生产和现场考核，我国还需进一步努力。
此外，我国在超大直径和超小直径的盾构机方面，也需要进一步突破。
超大直径的盾构机多用于跨江隧道的修建。石家庄铁道大学教授郭京波在接受《中国科学报》记者采访时表示，这类盾构机我国的用量比较少，特殊的局部技术也有待提高。
超小型直径的盾构机主要用于城市公共管网的建设。郭京波告诉记者，这类盾构机由于直径较小，很难人为操作，因此对盾构机的可靠性和自动化程度的要求也比较特殊。
此外，国产盾构机如何满足高埋深、高水压条件下的安全作业要求，也需要进一步研究。
“比如海底隧道的挖掘，水很深，水压很大。施工过程中，盾构机要保证安全，施工人员也要保证安全。目前我国在这些方面还面临着一些技术难题。”郭京波说。
如何做大做强
那么，中国的盾构装备行业如何抓住机遇，做大做强？
杨华勇表示，首先应继续重视产学研的长期稳定结合。他告诉记者，不同的施工环境，对盾构机有不同的要求。因此很考验盾构机的设计技术。“一般来说企业很难自己搞定，需要和高校、科研院所进行合作。”
其次应拉动盾构机产业链的发展。杨华勇指出，虽然中国可以生产盾构机的主机，但在关键基础件方面依然薄弱。“这些高附加值的部分，应该掌握在自己手里。”
此外，对于盾构机中有挑战的部分，如超大直径盾构机，杨华勇认为，目前最主要的制约是国产首台（套）的问题。
“国产首台（套）问题对行业发展的影响非常大。之前国家也推出了一些政策，但落实效果并不理想。政府部门和社会应该更宽容一些。”杨华勇说。
他告诉记者，从我国的技术积累来看，已经可以自主研制超大直径盾构机和直径8米左右的硬岩掘进机，这些自主研制的样机如果有机会参与到工程中，做出一两公里标段来，就会引起关注，做出三四个标段来，质疑的声音就会减少。这样慢慢把量做起来，技术越来越成熟，市场也会逐步打开。
“相信中国一定可以把盾构机这个行业做大做强。只是现在还需要时间和各方面的配合。”杨华勇说。
