“十三五”期間隨著國(guó)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(zhǎng)【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(kāi)挖切削土體、輸送土碴、拼裝隧道襯砌、測(cè)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(cè)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(jì)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(kāi)挖面的閉合程度，可分為開(kāi)敞式、半開(kāi)敞式和封閉式。其中，開(kāi)敞式又可細(xì)分為人工開(kāi)挖盾構(gòu)、半機(jī)械開(kāi)挖盾構(gòu)、機(jī)械開(kāi)挖盾構(gòu)；半開(kāi)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(kāi)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(lái)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(chǎng)需求。“十三五”期間，國(guó)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(zhǎng)。

盾構(gòu)機(jī)行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈分析

資料來(lái)源：公開(kāi)資料智研咨詢整理

    近年來(lái)，國(guó)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(shí)產(chǎn)權(quán)國(guó)內(nèi)盾構(gòu)生企業(yè)，以德國(guó)海瑞克股份公司、日本株式會(huì)社小松制作所等為代表的國(guó)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(guó)盾構(gòu)機(jī)生產(chǎn)企業(yè)一覽

資料來(lái)源：公開(kāi)資料整理

    我國(guó)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(guó)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(guó)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(guó)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(jì)制造。其中還有一些公司通過(guò)并購(gòu)海外高端隧道掘進(jìn)裝備制造企業(yè)或購(gòu)買核心技術(shù)產(chǎn)權(quán)，來(lái)加快進(jìn)步和市場(chǎng)地位提高的進(jìn)程，實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展。

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

2012-2017年中國(guó)盾構(gòu)機(jī)市場(chǎng)供需平衡情況

資料來(lái)源：智研咨詢整理

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

資料來(lái)源：中國(guó)海關(guān)智研咨詢整理

    近年來(lái)，國(guó)內(nèi)盾構(gòu)機(jī)企業(yè)技術(shù)水平不斷提高，國(guó)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(jià)格呈現(xiàn)下降態(tài)勢(shì)，如下圖所示：

2012-2017年中國(guó)盾構(gòu)機(jī)行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模及均價(jià)走勢(shì)

資料來(lái)源：智研咨詢整理

2014-2017年我國(guó)盾構(gòu)機(jī)細(xì)分市場(chǎng)規(guī)模統(tǒng)計(jì)圖

資料來(lái)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(guó)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(tái)，按照地方政府未來(lái)2012-2020年地鐵建設(shè)規(guī)劃，僅這一應(yīng)用領(lǐng)域就帶來(lái)約500臺(tái)盾構(gòu)機(jī)的市場(chǎng)需求，國(guó)內(nèi)盾構(gòu)機(jī)行業(yè)未來(lái)8年將迎來(lái)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(jì)未來(lái)10年國(guó)內(nèi)盾構(gòu)機(jī)需求不低于1000臺(tái)，保守估計(jì)市場(chǎng)容量至少500億。

    1、中國(guó)盾構(gòu)機(jī)行業(yè)面臨困境

    一、國(guó)內(nèi)企業(yè)產(chǎn)品和設(shè)計(jì)領(lǐng)域差距明顯

    國(guó)內(nèi)研制的盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)與國(guó)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(dòng)的最有效的方法是采用泥水平衡和土壓平衡技術(shù)。我國(guó)平衡式盾構(gòu)都是預(yù)先設(shè)定土倉(cāng)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(guó)外平衡式盾構(gòu)，在土倉(cāng)內(nèi)部設(shè)置土壓傳感器，通過(guò)機(jī)、電、液與計(jì)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(guó)內(nèi)外盾構(gòu)機(jī)的顯著區(qū)別。

    （2）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)

    國(guó)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(dòng)限制多，對(duì)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(zhǎng)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(xiǎn)和施工難度。國(guó)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(wèn)題。可以把盾體截面設(shè)計(jì)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(guó)外盾構(gòu)施工通常在盾構(gòu)周邊布監(jiān)控點(diǎn)，檢測(cè)盾構(gòu)運(yùn)行狀態(tài)、土倉(cāng)壓力和地層擾動(dòng)情況，這些信息通過(guò)計(jì)算機(jī)處理，傳遞給控制液壓系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)推進(jìn)和導(dǎo)向全自動(dòng)無(wú)人控制。國(guó)內(nèi)土壓探測(cè)傳感技術(shù)還是空白。

    （4）防水和同步注漿技術(shù)

    我國(guó)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(méi)有開(kāi)發(fā)出國(guó)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)：?jiǎn)我鹤{與雙液注漿。單液同步注漿系統(tǒng)已經(jīng)成功實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)制造，但雙液注漿系統(tǒng)還必須從國(guó)外進(jìn)口。

    （5）盾構(gòu)理論的綜合構(gòu)建

    美、英、法、德、日等國(guó)，在長(zhǎng)期的工程實(shí)踐之中已經(jīng)摸索形成了一套成熟的已經(jīng)經(jīng)歷實(shí)踐檢驗(yàn)的盾構(gòu)設(shè)計(jì)理論，而且經(jīng)過(guò)一百多年的實(shí)際運(yùn)用，在刀盤(pán)設(shè)計(jì)、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(shí)踐水平。尤其是日本，在傳統(tǒng)盾構(gòu)工程之外，還對(duì)大深度開(kāi)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(guó)目前尚沒(méi)有形成有中國(guó)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(guó)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(dòng)部件等需要從國(guó)外進(jìn)口，為未來(lái)市場(chǎng)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展形成了一個(gè)重要的潛在隱患。新能力和研發(fā)投入有待進(jìn)一步加強(qiáng)和提高。

    三、市場(chǎng)缺乏科學(xué)全面的調(diào)研

    市場(chǎng)缺乏科學(xué)全面的調(diào)研，對(duì)市場(chǎng)的變化和需求存在滯后空間，對(duì)國(guó)內(nèi)企業(yè)應(yīng)對(duì)市場(chǎng)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(qiáng)市場(chǎng)的監(jiān)管和服務(wù)體系建設(shè)。

    四、行業(yè)存在無(wú)序競(jìng)爭(zhēng)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(wú)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(jí)管理部門分散，導(dǎo)致其市場(chǎng)需求的真實(shí)具體數(shù)據(jù)難以統(tǒng)計(jì)，行業(yè)出現(xiàn)了一擁而上的局面。

    國(guó)內(nèi)行業(yè)企業(yè)存在一定的無(wú)序競(jìng)爭(zhēng)狀態(tài)，市場(chǎng)尚沒(méi)健全集中，不穩(wěn)定的企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)秩序?qū)κ袌?chǎng)內(nèi)企業(yè)穩(wěn)定健康競(jìng)爭(zhēng)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(qiáng)，大而不精，缺少市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展動(dòng)力，市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境有待完善，監(jiān)管不到位。

    2國(guó)內(nèi)盾構(gòu)機(jī)企業(yè)的出路分析

    隨著我國(guó)的經(jīng)濟(jì)實(shí)力的進(jìn)一步增強(qiáng)，軌道交通建設(shè)紛紛上馬，對(duì)盾構(gòu)機(jī)的需求也水漲船高。隨著我國(guó)科技實(shí)力的進(jìn)一步發(fā)展，我國(guó)也開(kāi)始具有研究大型工程機(jī)械的必要性和可行性。基于當(dāng)前國(guó)情，本人認(rèn)為應(yīng)該采取如下措施，以求發(fā)展國(guó)內(nèi)盾構(gòu)行業(yè)，打破國(guó)外的技術(shù)壁壘，創(chuàng)造國(guó)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(guó)國(guó)情，當(dāng)前是我國(guó)應(yīng)用城市軌道交通解決交通擁堵問(wèn)題的熱潮期，國(guó)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(yáng)、杭州等的地鐵項(xiàng)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(guó)內(nèi)修建地鐵的需求，后期向全斷面掘進(jìn)機(jī)、非開(kāi)挖設(shè)備輻射，從而利用廣泛的市場(chǎng)前景取得經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

    （2）加強(qiáng)技術(shù)引進(jìn)

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

    （3）專業(yè)隊(duì)伍的培養(yǎng)

    我國(guó)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(jì)、制造、安裝、調(diào)試的專門人才，因此大專院校應(yīng)該通過(guò)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(guó)目前的人才缺位狀況，為后續(xù)盾構(gòu)技術(shù)在我國(guó)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(kù)

    盾構(gòu)研制和施工的信息化、電子化是社會(huì)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(kù)是信息化、電子化的基礎(chǔ)。在盾構(gòu)研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造、安裝過(guò)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(guó)的盾構(gòu)行業(yè)形成一盤(pán)有計(jì)劃的棋，在盾構(gòu)的研發(fā)與積累過(guò)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(xiàng)工作刻不容緩。

    綜上所述，我國(guó)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(guó)的工程建設(shè)邁上一個(gè)較高的臺(tái)階，從而駛上隧道科技的快車道。