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从进口到反出口,中国盾构机的超级逆袭之路

admin 黄金 2026-02-13 09:51 321

5月10日,一则“我国盾构核心部件国产化取得了新的重大突破”的新闻,再次将国产盾构机拉进大家的视野。作为中国装备的高光代表之一,国产盾构机,真真儿的让国人扬眉吐气了不止一回。

盾构机在中国的现代化历程中,尤其是在我国“基建狂魔”的养成中,发挥了重要作用。对于盾构机的使用,中国经历了从引进→自主研发→反出口→突破关键设备国产化,这么一条令人惊叹的超级逆袭之路。

1、初遇盾构机

1997年,在西康铁路秦岭隧道项目上,中国从德国引进了两台盾构机,这是国外现代盾构机第一次被引入中国。有了盾构机,项目工期被大大缩短,隧道提前实现了通车。

尝到甜头之后,中国的施工企业就开始逐步在隧道建设中引入盾构机进行施工。但是当年,一台进口盾构机的售价高达3亿元人民币,而且外方对技术实行垄断,维修保养时不允许中方参与,维修所需工时也完全取决于外方,严重影响中方工程进度。

2、奋力追赶

经过前期的使用,中国切身体会到盾构机给隧道施工带来的极大好处,但是又面临被技术封锁的不利局面,加上进入到新世纪后中国基建的大范围兴起,以盾构机的国产化为代表的大国重器研发项目被提上国家议程。

从当时的国家规划出发,铁路和公路建设未来逐步向西部地区、地质条件不良的地区发展,盾构机的应用会进一步增加。同时国外盾构机的很多信息并不对我们开放,在施工过程中有暴露地理信息的可能,对国防工程而言这种泄密风险是致命的。

于是中国需要盾构机且要自己研制盾构机迅速上升为国家意志。2002年在科研经费不富裕的情况下,还是将土压平衡盾构关键技术研制列入“863计划”。此时距离第一个使用盾构机施工的西康铁路完工还不到一年时间。

研制总装的重任落到了中铁隧道集团身上,2002年10月中铁隧道集团盾构机研发项目组正式成立。刚成立的项目组只有18位成员,其中多数是刚毕业没几年的大学生。按照日后成长为盾构机设计专家、中铁装备总工程师王杜娟的话说“对于我们来说,别说研发盾构机了,很多人连盾构机都没有见过”。

就是在这样的条件下,经过6年的技术攻坚,中国首台具有自主知识产权的复合式盾构机于2008年成功下线,并应用于天津地铁项目,实现了我国由“用盾构到造盾构”的转变,一举打破了国外的盾构机技术垄断。

中铁隧道集团出厂了国家首台863计划自主研发复合式盾构设备

3、中国盾构高歌猛进

客观地说,第一台国产盾构机仅仅是解决了有无的问题,但是距离国外一流盾构机技术水平差距还很明显。好在凭借着中国齐全完整的工业体系,制造盾构机所需要的材料和加工工艺国内都能提供,加上财政支持和国企带头,中国的盾构机高歌猛进。

上海隧道工程股份有限公司联合浙江大学同样承接了同一期863计划项目,为了利用上海建设打浦路隧道复线的机会获得工程第一手实用信息,一开始就做了整机样机并投入到工程实践中去。第一次掘进这台机器就在在黄浦江底实现了半径380米的转弯,创造了同类大型泥水平衡“盾构”最小转弯半径的世界新纪录。

2009年9月9日,随着直径为11.22米的“进越号”盾构慢慢驶入位于上海日晖港畔的接收井,新建的打浦路隧道复线宣告全线贯通。

上海隧道工程股份有限公司制造的直径11.2m的“进越号”泥水平衡盾构设备

在后续的国产盾构深入研究中,华中科技大学、中南大学、上海交通大学、大连理工大学、天津大学、清华大学和西安交通大学也相继加入进来。同时北方重工、中铁隧道局等也都为国产盾构的重要部件国产化贡献过很大的力量。其中中铁隧道局牵头研制了国内第一个盾构机主轴承,并且基于该主轴承再制造了一台盾构机。

正是由于核心国企带头,国家部委稳健地组织协调,各大学积极参与攻关,中国盾构生产企业已经全面开花。截止至2013年,国内已经有中铁隧道装备制造有限公司、中国铁建重工集团有限公司、北方重工集团、北京华隧通掘进装备有限公司、中交天和机械设备制造有限公司等一大批国内独资或中外合资企业能够生产盾构设备。目前根据不完全统计,能够生产盾构设备的企业已经增加至几十家。

这么多生产企业的出现,实现了西方企业不能做到的重服务、高度定制化的盾构设备生产目标,也能利用产业集聚的效应降低成本。中国最大直径土压平衡盾构机、中国最大直径硬岩盾构机、中国最大直径泥水平衡盾构机······纷纷问世,中国盾构逐渐成为世界主流。

4、实现反出口

2019年12月4日,应用于巴黎地铁16号线的两台大直径土压平衡盾构机在中铁工程装备集团郑州基地正式下线,即将远渡重洋,为大巴黎地铁建设贡献力量。这是中国盾构机第一次反向出口到世界盾构机的发源地和制造强国,中国掘进机自此顺利进入全球顶级高端市场,打破了国外掘进机企业对高端市场的垄断。

出口到法国的大直径土压平衡盾构机

事实上,中国盾构机已经多次走出国门,不仅支援第三世界兄弟国家建设,甚至出口西方发达国家,成为中国为数不多的能反向出口的高端装备之一。

中国自主研制的出口海外最大直径盾构机,将用于中国在海外最大的盾构公路隧道项目——孟加拉卡纳普里河底隧

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​5、核心部件国产化取得重大突破

5月10日,国产盾构/TBM主轴承减速机工业试验成果发布,首批国产化6米级常规盾构3米直径主轴承、减速机通过试验检测,标志着我国盾构核心部件国产化取得了新的重大突破。

主轴承,有全断面隧道掘进机(简称盾构机)的“心脏”之称,承担着盾构机运转过程的主要载荷,是刀盘驱动系统的关键部件,工作所处状况十分恶劣。因为盾构机在掘进过程中会面临各种复杂的地层,盾构机主轴承要承受高速旋转、巨大载荷和强烈温升。

因技术含量高,主轴承是掘进机所有零件中最值钱的。在既定施工段,若盾构机主轴承出现故障,进行现场维修或更换极为困难(需要把设备从地底挖出来),甚至不可行。这要求主轴承不能出任何故障,掘进机制造商宁愿出高价,选择配置高可靠性的国外知名品牌主轴承。

长期以来,由于制造工艺复杂、原材料性能要求高、设计理论不成熟等原因,我国盾构机用主轴承长期依赖进口。民族盾构何时才能为装上中国“芯”,成为盾构技术人员最急切的期盼。

2015年7月24日,中国中铁联合国内主轴承、减速机技术优势企业,成功申报工业转型升级国家强基工程,承担盾构/TBM主轴承、减速机工业试验平台建设项目,开展国产主轴承、减速机关键技术研究及工业性试验。

2020年4月,通过对主轴承和减速机内部进行检验,评审专家一致认可试验平台的加载方法和试验结论,一致认为应用于地铁盾构机的国产主轴承、减速机相关性能达到标准和要求,标志着我国盾构/TBM核心部件国产化进程取得新的重大进展,可有效降低对进口部件的依赖。

中国盾构机能在20年内实现从无到有,由弱到强,并占据全球三分之二盾构市场的逆袭,最重要的原因就是把握住了绝佳时机:在国内地铁和高铁隧道建设井喷前,成功掌握了盾构机的设计与生产技术。当然同样离不开我国的制度优势,更离不开一个个生产研究人员夜以继日的投入付出。

本文综合整理观察者网、科工力量、国新小资、国际在线、央视新闻等内容。

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