盾构掘进机发展战略研究
中国盾构和掘进机隧道技术现状-存在的问题及发展思路
中国盾构和掘进机隧道技术现状\存在的问题及发展思路摘要：掘进机在隧道工程中得到了越来越广泛的应用。
该文主要介绍了隧道掘进机的发展简史以及近半个世纪以来在我国的应用情况，同时，简要分析了隧道掘进机的未来发展趋势，以及在我国发展中存在的问题、有利条件以及应用前景。
关键词：盾构；掘进机；隧道技术；问题；发展引言盾构法施工已是一门比较成熟的地下工程施工技术。
我国盾构施工技术已取得了长足的进步，但与国外先进盾构技术相比，仍然存在一定差距，主要表现在关键部件的材质和耐久性方面。
因此，需要进行不懈的开发、创新和积累，以形成我国独立的机械制造、隧道设计和施工管理技术。
在这样的大背景下，为了更好、更经济、更安全地使用盾构、掘进机，为了使盾构、掘进机技术能更加适合我国的工程实际，有必要总结我国盾构、掘进机技术的现状，指出我国盾构、掘进机技术存在的问题，提出解决各种问题的办法和新思路，探讨今后盾构、掘进机技术的发展方向。
一、中国盾构、TBM隧道修建技术现状当今中国已是世界上隧道及地下工程规模最大、数量最多、地质条件和结构形式最复杂、修建技术发展速度最快的国家。
盾构、TBM隧道施工法作为一种适用于现代隧道及地下工程建设的重要施工方法之一，将发挥重要作用。
不同形式的盾构所适应的地层范围不同，盾构选型总的原则是安全性、适应性第一，以确保盾构法施工的安全、可靠、经济、快速。
上海、广州及北京地区是我国盾构应用较多且较早的地区，这3个地区分别代表了我国3大区域的地层(3大典型地层)特征———软土地层、复合地层和砂卵石地层。
砂卵石地层适合采用土压盾构和开敞式盾构施工，如北京地铁、成都地铁、沈阳地铁等；软土地层适合采用土压盾构施工，如上海地铁、南京地铁、苏州地铁等；复合地层适合采用复合盾构施工，如广州地铁和深圳地铁等。
另外，黄土地层和膨胀土地层因最怕水加速地层变坏而适合采用无水土压盾构和开敞式无刀盘盾构施工，如西安地铁、合肥地铁；硬岩地层适合采用TBM掘进机施工。
国际盾构掘进机设备现状与发展趋势
国际盾构掘进机设备现状与发展趋势盾构掘进机(Shield) 是地面下暗挖施工隧道的专用工程机械，它具有一个可以移动的钢结构外壳(盾壳)，内装有开挖、排土、拼装和推进等机械装置，可以进行开挖、支护、衬砌等多种作业的一体化施工，被广泛应用于地铁、铁路、公路、市政、水电隧道工程建设。
目前，在欧美等发工业发达国家使用盾构机进行施工的城市隧道已占90%以上。
现代盾构机掘进机集液压、机电控制、测控、计算机、材料等各类技术于一体，属于技术密集型产品，其生产主要集中在日本、德国、英国、美国、加拿大等少数发达国家，其中又以德国、美国、日本技术最为先进。
盾构机的种类盾构机的机型种类很多。
根据地层条件和具体施工方法的不同，隧道盾构机可分为硬岩隧道掘进机(即TMB)、软岩隧道盾构机。
而按开挖面的闭合程度，可分为开敞式、半开敞式和封闭式。
其中，开敞式又可细分为人工开挖盾构、半机械开挖盾构、机械开挖盾构；半开敞式也有挤压盾构和网格盾构之分，而封闭式则可进一步分为泥水加压平衡盾构(含直接控制型、间接控制型两种)、土压平衡盾构(包括普通型、加泥型、加水型、泥浆型等种类)。
还有将两种类型复合在一起的复合型，也包括泥水型、土压型、敞开型等多种，此外，还有适用于城市地下工程，如市政供排水、电缆管道建设的微型盾构。
而目前作为主流技术的，主要有泥水加压平衡盾构机、土压平衡盾构机、复合型盾构机、TMB掘进机和微型盾构机五种。
下面将着重介绍国外这五种盾构机的发展动态，包括生产厂商、产品及适用范围等。
（1）泥水加压平衡盾构机泥水加压平衡盾构由盾壳、开挖机构、推进机构、送排泥浆机构、拼装机构及附属装置组成。
是目前各种盾构中最复杂、价格最贵的一种。
它适用范围较大，多用于含水率高的软弱土质中，是一种低沉降、较安全的施工机械，对稳定的地层优点尤为明显，其工作效率要高于土压平衡盾构机，但随着土砂百分比的增加，会出现泥水分离难度增大的不足。
泥水平衡盾构机的主要生产厂商有：日本川崎重工、三菱重工、小松盾构以及德国的海瑞克公司；其中，川崎重工推出的产品中有直径为12.04m的超大直径泥水平衡盾构机，而在日本东京湾道路18.8公里海底隧道的掘进工程中就曾使用过日本石川岛播磨重工业株式会社生产的4台直径达到14.14m泥水加压平衡盾构。
隧道工程中的盾构机掘进技术
隧道工程中的盾构机掘进技术随着城市建设的快速发展，越来越多的地下工程项目开始出现，特别是在交通领域。
而在隧道工程中，盾构机掘进技术成为了一项重要的技术手段。
本文将探讨隧道工程中盾构机掘进技术的原理、应用和发展前景。
一、盾构机掘进技术的原理盾构机是一种用于掘进隧道的机械设备。
它主要由掘进头、壁厚盾构壳体、推进装置和操纵系统等部分组成。
盾构机的工作原理是通过推进装置驱动掘进头向前推进，同时将泥土运送到隧道后部，形成沿隧道截面周边的供盾构壳体支撑的环形空洞。
然后，按照所需的截面形状，再进行衬砌等后续工序。
盾构机掘进技术的核心是掘进头的运作。
掘进头的前端装有切削力强大的刀具，能够将土体切削并将其推送到后方的传送带上。
同时，掘进头周围还有排土装置，可以将产生的碎土排走，确保隧道内的工作环境安全。
二、盾构机掘进技术的应用盾构机掘进技术在城市地铁、铁路、公路和供水等领域得到了广泛的应用。
与传统爆破掘进相比，盾构机掘进具有噪声低、振动小、环境损害小等优点，对周围环境和建筑物的影响较小。
因此，它适用于高密度人口居住的城市区域，有效降低了施工对城市生活的影响。
盾构机掘进技术的应用还可以满足越来越复杂的地质条件下的施工需求。
盾构机可以分为硬岩盾构机和软岩盾构机两种类型，分别适用于不同的地质条件。
盾构机在掘进过程中通过埋设管道和混凝土衬砌等方式，能够有效地应对各种复杂的地质情况，确保施工的安全性和稳定性。
三、盾构机掘进技术的发展前景盾构机掘进技术在国内外交通工程领域有着广阔的应用前景。
随着城市化进程的不断加快，越来越多的地铁线路和交通隧道需要建设。
盾构机作为一种高效、安全、环保的掘进技术，将会在隧道工程中发挥越来越重要的作用。
同时，随着科技的进步，盾构机掘进技术也在不断发展。
目前，有一种新型的盾构机技术——土压平衡盾构机（EPB）技术，它利用土体的自重来平衡盾构机的前后差异，从而减小隧道工程对地面环境的影响。
EPB盾构机在地下水位高、软土层较厚的区域有着更好的适应性。
盾构掘进的发展趋势
盾构掘进的发展趋势盾构掘进作为一种新型的地下工程施工技术，近年来得到了广泛应用和发展。
随着城市化进程的加快以及地下空间的开发利用需求的增加，盾构掘进技术在地下交通、地下管线等领域具有很大的市场前景。
在未来的发展中，盾构掘进技术将呈现以下几个趋势：一、技术水平不断提升随着技术的进步和经验的积累，盾构掘进技术将越来越成熟和完善。
在隧道施工中，盾构机性能的提升将有助于提高施工效率和质量。
盾构掘进机的推进速度将进一步提高，设备的智能化程度将不断提升，运行的稳定性和安全性将得到保证。
二、应用领域逐步扩大目前，盾构掘进技术主要应用于地下交通、地下管线等领域。
随着城市规划和地下空间利用的发展，盾构掘进技术将逐步扩大应用的领域。
例如，地下商业、地下停车场等地下空间的开发利用，以及水利、矿业、核能等领域的地下工程建设，都将成为盾构掘进技术的潜在应用领域。
三、环保意识提升盾构掘进技术相对于传统施工方法而言，对周围环境的影响较小。
然而，在现实施工中，一些问题如颗粒物排放、噪音扰民等仍存在。
随着社会的环保意识的提高，盾构掘进技术在施工过程中的环境保护问题将得到更多关注。
未来，将更多的采取环保措施，减少施工对环境和居民的影响，以提升施工的可持续性和可接受性。
四、研发新材料和设备随着盾构掘进技术的发展，对新材料和设备的需求也在增加。
开发更耐磨、耐高压、抗腐蚀等性能优良的盾构掘进机刀盘和密封件材料，将提高盾构机的质量和耐久性；研发更高性能的盾构机控制系统和传感器，将使盾构掘进更加精确和智能化。
新材料和设备的应用将推动盾构掘进技术的进一步发展。
总之，盾构掘进技术作为一种新兴的施工技术，具有广阔的发展前景。
在未来的发展中，盾构掘进技术将不断提升其技术水平，扩大应用领域，注重环境保护，研发新材料和设备。
这些趋势的实现将进一步推动盾构掘进技术的发展，促进城市地下空间的开发利用，改善人们的生活质量。
隧道盾构施工技术发展趋势和应用探讨
隧道盾构施工技术发展趋势和应用探讨现今我国隧道区间施工多采用明挖、暗挖、盾构等工法或各区间段多种工法相结合运用。
盾构法本就是在国际上一种备受争议的一种隧道施工方法，主要原因为一次性投资大、造价高、风险源多样。
现阶段盾构施工技术将朝着施工断面从常规的圆形向着多元化发展；出洞、长距离施工等等施工新技术得到的开发；隧道襯砌技术也朝着自动高速化和经济化发展。
标签：隧道盾构施工技术发展趋势；应用引言伴随着城市建设的需要，城市的道路交通发展也逐步加快，隧道盾构技术也没有以往那么神秘了。
随着施工技术和施工水平的提升，隧道盾构施工也越来越成熟。
受到地质环境等外界因素的限制，有一些道路需要用到盾构法去完成隧道建设，它可应用于很松散的土质或高压强的地层中，如在软塑性的或流动的地层。
在暂时稳定的地层中也实现了有效的应用，尽管这时的盾构只起顶部保护作用。
因而盾构法有着很广阔的应用范围和前景。
1、隧道盾构施工基本原理和特点（1）不影响城市的正常功能和周围环境。
除了盾构竖井处，隧道沿线不需要设置施工场地，对城市正常运行影响很小。
穿越地上建筑和河流时不对地基和已有隧道产生影响。
施工时不需要采取降水措施，且无噪声等施工污染。
（2）可以根据隧道和地基情况具体设计、制造和改造盾构机。
选用盾构机时需要根据隧道施工具体情况设计和制造盾构机。
完成阶段施工后，盾构机还可以根据下一阶段的施工需要进行改造，循环使用。
（3）施工精度要求比较高。
与普通土木工程不同，盾构施工中管片制作精度要求比较高，近似于机械制造的程度。
因为隧道断面是固定的，所以隧道轴线的误差和管片装配的精度要求也相对比较高。
（4）盾构施工存在不可逆性。
隧道盾构施工前期准备工作是非常重要的，一旦出现问题只能通过辅助施工措施解决。
由于管片外径比盾构外径要小，要后退时需要拆除装配好的管片。
另外，盾构起着保持开挖面稳定等等作用，一旦后退会使开挖面失稳，会引起一系列安全问题。
2、砂卵石地层盾构施工难点2.1隧道开挖面稳定性控制问题在砂卵石地层未受扰动情况下，土层颗粒倚靠直角的摩擦咬合作用维持区域土体稳定，盾构在砂卵石地层掘进过程中若开挖面压力不足，或大块卵石并排排出时，或螺旋输送机的排土量大于刀盘切削土量，在刀盘前上方会产生较大的空洞区域，卵石或砾石将相继松动，快速在开挖面上方引起较大的塌落区，继而使得上覆砂性土和粘性土层产生的松动范围加大，在隧道上方土层较薄处将引起较大的地表沉降。
中国盾构机行业发展历程、供需现状、竞争格局及其发展前景趋势分析
中国盾构机行业发展历程、供需现状、竞争格局及其发展前景趋势分析一、盾构机产品定义、分类与发展历程1、盾构机定义及其全球发展历程概况盾构机，全名叫盾构隧道掘进机，是一种隧道掘进的专用工程机械。
盾构机具有一次开挖完成隧道的特色，从开挖、推进、撑开全由该机具完成，开挖速度是传统钻爆法的5倍，然而该机具完全无法模组化，只能依照开挖隧道的直径订作，因此购买价格不菲。
盾构机的出现至今已有近两百年的历史，但正式的运用历史较短，1952年，美国南达科他州的欧阿希水坝是全球首个利用盾构机施工成功的案例。
至20世纪70年代，全球盾构机研发重点区域从欧洲向日本和美国转移。
日本不断研究改善盾构施工，做出了许多卓越的贡献，1968--1989年近20年之间日本研发了多种盾构机类型，使盾构机进入了—个新的台阶，研发了泥水加压盾构、泥水式双圆搭接盾构工、泥土加压盾构、高浓度泥水盾构、注浆盾构工等多种施工法；1969年美国和英国在盾构施工中率先使用油压千斤顶盾构以及滚筒式挖掘机；这一时期开发了多种新型盾构工法，以泥水式、土压式盾构工法为主，盾构施工法不断完善发展，成绩斐然。
在1988年起的英法海底隧道建设工程完成后，盾构机才打响名号，得到广泛的应用，并高速发展。
现代盾构掘进机是集光、机、电、液、传感、信息技术于一体高新技术产品，具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能。
产品的研发生产涉及地质、土木、机械、力学、液压、电气、控制、测量等多门学科技术，而且要按照不同的地质进行“量体裁衣”式的设计制造，可靠性要求极高。
盾构机生产具有极高的技术壁垒。
2、盾构机产品分类盾构机根据工作原理一般分为手掘式盾构，挤压式盾构，半机械式盾构（局部气压、全局气压），机械式盾构（开胸式切削盾构，气压式盾构，泥水加压盾构，土压平衡盾构，混合型盾构，异型盾构）。
国际上，广义盾构机也可以用于岩石地层，只是区别于敞开式（非盾构法）隧道掘进机。
盾构掘进施工技术国内外研究现状
盾构掘进施工技术国内外研究现状1.1盾构掘进施工技术国外研究现状纵观盾构隧道掘进180多年的发展历史，盾构隧道施工法和盾构掘进机的改进都是在围绕着：①地层稳定和地面沉降控制；②机械化、自动化掘进和掘进速度；③衬砌和隧道质量，这三个要素进行盾构掘进机的改进和施工方法的革命。
传统的盾构法是把这三个要素分别独立考虑的，把地层稳定处理作为盾构的辅助方法，主要有降低地下水位法、改良地基法、冻结法及气压法等。
在盾构掘进机本身结构上没有考虑对地层稳定的影响或减少和防止地面沉降，盾构一般为敞胸式结构。
然而，任何地层稳定处理方法即使能抑制对地层的影响，也很难满足在城市内施工时的各种要求，特别是关系到地面建筑安全的地面沉降问题，所以，很自然地发展到下一代盾构——闭胸式盾构。
现代盾构的一个最为显著的特点就是统筹考虑盾构法的这三个要素，用盾构掘进机设备本身解决工作面稳定的问题。
用压缩空气平衡土压力的方法，由于容易发生漏气、喷发、工作面崩塌等事故，和造成地面沉降等对环境的不良影响，尤其在遇到粘聚力小、透气性的地层这种方法无法胜任。
自然，人们想到用液体代替空气来支撑工作面，最初在德国和英国进行了有关的试验，1967年日本完成了这一系统，即产生了现代概念上的泥水平衡盾构。
泥水平衡盾构是靠送入工作面与密闭胸板间所形成空腔的加压泥水平衡土压、保持工作面稳定，并用泥水输送刀盘切削下来的弃土，这个方法的问世使工作面稳定状况大大改善，盾构法的适用范围被大大拓宽，盾构掘进机得到了前所未有的发展。
然而，由于泥水平衡盾构需要大规模的泥水分离处理系统，占地面积大，对环境影响大，施工成本高，对城市内施工的隧道这个系统并不理想。
继而在1974年日本首先研制成功土压平衡盾构，这一系统是将刀盘切削下来的弃土送入前端密闭仓内，搅拌或注入添加剂搅拌成塑流化的弃土并与螺旋型输送机等机构相结合，边使工作面保持适当稳定的压力，边通过螺旋输靠性较高，得到了广泛的应用。
盾构智能化施工的发展历程和研究方向
随着中国经济社会的快速增长，我国城市轨道交通建设得到了迅猛发展。
截至2020年12月31日，中国内地累计有45个城市开通轨道交通运营线路7978.19 k m，其中地铁6302.79 k m，占比79%。
地铁修建往往通过人口密集区，无法大 面积进行地表开挖，需采用盾构开挖技术。
采用盾构法施工的区间在地铁线路区间中占较大比重，几乎每条已运营和在施的地铁线路均有采用盾构法施工的区间且比例正在逐步加大，如北京地铁17号线盾构区间占比达到79%。
盾构法施工虽有掘进速率快、施工质量高、对周边环境干扰小、施工安全性较高等优势，也在我国地下工程的应用中迎来了发展高潮，但因盾构施工工艺流程的复杂性与精密性，再加上地质环境复杂、作业条件差、对操作人员经验和素质要求高、劳务作业人员老龄化、施工标准不一等原因造成施工过程不当引起地面沉降、隆起、中心线偏离、管片破损、隧道渗漏、非正常停机、设备损坏等事故，长期影响隧道内作业人员健康，同时也制约着盾构的施工效率并增加建设成本。
如何有效地避免这些问题，加快盾构施工进度，节约人力成本，提高施工智能化，是盾构行业一直关心的问题和研究探索方向。
随着大数据、云计算、人工智能、物联网、卫星通信、5G、区块链等新一代信息技术的发展，自动化与智能化已成为盾构施工主要发展方向之一。
1、盾构施工智能化的发展历程盾构法自1818年问世，经过200多年的发展，已历了手掘式盾构、机械化盾构、电子化盾构和信息化盾构4个阶段，下1个阶段的盾构如何定义虽未最终确定，但可以肯定的是一定与智能化有关。
在盾构智能化研究领域，国外起步较早，尤其是日本建树颇多。
日本佐藤工业公司研制开发了盾构专家系统，该系统基于专家系统与施工案例数据库，应用人工智能研判盾构机选型与施工方法；在船桥市地下超高压输电线管道工程中，为解决深埋问题及快速长距离盾构施工开发了盾构自动掘进系统,该系统基于模糊理论和人工智能自主掘进系统，通过控制出土量的偏差流量值、计算线路修正量、计算与修正扭矩矢量、设定最佳的千斤顶特性曲线及修正的参数值等，实现了自动操纵管理；清水建设与名古屋工业大学联合研制了盾构操作A I，该系统通过深度学习建立了模型化工作流程，模拟人脑的判断，实现了管片自动配置和盾构自主运行控制的最优辅助。
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盾构掘进机发展战略研究【提要】：本文在回顾国内外盾构发展历程和阐明国内外盾构现状的基础上，指出国内盾构在地层稳定控制技术、结构设计技术、刀盘刀具设计技术、系统集成技术等7个方面存在的差距，并根据国内现有条件，在盾构研发的策略、组织形式、攻关课题等8个方面，提出了发展思路及措施。
【关键词】：盾构设备发展历史现状发展战略Abstract:Thispaperonthebaseofreviewingshielddevelopm enthistoryandexplainingtheexistingshieldsituationbot hdomesticandabroad,indicatesthegaplaggingbehindinrel ationtothoseabroad,intermsofgroundstabilitycontrolte chnique,structuredesign,cuttingdisk,andcuttingtoolsd esign,andsystemintegration,andthelike7aspects,andina ccordancewithexistingdomesticconditions,putsforwards developmentthinkingandmeasuresintermsofshieldRDstrat egy,organizationalpattern,nutcrackingtopicsandthelik e8aspects.Keywords:shieldinstallation,developmenthis tory,existingsituation,developmentstrategy.盾构是一种挖掘隧道用的工程机械。
传统的隧道施工方法是用人工或机械方法将土挖掘下来，再装上矿车外运，紧接着对挖空了的隧道进行支护，这种方法当遇到淤泥或流沙层等地质条件时，很难做到“及时”支护，极易坍塌，造成大面积的地面塌陷。
盾构施工是在一个能支撑地层压力而又能在地层中推进的圆形（或矩形和马蹄形等特殊形状）钢筒结构的掩护下，完成挖掘、出土、隧道支护等工作，它的最大的特点就是整个隧道掘进过程都是在这个被称做护盾的钢结构的掩护下完成的，可以最大限度地避免坍塌和地面塌陷。
与传统的隧道掘进技术相比，盾构法施工具有安全可靠、机械化程度高、工作环境好、土方量少、进度快、施工成本低等优点，尤其在地质条件复杂、地下水位高而隧道埋深较大时，只能依赖盾构。
在发达国家盾构法施工的隧道已占隧道总量的90%以上，日本一个国家在用盾构达千台以上。
盾构法施工的隧道直径可以小到0.2m，大到18m，适用于地铁隧道、铁路隧道、公路隧道、引水隧道、矿山巷道、城市市政隧道等各种隧道工程。
随着隧道工程对施工质量和环保要求的逐步提高，现代盾构已演变成为一种高度智能化，集机、电、液、光、计算机技术为一体的大型工程机械装备。
我国在盾构施工隧道的关键设备和技术方面与发达国家相比存在着较大的差距，如何尽快提高我国盾构掘进水平使我国在先进隧道施工技术方面占世界一席之地是相关科研和施工技术人员一直关注的问题，本文综述国内、外盾构设备和技术发展的历史和现状，指出国内外盾构掘进技术的差距，提出我国发展盾构掘进机的思路。
1国外盾构掘进机的发展历史和现状1818年MarcIsambardBrunel获得隧道盾构法施工的专利，并在1825年到1843年间首次使用盾构在伦敦的泰晤士河下修建了一条河底隧道，初步证明盾构法隧道施工的价值。
1830年由劳德考克让施（LordCochrance）发明了施加压缩空气防止涌水的“气压法”。
1874年格雷蒙特（JamesHenryGreathead）在伦敦地铁南线的隧道建设中采用了气压盾构法的施工工艺，并首创了在盾尾后面的衬砌外围环形空隙中压浆的施工方法，并开发了用流体支撑开挖面的盾构，开挖出的弃土以泥水流的方式排出。
1896年Haag在柏林第一次申请了德国泥水式盾构的专利，形成了现代泥水式盾构的雏形，推动了盾构施工技术的发展。
到20世纪初，盾构施工法在英、美、德、俄、法、日等国开始推广。
1917年日本开始在铁羽越线的折返段隧道施工中引进盾构法，1938年正式在国铁关门隧道应用盾构法施工，为日本盾构技术的发展奠定了基础。
1967年由英国提出的泥水加压系统在日本得到了实施，日本研制成功第一台有切削刀盘、水力出土的泥水加压式盾构（直径为3.1m）。
1974年日本独创性地研制成功土压平衡盾构，同时德国WayssFreytag也研制成功颇具特点的膨润土悬浮液支撑开挖面的泥水平衡盾构。
之后，盾构技术得到了迅猛发展，已成功应用于各种公路隧道、地铁隧道、引水隧道以及市政公用设施隧道等。
［1～3］纵观盾构隧道掘进180多年的发展历史，盾构隧道施工法和盾构掘进机的改进都是在围绕着：①地层稳定和地面沉降控制；②机械化、自动化掘进和掘进速度；③衬砌和隧道质量，这三个要素进行盾构掘进机的改进和施工方法的革命。
传统的盾构法是把这三个要素分别独立考虑的，把地层稳定处理作为盾构的辅助方法，主要有降低地下水位法、改良地基法、冻结法及气压法等。
在盾构掘进机本身结构上没有考虑对地层稳定的影响或减少和防止地面沉降，盾构一般为敞胸式结构。
然而，任何地层稳定处理方法即使能抑制对地层的影响，也很难满足在城市内施工时的各种要求，特别是关系到地面建筑安全的地面沉降问题，所以，很自然地发展到下一代盾构——闭胸式盾构。
现代盾构的一个最为显著的特点就是统筹考虑盾构法的这三个要素，用盾构掘进机设备本身解决工作面稳定的问题。
用压缩空气平衡土压力的方法，由于容易发生漏气、喷发、工作面崩塌等事故，和造成地面沉降等对环境的不良影响，尤其在遇到粘聚力小、透气性的地层这种方法无法胜任。
自然，人们想到用液体代替空气来支撑工作面，最初在德国和英国进行了有关的试验，1967年日本完成了这一系统，即产生了现代概念上的泥水平衡盾构。
泥水平衡盾构是靠送入工作面与密闭胸板间所形成空腔的加压泥水平衡土压、保持工作面稳定，并用泥水输送刀盘切削下来的弃土，这个方法的问世使工作面稳定状况大大改善，盾构法的适用范围被大大拓宽，盾构掘进机得到了前所未有的发展。
然而，由于泥水平衡盾构需要大规模的泥水分离处理系统，占地面积大，对环境影响大，施工成本高，对城市内施工的隧道这个系统并不理想。
继而在1974年日本首先研制成功土压平衡盾构，这一系统是将刀盘切削下来的弃土送入前端密闭仓内，搅拌或注入添加剂搅拌成塑流化的弃土并与螺旋型输送机等机构相结合，边使工作面保持适当稳定的压力，边通过螺旋输送机向外排土。
这一系统由于排土处理简单，可靠性较高，得到了广泛的应用。
现代盾构掘进机虽然在部件结构、驱动方式、自动控制、测控导向等方面做了很大的改进，但是这些工作面压力平衡的原理和方法一直沿用至今。
当今盾构基本都是基于泥水平衡和土压平衡这两种模式，或是这两种模式的组合，或是这两种模式与开胸式组合，形成复合型盾构以适应地层条件多变的隧道施工的要求。
盾构掘进机的发展一直与基础工业的发展和地下工程的实际需要密切相关，而且，不同时期的盾构关键技术都被这个时期工业发达的少数几个国家所掌握，如19世纪的英国、德国和20世纪的德、日、美、法等国。
随着这些国家经济、科技的发展，大量地下工程投入建设，促使盾构技术取得了长足的发展。
盾构掘进技术是液压技术、机电控制技术、测控技术、计算机技术、材料技术等各类技术水平的综合体现。
180年来，盾构掘进技术一直随这些相关技术的发展而不断发展完善。
现代高新技术的应用使得盾构掘进的地面沉降控制、推进速度控制、测控导向、自动衬砌等变得越来越容易。
现代盾构掘进机较好地融合了盾构法的三要素，已经基本不需要围岩稳定处理和隧道的二次衬砌，在许多情况下盾构施工的综合施工成本比人工开挖施工低得多，而掘进速度高得多。
为适合城市隧道需要的多样化，现已开发出超大断面盾构、多圆盾构、异形断面盾构、球体盾构等多种形式。
对土压平衡技术也作了很多改进，气泡法和其它土质改性材料的开发使得土压平衡盾构的土质适用范围进一步拓宽，施工精度提高、成本降低。
同时，盾构的自动化使施工安全和劳动环境、劳动强度大大改善。
2国内盾构掘进机的发展历史和现状我国盾构掘进技术的应用可以追溯到1953年东北阜新煤矿用手掘式盾构修建直径为2.6m的疏水巷道，但是由于受这一时期我国经济技术的限制，盾构技术一直没有受到足够的重视，盾构技术的发展非常缓慢，应用也相当有限。
直到1985年以后，随着经济技术的突飞猛进，各种地下工程的需求与日俱增，我国开始引进和研制全断面闭胸式盾构，可以说我国起步了现代盾构技术的开发和应用。
进入20世纪90年代后，随着城市化进程的加快，城市地下空间的进一步利用，对环境保护和施工质量要求相对较高的城市地铁隧道的需求越来越大，为了满足这一需求，我国开始大规模地引进、应用国际先进的盾构施工技术和设备。
具有代表性的国内盾构施工隧道工程表1所示［7，8］。
表1国内盾构施工隧道典型工程与其他国家盾构发展历程相似，我国的盾构发展也是与不同时期的经济、技术的发展相对应，是社会、经济发展的需要和各种相关技术水平的综合体现。
但是，在20世纪90年代以后，随着我国经济进入了良性发展的快车道，公路、铁路、水利建设和城市化进程等达到了前所未有的发展速度，对盾构的巨大市场需求大大超过了国内的盾构研制水平。
20世纪90年代进行的几项重大工程所采用的盾构设备和施工技术基本都依赖进口，如：上海地铁1号线采用7台法国制造的土压平衡盾构；上海2号线除了使用1号线的7台盾构外，又新进口了两台盾构；延安东路复线隧道采用从日本引进的泥水式平衡盾构；广州地铁1号线也采用日本制造的土压平衡盾构。
目前，国内许多企业虽然也开展了盾构设备的研制和相关技术的开发，如：上海隧道股份有限公司、铁道部隧道局、广重集团等单位自行设计和开发了适用的盾构掘进机和相关的施工技术，制造了多种形式的盾构，但国产盾构仅能适用于周围环境要求不高和地质条件单一的地区，不适合建筑密集地区、管线复杂地区、地质条件复杂的地区。
当环境要求高、破坏后治理费用大时，综合考虑费效比后，还是不得不花费大量外汇采用进口盾构。
可以说，我国现代盾构掘进设备和技术的研制才刚刚起步，尚没有形成能针对不同地质条件和环境的要求设计、制造适用的盾构掘进机的能力。
3国内外盾构掘进机的差距国内研制的盾构掘进机与国外先进盾构掘进机相比存在以下几方面的差距:3.1地层稳定和地面沉降控制技术由于环境保护和地面设施的制约，对隧道施工的施工质量和环境保护要求越来越高，地面沉降控制成了衡量现代盾构技术水平的关键技术之一。