张胜国 谢群
辽宁三三工业有限公司 辽宁辽阳 111000
摘要： 这就主要介绍国内外盾构机的发展过程、现状以及前景，并就取得的一些成果做探究。同时就我国盾构机发展面临的挑战分析，提出相应的意见。
关键词： 盾构机 ; 土压平衡 轻量化;煤矿
引言:盾构机是隧道施工中的关键设备，盾构工法由英国人Brune于1810年发明最先有提出，其后发展到欧洲各国，如英国、德国以及引入日本。它的应用范围广泛，是现代工程建设中非常重要的工程机械。主要用于铁路、公路、地铁、城市管廊、煤矿巷道、引水工程、矿山开采等隧道施工。可以说盾构机的出现有效的推动了国民经济的发展与建设，已经成为工程建设中不可缺少的重要机械装备，因此盾构机也成为各国探索发展的重要机械，成为衡量一个国家工程领域发展的重要标志。
1 关于我国盾构机现状研究
经过多年的发展，我国已经具备相对完善的盾构机设计、研发、生产的配套产业链，并具备自主知识产权。这里经过我对盾构机文献的各方查阅发现，盾构机的研发与设计主要集中在两个大的难点方面，分别盾构机刀盘以及拼装技术上的研究。这主要的原因在于在盾构机实际工作中，掘进和管片拼装是盾构机最基础性的工作要求。除了这些以外，盾构机的各项组成也极其复杂，其中就涉及机、电、液、导向、计算机技术等学科的综合性大型机械装备。所以不难看出，研究盾构机需要涉及很多门学科，主要包括传统的机械、电子、地质、土木、材料等综合性技术。
2 盾构机发展与展望
盾构机已经成为交通、矿山、水利等工程方面关键的技术装备，已经在众多领域有着广泛的应用。随着当下信息、自动控制技术以及微电子遥感技术的不断发展，对于盾构机的多功能化越来越强烈，因此未来这些技术已经密集性应用于盾构机的设计与研发，使得盾构机能满足复杂的地质工况，同时也让盾构机更加智能，下面就具体就盾构机的发展做几点研究。
2.1 机型多样化发展
未来的盾构机将不在运用于单一的工况，而是随着盾构机的不断改进与优化，盾构机的使用也将发生巨大变化，未来盾构机不管是形状还是大小都将发生改变。同时随着断面尺寸、大小、形状需求的改变，盾构机也将朝着多样化发展。同时盾构机不再是整体结构, 逐步被可拆卸模块化结构所取代，使得盾构机的使用领域更加广泛
2.2更加自动化、智能化的操作
现代的盾构机已经不单单只实现人工形式的盾构作业，通过不断改进创新设计，现代盾构机已经逐步实现了自动、智能化作业与生产。如在当今的盾构机中，就有着大量的先进技术，主要包括刀盘驱动装置、自动控制、遥感技术、探测技术、通信技术等，这使得盾构机更加趋于智能化发展。同时随着盾构小机型化的发展，盾构机的应用领域也在不断增多，能够适应各种复杂的环境与气候，成为更加智能、灵活的工程作业机械。传统盾构机不管是在操作还是在装配时都比较危险，将盾构机可靠性、安全性提高，使得盾构机被更多人所接纳，运用范围也将变得更加广阔。
2.3整机集成化、模块化发展
就以往的盾构机而言，盾构机由于体型庞大，运输不便，通常采用分解式运输，到具体的工作环境在进行组装作业，一台普通的大型盾构机采用了大量的钢结构，大型盾构机重达几千吨，因此不管是生产、制造、运输、组装都会遇到各种问题，同时时间跨度也大幅增加，导致研发设计费用庞大。除此之外，盾构机的作业环境复杂、恶劣，常常会在很深的地下开展作业，给机械带来了严重的磨损，对于维修与维护也增大了难度，对材料强度、耐磨性要求高。随着现代材料技术的不断发展，越来越多新型的新材料应用到了盾构机的生产与制造，使得原本笨拙、庞大的盾构机一些关键性零部件采用了更加耐用、耐磨的材料，使得盾构机的发展实现了多方面的突破。随着盾构机集成化、模块化设计, 后配套长度将更短, 高度和宽度更小, 而功能将更加完善。
3盾构机的具体应用
3.1地铁、市政管廊施工的应用
最近这些年，全国开始广泛兴建地铁、城市管廊，地铁隧道、城市管廊主要采用盾构法施工，大部分地铁建设采用我国自主研发的盾构机。盾构机的出现使得地铁隧道、城市管廊的施工变得容易，施工效率成倍提高，大幅度节省施工过程中水、电、材料、人工等成本。从地铁的施工来看, 很多大中型城市地铁已经贯通运营，盾构机的广泛应用，提升了我国装备制造水平和工程施工技术的发展。下面是盾构机的外形图见图1。
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3.2金属矿山、煤矿的应用
目前国内金属矿山、煤矿巷道的施工，大部分还是人工挖掘（爆破）施工，施工安全性不高，成巷的质量不好，效率低下。小部分采用掘锚机施工，施工效率对比人工有一定的优势，但安全性和操作环境都很差，自动化程度不高（半自动化）。煤矿对自动化的巷道挖掘设备需求非常高，盾构机一般比钻爆法快3-10倍。目前煤矿大直径、大埋深、长距离煤矿岩巷全断面盾构机“振兴一号”正在同煤集团十二矿西盘区回风巷掘进。此台设备性能优异，它集掘进、出渣、支护、除尘、通风、导向、防爆技术于一体。如图所示:
4 关于我国盾构机制造的发展建议
1) 完善政策法规，深化盾构机制造试点示范。逐步建立起具有中国特色的盾构机制造资源化政策法规体系，从财税政策上加大对盾构机制造生产性企业、盾构机制造服务性企业的扶持力度，推动将盾构机产品列入《国家工业固体废物资源综合利用产品目录》，逐步对盾构机制造产品实行减征或免征增值税。
2) 制定盾构机制造标准和规范，完善市场监管机制和手段。构建国家、行业和企业三位一体的盾构机制造标准体系，依托国内盾构机制造企业、施工企业和行业协会，加快盾构机制造、检测与损伤评估、关键技术、产品质量和生产管理标准等亟需标准的制定工作，确保产品的质量特性快速提升。
3)随着高新技术的应用和发展，盾构控制技术的高科技含量越来越高，自动化程度不断提高，测量定位也越来越精准，激光制导技术、遥控控制技术以及陀螺仪定位系统己普遍应用于盾构施工技术中，盾构施工法施工过程中施工区域地表沉降控制技术日渐成熟，隧道施工的质量也越来越完善，应用质构进行隧道施工可以安全地在地下穿越高大建筑物，随着地下空间的开发利用和城市市政综合管线的建设，盾构的断面尺寸具有向微小、超大两个方向发展的趋势。直径18m的盾构正在研制，而微型盾构已在工程中得到推广应用。
结语:本文主要介绍了国内盾构机的发展及研究现状, 概括性的对未来盾构机发展方向做了展望。综合来看, 我国在盾构机行业中属于后来者, 起步较晚、实际应用较少, 关键零部件还受制于人, 国内生产的所有盾构机关键总成和零部件大部分还是依赖于进口。因此, 加快盾构机方面的研究、生产具有自主知识产权的盾构设备变得尤为迫切。
参考文献：
[1]周新远,李恩重,张伟,史佩京,徐滨士.我国盾构机再制造产业现状及发展对策研究[J].现代制造工程,2019(08):157-160+147.
[2]唐小林.盾构机施工技术现状及发展前景展望[J].城市建设理论研究(电子版),2018(30):113.