盾构是在一个被称为“护盾”的钢筒掩护下同时完成掘进、排碴、衬砌等功能的大型隧道掘进成套装备，为地铁、公路、铁路、水利和国防等基本建设所急需。随着城市化、工业化进程的加速，我国已成为盾构需求最大的国家，占全球市场的60%，与之不相适应的是盾构核心技术曾一度被国外公司所垄断，产品依赖进口，价格居高不下，因此，必须把握市场机遇，掌握自主设计制造关键技术，发展自己的盾构产业。

盾构工况复杂，其掘进环境具有不确定性和不确知性，时常面临掘进界面失稳引起地面坍塌、突变载荷导致关键部件失效、方向失准造成隧道掘进偏离设计轴线影响隧道质量甚至导致隧道报废等难题。本项目围绕盾构掘进失稳、失效和失准三大难题，攻克了盾构自主设计制造关键技术，研发出土压、泥水和复合三大类盾构系列产品，形成了自主设计制造能力，实现了产业化。

主要创新成果包括：揭示了密封舱压力分布规律，发明了密封舱压力动态平衡控制方法，突破了多系统协调控制技术，研制了相应控制系统，提高了界面稳定性，解决了因界面失稳导致地面塌陷的难题；提出盾构载荷顺应性设计方法，据此研制出刀盘刀具、推进及驱动等子系统，使掘进中突变载荷对装备的冲击减少了30%以上，保护了关键部件，解决了因载荷突变导致系统失效的难题；提出基于盾构姿态预测的推进控制方法，可实时预测盾构位姿变化趋势，调整液压缸分区控制，发明了盾构推进压力/流量复合纠偏技术，研制出盾构推进系统，解决了因掘进方向失准造成盾构掘进偏离设计轴线的难题。

项目取得了近百项专利技术，支撑了上海隧道、中铁隧道和中铁装备等国内龙头企业自主设计制造盾构，产品主要性能指标达到或超过国际先进水平，替代了进口，并出口东南亚。完成了北京、上海、广州、香港、新加坡等26个国内外城市，300多个隧道工程，取得了显著的经济和社会效益，实现了盾构产业的跨越发展。

“盾构装备自主设计制造关键技术及产业化”获2012年度国家科技进步一等奖。