盾构机：装备制造业的“统帅产品”(组图)

  7月17日，北京钓鱼台国宾馆，沈阳重型机械集团与中铁隧道集团、中铁12局集团和中铁16局集团，隆重举行4台11.12米和2台11.93米直径“泥水加压平衡式盾构机”的供货合同签字仪式。这6台大型盾构机，总金额达9.15亿元，并要求在一年内交货。

  此前，沈重已制造出用于青海省大型调水工程的掘进机，又为武汉长江隧道工程提供2台直径11.38米的泥水平衡盾构机，进而赢得为广州地铁6号线米土压平衡盾构机的订单。

  至此，沈重已全面介入世界上全部种类主要机型全断面掘进机的制造领域：即泥水平衡盾构机、土压平衡盾构机和硬岩掘进机。同时，具备制造目前世界最大直径全断面掘进机（直径16米）的能力，成为国内盾构项目的重要制造企业。

  盾构机号称装备制造业当中的“统帅”产品。它集多学科于一身，是技术密集型和资金密集型产品，可以拉长沈阳装备制造业产业链，促使沈阳制造业升级。以沈重盾构机总装为龙头，未来沈阳装备制造业可望出现集体大跨越。

  4月27日，记者在沈重重装车间见到了即将发往青海的直径为5.93米、用于地下暗挖的“金星—1号”双护盾硬岩盾构机。它在盾构机家族中不算最大，但也可以称为庞然大物了：重达710吨，高差不多三层楼，长160米，51把刀具布满前盘。

  在车间的另一面，一台更大的直径为11.38米的泥水平衡盾构机正在组装，这是沈重为武汉长江隧道工程提供的“水星一号”盾构机。

  谈到盾构机的工作过程及原理，沈重盾构机专业的人介绍说：盾构机前盘挂满刀具，通过液压系统旋转刀具，刀具把岩石或泥、土等削下来，再通过盾构机固有的皮带机或管道，把削下来的岩石或泥土装入输送系统运出去；挖空的地方再由盾构机带的管件等材料来衬砌、壁后灌浆作业，按标准建设成隧道。

  盾构机是集机械、电气、液压和自动控制于一体的快速地下开挖大型高技术成套施工装备，是将掘进、移动、出碴和衬砌等多功能有机组合在一起的联合机组。它是目前世界上最先进的隧道施工机械。由于采用盾构机施工法具有快速、优质、安全、对围岩破坏小、利于环境保护、降低劳动强度及改善工作环境等特点，盾构机已大范围的使用在地铁隧道、铁路隧道、公路隧道、引水隧道、矿山巷道、城市市政隧道等各种隧道工程的施工。

  到目前为止，中国盾构机产品的研究设计、国产化和系列化方面刚起步，仅上海隧道股份公司一家已在土压平衡盾构机自主知识产权上取得突破，生产出国内第一台盾构机，但国产部分只占到30％。长期以来，我国的地铁掘进工程盾构设备绝大多数依靠进口。在上海、北京、广州、南京、天津等地的地铁隧道建设中，90％以上的盾构机都是从德国和日本公司购买的。

  盾构机已经吸引了国内企业的目光，国内众多大规模的公司已经或准备参与盾构机的研发，如二重、广重、沈重、大重、沈矿、北重、武重等企业。但目前，国内企业尚不能完全独立制造盾构机，还需借助发达国家的技术力量。

  “盾构机是集现代制造技术和高新技术之大成的产品，是一个国家技术实力的象征。”研究盾构机多年的沈重技术中心专业设计总工程师何恩光说。

  沈重副总经理赵凯军则认为：“如果把传统装备制造业产品比作汽车的话，那么盾构机就是飞机。”因为盾构机采用新材料、新工艺，集液压、自动控制、信息、电子、电力、环保、人工智能、激光制导、遥测、遥感等高新技术于一体，集中展示着制造商的当代高技术成果。

  据何恩光介绍，盾构机的技术难点大多数表现在几个维度：盾构机可靠性要求特别高：盾构机假如慢慢的出现问题，不仅是一台价值4000万—1.5亿元不等机器的毁掉，更重要的是，因这台盾构机无法运出而毁掉了一条隧道。按隧道一般造价为每米3—4万元计算，一条被毁掉的隧道带来的将是十几亿到几十亿元的损失。地质适应性要求高：中国国土辽阔，各地地质条件不一样，如广州属于复合地质，岩石与土交织；上海地质比较均衡；沈阳地质面地下水丰富。不一样的地区要求用不一样的种类的盾构机。刀具质量、寿命均要求高：如武汉过江隧道从长江下面通过，需要两公里不换刀。而盾构机关键零部件，如主轴承等，只有欧洲才能生产。

  另外，由于盾构机采用了智能化的管片安装机械手，自动导航和纠偏系统，高精度的液压侍服系统，超前地质探测、预报和处理技术等先进的技术，因此，能制造盾构机的企业，在本区域往往拥有强大的集成配套能力。

  “伴随着土地等资源的日益稀缺，地下空间已被世界各国当成一种新型国土资源来开发，专家预测21世纪是‘地下空间开发利用的世纪’。盾构机作为地下空间开发的最现代化的大型施工装备，其市场发展空间非常大。”何恩光在《全断面掘进机自主创新战略研究报告》中提出这一观点。

  据权威部门预测：到2020年，全国铁路、公路、水利水电、油气管道、地铁、市政隧道及煤矿等将完成5800公里的地下隧道，平均每年约290公里。有关专家觉得，到2020年，国内各种地下工程建设所需掘进机不会少于400台（套）（微型机不在其内），全国每年平均所需要的掘进机约在20—30台，其中以用于地铁隧道建设的盾构机居多。

  根据北京、上海、广州、深圳、南京、天津、杭州、成都、沈阳、哈尔滨等地的地铁规划，将要建设的地铁里程总长将达到2600公里，以地下线占其中一半计算，即有约1300公里，以每台盾构机可使用5公里计算，大约需要260台盾构机。

  据专家保守统计，“十一五”期间，我国全断面隧道掘进机的总需求量约为200—300台（次），市场占有率将达数百亿元。

  从2003年开始，沈重先后与德国维尔特和日本石川岛等国外公司做接触，洽谈盾构机生产合作项目。2004年沈重全断面掘进机项目特邀院士工作站正式挂牌成立。历经三年的酝酿，2005年3月8日，沈重与德国维尔特钻掘设备制造公司、法国NFM技术公司三方共同投资，创建了沈阳维尔特重型隧道工程机械成套设备公司。

  之后，沈重加快了全断面掘进机项目的发展进程，先派38名工程技术人员赴德国和法国进行隧道掘进机技术学习，取得全套设计、制造、检验、组装调试等专业方面技术资源和技术标准。后又投入1.6亿元，建设了2.2万平方米的重装车间，并购入先进的设计计算分析软件和一批高精尖技术设备。“更重要的是沈重拥有国内别的企业没有的过硬业绩。”中国工业联合会有关专家认为。

  截至目前，沈重已握有12台盾构机的订单，国家发改委副主任欧新黔称：“沈重是迄今为止，在盾构机国际竞标中唯一获胜的中国企业。”可见沈重的竞争优势已非常明显。

  更为可贵的是，沈重已有明晰的盾构机产业化发展的策略。经过三年多的技术改造和技术准备，沈重已开始全面介入全断面掘进机中最主要的三种型号产品：土压平衡盾构机、泥水平衡盾构、双护硬岩掘进机的设计和制造。目前，沈重正在全力争取国家全断面掘进机工程中心。此举如果获得成功，将大大推动沈阳盾构机产业的发展。

  沈阳是以装备制造业为主的城市，产品大多为国家重大工程配套，且门类齐全。全国工业165个门类中，沈阳占了142个；全国有能力生产的210个成套设备中，沈阳能生产其中的三分之一。

  虽然具有如此优势，但对比全国发达城市，沈阳的工业规模显然比较小。2005年，沈阳规模以上工业总产值为2000多亿元，而深圳为9567亿元、广州为6032亿元、宁波为4721亿元、青岛为4297亿元。工业门类齐全但大多规模小，说明沈阳工业存在着产业链短、低附加值产品多、高技术产品少等问题。其深层次原因之一，则在于沈阳缺少能够整合装备制造业的“统帅产品”出现。如：就单一产品而言，沈阳装备制造业单一产品形成几亿元或几十亿元规模，已属少见。沈重双进双出磨煤机是其拳头产品，十多年来实现产值也不过20多亿元。因为缺少“统帅产品”，沈阳的制造业产品难以放大企业规模、拉长产业链条。

  市场份额将达数百亿元的盾构机的出现，让沈阳寻找到了提升整个装备制造业水平和放大装备制造业规模的突破口。

  更难能可贵的是，盾构机所需要的装备制造业产品，沈阳都能生产。如：低压开关、风机、水泵、电机、空压机、皮带机、电缆、空调、变压器、液压、多媒体等产品，沈阳尽占。另一方面，盾构机因属于高技术密集型产品，在为盾构机配套中，公司能够获得技术的全面提升。

  “如以沈重盾构机整流器机制造为核心，沈阳别的企业进行配套，就会极大的提升沈阳装备制造业的技术水平，同时更有助于对这一些行业进行整合放大。”何恩光说。如此，做强做大盾构机产品，将实现沈阳装备制造业的集体振兴和升级。

  就在沈重制订发展盾构机规划时，国家也提出了发展盾构机的战略：近日，《国务院关于加快振兴装备制造业的若干意见》提出，振兴装备制造业要在16个领域实现突破，盾构机赫然其中。国家意志体现在盾构机上，无疑将为沈阳盾构机的发展增加无穷动力。

  “十一五”期间，国内盾构机总需求量约为200—300台（次），大约160亿元人民币左右的市场。其中包括：

  地铁——目前正在建设的上海、北京等地铁工程，有200余公里区间隧道采用110余台盾构机进行实施工程。杭州、沈阳等城市将相继开始地铁项目的运作。据保守估计，地铁盾构机的需求量应在200台（次）以上。

  过江隧道——大连渤海海峡、长江口、钱塘江口等特长隧道；上海、杭州、南京、重庆等长江流域主要城市越江隧道；连接青岛和黄岛的湾口海底隧道，连接辽东半岛和胶东半岛的渤海海底隧道，连接上海和南通的长江水底隧道，上海至宁波的杭州湾水底隧道等，大约需要盾构机30台（次）。

  铁路隧道——北京铁路直径线和广深港铁路客运专线，拟建的西安——汉中三座特长公路隧道，总长100公里。我国新建铁路隧道应在2000公里左右，盾构机需求量约为30台（次）。

  引水隧道——辽宁大伙房引水工程、新疆大坂输水隧洞工程、青海引大济湟调水总干渠输水隧洞工程、惠州大亚湾引水工程、甘肃洮河引水隧道工程、新疆北疆调水工程、南水北调中线穿黄工程隧洞等。我国调水工程涉及的隧洞累计长度将超过800公里，盾构机需求量约50余台（次）。

  市政燃气管道工程、排污管道工程、供热供冷管道工程、电缆管道工程等，需要直径1.5—5米的盾构机约200台（次）以上。

  1918年，世界上第一台盾构机在英国诞生。但由于技术和战争的缘故，其发展一直停滞不前。

  上世纪60年代，盾构机开始发展起来。目前，该技术已趋于成熟，全世界使用盾构机掘进的隧道已超过1万公里。

  国际上，德国的海瑞克、维尔特公司，日本的三菱重工、川崎重工、石川岛播磨重工、日立建机、小松制作所，加拿大的罗瓦特，法国的FCB公司，美国的罗宾斯是盾构机著名的制造商。

  上世纪90年代中至“十五”末期，国内企业与国际著名制造商合作制造盾构机。

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