掘進(jìn)機(jī)，19世紀(jì)誕生于英國，發(fā)展于德國、美國和日本，掘進(jìn)機(jī)從最原始的手掘式到機(jī)械式再到今天的第四代已過去一百多年。第一代掘進(jìn)機(jī)是指1825年法國工程師布魯諾爾設(shè)計(jì)的開放型手掘盾構(gòu)機(jī)。第二代掘進(jìn)機(jī)是指1876年英國人約翰·獲克英森·布倫敦和姬奧基·布倫敦發(fā)明的機(jī)械式和氣壓式盾構(gòu)機(jī)，主要特點(diǎn)是采用了壓縮空氣，用機(jī)械開挖代替了人工開挖，隧道掘進(jìn)機(jī)從此邁入了機(jī)械時(shí)代。第三代掘進(jìn)機(jī)以閉胸式盾構(gòu)機(jī)為代表，主要包括土壓平衡式盾構(gòu)機(jī)和泥水平衡式盾構(gòu)機(jī)，以新型襯砌為主要技術(shù)特點(diǎn)。第四代掘進(jìn)機(jī)以智能化、無人值守、網(wǎng)絡(luò)信息處理為主要特色。我們今天所看到的大部分都是第三代掘進(jìn)機(jī)（包括盾構(gòu)和TBMo），有電機(jī)驅(qū)動(dòng)、液壓驅(qū)動(dòng)和混合驅(qū)動(dòng)三種形式，第四代智能掘進(jìn)機(jī)正在研究之中。第四代半和第五代掘進(jìn)機(jī)也列入了研究議程，設(shè)立了工作目標(biāo)。第四代半掘進(jìn)機(jī)是指以刀具為主要破巖掘進(jìn)方式，以激光、水射流、聲波等一種或多種學(xué)科技術(shù)進(jìn)行輔助破巖的合成掘進(jìn)設(shè)備。第五代掘進(jìn)機(jī)是指以激光、水射流、聲波、射線、核能源、化學(xué)物質(zhì)等一種或多種物質(zhì)為主進(jìn)行掘進(jìn)破巖，或輔以機(jī)械設(shè)備聯(lián)合開挖的掘進(jìn)裝備�？梢灶A(yù)測在未來的幾十年，掘進(jìn)機(jī)行業(yè)將出現(xiàn)第三代、第四代、第五代掘進(jìn)機(jī)在市場并存的情況，各顯神通，各有所用。
　　中國的掘進(jìn)機(jī)，已有幾十年的發(fā)展歷史，但由于過去工業(yè)基礎(chǔ)落后，未能形成產(chǎn)業(yè)。直到2002年，國家組織了專門的研究隊(duì)伍，開始了長達(dá)六年的技術(shù)攻關(guān)，終于在2008年完成了第一臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)的地鐵盾構(gòu)機(jī)，標(biāo)志著中國能夠自主設(shè)計(jì)、制造盾構(gòu)機(jī)了。
　　經(jīng)過最近十幾年的發(fā)展，中國設(shè)計(jì)制造了包括土壓平衡盾構(gòu)機(jī)、泥水平衡盾構(gòu)機(jī)、TBM、異形盾構(gòu)機(jī)和豎井TBM等各種不同形狀、不同尺寸、不同用途的掘進(jìn)機(jī)，這些掘進(jìn)機(jī)已經(jīng)遍布全國并出口海外，其中的馬蹄形盾構(gòu)機(jī)和超大斷面矩形盾構(gòu)機(jī)更是世界首創(chuàng)。
　　中國掘進(jìn)機(jī)的迅猛發(fā)展，對(duì)地鐵、水利、鐵路、公路等工程建設(shè)起到了巨大的推動(dòng)作用。
　　從哲學(xué)角度看：盾構(gòu)的主要作用是矛，以矛穿石；次要作用是盾，以盾護(hù)人。矛盾同體，互不矛盾，前矛后盾，實(shí)實(shí)在在是一個(gè)矛盾機(jī)。
　　從科學(xué)的角度看：掘進(jìn)機(jī)是集機(jī)、電、液、通信、信號(hào)為一體的復(fù)雜工程機(jī)械，實(shí)現(xiàn)工廠化施工，達(dá)到人、機(jī)、巖合一。
　　從社會(huì)學(xué)角度看：掘進(jìn)機(jī)代表先進(jìn)生產(chǎn)力。掘進(jìn)機(jī)越多，從事高級(jí)勞動(dòng)的人就越多，縮小了崗位差距。工作環(huán)境的改變，提升了勞動(dòng)者的尊嚴(yán)，更加有利于社會(huì)的穩(wěn)定。
　　從經(jīng)濟(jì)學(xué)角度看：掘進(jìn)機(jī)屬于資源優(yōu)化配置的典型，實(shí)現(xiàn)了“機(jī)器換人”，不僅帶來了制造業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新，也促進(jìn)了建筑業(yè)的革新，縮短了工程總工期，實(shí)現(xiàn)了工程經(jīng)濟(jì)價(jià)值最大化。
　　總結(jié)既往，掘進(jìn)機(jī)確實(shí)完成了非常多的施工任務(wù)。然而，面向未來，很多隧道工程和地下空間工程還沒有使用掘進(jìn)機(jī)：比如軟巖大變形隧道、破碎帶隧道、地鐵車站、地下停車場等，許多工程還沒有適應(yīng)的設(shè)備，現(xiàn)有的掘進(jìn)機(jī)無法滿足特殊地質(zhì)的適應(yīng)性要求。
　　中鐵工程裝備集團(tuán)的工程師們致力于研究更多掘進(jìn)機(jī)與地質(zhì)適應(yīng)性的問題，在異形盾構(gòu)機(jī)、豎井TBM、地下空間開發(fā)技術(shù)等方面已經(jīng)處于世界領(lǐng)先水平，同時(shí)對(duì)不良地質(zhì)的施工工法及裝備進(jìn)行深入研究，比如：
　　在第三代掘進(jìn)機(jī)基礎(chǔ)上進(jìn)行人工智能控制研究，希望早日出現(xiàn)第四代掘進(jìn)機(jī)。
　　已經(jīng)著手開始研究第四代半、第五代掘進(jìn)機(jī)。
　　針對(duì)各種不良地質(zhì)研究了多種工法與裝備，擴(kuò)展與創(chuàng)新了雙支護(hù)TBM、雙撐靴TBM、螺旋TBM、雙刀盤TBM、雙結(jié)構(gòu)TBM，軟馬盾構(gòu)機(jī)、半馬盾構(gòu)機(jī)、搶險(xiǎn)盾構(gòu)機(jī)，海上TBM，地下空間開發(fā)新技術(shù)等，這里面既有“從O到1”的發(fā)明創(chuàng)造，也有“從1到N”的技術(shù)創(chuàng)新。
　　這些新產(chǎn)品的出現(xiàn)將大大解決現(xiàn)有工程難題，實(shí)現(xiàn)隧道更好、更快、更安全施工。當(dāng)然，許多新技術(shù)都需要在實(shí)踐中不斷得到完善和改進(jìn)，我們還要繼續(xù)研究更多的新型掘進(jìn)機(jī)，引領(lǐng)市場需求。
　　本書著重介紹了中鐵裝備集團(tuán)的最新研究成果，主要是對(duì)未來隧道和地下空間工程的施工提出前沿技術(shù)或工法，新工法的發(fā)明會(huì)促進(jìn)新設(shè)備的出現(xiàn)，新設(shè)備的出現(xiàn)會(huì)促進(jìn)隧道施工技術(shù)的進(jìn)步，我們希望能夠?yàn)槿祟惷篮蒙�活�?mèng)想的實(shí)現(xiàn)作出貢獻(xiàn)。