巖石掘進機關鍵技術展望

王雁軍，齊夢學

(1.中鐵十八局集團有限公司，天津 300222；2.中鐵十八局集團隧道工程有限公司，重慶 400700)

0 引言

伴隨著我國基礎設施建設的發展，巖石掘進機(tunnel boring machine,簡稱TBM)在水工隧洞、鐵路隧道、城市軌道交通隧道以及綜合管廊等工程領域的應用越來越廣泛，TBM法隧道施工技術已經得到了更加廣泛的認可。

TBM施工行業的發展前景十分光明，同時所面臨的挑戰也十分嚴峻。TBM的大范圍推廣，為提升我國隧道施工水平、建設速度、建設質量、環境保護做出了重大貢獻，也讓以往無法實施的超長隧道不斷成為現實，同時施工過程中遇到的問題也越來越多，例如：青海引大濟湟工程的24 km隧洞出口端TBM歷經9年累計掘進11 km，卡機數十次[1]；陜西省引漢濟渭工程秦嶺隧洞越嶺段遭遇了嶺南大流量突涌水被迫停機處置[2]，而嶺北大斷層采用礦山法導洞開挖上半斷面、TBM法掘進下半斷面[3]；西北某輸水隧洞TBM施工面臨著超長、強蝕變、高巖溫、大埋深等“一超二強三高四大”的問題；大瑞鐵路高黎貢山隧道TBM施工存在高地應力等“三高四活躍”的問題[4-6]；遼西北供水工程TBM施工過程中曾遇到局部極完整圍巖，整個掌子面無節理發育，掘進速度大約只有正常掘進速度的1/5；西北某工程面臨著長距離極完整特硬巖挑戰；TBM在斷層破碎帶施工過程中初期支護與圍巖加固成為制約施工進度的主要因素，皮帶機時而由于刀盤出渣量劇增而過載停機等。這些問題的解決，需要依靠施工工法、施工工藝的提升，更需要從根本上進行解決，即提高TBM的工程適應性。

基于當前TBM應用領域，在今后繼續推廣TBM施工技術時，還需要探索新型TBM研發，如異形斷面TBM；同時，繼續大力促進TBM周轉使用和再制造TBM的應用，否則系統龐大、造價高昂的TBM設備將無法充分發揮作用而造成社會資源的浪費和國有資產的流失。

近年來，針對TBM方面的研究成果很多，但關于TBM關鍵技術發展方向的論述則較為籠統，例如：高黎貢山隧道“新型TBM”[7]仍然屬于常規敞開式TBM，而在超前鉆機的安裝方式等方面有所創新；再制造TBM有所研究但一直無法得以推廣應用[8-9]。基于此，本文在簡要分析TBM在我國的發展過程、應用前景的基礎上，總結TBM施工所面臨的嚴峻挑戰；從破巖、出渣、支護3大TBM基本功能入手，結合20余年TBM施工實踐，探討TBM設計制造和施工應用技術發展方向，以期推動我國TBM事業的持續健康發展。

1 TBM在我國的研究應用與前景

1.1 TBM在我國的研究應用

TBM在我國的研究與應用，始于20世紀60年代，經過50多年的發展，總體上經歷了5個發展階段。

1.1.1 自力更生，獨立研發

20世紀60年代我國開始獨立研發TBM設備，并且進行了工業性試驗[10]。受當時自力更生指導思想的影響，且受制于國內基礎工業水平、設計水平以及境外技術與產品封鎖，導致未能真正獲得成功，但培養了掌握基礎理論的人才。

1.1.2 引進設備，外企施工

1980—1990年，我國開始引進國外TBM設備，甚至由境外施工企業承建，國內提供部分勞務。該階段以山西萬家寨引黃入晉為代表工程，機型為雙護盾TBM，地質以灰巖、泥灰巖為主，最高月進尺1 821.5 m，平均月進尺650 m[11]。良好的施工進度得益于適宜的地質條件、合理的設備選型、成熟的施工技術與施工管理。該階段為國內TBM事業發展培養了一批技術人員，目前仍然在為TBM設計制造與施工服務。

1.1.3 引進設備，國企施工

1997年西康鐵路秦嶺隧道TBM設備進場，由鐵道部第十八工程局和鐵道部隧道工程局2家國企承建，最高月進尺分別為509、531 m，平均月進尺為310 m[10,12]。之后的西南鐵路桃花鋪一號隧道和磨溝嶺隧道、吐庫二線鐵路中天山隧道、大伙房水庫輸水工程、錦屏二級電站引水洞、遼西北供水工程等，也全部采用境外品牌TBM設備，由國內企業獨立組織施工。遼西北供水工程TBM進度普遍較好，如二段四標TBM平均月進尺為616 m。同時，也有例外，如甘肅引洮工程9#隧洞TBM施工實際由境外企業承擔。

該階段培養和鍛煉了獨立使用和管理TBM的施工企業，為國內科研院所及企業深入研究TBM提供了條件，TBM工法逐步得以推廣。

1.1.4 強強聯合，自主研發

2010年以來，鐵建重工和中鐵裝備2家制造企業在中鐵十八局和中鐵隧道局2家施工企業的支持下，聯合國內科研院所，強強聯合、自主研發、設計制造了2臺敞開式TBM，并成功應用于吉林省中部城市引松供水工程。二標段敞開式TBM平均月進尺為661 m，最高月進尺為1 209 m[13]。良好的施工進度得益于適宜的地質條件、TBM設備良好的工程適應性、緊密結合施工實踐的設備配置、科學的施工組織管理。

1.1.5 自主品牌，推廣應用

吉林引松2臺自主品牌TBM的成功應用，奠定了TBM設備獨立設計制造的基礎，也奠定了建設單位、施工企業對自主品牌TBM的信賴，國產TBM得以在國內外迅速推廣應用。據不完全統計，補連塔煤礦、蘭州水源地、鄂北水資源配置寶林隧洞工程、重慶地鐵、深圳地鐵、青島地鐵、西部某引水工程、大瑞鐵路高黎貢山隧道等工程已經采用自主品牌TBM 40余臺(套)，并且國產TBM已經走出國門。

1.2 應用前景

經過近20多年的發展，TBM應用已經覆蓋了鐵路、水利、能源、軌道交通、礦山、綜合管廊等領域，目前正在施工和年內計劃投入施工的TBM數量已達60臺(套)，計劃掘進長度近800 km。例如：西部某引水工程3條隧洞總長520 km，采用TBM法與鉆爆法聯合施工，主體工程同時采用18臺敞開式TBM、3臺盾構施工，其中2條支洞分別采用1臺二手TBM施工，如此大規模的集群化TBM施工，在國際上也是前所未有的；同時，青島地鐵、深圳地鐵、重慶軌道交通、引綽濟遼、滇中引水、西(寧)成(都)鐵路、川藏鐵路等項目也將繼續投入大量TBM開展施工。

目前國內TBM設計制造企業主要有3家，分別是完全自主生產的鐵建重工，收購了德國WIRTH公司的中鐵裝備，收購了美國ROBBINS公司的北方重工。據不完全統計，在建工程中國產TBM已經占據了90%的市場份額。

TBM法隧道建設規模的擴張，帶動了國內施工企業的迅猛發展，從原來中鐵十八局和中鐵隧道局2家施工企業發展到目前的近20家。

可見，從應用領域、在建工程與潛在工程數量、TBM設計制造與施工等方面綜合分析，TBM設計制造與應用前景十分美好。自主品牌與融合了境外資源的國產TBM設備以及施工技術，都需要健康發展、可持續發展，促進我國TBM設計制造與施工水平不斷提高。

2 TBM施工面臨的挑戰

我國TBM法隧道的建設環境呈現兩極化發展趨勢，一是朝著地質條件復雜的山嶺隧道發展，二是朝著建設環境嚴苛的城市地下工程發展。目前，TBM施工主要面臨著如下挑戰。

2.1 地質條件多樣化

隨著我國TBM應用數量的增加、在建工程的增多、應用領域的拓展，其分布區域也更加廣泛，面臨的地質條件呈多樣化發展趨勢。

吉林省中部城市引松供水工程、遼西北供水工程，TBM施工取得了良好的進度，與設備設計制造、施工方案、施工組織有關，更重要的是其地質條件非常適合采用TBM法施工；西部某引水工程TBM掘進數百km，適宜采用敞開式TBM施工的Ⅱ、Ⅲ級圍巖比例高達95%以上。

然而上述適宜地質是可遇不可求的，更多的隧道工程的地質條件呈多樣化。引漢濟渭工程TBM施工面臨著大埋深、高地應力、強巖爆、大流量突涌水、特硬巖、大斷層、瓦斯、高巖溫等考驗；西北某輸水隧洞TBM施工面臨著“一超二強三高四大”(超長、強巖爆、強蝕變、高地應力、高巖溫、高水壓、大埋深、大變形、大斷層、大流量突涌水)惡劣條件；高黎貢山隧道TBM施工存在“三高四活躍”(高地熱、高地應力、高地震烈度、活躍的新構造運動、活躍的地熱水環境、活躍的外動力地質條件、活躍的岸坡淺表改造過程)的地質難題[4]。

2.2 應用領域亟待拓展

當前國內TBM主要應用于水利水電工程隧洞，軌道交通領域次之，鐵路隧道應用較少，其他領域更少。

如圖1所示，水工隧洞TBM應用數量占比高達60%，一個重要原因就是TBM的開挖斷面為圓形，更符合水工隧洞斷面設計要求；地鐵隧道TBM應用數量占30%，一個重要原因是城市環境不允許大范圍爆破，而技術經濟性與綜合效益更好的非爆破隧道開挖技術很少，因而TBM法成為地鐵巖石隧道施工的最佳選擇；鐵路隧道自20世紀90年代開始采用TBM施工，但其應用一直不溫不火，原因之一是TBM開挖的圓形斷面、采用預制仰拱塊回填，存在較大浪費，在公路等其他領域同樣如此。

圖1 在建工程TBM應用領域統計柱狀圖Fig.1 Statistical histograms of TBM applicable fields in construction engineering

2.3 設備及施工技術發展與施工需求之間的矛盾

TBM不是萬能的，每一種類型的TBM都有其對應的適宜的地質條件；隧道工程地質條件的多樣性，對TBM設備與施工技術提出了更高要求。目前的TBM設備技術，還不能真正滿足在建工程和潛在工程對TBM的要求，例如：極完整特硬巖的TBM掘進速度慢，軟巖大變形時TBM卡機風險高，極端破碎地質條件下TBM施工隧道掌子面易發生嚴重坍塌，大流量突涌水時缺乏有效的封堵技術而只能長時間排放等。這些問題都是目前TBM施工面對的嚴峻挑戰，需要不斷探索和迅速提高TBM設備及施工技術水平。

2.4 施工進度不均衡

對于相同的機型，研究同一工程不同標段的TBM施工進度，以及同一施工企業不同工程的施工進度，發現存在嚴重的不均衡現象。初步調研，地質原因、設備完好率、施工技術、施工理念、組織管理的差異是影響施工進度均衡性的主要因素。

隨著國內巖石掘進機的使用越來越廣泛，相關的技術發展也進入一個新的階段，美好前景與嚴峻挑戰并存，需要從TBM設計、制造、施工、應用各個環節開展更加深入的研究工作，以適應新時代基礎建設對環境保護、施工安全與社會穩定、高效快捷、勞動健康、可持續發展等方面的高要求。

2.5 施工環境越來越嚴苛

“綠水青山就是金山銀山”，基礎建設也越來越注重環境保護與水土保持，因而需要TBM施工從設備設計制造環節就要更加重視環保水保問題，如減少污染、杜絕跑冒滴漏、減少耗水、節約能源、突涌水時盡量封堵而減少排放、合理支護襯砌以降低材料消耗等。

城市地鐵TBM施工場地狹小，且棄渣無法及時外運，會直接影響施工效率；而大高度垂直提升及連續小曲率轉彎等很容易造成棄渣提升及材料裝卸耗時過多，制約TBM快速掘進優勢的發揮。

2.6 存在不合理的施工合同

王夢恕院士曾指出，我國工程建設中存在不合理建設工期、不合理工程造價、不合理施工合同、不合理施工方案等4大不合理現象[14]，同樣存在于TBM法隧道施工中。

3 TBM設計制造技術展望

目前，國內TBM制造技術已經和國際水平基本相當，采用的零部件大部分為國際知名的品牌，國內制造企業需要在此基礎上充分融合TBM在各類地質條件下的施工經驗，設計制造出符合工程需求的可靠產品。現在國內TBM制造正在從簡單模仿階段向研發有針對性、有獨特技術的產品階段過渡。

國內TBM制造業的各種“第一臺”、“首臺”、“首創”、“新型TBM”層出不窮，雖然這在很大程度上是企業宣傳的需要，不得不作“標題黨”，這種現象恰恰說明了TBM行業對于技術創新、突破的渴望。但是，針對研發的方向、努力的目標，不同單位、不同人員認識不同，筆者認為有必要開展系統研究。

3.1 核心部件國產化

改革開放前，衡量國產化水平的一個重要指標是國產化率；改革開放后，受西方市場經濟的產品、技術、理念的影響，大力推行全球化采購。目前，國產TBM的核心部件、重要部件的品牌產地，可選擇的余地不多，絕大多數仍然依賴于境外采購或者是境外品牌、國內生產，比如：主驅動系統的主軸承、減速機、電機，液壓潤滑系統的油泵、馬達、閥件、軟管、接頭，電氣與控制系統的變頻器、變壓器、傳感器、高壓電纜卷筒及柔性電纜、主驅動電機供電電纜。不是制造商不想采用而是缺乏可靠的國內品牌替代產品；當然，刀盤、刀具等核心部件與重要部件大多已經由進口轉為自主生產。

核心部件國內無力制造，一旦西方國家禁售，TBM國產化就會像IT行業一樣遭受災難性的打擊。因此，國內TBM制造單位和相關的產業機構應加大合作研發力度、加快合作步伐，最終實現國產件完全替代進口件。目前國產主軸承、減速機、主驅動電機等部件已經應用于盾構，相信我們有能力解決TBM核心部件、重要部件國產化問題。

3.2 結合圍巖條件提升破巖能力

提升TBM破巖能力，從設備性能角度合理增大推力和轉矩、提高轉速是關鍵，要求液壓、機械等主要執行系統預留較大的動力儲備，具有更高的可靠性。實現以上目標需要從關鍵部件的質量、壽命方面綜合考慮，結合設備成本找到一個平衡點來滿足設備的能力需求。

在特硬巖、節理極不發育的情況下，現有TBM破巖效率很低，有人主張在加大推力、轉矩的同時減小刀間距以提高破巖性能，但對于中心刀、小回轉半徑的滾刀，其間距較大且沒有更多的空間允許在不改變滾刀直徑的前提下縮小刀間距；過渡區域的滾刀和邊刀，其間距已經很小且不具備繼續縮小的可能性，因而可以縮小間距的只有半徑方向中心區域均勻間距的滾刀，但其破巖面積比例有限，對于整體破巖性能提升的貢獻也不一定顯著。該措施在大直徑TBM上效果相對明顯，在中小直徑TBM上難以發揮實際作用。

面對高磨蝕性圍巖，大幅提升滾刀的耐磨性能也是我們需要解決的一個重要問題，關鍵在于材質與熱處理等基礎工業能力的提升。餐飲界的陶瓷刀具很鋒利并且免維護，目前金屬陶瓷滾刀已經開始在TBM施工中試點應用，這也許是不錯的一個解決思路。

微波輔助破巖、激光輔助破巖、水力破巖等新技術已經開始研究。打破思路的限制，從根本上解決極端惡劣地質條件下TBM破巖問題以及刀具消耗成本持續偏高的問題，是我們必須面對的一個難題。

3.3 增強主機皮帶機出渣能力，攻克積渣、清渣難題

一直以來，TBM破巖所產生的棄渣通過皮帶機運輸至后配套區域，再以有軌運輸或者連續皮帶機方式轉運。根據筆者多年的TBM施工經驗，遭遇斷層破碎帶時刀盤卸入主機皮帶機的渣量經常會驟增，往往導致石渣外溢而損傷皮帶機或者過載而停機，因而必須增大TBM主機皮帶機的出渣能力。

由于TBM主梁內空間所限，加大膠帶寬度的可能性不大，需要另辟蹊徑。后配套皮帶機能力匹配、布置方式上也要考慮落渣和過載問題；主梁內積渣、粉塵、泥漿淤積問題以及主機底部石渣清理問題，同樣是亟待解決的難題。

3.4 提升初期支護的工程適應性，實現超前加固

3.4.1 初期支護與管片襯砌

TBM的支護系統功能越來越完善，性能也不斷提升，但仍然存在一些問題，主要是支護效率、質量與TBM掘進效率的匹配性差，特別是在不良地質段表現尤為突出，在一定程度上制約了TBM掘進速度的發揮，從而影響工程整體進展。

敞開式TBM由于設備結構的制約，支護設備的工作范圍存在一定的局限性，如錨桿鉆機的鉆孔方向難以達到理想的與隧道法線重合的要求，只能呈發散狀；普遍采用的Atlas COP 1838型鉆機本身鉆孔能力很強、效率很高，但在TBM上難以發揮出應有的效率，主要問題是其環向與軸向移動速度、定位速度較慢。這些方面和鉆機本身性能無關，主要受限于TBM結構及設備空間的設計局限。

護盾式TBM通常以預制混凝土管片作為最終支護結構，管片背后吹填豆礫石并注漿回填。其作業效率與質量、及時性與操作便捷性方面仍待改進，關鍵的原因是豆礫石設備的能力和注漿的及時性。豆礫石吹填設備依賴進口，對豆礫石粒徑、外形要求較高，國內工地現場難以獲得合適的材料，從而影響設備效率發揮且設備損耗較大。回填注漿嚴重滯后，影響施工安全與質量。此外，管片襯砌結構的壽命可靠性尚未得到實踐驗證，近期有管片襯砌的引水隧洞出現較大范圍滲漏水的問題，修復難度較大。

類似問題在TBM上普遍存在，屬于共性問題，目前尚無較好的解決方法。下一步需要從源頭抓起，在TBM設計制造過程中充分認識問題的嚴重性，認真研究對策，而不是重復以往設計。

3.4.2 超前加固

如前所述，TBM施工過程中，極端惡劣地質條件在所難免，并且出現的概率越來越大，因此，TBM在應對大段落不良地質、惡劣地質時迫切需要實現超前加固，可以大幅減少處理斷層、破碎帶等地質條件的時間和難度。在今后的TBM研發、制造中應將TBM超前加固功能作為一個重要的研究方向。

目前國內各高校、研究機構對TBM超前地質預報方面的研究較多，也取得了一定的成果，很多預報方法已被參建單位接受。鉆爆法隧道施工中經常用到的超前注漿、超前小導管、超前管棚等措施效果顯著，然而由于作業條件的限制在TBM施工中難以實現。工程中破切需求而尚未實現的TBM超前加固技術，正是今后TBM研究的又一個重點。

3.5 研發異形斷面TBM

異形斷面盾構，如雙圓盾構、三圓盾構、矩形盾構在軟土隧道中已經有了一定范圍的應用[8]。中鐵裝備已經研發出了馬蹄形盾構，所施工的隧道斷面與功能需求相符性較好。同樣，市場對于異形斷面TBM的需求也很迫切，如公路、鐵路等交通隧道，如果TBM開挖斷面型式更適合隧道功能需求，其市場前景會很好。異形斷面盾構技術，為今后異形斷面TBM研發奠定了一定的基礎，其思路可供參考。

TBM圓形刀盤傾斜，與隧道軸線形成一定的夾角，則可開挖出橢圓形斷面；TBM掘進的圓形斷面，初期支護之前，以機械法擴挖兩側邊墻，則可以形成類似城門洞型斷面……，目前只能存在于想象中。異形斷面TBM是否具有可行性，能夠實現怎樣的斷面型式，技術難點是什么，需進一步深入探索、系統研究。

4 TBM施工與應用展望

TBM是一種先進的隧道施工設備，探討TBM關鍵技術，應該包括設備技術和施工應用2個方面。結合筆者多年的施工實踐，關于TBM施工與應用提出4個方面的展望，供大家參考。

4.1 圓形斷面TBM隧道空間合理應用

現有技術條件下，異形斷面TBM成為現實尚需時日，而大量隧道工程又希望采用TBM施工，那么充分利用TBM開挖的圓形斷面空間，不失為一個努力的方向，在保證主體功能的同時，合理布置附屬設施設備，增加其他輔助功能，盡量減小圓形隧道斷面空間浪費，也許是一個便捷的途徑，相對于研發異形斷面TBM，其實現的可能性更大一些。

4.2 大力推動TBM周轉使用和再制造TBM應用

實踐證明，通常情況下TBM的使用壽命為25 km左右，而單項工程TBM掘進長度往往小于上述長度，因而隧道貫通后，TBM大多保有較多的剩余壽命。目前的現實情況是絕大多數建設單位在土建工程招標時明確規定必須采用“全新TBM設備”，久而久之造成大量擁有可觀剩余壽命的TBM長期閑置，造成資產無形流失，這是社會資源的巨大浪費。國內只有少量TBM得以再次利用。筆者之前就曾提出過我們應該創造條件，大力推動TBM周轉使用[15]，就像城市地鐵隧道所使用的盾構一樣，為工程建設提供巨大助力。

再制造TBM，不完全等同于修復改造，而是通過尺寸維修、換件、修復等手段，應用當前的新技術、新材料、新工藝賦予即將報廢或者已經報廢的TBM以新的生命，使再制造TBM性能、質量達到或超過原來全新的TBM。再制造TBM實際上可以當作全新設備使用。澄清了這個概念，我們就有充分的理由接受、支持再制造TBM的發展與推廣應用。

只有這樣才符合科學發展、推進資源全面節約和循環利用的要求。推動TBM周轉使用和再制造TBM應用，需要工程建設、設計、施工、TBM設備設計制造與再制造相關單位，以及上級主管部門共同努力，從技術、管理方面下功夫，更需要得到國家層面的支持。

4.3 極端惡劣地質條件下TBM施工技術研究

如前所述，TBM法隧道地質呈多樣化發展趨勢，隨之而來的是諸多惡劣地質條件，如極強巖爆、極高巖溫、強蝕變、嚴重破碎圍巖、大變形等，此時TBM施工安全、施工進度、施工成本與投資都會受到極大影響。

TBM施工過程中，我們希望TBM能夠在適宜的地質條件下發揮其快速掘進的優勢，不良地質甚至惡劣地質條件下也能夠持續掘進施工，避免長時間停機，盡量不采取礦山法等處理措施。因此，非常有必要研究極端惡劣地質條件下TBM施工技術。從地質勘查與施工規劃、施工技術、施工管理3方面提出以下重點研究內容：開工前地質勘查盡量詳細、準確，現有技術無法準確探明的洞段必須在施工過程中輔以超前地質預報；科學認識TBM的工程適應性并合理選型，合理規劃施工區段劃分，及時合理進行初期支護，必要時實施超前加固(目前仍需系統、深入研究)；參建單位各司其職、通力合作，合理控制工期與投資、建立健全的TBM施工規范。

4.4 TBM配套施工設備研發及應用

隧道施工設備配置總的原則是配套設備能力適當高于主要設備能力。除了水電供應之外，TBM施工主要配套設備包括皮帶機出渣系統、施工材料運輸系統(目前主流方式為機車牽引有軌運輸)、施工通風系統。

通風系統在長隧道TBM施工中的重要性不言而喻，目前各單位對高性能進口變頻軸流風機的認可度較高，也取得了很好的通風效果，并且能耗普遍很低。在國內配套設備性能無法真正接近進口設備的情況下，應該繼續堅持現有的正確做法；同時，加大研發力度，盡早推出性能可靠、綜合成本(包括設備采購成本和運行成本)較低的國產風機。

有軌運輸設備目前主要用于施工材料和人員運送，同樣對TBM施工發揮著重要的作用。需要強調的是，在一些長大隧道中使用國產牽引機車需要謹慎，切不可為追求降低設備采購成本而忽略了施工中運輸效率和設備故障對TBM施工效率的影響，如果增加了運行成本、降低了TBM掘進速度，就得不償失了。希望國內相關配套設備制造商能夠充分認識到這一點，加大研發力度，制造出綜合性價比與歐洲品牌相接近的內燃牽引機車、新能源牽引機車。

連續皮帶機出渣技術的應用大幅提升了TBM施工效率，自主品牌連續皮帶機出渣系統已經得到了成功應用，但產品質量的可靠性與穩定性、應用環境相對復雜時設備的工程適應性、制造與服務的及時性等方面，還需要相關單位高度重視。皮帶機出渣系統故障集中發生在控制系統、托輥質量、膠帶劃傷等方面，這些問題并非沒有辦法解決，一要合理選配，二要提高施工企業使用管理皮帶機的水平。

5 結語

提升TBM的工程適應性、拓展其應用，需要結合具體工程，從破巖、出渣、初期支護與超前加固3大基礎功能著手創新性地開展研究工作，研制針對性更強、可靠性更高的TBM產品；加大核心部件國產化進程，為民族工業的真正崛起而努力，真正實現“中國制造2025”；研發異形斷面TBM、研究現有TBM技術施工的圓形斷面隧道空間的充分利用，開展極端惡劣地質條件下TBM施工技術研究，拓展其應用領域及適用范圍；大力推動TBM周轉使用和再制造TBM產業發展，以促進社會、經濟健康發展、循環發展；同時，高效節能的通風系統、可靠而經濟的牽引機車與皮帶機出渣系統等TBM主要配套施工設備，也要改變長期依賴進口的現狀，需要加大研發力度，實現與TBM的協同發展。

時代在進步、社會在發展，TBM在我國隧道施工領域的應用會越來越廣，同時，工程條件對設備技術與施工技術的要求會越來越高，研究TBM關鍵技術的發展方向，無論對制造企業、施工企業來說都是必要的。只有真正把握了技術發展方向、不斷解決設備設計制造和施工過程中遇到的難題，才能真正在設備制造、隧道施工領域取得競爭力，成為中國TBM行業的領軍者，為我國隧道建設做出更大貢獻。