1876年，世界第一臺機械化盾構專利出現。
1896年，英國的J．Price改進了第一臺盾構設備。其外形、原理與現代盾構較為接近。
1965年，日本首先制造了泥水盾構設備，用液體平衡開挖面土體。泥水盾構雖然也可用于粘土地層，但絕大多數情況是在含水砂層中使用。
1950年，我國在第一個五年計劃期間，遼寧阜新煤礦用直徑2.6米盾構和小型混凝土預制塊建造了疏水巷道。
2011年，采用我國施工企業自主研發和制造的盾構設備，使地層中卵石含量高達80%，最大卵石粒徑超過90厘米的北京地鐵9號線順利貫通。
盾構本身具有的先進性、高效性、安全性、適應性等特點，使盾構工法被國內越來越多的施工企業所青睞。但盾構工法亦存在著相當大的風險，目前正在 建設中的北京地鐵9號線3標段工程就是施工難度很大的盾構工程，3標段是9號線南段唯一全區間的盾構區段，也是全線開工最晚的區段，區間工期僅有4個月。 此標段的關鍵節點不僅被喻為9號線南段的“咽喉”，也是世界罕見的大難度盾構區段。全線均為無水大粒徑漂卵礫石混合地層。這種地質構造不同于北京其他地區 的砂卵石地層，是北京西南郊地區獨有的特殊地質構造，具有大粒徑漂石、卵石含量高、硬度高、間斷級配的特點。加之地層穩定性極差，土壓力平衡困難，對盾構 設備、刀具磨損嚴重，很少有盾構機能夠適應如此復雜的地層。同時，這對塑流化改造技術、管理和效果控制提出了更高的要求。一般情況下，盾構掘進100 米~200米即需要更換刀具，而此次盾構施工要實現一次至少550米的長距離掘進，難度可想而知。此前，國內外尚無在同種地層條件下長距離掘進的成功先 例。3標段因此被中外專家稱為罕見的大難度、高科技、高風險、高投入的“世界性難題”。
負責本次施工的北京市市政四建設工程有限責任公司總工程師盧常亙向記者詳細介紹了被稱為“世界性難題”的這一盾構工程。
“這個長1083米的區間，地下是堅硬的漂卵礫石層，卵石含量高達80%，卵石的最大粒徑超過90厘米，并且分布相當密集。地面是繁華的豐臺東 大街，地處鬧市區，場區狹小，如何有效協調車站與區間的施工，這對施工組織的要求非常高。區間雙線隧道位于道路下方，地面車流量大，沿途地下管線交織密 集，存在著大量的松散地層和空洞，隧道結構距離萬豐立交橋最近處只有3米多，橋樁差異沉降要嚴格控制在2毫米內，僅為普通盾構設定允許沉降范圍的 1/10。整個區間施工環境復雜、風險極高。在最初的規劃設計階段，我們向頂尖的盾構專家和國外知名盾構設備廠家咨詢，卻遲遲未能拿出很好的解決方案。在 這種情況下，還要實現區間雙線隧道4個月內貫通的目標。當時，整個項目團隊乃至四公司面臨著非常嚴峻的挑戰?！北R總工介紹道。
面對如此復雜的地層，如果采用普通盾構機強行掘進，刀具、刀盤會嚴重破損，須頻繁更換刀具、刀盤，這將嚴重影響工程進度，大大增加施工成本，甚 至可能因為無法推進而被迫改換效率更低的其他施工方法。面對復雜的地層結構，嚴峻的工期約定，施工方依托著10多年的盾構施工經驗，果斷決定在原有設備的 基礎上，通過針對性的創新，設計、制造新的盾構設備。
在3標段正式開工前，盾構機研發伊始，四公司與日本IHI公司聯合開展設計工作，認真聽取國內外各大盾構制造廠家的建議，在為期半年的時間里完 成了兩臺具有自主知識產權盾構機的研發與制造工作。并且整個生產研發過程選在自主投資建造的專業化盾構設備研發基地內進行。130多名研發人員不分晝夜地 研究，以疏為主、隔為輔為設計思路，增大螺旋輸送機直徑，采用帶式螺旋，適當降低刀盤開口率，進一步優化刀盤、刀具布置，增大推力及推速，大幅度提高工 效，進一步增強盾構機的性能，以便盾構機更加適用于北京含有大粒徑卵石的漂卵礫石混合地層施工。
通過上百次的模擬和調試，最終他們制造出的盾構設備具有高開口率、大扭矩、推速快、輸送能力強等顯著特點。大直徑螺旋輸送機輸出最大粒徑可到直 徑640毫米，長1100毫米，刀盤采用圓形輻條開口率達54%，刀盤扭矩達到每米6825千牛頓；盾構機推力增大到40000千牛頓，在全鎬推進時，速 度能達到每分鐘92毫米，理論最大日掘進速度為48環，日進尺56米。具有自主產權的刀盤和控制系統，特別是自動糾偏系統可以有效降低對操作手操作水平的 要求，把操作人員從繁復的操作中解放出來，將更多精力放在解決其他施工問題上。這就解決了制約盾構施工的效率問題，突破了成型隧道質量的瓶頸，確保了工程質量。
盧總工高興地說：“當研制和制造出適合3標段復雜地層的盾構設備時，整個項目團隊乃至四公司都激動不已。這兩臺全新制造具有突出適應能力的盾構 機在3標段雙線同時掘進，單日最快掘進速度達到42米，一次掘進550米。但設備的完善并不代表整個盾構就萬無一失。想要順利掘進如此復雜、多狀況的地下 空洞，更為重要的是在施工過程中結合地層的特點，加強塑流化改造，建立土壓平衡，控制推進速度，有效控制沉降。在保證設備完好性的同時，又要不斷隨著實際 操作的情況調整、改進、完善設備的性能。研發小組與項目部在制定信息化施工方面做足了功課，把多年累積的盾構施工經驗與現代化的數控技術相結合，畢竟建立 一套科學、有效、精準的信息化施工方案尤為重要?！?/span>
當記者問到如何看待施工企業向技術研發方向轉型時，盧總工說：“科學技術是第一生產力。沒有技術，沒有科研，沒有創新就沒有市場。如果我們沒有 積累這么多年的盾構施工經驗與制造技術，就沒有這兩臺自主研發的盾構設備。作為一家擁有近60年發展歷史的國有企業，我們在追求經濟效益的同時，更加重視 社會效益。所以，我們努力奔走在行業的最前端，在以施工為主的同時，不斷創新，緊跟時代的步伐?！?/span>
本著這樣的經營理念，經過6個月的研發，兩臺由四公司自主創新研發制造的盾構機于今年1月底進入北京地鐵9號線施工現場，在含有無水大粒徑漂卵 礫石混合地層的施工中充分體現了自主知識產權與引進技術相結合的優勢。6月底，盾構機精準破洞而出，雙線實現貫通，各項指標圓滿達標。從第一臺盾構下井、 調試、掘進到雙線貫通僅用了不到4個月的時間，為9號線全線今年底通車創造了先決條件。同時，這標志著無水大粒徑漂卵礫石混合地層下盾構法施工的“世界性 難題”被解決。
