TBM调研报告
TBM 调研报告 2007-05-03 11:40:50| 分类：
技术论坛 | 标签：一剑倚天外 |字号大 中小 订阅 TBM 设计研究调研报告 1、TBM 国外发展现状 隧道掘进机包含盾构和 TBM。一般来说，在欧洲，盾构也称为 TBM；但在日本和我国，习惯上将用于软土地层的隧道掘进机称为盾构，将用于岩石地层的隧道掘进机称为 TBM。其实，TBM 就是隧道掘进机的英文“Tunnel Boring Machine”的缩写，但通常定义中的“TBM”是指全断面岩石隧道掘进机，是以岩石地层为掘进对象，它与盾构的主要区别就是不具备泥水压、土压等维护掌子面稳定的功能。而盾构施工主要由稳定开挖面、掘进及排土、管片衬砌及壁后注浆三大要素组成。其中开挖面的稳定方法是盾构工作原理的主要方面，也是盾构区别于 TBM 的主要方面。
TBM 是由盾构技术发展而来，通常适用于岩石地层，靠旋转并推进刀盘，通过盘形滚刀破碎岩石而使隧洞全断面一次成形。TBM 具有掘进、出碴、导向、支护四大基本功能。掘进、出碴、导向这三个功能贯穿在 TBM 掘进全过程中，支护功能只是在必要时才使用。掘进功能分为掌子面破岩功能和推进掘进机前进的功能。出碴功能分为导碴、铲碴、溜碴、运碴功能。导向功能包含方向的确定、方向的调整、偏转的调整。支护功能分为掘进前未开挖地质的预处理、开挖后洞壁的局部支护和全部洞壁的衬砌。
现代的 TBM 采用了机械、电气和液压领域的高科技成果，运用计算机控制、闭路电视监视、工厂化作业，是集掘进、支护、出碴、运输于一体的成套设备。采用 TBM 施工，无论是在隧道的一次成型、施工进度、施工安全、施工环境、工程质量等方面，还是在人力资源的配置方面都比传统的钻爆法施工有了质的飞跃。
TBM 是在1846年由意大利人 Maus 发明的。1851年，美国人查理士·威尔逊于开发了一台蒸汽机驱动的 TBM，在花岗岩中试用，未获成功。在以后的30年，国外设计试制了各式各样的 TBM 共13台，均有所进步；比较成功的是1881年波蒙特开发的压缩空气式 TBM，成功应用于英吉利海峡隧道直径为2.1m 的勘探导坑，共掘进了3mile 多。从1881～1926年间，一些国家又先后设计制造了21台 TBM 之后，因受当时技术条件的限制，TBM 的开发处于停滞状态。直至本世纪的40年代末至50年代初。欧美及日本各工业发达国家又继续研究设计制造和使用 TBM，并在实际使用中获得了较为理想的效果。
1952年，罗宾斯公司研制出了世界上第一台http:// 现代意义上的软岩 TBM，其直径为 Æ7.85m，较成功地应用于南达科塔的俄亥大坝修建输水隧道工程中，该机开挖围岩的性质是白垩土。1955年又为某坝的工程建设，连续制造了3台直径 Æ2.44m 的 TBM，这3台 TBM 均不能认为是成功的，在对页岩、石灰岩的互层岩体及硬石灰岩的岩体掘进中，很快暴露出一些弱点．主要是碳化钨割刀的损坏率极高、传动轴的刚性不够、高压液压系统的元器件损坏、链板输送机的损坏，以及普遍存在着刚性和强度不足。1956年，罗宾期发明了硬岩掘进用的盘形滚刀，用以破碎单轴抗压强度140MPa的岩石；同年，罗宾斯制造的直径 Æ3.28m 中硬岩 TBM，成功地通过了工业性试验，盘形滚刀的应用是全断面硬岩掘进机的重要标志，是 TBM 发展中的一个重要转折点。这一时期，罗宾斯又为国外某一大坝的输水隧道制造了1台直径为9m 全断面 TBM，用于开挖软质泥灰岩。到了1960年，TBM 的发展进入新的阶段，罗宾斯为塔斯玛尼亚隧道工程制造1台直径Æ4.89m 的 TBM，在结构设计上第一次把支撑及推进机构组合为一个全部浮动的系统，采用了球铰式结构，通过支撑靴板压紧并固定在洞壁上，以此获取推进时 TBM 的反力，这是第一台创纪录(6天中掘进了229m)的罗宾斯 TBM。同时，罗宾期公司又是发展双护盾 TBM的先驱。截止2001年，罗宾斯公司已为714项工程制造了383台开敞式 TBM，累计掘进进程为3020km；已为52项工程制造了35台双护盾 TBM，累计掘进进程为360km；已为20项工程制造了15台单护盾 TBM，累计掘进进程为220km。
德国维尔特公司于1967年开始制造 TBM，其生产的第1台 TBM 的直径为 Æ2.14m，用于奥地利263m 长的 Ginzling 隧道。1982年1月为南美金矿制造了1台 Æ3.4m 的 TBM，应用较成功，其自制的滚刀也有较高的承载力。1983年，维尔特公司开始制造双护盾 TBM。1994年，为瑞士19.062km 长弗莱娜（Vereina）隧道制造了1台直径 Æ7.64m 开敞式 TBM；为秦岭隧道制造了2台直径 Æ8.8m 开敞式 TBM。1999年，为西班牙制造了1台当前世界上
直径最大的 Æ125m 开敞式 TBM。截止2001年，德国维尔特公司已为270项工程制造了112台开敞式 TBM，累计掘进进程为770km；已为20项工程制造了10台双护盾 TBM，累计掘进进程为35km；已为8项工程制造了8台护孔式 TBM，累计掘进进程为20km。
目前，在世界范围内的 TBM 生产商有30余家，已生产 TBM 约700多台，最具实力的是美国罗宾斯公司、德国维尔特公司、海瑞克公司，加拿大拉瓦特公司等。国外 TBM 技术已经相当成熟，结构上不断完善，有敞开式、单护盾、双护盾 TBM 等不同类型，以适应不同的地质条件。目前最大直径的 TBM 是德国维尔特公司1999年制造的用于西班牙Paracuellos 项目的 TBE450/1140H 型 TBM，直径为12.35m。在国外使用 TBM 掘进隧洞已很普遍，尤其是3km 以上的长隧洞，很多业主在招标书中规定，要求投标商必须采用 TBM施工。
2 国内 TBM 发展历程 国内全断面 TBM 的研究开发始于1964年。由上海勘测设计院机械设计室、北京水电学院机电系分别进行方案设计。1965年，TBM 的研制列入国家重点科研项目，当时的水电部抽调技术力量，以上海勘测设计院机械设计室为主，集中在上海水工机械厂进行现场设计，1966年制造出了1台直径 Æ3.5m 的全断面 TBM，先后在云南下关的西洱河水电站引水隧道进行工业性试验，开挖地质为花岗片麻岩、及石灰岩，抗压强度为100～240MPa。最高月进尺为48.5m。
1969年，广州市机电工业局制造了1台直径 Æ4m 的 TBM，在花岗岩及石灰岩中施工掘进，岩石的抗压强度30～240MPa，掘进长度245m，最高月进尺为20m。
1970年，萍乡矿务局机修厂制造了1台直径 Æ2.6m 的 TBM，应用于萍乡青山矿的巷道掘进施工，掘进长度622m，掘进开挖的岩石类型为石灰岩和灰砂岩，抗压强度20～120MPa，最高月进尺为252.6m。西安煤矿机械厂也试制了1台直径 Æ3.5m 的 TBM，由铜川矿务局作工业性试验，掘进长度669m，开挖的岩石类型为石灰岩，抗压强度56～160MPa，最高月进尺179m。
1971年试制的 TBM 直径分别为2.5m、5.5m、3.8m 和5.9m。制造单位为广州市机电工业局、铁道兵、抚顺矿务局以及上海水工机械厂，使用单位分别是贵州省铁路二局、京西煤
矿、抚顺老虎台矿及北京落坡岭水电部第二工程局。掘进的岩石类型为白云质石灰岩、矽质石灰岩、花岗片麻岩和石灰岩，最高月进尺123m。
此后，由上海水工厂制造直径 Æ5.8m 的 SJ-58型 TBM，曾于1977年4月～1978年4月在云南西洱河水电站的水工隧道中进行工业性试验，共掘进了247.3m。1981年，SJ-58型TBM 经过优化设计后，于同年11日25日投入引滦入唐工程古人庄隧道施工，共掘进2747.2m，穿越的岩层系白云质矽质灰岩，最高日进尺19.85m，最高月进尺201.5m，该工程于1983年3月15日贯通，这是中国第一条用国产 TBM 施工的中型断面隧道。
3 国内外合作情况 国外 TBM 制造商在中国的投标一旦中标后，为了降低制造成本，会选择国内的制造厂合作生产 TBM 及后配套设备，往往把一些钢结构件，如刀盘、机架、盾壳、后配套平台车等钢结构件交由国内的制造厂生产，外方负责图样、技术及监督制造。精度较高的部件或关键配件由外方制造或采购，运到国内制造厂组装。合作案例如下：
(1)1996年维尔特公司与铁道部宝鸡工程机械厂合作生产用于秦岭隧道维尔特 TB880E掘进机后配套设备。制造了7号～18号平台车(含上部构件)12节，20m3出碴矿车26台。
(2)1998年罗宾斯公司与上海隧道股份有限公司合作生产2台 φ4.84m 双护盾 TBM，刀盘、盾壳等结构件由上海制造，外方负责图样、技术及监督制造。其他部件由外方制造或采购后运到上海组装。1998年底出厂，用于山西引黄入晋南干线。
(3)2001年以来中国二重与美国罗宾斯公司合作，为新加坡制造了 φ4.2m 双护盾 TBM刀盘、盾壳等结构件，外方负责图样、技术及监督制造，其他部件、配件由外方制造或采购后，运到中国第二重型机械厂组装。2002年7月～2003年3月为云南昆明掌鸠河引水工程制造了 φ3.65m 双护盾 TBM，该机已于2003年4月在现场完成安装并投入使用，整机设备运行良好。
(4)2004年罗宾斯公司与大连重工·大连起重集团公司(以下简称大重大起公司)合作生产2台 φ8.03m(MB264—310，MB264—311)开敞式 TBM，部分结构件由大重大起公司制造，外方负责图样、技术及监督制造。其他部件、配件由外方运到大重大起公司组装。2005年用于辽宁省大伙房引水工程 TBM 一标及三标。
(5)2004年维尔特公司与河南新乡中铁隧道股份有限公司合作生产 TBM 后配套平台车的结构件，由维尔特公司提供图样及督造，2004年底用于辽宁省大伙房引水工程 TBM 二标。
(6)2004年海瑞克公司与广州重型机器厂(简称广重)、武汉重型机床厂以及陕西宝鸡工程机械厂合作生产一台直径6.76m 的双护盾硬岩掘进机，主机钢结构由武汉重型机床厂生产，后配套台车架由宝鸡工程机械厂制造，刀盘由广重生产，海瑞克公司负责图样、技术及监督制造，其他部件、配件由外方运到广重，整机组装在广重进行，2005年用于新疆大坂引水隧洞工程。
综上所述，中国出产的多是拼装产品，TBM 的设计与研究处于引进技术的消化吸收阶段。
4、国外 TBM 施工典型案例(1)英吉利海峡铁路隧道 连接英法两国的英吉利海峡隧道，位于英国的多佛和法国的桑加特之间，由两条内径为7.6m 的单线铁路隧道和一条内径为4.8m 的服务隧道组成，是目前世界三大海底隧道之一，于1987年12月正式开工，服务隧道于1990年12月1日贯通，北线铁路隧道于1991年5月22日贯通，南线铁路隧道于1991年6月28日贯通。英吉利海峡隧道于1993年6月建成并对外运营。海峡铁路隧道单线全长49.342km，其中海底段为37.925km，隧道最大埋深为100m。英吉利海峡隧道全线分12个施工区间，采用 TBM 法，由11台 TBM（英国侧6台 TBM，法国侧5台 TBM）进行施工。
(2)南非莱索托水工隧洞 图1 莱索托引水隧道用 Æ5.39m 双护盾 TBM 莱索托高原水利工程位于非洲南部,是当前世界在建最大最复杂的工程,包括总长约200km的4条引水隧洞和2条输水隧洞等建筑物.在建的第一期工程ⅠA隧洞工程总长82km,其中从卡泽水库进水口到莫拉水电站地下厂房的引水隧洞总长45 km，开挖直径4.95m,地质主要由莱索托地层玄武岩组成；输水隧洞南
段围岩为克莱伦斯地层块状砂岩,输水隧洞北段地质条件复杂,围岩主要由软弱泥岩、砂岩、粘土岩及粒玄岩岩脉组成。共采用5台 TBM 施工，分别是：
Atlas Copco．JARVA MK—15型开敞式 TBM 1台。
Robbinsl67—266及 Robbinsl67—267型开敞式 TBM 各1台。
Robbinsl86—2061开敞式 TBM 1台。
德国 Wirth 公司双护盾 TBM l 台。
ⅠB 隧洞工程的马黑尔引水隧洞，总长32 km，沿隧洞线主要分布为莱索托地层玄武熔岩，经过耐久性研究，这种岩层遇气、遇水均易分崩离析，采用2台双护盾 TBM 施工，分别从隧洞两端向中间开挖，1台是维尔特 Æ5.39m 双护盾 TBM，在ⅠA 隧洞工程输水隧洞北段开挖完毕后，继续用于本工程，另1台采用 NFM/Mitsubishi—Bortec Æ4.88m 双护盾TBM，该机1984年制造的，曾在西班牙、厄瓜多尔等地使用，完成过20 km 的开挖。
(3)瑞士费尔艾那铁路隧道 费尔艾那铁路隧道长19058m，穿越阿尔卑斯山，穿过的岩层为沉积岩和火成岩，其因构造运动导致沉积岩和火成岩被严重切割，产生大量构造破碎带。于1995年5月开工，1997年3月贯通。TBM 施工的区段为直径7.64m 的圆形隧道断面，长度约10.2 km，采用的是德国 WIRTH 公司制造的 TB770/850E 敞开式掘进机，刀盘直径7.64m。在 TBM 施工中掘进的岩层有局部分布的松软地层和中等硬度的沉积岩，也有非常坚硬的火成岩，它主要由片麻岩、花岗岩和闪长岩组成。TBM 穿过多处由阿尔卑斯山造山运动形成的构造破碎带，这些破碎带地段的隧道埋深高达1 200 m。该隧道 TBM 施工成功的关键在于，设计阶段充分考虑了 TBM 施工中可能遇到的地质情况、岩石特征和需要采取的相应措施。并将有关的措施融汇到 TBM 的选型、主要技术参数的确定和设计中去。
5、国内 TBM 施工技术发展状况 我国的水利水电工程最早使用 TBM 施工。我国从六十年代开始进行 TBM 的研制和工业性试验，1981年在云南西洱河一级电站引水隧道使用了上海水工厂制造的 TBM，直径为Æ5.8m，共掘进2747.2m，最高日进尺19.85m，最高月进尺201.5m。
1985年～1992年，天生桥二级水电站引水隧洞工程使用了美国罗宾斯公司制造的开敞式 TBM，直径为 Æ10.8m，由于选型与地质不适应，且设备故障率较高，进度较低，平均月进尺仅65m。1991年～1992年，引大入秦工程30A 号和38号输水隧洞，总长约17km，相继采用了美国罗宾斯公司制造的 Æ5.53m 双护盾 TBM 施工，TBM 应用较成功，平均月进尺980m，最高月进尺1400m。随后，在引黄入晋工程中相继使用了5台罗宾斯、1台法国法马通公司制造的双护盾 TBM，开挖了总长为122km 的隧道，创造了日掘进113m、月掘进1637m 的纪录；其中，总干6号、7号、8号隧洞采用1台美国罗宾斯双护盾 TBM 施工，开挖直径为 Æ6.125m；南干4号、5号、6号、7号隧洞采用4台双护盾 TBM 施工，其中3台为罗宾斯、1台为法国法马通公司制造，直径为 Æ4.82m～Æ4.94m。目前在建的工程还有辽宁大伙房水库引水工程，引水隧道全长85.308km，采用 TBM 法和钻爆法施工，使用了3台Æ8.03m 开敞式 TBM；正在施工的新疆大坂输水 图2 大伙房引水隧洞二标开敞式 TBM 隧洞工程线路总长约31.887km，引水隧洞全长30.68km；采用 TBM 法与钻爆法相结合的施工方案，采用1台德国海瑞克公司制造的 Æ6.755m 双护盾 TBM 施工，TBM 总掘进长度约为19.7km；正在施工的青海引大济湟调水总干渠工程由中铁隧道集团引进1台德国维尔特公司制造的 Æ5.93m 双护盾 TBM 施工，引水隧洞全长24km，TBM 总掘进长度约为19.94km。
在铁路隧道施工中使用 TBM 是从西安安康铁路秦岭Ⅰ线隧道开始的，至目前为止，仅有三个工程使用了开敞式 TBM，具体如下：
1）秦岭Ⅰ线隧道 全长18.456km，采用 TBM 法和钻爆法施工，由铁道部1996年引进两台 Æ8.8m 开敞式 TBM，秦岭北口 TBM 掘进长度为5.244km，秦岭南口 TBM 掘进长度为5.621km，TBM 施工中，1998年平均月进度为252.36m，1999年平均月进度为290.64m，最高月进度为528.48m。
图3 德国维尔特公司制造的 TB880E 型开敞式 TBM 2）桃花铺1号隧道 西安南京铁路桃花铺1号隧道全长约7.234km，TBM 掘进长度为6.2km，由中铁十八局采用 Æ8.8m 开敞式 TBM 施工（该 TBM 曾施工秦岭Ⅰ线隧道出口段），最高月进尺为551.82 m。
3）磨沟岭隧道 西安南京铁路磨沟岭隧道全长6114m，软岩占隧道总长的70.5%，于2002年11月完工。该隧道由中铁隧道集团采用 Æ8.8m 开敞式 TBM 施工（该 TBM 曾施工秦岭Ⅰ线隧道进段），TBM 掘进长度为4.653km，最高月进尺为573.9m。通过施工，成功掌握了开敞式 TBM 在软弱地层中的掘进技术。
6、TBM 施工的特点 6.1 TBM 施工的优点 1)快速 TBM 是一种集机、电、液压、传感、信息技术于一体的隧道施工成套设备，可以实现连续掘进，能同时完成破岩、出碴、支护等作业，实现了工厂化施工，掘进速度较快，效率较高。
2)优质 TBM 采用滚刀进行破岩，避免了爆破作业，成洞周围岩层不会受爆破振动而破坏，洞壁完整光滑，超挖量少。
3)高效 TBM 施工速度快，缩短了工期，较大地提高了经济效益和社会效益；同时由于超挖量小，节省了大量衬砌费用。TBM 施工用人少，降低了劳动强度、降低了材料消耗。
4)安全 用 TBM 施工，改善了作业人员的洞内劳动条件，减轻了体力劳动量，避免了爆破施工可能造成的人员伤亡，事故大大减少。
5)环保 TBM 施工不用炸药爆破，施工现场环境污染小； TBM 施工减少了长大隧道的辅助导坑数量，保护了生态环境，有利于环境保护。
6）自动化、信息化程度高 TBM 采用了计算机控制、传感器、激光导向、测量、超前地质探测、通讯技术，是集机、光、电、气、液、传感、信息技术于一体的隧道施工成套设备，具有自动化程度高的优点。TBM 具有施工数据采集功能，TBM 姿态管理功能，施工数据管理功能，施工数据实时远传功能，实现信息化施工。
6.2 TBM 施工的缺点
TBM 的地质针对性较强，不同的地质条件、不同的隧道断面，需要设计成满足不同施工要求 TBM，需要配置适应不同要求的辅助设备。
1）地质适应性较差 TBM 对隧道的地层最为敏感，不同类型的 TBM 适用的地层也不同，一般的软岩、硬岩、断层破碎带，可采用不同类型的 TBM 辅以必要的预加固和支护设备进行掘进，但对于大型的岩溶暗河发育的隧道、高地应力隧道、软岩大变形隧道、可能发生较大规模突水涌泥的隧道等特殊不良地质隧道，则不适合采用 TBM 施工。在这些情况下，采用钻爆法更能发挥其机动灵活的优越性。
一般情况下，以 II、Ⅲ级围岩为主的隧道较适合采用敞开式 TBM 施工，以Ⅲ、Ⅳ级围岩为主隧道较适合采用双护盾 TBM 施工，对于 V 级围岩为主和地下水位较高的城市浅埋隧道或越江隧道则较适合采用盾构法施工。
2）不适宜中短距离隧道的施工 由于 TBM 体积庞大，运输移动较困难，施工准备和辅助施工的配套系统较复杂，加工制造工期长，对于短隧道和中长隧道很难发挥其优越性。国外的实践表明，当隧道长度与直径之比大于600时，采用 TBM 施工是比较经济的。对于一般的单线铁路隧道，开挖直径通常在9～10m 左右，按此计算，大于6km 的隧道就可以考虑采用 TBM 施工。发达国家的隧道施工，一般优先考虑 TBM 法，只有在 TBM 法不适宜时才考虑采用钻爆法。我国则相反，根据我国的国情，我国是一个劳动力过剩的国家，钻爆法施工一直是我国的强项，采用钻爆法已成功修建了5000多公里的铁路隧道，且钻爆法施工的进度仍在逐年加快。在我国，一般认为，小于10km 的隧道难以发挥 TBM 的优越性，而钻爆法则具有相对经济的优势；对于10km～20km 的特长隧道，可以对 TBM 法和钻爆法施工进行经济技术比较，选择适宜的施工方法；对于大于20km 的特长隧道，则宜优先采用TBM 法施工。另外，对于穿越江河、城市建筑物密集或地下水位较高隧道，考虑到施工安全和沉降控制等因素，不论隧道长短，则宜优先考虑采用盾构法施工。
3）断面适应性较差 断面直径过小时，后配套系统不易布置，施工较困难；而断面过大时，又会带来电能不足、运输困难、造价昂贵等种种问题。一般地，较适宜采用 TBM施工的隧道断面直径在3m～l 2m；对直径在1 2m～1 5m 的隧道应根据围岩情况和掘进长度、外界条件等因素综台比较；对于直径大于1 5m 的隧道，则不宜采用 TBM 施工。另一
方面，变断面隧道也不能采用 TBM 施工。
4）运输困难，对施工场地有特殊要求 TBM 属大型专用设备，全套设备重达几千吨，最大部件重量达上百吨，拼装长度最长达200多米。同时洞外配套设施多，主要有混凝土搅拌系统、管片预制厂，修理车间、配件库、材料库、供水、供电、供风系统，运碴和翻碴系统，装卸调运系统，进场场区道路，TBM 组装场地等。这些对隧道的施工场地和运输方案等都提出了很高的要求，可能有些隧道虽然长度和地质条件较适合 TBM 施工，但运输道路难以满足要求，或者现场不具备布置 TBM 施工场地的条件。
5）设备购置及使用成本大 TBM 施工需要高负荷的电力保证、需要高素质的技术人员和管理队伍、前期购买设备的费用较高，这些都直接影响到 TBM 施工的适用性。
6.3 TBM 的施组特点 TB M 的施工组织设计应充分考虑到 TBM 设备的采购周期较长（制造周期为11～12个月）的特点，按工期要求，有计划地合理组织好 TBM 及后配套设备的采购工作。
应充分考虑 TBM 对地质的适应性，根据隧道的围岩条件选用适应地质条件的 TBM，合理组织好 TBM 及后配套设备的选型，并组织好 TBM 设备的监造工作。
应充分考虑到使用 TBM 的特殊性，作好施工现场的准备工作，包括用电线路的架设，通往施工现场的道路、桥梁的修筑和加固，临时工程的施工工作，组织好 TBM 大件的运输、安装、调试、掘进准备工作，并作好技术培训和材料、机具需要量计划；这些与 TBM 的购置同步进行。
应充分考虑 TBM 施工的特点和 TBM 通过特殊地质地段的设计方案、工程措施以及场地及水电情况对 TBM 的特殊要求。
7、TBM 应用前景及发展趋势 我国水利、电力、煤炭、矿山、交通等需要建设大量隧道；辽宁大伙房、新疆天山、甘肃引洮等输水工程陆续上马； 以及中国的西部大开发为 TBM 施工提供独一无二的机遇，其规模比西方国家实施的任何国家级工程项目都大，仅南水北调西线第一期工程隧道总长就达244.1km。21世纪，作为铁路跨越式发展重要标志的客运专线也已拉开了序幕，并迅速掀
起了建设高潮，十一五期间，我国将修建客运专线10000km，其中隧道约占2000km。仅向莆铁路就需 TBM 共12台。TBM 在国内的应用前景非常广阔。
TBM 的发展趋势可归纳如下：
(1)从发展趋势来讲，将趋向于两极化。既要设计能适合复杂地质条件使用的多功能TBM，又要制造用于地质条件简单的、功能单一的 TBM。
(2)目前双线铁路隧道及公路隧洞因多车道的需要，要求大断面 TBM。直径达20m TBM正处于“预研究”阶段。预计今后 TBM 将更大直径化。大直径 TBM 的设计制造和部件运输组装是其技术上的主要趋势之一。
(3)未来的发展方向之一是全自动化。TBM 的设计制造在一定程度上反映了一个国家的综合科学技术和工业水平，体现了计算机、新材料、自动化、信息传输和多媒体等的技术的综合和密集水平。目前，已实现在办公室控制 TBM 操作，在办公室所在地可以直接从计算机屏幕上获取远地施工的 TBM 施工图象和参数，并可以发出指令进行控制。
(4)计算机硬件和软件的迅速发展，TBM 计算机优化设计和施工系统的开发也是发展方向之一。随着科技的发展，一门叫做“地质机械电子学”应运而生，它把机械原理、电子学原理和机器人原理应用到岩土工程学中，包括所有岩土工程技术和 TBM 技术。
8、开发和研究 TBM 的意义 8.1 必要性与紧迫性 21世纪是地下空间的世纪，随着国民经济的快速发展，我国城市化进程不断加快，今后相当长的时期内，国内的城市地铁隧道、水工隧道、越江隧道、铁路隧道、公路隧道、市政管道等隧道工程将需要大量的 TBM。TBM 是一种高智能化，集机、电、液、光、计算机技术为一体的隧道施工重大技术装备。在发达国家，使用 TBM 施工已占隧道总量的90%以上。由于 TBM 的制造工艺复杂，技术附加值高，目前国际上只有德国、美国、日本、法国、加拿大等少数几个国家的企业具有能力生产，且造价高昂。TBM 在国内尚处于起步阶段，主要依赖进口，在国内的隧道建设中，德国和美国在中国的 TBM 市场占有率高达95％以上，处于绝对垄断地位。若不及早改变这一现状，就会在相当长的一段时间内，在地下工程建设中，面临高额施工成本和技术上受制于外企的尴尬境地。实施 TBM 产业化，既可打破外企在国内市场一统天下的局面，又能促进和带动相关的机电、液压、材料、传感器等产业的发展，增强装备制造业综合实力，提高我国重大装备在国际市场上的竞争力。
8.2 可行性与现实性 从应用方面，中铁隧道集团从1997年引进 WIRTH 公司生产的直径8.8m 开敞式 TBM 先后在秦岭隧道、磨沟岭隧道施工，在大伙房输水隧道引进 WIRTH 公司生产的直径8.03m 开敞式 TBM 自2004年12月开始掘进，截至2006年10月初，累计已完成掘进长度19032m；在青海引大济湟工程引进 WIRTH 公司生产的直径5.93m 双护盾 TBM 自2006年9月开始掘进施工。在 TBM 施工应用中，对不同机型的 TBM 的组装、调试、施工应用方面积累了丰富的经验。
从制造业方面，在政府倡导装备国产化的政策下，中国颇具重机制造实力的几家企业跟世界著名掘进机生产商以“技术换市场”的方式展开了积极的合作，广重、首钢、武重牵手德国海瑞克，沈重集团联袂德国维尔特和法国 NFM，大连重工·起重集团联姻美国罗宾斯，进行越来越广泛深入的掘进机制造的合作。
2005年2月28日，辽宁大伙房水库输水工程 TBM 交接仪式在大连重工·起重集团公司泉水基地隆重举行。该公司与美国罗宾斯合作制造的直径8.03米的开敞式 TBM 顺利出厂，结束了中国大直径 TBM 直接从国外进口的历史。这是中国实施与国外企业在重大装备替代进口方面，进行战略合作取得的一个重大成果，标志着我国承接国际重工产业转移的能力显著增强。
可以预见，中国企业通过与国外企业合作，掌握 TBM 制造的先进技术，不仅大大降低了建设成本，而且中国在 TBM 这一新的工程机械领域将加快制造技术的日臻成熟。综上所述，从施工经验的积累和装备制造技术两方面入手，实现 TBM 的国产化设计制造是可行的。
8.3 战略性与经济性 TBM 是最先进的隧道施工机械，也是一个国家装备制造业水平和能力最具代表性的重大关键装备，具有重要的战略意义。国务院国发[2006]8号《国务院关于加快振兴装备制造
业的若干意见》文件将“满足铁路、水利工程，城市轨道建设项目的需要，加快大断面岩石掘进机等大型施工机械的研制，尽快掌握关键设备制造技术”列入16项重大技术装备之一。因此，加速发展我国 TBM 的研发及产业化势在必行。
同时，国家应予以政策支持，确定 TBM 产业化国家定点企业，定点企业享受关键配套件免征进口税优惠政策及其它国家重大技术装备开发优惠政策，将隧道掘进机的开发及产业化项目列为国债项目，给予定点企业技改贴息重点支持，以推动 TB M 的产业化。TBM 不同于通用产品，其针对性很强，不现的地质条件需要不同的 TBM。
TBM 产业化宜以施工企业为主，通过组建施工、设计、制造、科研四位一体的 TBM 产业化联盟，建立和完善产业化基地，实现 TBM 自主开发和成套提供的总体目标，提高我国重大技术装备的国际竞争力。实现 TBM 产业化，在降低我国隧道施工成本，减少外汇付出，拉动制造业发展的方面能产生巨大的经济效益。
9、TBM 开发和研究存在的问题 调查显示，国产 TBM 普遍存在的原因是整机系统功能落后、地质适应性较差、关键部件寿命短等问题。
TBM 的地质适应性非常强，在任何地质条件下都能够进行隧道掘进的 TBM 是不存在的，因此一项隧道工程成败与否取决于以下两项因素：① 所采用 TBM 的类型；② 所选用TBM 的设计及其特殊施工性能。
即使是国外著名的 TBM 制造商，也存在 TBM 设计与地质不适应的的问题。最典型的实例有2个。一是天生桥二级水电站引水隧洞工程，1985年～1992年，先后引进了美国罗宾斯公司制造的开敞式 TBM，直径为 Æ10.8m，由于选型与地质不适应，且设备故障率较高，进度较低，平均月进尺仅65m。二是台湾坪林公路隧道工程，该隧道用3台双护盾 TBM 施工，其中1台罗宾斯公司制造的直径为 Æ4.8m 的双护盾 TBM 用于平导掘进，2台直径为Æ11.74m 的德国维尔特 TBM 用于主隧道掘进。由于在设计阶段没有极为复杂的地质状况进行充分评估，造成 TBM 施工中掌子面不稳定，且难以控制；盾壳常被卡住且脱困困难；最后不得不采用钻爆法穿过复杂岩层区，然后回过头来在地质情况良好的地段再使用 TBM 进行开挖。
9.1 设计能力(1)理论指导 TBM 的开发首先缺乏适应不同地质设计理论和经验数据指导。具体表现在刀具及刀盘设计技术、地质适应性设计方面缺少完整的理论依据，经验数据和可靠的试验数据。
(2)系统设计 TBM 集机、电、液、传感、信息、材料等各类技术于一体，涉及学科广泛，因此对系统设计的能力要求很高，目前我国总体设计能力偏弱。
(3)自主创新 TBM 研究的核心是实现关键技术的自主能力。到目前为止，TBM 在国内尚没有形成真正的设计生产能力，并且结构设计形式单一。
9.2 制造能力 TBM 的开发重要的还在于如何尽快提高产品制造能力与水平。总体来看，国内机械制造业近年来与国外企业生产设备水平的差距在缩小，但工艺装备水平不高，相比之下成套设备的经验不足是严重的缺点。
TBM 的关键配套件如材质、主轴承、液压泵、马达、液压阀件、检测元件、刀具等质量稳定性差，仍需进口。因此 TBM 产业化要立足于有效地利用国内外两种资源和市场，实现最佳技术经济性。
10、TBM 开发的重点研究内容 10.1 双护盾 TBM 前期技术研究 双护盾 TBM 又称伸缩护盾式 TBM，装备有两节盾壳，具有防止开挖面坍塌，又能曲线开挖，且能套筒式伸缩而并进作业的功能。双护盾 TBM 按照硬岩掘进机配上一个软土盾构功能进行设计，常用于混合岩层掘进，既可用于硬岩，又可用于软岩。双护盾 TBM 能适应不同的岩层，尤其能安全地穿过断层破碎地带。
双护盾 TBM 与敞开式 TBM 不同的是双护盾 TBM 具有全圆的护盾。与盾构不同的是双
护盾 TBM 在地质良好时可以是掘进与安装管片能同时进行。伸缩护盾形式是双护盾 TBM的独有的技术特点，是实现软硬岩作业转换的关键技术。
双护盾 TBM 应对的大多是中～厚埋深、中～高强度、稳定性基本良好地质的隧道，和应对占一部分隧道里程的各种不良地质。由于双护盾 TBM 既可用于硬岩，又可用于软岩。只要不良地质的比例在某种范围内，就不宜采用敞开式 TBM。隧道里各种不良地质层即使占据的里程不多，如果 TBM 选型不当时，将会因处理这些断层或破碎地带而花费大量的时间。所以双护盾 TBM 的用途很广。由于双护盾 TBM 的的地质适应性强，国内工程对这种机型的需求将会越来越大。双护盾 TBM 前期技术研究可以借鉴盾构技术，但主要关键技术的研究应以消化引进的技术为主。
(1)基本技术——快速掘进和对不良地质的有效防护技术研究 双护盾 TBM 的护盾由四个主要部分组成，即前盾、后盾（或称支撑盾）、连接前后盾的伸缩部分和盾尾。伸缩部分连接着前盾和后盾，双护盾 TBM 独特的护盾及伸缩结构和获得反推力的方式，使其在良好地层中掘进和管片安装可以同时进行。在不良地质中时，伸缩部分（伸缩盾）保持在收缩位置，支撑也不用，刀盘的力矩由护盾与洞壁间的摩擦力提供反力矩，刀盘的推力则由副推进液压缸支承在管片上而实现。双护盾 TBM 就像一台简单的盾构，这种情况下，掘进与安装管片不能同时进行。
1）不同的双护盾基本结构形式和尺寸研究 ① 基本作用机理和在不同地质情况下的掘进模式研究； ② 在不同地质情况下的地层通过性及防护功能研究； ③ 对掘进进度和方向控制的影响研究； ④ 总体布置及系统可靠性的分析研究； ⑤ 对掘进成本和经济分析研究。
2）不同的双护盾基本结构受力分析与计算 3）不同的双护盾基本结构设计依据及标准；制造及工艺标准；
4）伸缩护盾排碴防卡机理及结构研究：不同伸缩护盾的排碴防卡功能机理； 5）各护盾长距离掘进耐磨性设计研究； 6）双护盾模式掘进时不同的扭矩传递装置研究：装置的可靠性、控制模式比较、对总体布置的影响、滚转纠偏性能等； 7）单护盾模式掘进时防滚转装置研究：装置的可靠性、对总体布置的影响、滚转纠偏性能、对管片的影响等； 8）不同伸靴的基本结构形式研究：接触面积及接地比压、对总体布置的影响、在扩挖段协助主机步进功能等； 9）稳定器基本结构形式研究：接触面积及接地比压、稳定前盾制止刀盘振动功能、在扩挖段协助主机步进功能等； 10）主推油缸和助推（管片）油缸及布置研究：分组及方向控制功能、对盾体受力的影响、对管片受力的影响、对超前注浆孔布置的影响等； 11）盾尾间隙及盾尾密封研究：对管片安装的影响、长距离掘进的耐磨性等； 12）掘进开挖面的检查装置及极端情况护盾出口装置研究。
(2)破岩技术——双护盾 TBM 刀盘及切削技术研究 双护盾 TBM 通常用于30～350MPa 的硬岩的掘进，破岩是双护盾 TBM 需要解决的基本问题。由于特长距离的掘进，对刀盘的耐磨性、结构刚强度和耐久性也提出苛刻的要求。
① 滚刀、刀座功能结构参数研究； ② 刀间距、刀具布置、刀高度功能结构参数研究； ③ 刀盘扩挖、提升及防卡功能结构参数研究； ④ 刀具保护功能结构参数研究； ⑤ 刀盘进碴功能结构参数研究； ⑥ 刀盘喷水功能结构参数研究；
⑦ 刀具磨损检测功能结构参数研究； ⑧ 刀盘地质加固功能结构参数研究； ⑨ 刀盘受力与防磨损功能结构参数研究； ⑩ 刀盘运输功能结构参数研究； ⑪ 刀盘制造及工艺研究； ⑫ 经济和效益性分析研究。
(3)双护盾 TBM 主驱动技术研究 双护盾 TBM 一般用于特长隧道的施工，其主驱动特别要求具有长的一次使用寿命和在一次寿命期内的可靠性。同时对驱动方式的效率——能源利用率也有高的要求，不仅仅是因为对成本的考虑，能源利用率低产生的大量热量将会对本来就十分困难的特长隧道通风提出更苛刻的要求。因此，双护盾 TBM 主驱动技术的研究不仅应具有一般掘进机的通用要求，还应有某些侧重点。
① 双护盾 TBM 在不同硬岩工况条件下驱动扭矩值的计算和验证；对驱动特性曲线的要求。
② 双护盾 TBM 工况条件下主轴承荷载分析研究。
③ 影响主轴承寿命的因素和实际案例的分析研究和对策。
④ 可能采用的几种驱动方式技术和经济特点、分析比较、对主机主要性能参数和掘进施工进度效益的影响研究。
⑤ 洞内更换主轴承方案及主机相关的设计要求技术研究。
⑥ 主轴承密封技术研究。
⑦ 主轴承润滑技术研究。
⑧ 驱动过载保护技术研究。
（4）双护盾 TBM 通过断裂及破碎地层技术——掘进机刀盘前钻探勘测及帷幕注浆、超前周边注浆的结构机理设计及设备的研究 在受强烈挤压或分离的断层中，破碎围岩在双护盾 TBM 刀盘掘进的扰动和刀盘切削形成的临空面失去支撑坍塌的情况下，石块卡住刀盘和盾壳使之不能旋转和推进。TBM本身的掘进功能结构不能有效地应对断层工况，因此 TBM 必须具有在主机内可以实施前面地质加固的功能和设计，主掘进功能和地质加固功能在主机内结构和空间上的冲突比较明显，需要研究。
① 主掘进功能和地质加固功能结构性能冲突妥协点的选择确定研究。
② 刀盘前钻探勘测及帷幕注浆、超前周边注浆的要求以及掘进机应对的结构设计研究。
③ 主机内地质加固的设备研究和选择。
（5）双护盾 TBM 通过软岩塑性变形地层技术——刀盘偏移和提升技术研究 双护盾 TBM 多用于中～大埋深隧道施工，刀盘开挖形成的临空面使地层应力重新分布，软弱围岩中孔隙的微观破裂和小裂隙引起的相对位移，使围岩发生塑性变形和开挖直径的收敛，卡住盾体使之不能推进。刀盘偏移技术加大洞顶与护盾顶部的间隙，同时又使扩挖量减少到最低。围岩的塑性变形严重时还要应用刀盘提升技术，使顶部间隙加大，在隧道大收敛前掘进通过。刀盘偏移和提升技术是双护盾 TBM 独特的技术内容之一。
① 刀盘偏移结构和偏移量的研究。
② 不同的刀盘提升和横移装置结构的设计研究。
③ 提升和横移装置的稳定性及对主机结构的影响。
10.2 敞开式 TBM 前期技术研究 敞开式 TBM 通常用于围岩稳定的硬岩隧道开挖。若岩石质量指数为50%～100%、节理大于60cm，则首选敞开式。软弱围岩用敞开式 TBM 施工时支护量大，并限制了撑靴的支撑能力，影响掘进进度，因此，一般软弱围岩所占长度的比例达到某种范围时，可考虑选用双护盾式 TBM。对于地质勘察不够准确的工程，用敞开式 TBM 则更易及时探明前方地质情况和对不良地质进行及时处理。敞开式 TBM 的技术研究，应以消化引进关键技术为主。
其前期技术研究主要包含以下内容：
（1）敞开式 TBM 基本掘进模式和基本结构形式研究 敞开式 TBM 有两种类型的基本结构形式：单排伸靴和双排伸靴结构。各有其技术特点：单排伸靴方式必须把护盾作为掘进时的前支撑，护盾与主驱动是刚性联接的，优点是能有效的减缓刀盘的振动，但存在护盾磨损和需要克服护盾的摩擦力。双排伸靴方式掘进时护盾是半浮动的，基本上不存在磨损和摩擦力，但由于第一排伸靴距刀盘的距离比护盾远，刀盘振动较大。如果能够汇合这两种基本方式的优点，就可以开发出更好的敞开式 TBM。
1）敞开式 TBM 基本掘进模式和基本结构形式研究：
① 单排伸靴及双排伸靴方式基本结构研究与创新研究。
② 在不良地层中敞开式 TBM 的基本防护、基本辅助工法及设备、掘进通过性研究。
③ 不同基本结构的掘进方向控制机理研究 ④ 敞开式 TBM 掘进的经济成本和效益分析研究。
2）不同基本结构的敞开式 TBM 的基本受力分析计算。
3）敞开式 TBM 设计依据和标准、制造和工艺标准研究。
4）敞开式 TBM 长距离掘进耐磨性分析研究。
5）敞开式 TBM 刀盘振动原因及防止研究。
6）敞开式 TBM 伸靴作用及在不良地层获得反力的措施研究。
7）敞开式 TBM 在扩挖段的步进技术研究。
（2）敞开式 TBM 刀盘及切削技术研究 敞开式 TBM 主要用于围岩稳定、岩石抗压强度中硬以上的隧道掘进施工，破岩是敞开式 TBM 的基本问题。由于特长距离的掘进，对刀盘的耐磨性、结构刚强度和耐久性提出苛刻的要求。
① 滚刀、刀座功能结构参数研究；
② 刀间距、刀具布置、刀高度功能结构参数研究； ③ 刀盘扩挖、提升及防卡功能结构参数研究； ④ 刀具保护功能结构参数研究； ⑤ 刀盘进碴功能结构参数研究； ⑥ 刀盘喷水功能结构参数研究； ⑦ 刀具磨损检测功能结构参数研究； ⑧ 刀盘地质加固功能结构参数研究； ⑨ 刀盘受力与防磨损功能结构参数研究； ⑩ 刀盘运输功能结构参数研究； ⑪ 刀盘制造及工艺研究； ⑫ 经济和效益性分析研究。
（3）敞开式 TBM 主驱动技术研究 敞开式 TBM 一般用于长隧道和特长隧道的施工，其主驱动特别要求具有长的一次使用寿命和在一次寿命期内的可靠性。同时对驱动方式的效率——能源利用率也有高的要求，不仅仅是因为对成本的考虑，能源利用率低产生的大量热量将会对本来就十分困难的特长隧道通风提出更苛刻的要求。因此，敞开式 TBM 主驱动技术的研究不仅应具有一般掘进机的通用要求，还应有某些侧重点。
① 敞开式 TBM 在不同硬岩工况条件下驱动扭矩值的计算和验证及对驱动特性曲线的要求。
② 敞开式 TBM 工况条件下主轴承荷载分析研究。
③ 影响主轴承寿命的因素和实际案例的分析研究和对策。
④ 可能采用的几种驱动方式技术和经济特点、分析比较、对主机主要性能参数和掘进施工进度效益的影响研究。
⑤ 洞内更换主轴承方案及主机相关的设计要求技术研究。
⑥ 主轴承密封技术研究。
⑦ 主轴承润滑技术研究。
⑧ 驱动过载保护技术研究。
（4）敞开式 TBM 通过断裂及破碎地层技术——掘进机刀盘前钻探勘测及帷幕注浆、超前周边注浆、拱架安装及锚喷等的结构机理设计及设备的研究 敞开式 TBM 有可能需要通过断裂及破碎地层，掘进机本身的掘进功能结构不能有效地应对断层工况，因此掘进机必须具有在主机内可以实施地质加固的功能和设计。
① 刀盘前钻探勘测及帷幕注浆、超前周边注浆的要求以及掘进机应对的结构设计研究。
② 拱架安装及锚喷的要求以及掘进机相关结构设计研究。
③ 地质加固的设备研究和选择。
11、产业化方式分析 11.1 外企与国企合作方式 目前，德国海瑞克、维尔特、美国罗宾斯等国外公司均已经与国内的重机厂合作生产隧道掘进机，并已有实际制造业绩，最具代表性的是德国海瑞克公司和维尔特公司。
海瑞克公司于2003年4月与广重合资成立了广州海瑞克隧道机械有限公司，生产能力已达到中国第一，形成了年组装20台隧道掘进机的能力，至2005年，双方已成功合作制造了16台隧道掘进机。除了与广重合作外，海瑞克公司还与北京、成都、上海、武汉、大连等城市的制造企业广泛加强了合作。
德国维尔特公司于2005年3月与沈阳重型机械集团成立了合资公司，目前已成功制造了1台 Æ5.93m 双护盾 TBM，2台 Æ11.38m 泥水盾构，1台 Æ6.28m 土压平衡盾构。目前正在制造的还有2台 Æ11.97m 和4台 Æ11.17m 泥水盾构。
但这种外企与国企合作的产业化方式，不能使中国企业真正获得核心技术，国外公司严
格对核心技术保密，实质上是国内工厂成为了外企的廉价分包工厂和廉价的劳务市场，除了高额利润被外企获得外，且国企永远不可能拥有自主知识产权。
11.2 国企独立制造方式 隧道掘进机是根据隧道施工对象“度身定做”的，不同于常规的大型设备，其核心技术不在于设备本身的机电工业设计，而在于设备如何适用于各类工程地质，需要在长期的从实践到理论，再从理论到实践的反复探索，才能形成一套针对不同地质条件的隧道掘进机设计理论、模拟试验方法和系统的经验数据，因此需要几十年以上的工程施工经验和对地质情况的理解。由于国内制造工厂的工业设计人员具备地质经验需要相当长的时间，在短期内不能完成隧道掘进机的总体设计。因此，国内制造工厂独立制造方式至少在10年内不能制造出具有自主知识产权的盾构。
11.3 施工企业产业化方式 中铁隧道集团与上海隧道股份是国家“863”隧道掘进机产业化基地，目前在隧道掘进机产业化方面，特别是自主开发方面，已经走在国内其他企业的前面，掌握了一定的核心技术，积累了较丰富的经验，形成了一套有效的运作机制，并取得实质性的成果。这些成果得益于科研、设计、制造和施工有机结合的机制和条件。追溯世界最早掘进机技术的起源，设计者同时也是施工者，在经历无数次失败和探索之后才使隧道掘进机技术不断的成熟和发展起来。隧道掘进机的生产特点是以工程为依托，由于工程的特殊性，因此隧道掘进机的开发不具有普遍性，只有具备科研设计制造和施工一体化的企业才有获得较大成功的可能。
12、产业化模式探讨 12.1 产业价值链分析 系统设计商 采购商 制造商
组装调试商 最终用户 图4 隧道掘进机产业链 隧道掘进机是根据隧道施工对象“度身定做”的，正如裁缝根据具体的人进行“量体裁衣”一样。隧道掘进机的制造特点是以工程为依托，根据施工环境（基础地质、工程地质、水文地质、地貌、地面建筑物及地下管线和构筑物等特征）进行模块化设计和制造。隧道掘进机的特殊性决定了隧道掘进机产业链体系建立在以工程为依托，系统设计为核心，相关配件制造企业加盟生产，施工单位配合使用的基础上，其设计、制造必须与工程项目紧密结合，其产业价值链如图4所示。
系统设计商 采购商 制造商 组装调试商 最终用户 图5 隧道掘进机产业链欧美模式 12.2 欧美模式 欧美模式在产业链上的主要特征是自主设计，自主组装，同时为用户提供技术服务，部件制造则采取全球采购或采取和相关重型制造企业结成战略联盟的形式。其产业价值链见图5，其核心是以系统设计为主。
系统设计商 采购商 组装调试商 最终用户 图6 隧道掘进机产业链日本模式 制造商 12.3 日本模式 和欧美模式不同，日本企业都是制造企业，企业本身就有较强的大型机械设备制造能力，并把先进制造技术作为核心竞争力加以保护。日本模式在产业链上的主要特征是自主设计、自主采购、自主制造（关键部件自主制造，通用部件分包）、自主组装，并为客户提供技术服务。其产业价值链见图6，其核心是以制造业为主。
系统设计商 采购商 制造商 组装调试商 最终用户（施工）
图7 隧道掘进机产业链中国模式 12.4 中国模式 按照中国的国情，隧道掘进机产业化应该走设计、制造、施工一体化道路，走施工企业产业化方式。施工企业实现隧道掘进机产业化的模式，既不同于欧美企业最初源于设计公司，也不同于日本企业源于重型制造工厂，施工企业隧道掘进机产业化以施工为核心，是一个边施工、边反馈、边制造、边提升的过程，其产业化模式是从产业价值链的末端向前延伸，见图7，其核心是以施工为主。
12.5 产业化实现途径 施工企业实现隧道掘进机产业化的途径关键在于如何实现系统设计和生产制造能力，其重点是实现关键技术的自主能力，有效地利用国内、国外两种资源和两个市场，实现隧道掘进机最佳的技术经济性。
产业化的前期采取 “自主设计，国际采购，国内制造、国内总装”的产业化理念，走具有中国特色的“引进－消化－仿制－创新”的研发路线，通过不懈努力和技术攻关，研制出拥有核心技术和自主知识产权的隧道掘进机。
系统设计可采取自主研发或技术并购的方式，生产制造可以在国内组建区域性产业化战略联盟，关键部件通过合作伙伴生产，或通过控股合作伙伴进行关键部件生产。
