海底深处，国产超大直径盾构机“甬舟号”正向着世界最长海底高铁隧道——金塘海底隧道的对接点掘进。能够遁地钻山、穿江越海的盾构机被称为“工程机械之王”，是高端装备制造业的典型代表。以“甬舟号”为代表的国产盾构机，正是中国高端制造从依赖进口到自主制造、再向智能制造迈进的一个缩影。短短几十年，中国盾构机何以实现跨越式发展？《环球时报》记者日前深入金塘海底隧道，走进“甬舟号”最新掘进点，探寻这台国产“钢铁巨龙”背后的创新密码。
从依赖进口到全球最大盾构机生产国
每天，中铁十四局甬舟铁路项目总机械师董冰的手机都会收到来自海底深处一台机器的施工预警信息。
“刀盘扭矩是否异常、管片是否上浮、主驱动油压和密封压力是否处于安全区间……”这些基于智慧管控平台的实时推送，覆盖了国产超大直径盾构机“甬舟号”几乎所有关键运行状态参数，直接关系到这台重达4350吨的“钢铁巨龙”能否在海底安全前行。
在位于金塘海底隧道深处的施工现场，“甬舟号”正向着海底最深处93米的区段推进。金塘海底隧道横穿宁波与舟山之间的金塘水道，全长16.18公里，其中盾构段长11.21公里，是世界最长的海底高铁隧道。“甬舟号”与另一台盾构机“定海号”分别从宁波、舟山两侧相向掘进，将在海底实现精准对接。该隧道也是甬舟铁路的重要工程之一。甬舟铁路预计将于2028年通车，届时将结束舟山群岛不通铁路的历史。
该项目同时创下多项世界纪录：它是世界上水土压力最高、地质条件最复杂、建设难度最大的海底高铁盾构隧道。该隧道在世界超大直径盾构施工中，首次采用了两台盾构机相向掘进、海底对接、洞内拆解的施工方案。
中国铁建高端装备产业技术研究院办公室副主任郝蔚祺告诉《环球时报》记者：“早年国内盾构装备基本依赖进口，价格昂贵，维修还受限制。过去几十年，国内企业立足重大工程现场需求，持续攻关，一步步完成国产化替代，从仿制、跟跑走向自主创新、部分领跑。”
如今中国已成为全球最大的盾构机市场和生产国。国产全断面隧道掘进机全球市场份额超2/3，国内新增市场占有率达到95%以上。以铁建重工为例，其盾构机产品已出口至全球30多个国家和地区，包括土耳其、韩国、意大利、赞比亚、秘鲁、罗马尼亚等。
“深海空间站”让驻留成为可能
《环球时报》记者到达“甬舟号”最新掘进点附近时，“甬舟号”正在进行高强度换刀作业。记者看到刚从盾构机上拆下的、“伤痕累累”的刀具。目前，“甬舟号”盾构机已更换刀具近4000把。
董冰告诉记者，“甬舟号”自2024年5月从宁波侧始发以来，已稳步掘进超过4000米，完成计划工程量的约83%。预计今年年底或明年年初，机器将抵达海底最深区段。穿过这一区段后，它将与从舟山侧掘进的另一台巨型盾构机“定海号”在海中对接点相遇。两台机器将在海底以不超过2厘米的精度实现交汇，随后在已建成的隧道内完成设备拆解。
越接近海底最深处，地质条件越复杂，掘进也越艰难。董冰介绍，此前大约每推进1米就要更换一把刀，如今有时推进几十厘米就要换刀。
沿宁波侧路线，隧道全程不仅陆上有山，在看似松软的海底泥沙之下，也暗藏着连绵不绝的“山脉”。宁波侧隧道不良地层占比近七成，隧道穿越的岩层最高强度达240兆帕，相当于普通混凝土强度的8倍以上。
针对上述复杂地质条件，中铁十四局对“甬舟号”的刀盘进行了针对性设计，以增强破岩能力。同时，为应对超强海底水土压力，项目团队自主研发了国产首台盾构饱和带压进仓设备“深海空间站”。董冰告诉记者：“过去，传统更换刀具的方法是普通空气潜水，最大安全深度仅为60米。而‘深海空间站’最大饱和作业深度可达200米，支持作业人员在海底高压环境下实现长期驻留与持续性轮班作业。”
更智能、更高效
在离最新掘进点不远的地面指挥中心，屏幕上实时显示着盾构机的掘进进展和各项关键参数。支撑这一远程操作的，是一套精密的智能数字系统，相当于盾构机在海底深处的“眼睛和耳朵”。通过安装在盾构机上的智能装备，系统持续监测刀盘运行状态、关键掘进参数，及时发现潜在异常。
国内首位超大直径盾构机女机长、甬舟铁路项目盾构助理机长程杰告诉记者，基于该智慧平台，“甬舟号”正在试验远程驾驶操作系统。这也是国内首次实现远程操作大直径泥水盾构，为恶劣环境及应急模式施工提供了技术储备。
程杰说，远程驾驶模式一改往日井下施工的场景，在舱内仍有人员值守的情况下，盾构机操作员可以坐在距离掘进点超过4公里的地面控制中心操控机器。“我们的下一步是‘智能驾驶’。或许在未来，盾构机操作员只需下达启动指令，盾构机就能根据预设参数自动启动推进系统。”
董冰介绍，中铁十四局已经开发了国内首个超大规模大盾构领域的混合专家人工智能模型“深远大模型”，帮助工程师识别潜在风险、分析设备状态，并做出前瞻性的施工决策。
从“深海空间站”到远程驾驶，再到人工智能模型，“甬舟号”上的多项创新，折射出中国盾构技术的新方向：既要把装备做得更大、更强，也要让它更智能、更高效。
这一系列创新背后，是盾构产业核心零部件自主可控能力的持续提升。目前，中国已在刀盘、刀具、主驱动、智能数控系统等核心零部件上实现自主可控。如今，国产盾构机已广泛应用于国内外各类隧道工程，在江、河、湖、海、山川以及城市地下等复杂环境中推进。
郝蔚祺告诉记者，未来盾构装备将进一步朝着高端化、智能化、绿色化方向发展。“我们重点发力智能掘进、数字孪生、远程监控，推进地下少人、无人掘进作业，研发低能耗、低排放绿色装备。同时攻克极端地层、超大埋深等复杂工况装备技术。我们把人工智能、仿真、数字孪生融入装备研发制造，从卖单机升级为输出成套地下工程解决方案、行业标准。”
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