1876年，世界第一台机械化盾构专利出现。
1896年，英国的J．Price改进了第一台盾构设备。其外形、原理与现代盾构较为接近。
1965年，日本首先制造了泥水盾构设备，用液体平衡开挖面土体。泥水盾构虽然也可用于粘土地层，但绝大多数情况是在含水砂层中使用。
1950年，我国在第一个五年计划期间，辽宁阜新煤矿用直径2.6米盾构和小型混凝土预制块建造了疏水巷道。
2011年，采用我国施工企业自主研发和制造的盾构设备，使地层中卵石含量高达80%，最大卵石粒径超过90厘米的北京地铁9号线顺利贯通。
盾构本身具有的先进性、高效性、安全性、适应性等特点，使盾构工法被国内越来越多的施工企业所青睐。但盾构工法亦存在着相当大的风险，目前正在 建设中的北京地铁9号线3标段工程就是施工难度很大的盾构工程，3标段是9号线南段唯一全区间的盾构区段，也是全线开工最晚的区段，区间工期仅有4个月。 此标段的关键节点不仅被喻为9号线南段的“咽喉”，也是世界罕见的大难度盾构区段。全线均为无水大粒径漂卵砾石混合地层。这种地质构造不同于北京其他地区 的砂卵石地层，是北京西南郊地区独有的特殊地质构造，具有大粒径漂石、卵石含量高、硬度高、间断级配的特点。加之地层稳定性极差，土压力平衡困难，对盾构 设备、刀具磨损严重，很少有盾构机能够适应如此复杂的地层。同时，这对塑流化改造技术、管理和效果控制提出了更高的要求。一般情况下，盾构掘进100 米~200米即需要更换刀具，而此次盾构施工要实现一次至少550米的长距离掘进，难度可想而知。此前，国内外尚无在同种地层条件下长距离掘进的成功先 例。3标段因此被中外专家称为罕见的大难度、高科技、高风险、高投入的“世界性难题”。
负责本次施工的北京市市政四建设工程有限责任公司总工程师卢常亘向记者详细介绍了被称为“世界性难题”的这一盾构工程。
“这个长1083米的区间，地下是坚硬的漂卵砾石层，卵石含量高达80%，卵石的最大粒径超过90厘米，并且分布相当密集。地面是繁华的丰台东 大街，地处闹市区，场区狭小，如何有效协调车站与区间的施工，这对施工组织的要求非常高。区间双线隧道位于道路下方，地面车流量大，沿途地下管线交织密 集，存在着大量的松散地层和空洞，隧道结构距离万丰立交桥最近处只有3米多，桥桩差异沉降要严格控制在2毫米内，仅为普通盾构设定允许沉降范围的 1/10。整个区间施工环境复杂、风险极高。在最初的规划设计阶段，我们向顶尖的盾构专家和国外知名盾构设备厂家咨询，却迟迟未能拿出很好的解决方案。在 这种情况下，还要实现区间双线隧道4个月内贯通的目标。当时，整个项目团队乃至四公司面临着非常严峻的挑战。”卢总工介绍道。
面对如此复杂的地层，如果采用普通盾构机强行掘进，刀具、刀盘会严重破损，须频繁更换刀具、刀盘，这将严重影响工程进度，大大增加施工成本，甚 至可能因为无法推进而被迫改换效率更低的其他施工方法。面对复杂的地层结构，严峻的工期约定，施工方依托着10多年的盾构施工经验，果断决定在原有设备的 基础上，通过针对性的创新，设计、制造新的盾构设备。
在3标段正式开工前，盾构机研发伊始，四公司与日本IHI公司联合开展设计工作，认真听取国内外各大盾构制造厂家的建议，在为期半年的时间里完 成了两台具有自主知识产权盾构机的研发与制造工作。并且整个生产研发过程选在自主投资建造的专业化盾构设备研发基地内进行。130多名研发人员不分昼夜地 研究，以疏为主、隔为辅为设计思路，增大螺旋输送机直径，采用带式螺旋，适当降低刀盘开口率，进一步优化刀盘、刀具布置，增大推力及推速，大幅度提高工 效，进一步增强盾构机的性能，以便盾构机更加适用于北京含有大粒径卵石的漂卵砾石混合地层施工。
通过上百次的模拟和调试，最终他们制造出的盾构设备具有高开口率、大扭矩、推速快、输送能力强等显著特点。大直径螺旋输送机输出最大粒径可到直 径640毫米，长1100毫米，刀盘采用圆形辐条开口率达54%，刀盘扭矩达到每米6825千牛顿；盾构机推力增大到40000千牛顿，在全镐推进时，速 度能达到每分钟92毫米，理论最大日掘进速度为48环，日进尺56米。具有自主产权的刀盘和控制系统，特别是自动纠偏系统可以有效降低对操作手操作水平的 要求，把操作人员从繁复的操作中解放出来，将更多精力放在解决其他施工问题上。这就解决了制约盾构施工的效率问题，突破了成型隧道质量的瓶颈，确保了工程质量。
卢总工高兴地说：“当研制和制造出适合3标段复杂地层的盾构设备时，整个项目团队乃至四公司都激动不已。这两台全新制造具有突出适应能力的盾构 机在3标段双线同时掘进，单日最快掘进速度达到42米，一次掘进550米。但设备的完善并不代表整个盾构就万无一失。想要顺利掘进如此复杂、多状况的地下 空洞，更为重要的是在施工过程中结合地层的特点，加强塑流化改造，建立土压平衡，控制推进速度，有效控制沉降。在保证设备完好性的同时，又要不断随着实际 操作的情况调整、改进、完善设备的性能。研发小组与项目部在制定信息化施工方面做足了功课，把多年累积的盾构施工经验与现代化的数控技术相结合，毕竟建立 一套科学、有效、精准的信息化施工方案尤为重要。”
当记者问到如何看待施工企业向技术研发方向转型时，卢总工说：“科学技术是第一生产力。没有技术，没有科研，没有创新就没有市场。如果我们没有 积累这么多年的盾构施工经验与制造技术，就没有这两台自主研发的盾构设备。作为一家拥有近60年发展历史的国有企业，我们在追求经济效益的同时，更加重视 社会效益。所以，我们努力奔走在行业的最前端，在以施工为主的同时，不断创新，紧跟时代的步伐。”
本着这样的经营理念，经过6个月的研发，两台由四公司自主创新研发制造的盾构机于今年1月底进入北京地铁9号线施工现场，在含有无水大粒径漂卵 砾石混合地层的施工中充分体现了自主知识产权与引进技术相结合的优势。6月底，盾构机精准破洞而出，双线实现贯通，各项指标圆满达标。从第一台盾构下井、 调试、掘进到双线贯通仅用了不到4个月的时间，为9号线全线今年底通车创造了先决条件。同时，这标志着无水大粒径漂卵砾石混合地层下盾构法施工的“世界性 难题”被解决。
