掘進機，19世紀誕生于英國，發(fā)展于德國、美國和日本，掘進機從最原始的手掘式到機械式再到今天的第四代已過去一百多年。第一代掘進機是指1825年法國工程師布魯諾爾設計的開放型手掘盾構機。第二代掘進機是指1876年英國人約翰·獲克英森·布倫敦和姬奧基·布倫敦發(fā)明的機械式和氣壓式盾構機，主要特點是采用了壓縮空氣，用機械開挖代替了人工開挖，隧道掘進機從此邁入了機械時代。第三代掘進機以閉胸式盾構機為代表，主要包括土壓平衡式盾構機和泥水平衡式盾構機，以新型襯砌為主要技術特點。第四代掘進機以智能化、無人值守、網絡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機（包括盾構和TBMo），有電機驅動、液壓驅動和混合驅動三種形式，第四代智能掘進機正在研究之中。第四代半和第五代掘進機也列入了研究議程，設立了工作目標。第四代半掘進機是指以刀具為主要破巖掘進方式，以激光、水射流、聲波等一種或多種學科技術進行輔助破巖的合成掘進設備。第五代掘進機是指以激光、水射流、聲波、射線、核能源、化學物質等一種或多種物質為主進行掘進破巖，或輔以機械設備聯(lián)合開挖的掘進裝備�？梢灶A測在未來的幾十年，掘進機行業(yè)將出現(xiàn)第三代、第四代、第五代掘進機在市場并存的情況，各顯神通，各有所用。
　　中國的掘進機，已有幾十年的發(fā)展歷史，但由于過去工業(yè)基礎落后，未能形成產業(yè)。直到2002年，國家組織了專門的研究隊伍，開始了長達六年的技術攻關，終于在2008年完成了第一臺標準的地鐵盾構機，標志著中國能夠自主設計、制造盾構機了。
　　經過最近十幾年的發(fā)展，中國設計制造了包括土壓平衡盾構機、泥水平衡盾構機、TBM、異形盾構機和豎井TBM等各種不同形狀、不同尺寸、不同用途的掘進機，這些掘進機已經遍布全國并出口海外，其中的馬蹄形盾構機和超大斷面矩形盾構機更是世界首創(chuàng)。
　　中國掘進機的迅猛發(fā)展，對地鐵、水利、鐵路、公路等工程建設起到了巨大的推動作用。
　　從哲學角度看：盾構的主要作用是矛，以矛穿石；次要作用是盾，以盾護人。矛盾同體，互不矛盾，前矛后盾，實實在在是一個矛盾機。
　　從科學的角度看：掘進機是集機、電、液、通信、信號為一體的復雜工程機械，實現(xiàn)工廠化施工，達到人、機、巖合一。
　　從社會學角度看：掘進機代表先進生產力。掘進機越多，從事高級勞動的人就越多，縮小了崗位差距。工作環(huán)境的改變，提升了勞動者的尊嚴，更加有利于社會的穩(wěn)定。
　　從經濟學角度看：掘進機屬于資源優(yōu)化配置的典型，實現(xiàn)了“機器換人”，不僅帶來了制造業(yè)的技術創(chuàng)新，也促進了建筑業(yè)的革新，縮短了工程總工期，實現(xiàn)了工程經濟價值最大化。
　　總結既往，掘進機確實完成了非常多的施工任務。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機：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的設備，現(xiàn)有的掘進機無法滿足特殊地質的適應性要求。
　　中鐵工程裝備集團的工程師們致力于研究更多掘進機與地質適應性的問題，在異形盾構機、豎井TBM、地下空間開發(fā)技術等方面已經處于世界領先水平，同時對不良地質的施工工法及裝備進行深入研究，比如：
　　在第三代掘進機基礎上進行人工智能控制研究，希望早日出現(xiàn)第四代掘進機。
　　已經著手開始研究第四代半、第五代掘進機。
　　針對各種不良地質研究了多種工法與裝備，擴展與創(chuàng)新了雙支護TBM、雙撐靴TBM、螺旋TBM、雙刀盤TBM、雙結構TBM，軟馬盾構機、半馬盾構機、搶險盾構機，海上TBM，地下空間開發(fā)新技術等，這里面既有“從O到1”的發(fā)明創(chuàng)造，也有“從1到N”的技術創(chuàng)新。
　　這些新產品的出現(xiàn)將大大解決現(xiàn)有工程難題，實現(xiàn)隧道更好、更快、更安全施工。當然，許多新技術都需要在實踐中不斷得到完善和改進，我們還要繼續(xù)研究更多的新型掘進機，引領市場需求。
　　本書著重介紹了中鐵裝備集團的最新研究成果，主要是對未來隧道和地下空間工程的施工提出前沿技術或工法，新工法的發(fā)明會促進新設備的出現(xiàn)，新設備的出現(xiàn)會促進隧道施工技術的進步，我們希望能夠為人類美好生活夢想的實現(xiàn)作出貢獻。