“十三五”期間隨著國內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投資規(guī)模增加，盾構(gòu)機(jī)需求規(guī)模將增長【圖】

    盾構(gòu)機(jī)，全名叫盾構(gòu)隧道掘進(jìn)機(jī)，是一種隧道掘進(jìn)的專用工程機(jī)械，現(xiàn)代盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)集光、機(jī)、電、液、傳感、信息技術(shù)于一體，具有開挖切削土體、輸送土碴、拼裝隧道襯砌、測量導(dǎo)向糾偏等功能，涉及地質(zhì)、土木、機(jī)械、力學(xué)、液壓、電氣、控制、測量等多門學(xué)科技術(shù)，而且要按照不同的地質(zhì)進(jìn)行“量體裁衣”式的設(shè)計制造，可靠性要求極高。盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)已廣泛用于地鐵、鐵路、公路、市政、水電等隧道工程。

    盾構(gòu)機(jī)的機(jī)型種類很多。根據(jù)地層條件和具體施工方法的不同，可以分為硬巖盾構(gòu)、軟巖盾構(gòu)、軟土盾構(gòu)、復(fù)合式盾構(gòu)（硬巖軟土盾構(gòu)）。而按開挖面的閉合程度，可分為開敞式、半開敞式和封閉式。其中，開敞式又可細(xì)分為人工開挖盾構(gòu)、半機(jī)械開挖盾構(gòu)、機(jī)械開挖盾構(gòu)；半開敞式也有擠壓盾構(gòu)和網(wǎng)格盾構(gòu)之分，而封閉式則可進(jìn)一步分為泥水加壓平衡盾構(gòu)（含直接控制型、間接控制型兩種）、土壓平衡盾構(gòu)（包括普通型、加泥型、加水型、泥漿型等種類）。還有將兩種類型復(fù)合在一起的復(fù)合型，也包括泥水型、土壓型、敞開型等多種，此外，還有適用于城市地下工程，如市政供排水、電纜管道建設(shè)的微型盾構(gòu)。而目前作為主流技術(shù)的，主要有泥水加壓平衡盾構(gòu)機(jī)、土壓平衡盾構(gòu)機(jī)、復(fù)合型盾構(gòu)機(jī)、TMB掘進(jìn)機(jī)和微型盾構(gòu)機(jī)五種。

盾構(gòu)機(jī)主要種類情況

資料來源：智研咨詢整理

    盾構(gòu)機(jī)上游行業(yè)上游主要是：鋼壓延加工業(yè)、電氣系統(tǒng)制造行業(yè)、液壓系統(tǒng)制造行業(yè)、其他零部件配套設(shè)備制造行業(yè)。盾構(gòu)機(jī)下游行業(yè)主要是城市地鐵、公路隧道、鐵路隧道、市政工程建設(shè)施工等行業(yè)。

    盾構(gòu)機(jī)制造業(yè)的下游行業(yè)為城市地鐵、公路隧道、鐵路隧道、市政工程建設(shè)施工等行業(yè)，基建投資受產(chǎn)業(yè)政策的影響較大，其投資規(guī)模和投資方向直接影響行業(yè)的市場需求。“十三五”期間，國內(nèi)鐵路、公路、城市軌道交通等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)將保持一定的規(guī)模需求增長。

盾構(gòu)機(jī)行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈分析

資料來源：公開資料智研咨詢整理

    近年來，國內(nèi)隧道掘進(jìn)機(jī)械行業(yè)規(guī)模較大的企業(yè)主要包括以中鐵裝備為代表的擁有自主知識產(chǎn)權(quán)國內(nèi)盾構(gòu)生企業(yè)，以德國海瑞克股份公司、日本株式會社小松制作所等為代表的國際企業(yè)。以及中交天和機(jī)械設(shè)備制造有限公司、遼寧三工業(yè)等為代表的合資企業(yè)。

中國盾構(gòu)機(jī)生產(chǎn)企業(yè)一覽

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    我國隧道掘進(jìn)機(jī)研發(fā)制造企業(yè)首先根據(jù)施工方引進(jìn)的國外先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備進(jìn)行研究、消化吸收，自行嘗試研發(fā)制造再與國外高端設(shè)備公司進(jìn)行合作研究、消化吸收，自行嘗試研發(fā)制造，再與國外高端設(shè)備公司進(jìn)行合作制造，到最后完全掌握核心技術(shù)，自主研發(fā)設(shè)計制造。其中還有一些公司通過并購海外高端隧道掘進(jìn)裝備制造企業(yè)或購買核心技術(shù)產(chǎn)權(quán)，來加快進(jìn)步和市場地位提高的進(jìn)程，實現(xiàn)跨越式發(fā)展。

    2017年我國盾構(gòu)機(jī)行業(yè)產(chǎn)量達(dá)到了475臺，同比2016年的392臺增長了19.95%，近幾年我國盾構(gòu)機(jī)行業(yè)供需情況如下圖所示：

2012-2017年中國盾構(gòu)機(jī)市場供需平衡情況

資料來源：智研咨詢整理

2013-2017年中國自推進(jìn)的隧道掘進(jìn)機(jī)進(jìn)出口情況

資料來源：中國海關(guān)智研咨詢整理

    近年來，國內(nèi)盾構(gòu)機(jī)企業(yè)技術(shù)水平不斷提高，國產(chǎn)盾構(gòu)機(jī)替代進(jìn)口產(chǎn)品速度加快，盾構(gòu)機(jī)整體價格呈現(xiàn)下降態(tài)勢，如下圖所示：

2012-2017年中國盾構(gòu)機(jī)行業(yè)市場規(guī)模及均價走勢

資料來源：智研咨詢整理

2014-2017年我國盾構(gòu)機(jī)細(xì)分市場規(guī)模統(tǒng)計圖

資料來源：智研咨詢整理

    目前在建的地鐵隧道施工絕大部分是由盾構(gòu)機(jī)完成的，根據(jù)研究，國內(nèi)地鐵隧道用盾構(gòu)機(jī)的使用壽命大概為8-9公里/臺，按照地方政府未來2012-2020年地鐵建設(shè)規(guī)劃，僅這一應(yīng)用領(lǐng)域就帶來約500臺盾構(gòu)機(jī)的市場需求，國內(nèi)盾構(gòu)機(jī)行業(yè)未來8年將迎來快速發(fā)展機(jī)遇。

    此外，綜合考慮盾構(gòu)機(jī)在水利、鐵路、公路、市政、水底等隧道施工中的應(yīng)用及各相關(guān)領(lǐng)域已經(jīng)發(fā)布的規(guī)劃目標(biāo)，預(yù)計未來10年國內(nèi)盾構(gòu)機(jī)需求不低于1000臺，保守估計市場容量至少500億。

    1、中國盾構(gòu)機(jī)行業(yè)面臨困境

    一、國內(nèi)企業(yè)產(chǎn)品和設(shè)計領(lǐng)域差距明顯

    國內(nèi)研制的盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)與國外先進(jìn)盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)相比存在以下幾方面的差距:

    （1）地層穩(wěn)定和地面沉降控制技術(shù)

    控制沉降和土體擾動的最有效的方法是采用泥水平衡和土壓平衡技術(shù)。我國平衡式盾構(gòu)都是預(yù)先設(shè)定土倉壓力數(shù)值，在施工中根據(jù)沉降情況進(jìn)行進(jìn)一步調(diào)整，這是一種“滯后式”的土壓糾正。國外平衡式盾構(gòu)，在土倉內(nèi)部設(shè)置土壓傳感器，通過機(jī)、電、液與計算機(jī)系統(tǒng)的協(xié)助，可以保證地層穩(wěn)定的效果。是否裝備先進(jìn)的土壓傳感器成為國內(nèi)外盾構(gòu)機(jī)的顯著區(qū)別。

    （2）結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)

    國內(nèi)研制的盾構(gòu)機(jī)都是單一剛體結(jié)構(gòu)，斷面尺寸大，活動限制多，對于隧道小半徑轉(zhuǎn)彎的工況難以勝任。由于盾構(gòu)斷面呈修長的管形，所以即使建設(shè)兩線距離很近的復(fù)線隧道，也必須左右兩線分別施工，兩線互相干擾，加大了風(fēng)險和施工難度。國外已經(jīng)研制出盾體分成兩到截的盾構(gòu)機(jī)，轉(zhuǎn)彎靈活，解決小半徑的彎道施工問題?？梢园讯荏w截面設(shè)計成三圓形、眼鏡形、H＆V、拱形等多種形式。其中眼鏡形盾體可以很好的適應(yīng)復(fù)線一次性施工的盾構(gòu)工程。

    （3）液壓推進(jìn)與導(dǎo)向技術(shù)

    國外盾構(gòu)施工通常在盾構(gòu)周邊布監(jiān)控點，檢測盾構(gòu)運行狀態(tài)、土倉壓力和地層擾動情況，這些信息通過計算機(jī)處理，傳遞給控制液壓系統(tǒng)，實現(xiàn)推進(jìn)和導(dǎo)向全自動無人控制。國內(nèi)土壓探測傳感技術(shù)還是空白。

    （4）防水和同步注漿技術(shù)

    我國盾構(gòu)施工隧道內(nèi)部管片防水方式采用的是膨脹橡膠條防水，還沒有開發(fā)出國外已經(jīng)通用的土工防水布防水技術(shù)。目前存在兩種注漿系統(tǒng)：單液注漿與雙液注漿。單液同步注漿系統(tǒng)已經(jīng)成功實現(xiàn)國內(nèi)制造，但雙液注漿系統(tǒng)還必須從國外進(jìn)口。

    （5）盾構(gòu)理論的綜合構(gòu)建

    美、英、法、德、日等國，在長期的工程實踐之中已經(jīng)摸索形成了一套成熟的已經(jīng)經(jīng)歷實踐檢驗的盾構(gòu)設(shè)計理論，而且經(jīng)過一百多年的實際運用，在刀盤設(shè)計、出土形式、系統(tǒng)控制等方面都具有了相當(dāng)高的理論和實踐水平。尤其是日本，在傳統(tǒng)盾構(gòu)工程之外，還對大深度開發(fā)地下空間甚至是建造百米以下的地下城市空間作出了建設(shè)性探索。而我國目前尚沒有形成有中國特色的盾構(gòu)理論，許多關(guān)鍵技術(shù)的原理還存在理論空白。

    二、在關(guān)鍵零部件領(lǐng)域存在潛在隱患

    在關(guān)鍵零部件領(lǐng)域存在潛在隱患。制造工藝技術(shù)也有明顯差距，但主要體現(xiàn)在一些零部件制造行業(yè)的制造差距，盡管目前不是制約國產(chǎn)盾構(gòu)機(jī)制造業(yè)發(fā)展的最主要因素。但關(guān)鍵零部件如主驅(qū)動部件等需要從國外進(jìn)口，為未來市場的長遠(yuǎn)發(fā)展形成了一個重要的潛在隱患。新能力和研發(fā)投入有待進(jìn)一步加強和提高。

    三、市場缺乏科學(xué)全面的調(diào)研

    市場缺乏科學(xué)全面的調(diào)研，對市場的變化和需求存在滯后空間，對國內(nèi)企業(yè)應(yīng)對市場變化造成信息阻礙。政府為盾構(gòu)機(jī)行業(yè)的發(fā)展軟環(huán)境建設(shè)上尚需一定的提高。加強市場的監(jiān)管和服務(wù)體系建設(shè)。

    四、行業(yè)存在無序競爭和不規(guī)范狀態(tài)

    盾構(gòu)機(jī)行業(yè)目前的發(fā)展?fàn)顩r存在無序和行業(yè)不規(guī)范狀態(tài)。有與其應(yīng)用范圍廣泛，涉及的上級管理部門分散，導(dǎo)致其市場需求的真實具體數(shù)據(jù)難以統(tǒng)計，行業(yè)出現(xiàn)了一擁而上的局面。

    國內(nèi)行業(yè)企業(yè)存在一定的無序競爭狀態(tài)，市場尚沒健全集中，不穩(wěn)定的企業(yè)競爭秩序?qū)κ袌鰞?nèi)企業(yè)穩(wěn)定健康競爭存在阻礙。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不盡合理，企業(yè)趨多，規(guī)模偏小，多而不強，大而不精，缺少市場競爭力和長遠(yuǎn)發(fā)展動力，市場的競爭環(huán)境有待完善，監(jiān)管不到位。

    2國內(nèi)盾構(gòu)機(jī)企業(yè)的出路分析

    隨著我國的經(jīng)濟(jì)實力的進(jìn)一步增強，軌道交通建設(shè)紛紛上馬，對盾構(gòu)機(jī)的需求也水漲船高。隨著我國科技實力的進(jìn)一步發(fā)展，我國也開始具有研究大型工程機(jī)械的必要性和可行性?；诋?dāng)前國情，本人認(rèn)為應(yīng)該采取如下措施，以求發(fā)展國內(nèi)盾構(gòu)行業(yè)，打破國外的技術(shù)壁壘，創(chuàng)造國內(nèi)盾構(gòu)研發(fā)和應(yīng)用的高潮。

    （1）研發(fā)策略

    基于我國國情，當(dāng)前是我國應(yīng)用城市軌道交通解決交通擁堵問題的熱潮期，國內(nèi)一線城市都在積極發(fā)展軌道交通建設(shè)，比如北京、上海、廣州、天津等，二線城市比如武漢、沈陽、杭州等的地鐵項目也已經(jīng)上馬，因此可以把握這一契機(jī)，從直徑為6.3m左右的地鐵隧道盾構(gòu)機(jī)入手，前期滿足國內(nèi)修建地鐵的需求，后期向全斷面掘進(jìn)機(jī)、非開挖設(shè)備輻射，從而利用廣泛的市場前景取得經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

    （2）加強技術(shù)引進(jìn)

    通過多種方式與國外著名企業(yè)和專家合作，采取拿來主義，購買國外的先進(jìn)技術(shù)和成功經(jīng)驗，站在巨人的肩膀上構(gòu)建自己的研發(fā)平臺，避免走彎路，確保盾構(gòu)研發(fā)的高起點。

    （3）專業(yè)隊伍的培養(yǎng)

    我國目前的工程人才培養(yǎng)主要在于土木、道橋和工民建，欠缺高層次的盾構(gòu)設(shè)計、制造、安裝、調(diào)試的專門人才，因此大專院校應(yīng)該通過設(shè)置盾構(gòu)專業(yè)，并與施工單位進(jìn)行人才培養(yǎng)合作，從而改善我國目前的人才缺位狀況，為后續(xù)盾構(gòu)技術(shù)在我國的進(jìn)一步發(fā)展打下基礎(chǔ)。.

    （4）建立盾構(gòu)研發(fā)的數(shù)據(jù)庫

    盾構(gòu)研制和施工的信息化、電子化是社會發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步的必然方向，而構(gòu)建完善的數(shù)據(jù)庫是信息化、電子化的基礎(chǔ)。在盾構(gòu)研發(fā)、設(shè)計、制造、安裝過程中把原始資料進(jìn)行收集、匯總、整理，避免以往盾構(gòu)研制中的重復(fù)做功，使全國的盾構(gòu)行業(yè)形成一盤有計劃的棋，在盾構(gòu)的研發(fā)與積累過程中協(xié)調(diào)進(jìn)步。目前北京、上海、天津、廣州等地的地鐵正在如火如荼地建設(shè)之中，做此項工作刻不容緩。

    綜上所述，我國盾構(gòu)機(jī)的研發(fā)、制造、使用有不足也有機(jī)遇，只要給予適當(dāng)投入，科學(xué)發(fā)展，定能使我國的工程建設(shè)邁上一個較高的臺階，從而駛上隧道科技的快車道。