落後一百多年，中國如何逆襲“世界工程機械之王”？

　　來源：製造界網


來源/科工力量(ID：guanchacaijing)


作者/陳辰


題圖/鐵建重工出口印度的盾構機


2019年10月

，在鐵建重工長沙第一產業園的生產車間內，一台有三四層樓高的盾構機已經組裝完成，前端刀盤往日的“鐵建紅”不見蹤影
，取而代之的是橙
、白、綠三種顏色，正好是印度國旗的配色(見題圖)。


這是專門為孟買沿海公路隧道施工量身訂製的盾構機，開挖直徑12.19米，整機長度80米，總重量2300噸
，將成為印度境內最大直徑的盾構機，同時打破發達國家對海外大直徑盾構市場的壟斷。


在驗收過程中
，印度客戶邀請的英國專家對這台盾構機不由得豎起了大拇指。他說：“太棒了
，這是我見過最好的隧道掘進機。”與此同時
，另兩台將服務於印度班加羅爾地鐵建設的設備也順利驗收。


今年3月18日
，那台大直徑盾構機的盾體被拆卸包裝成八塊，刀盤分割成五塊，陸續裝車發出，途經上海港再海運到孟買。然而4月30日，設備運抵孟買的隧道施工地後，就一直處於閑置狀態。這是為什麼?chulexinguanyiqingyingxiang，zhuyaoshizaizuijinjigeyuezhongyinguanxixunsuehuadechongjixia，yindudeshigongdanweiyizhinabudaoyunxuzhongguogongchengshilaigongzuodeguanfangxuke，erbendigongchengshiyoubuhuizuzhuangdungoujide100多個零件。


目前，印度施工單位計劃：請(qing)正(zheng)在(zai)為(wei)孟(meng)買(mai)地(di)鐵(tie)三(san)號(hao)線(xian)提(ti)供(gong)安(an)裝(zhuang)技(ji)術(shu)支(zhi)持(chi)的(de)中(zhong)國(guo)工(gong)程(cheng)師(shi)來(lai)幫(bang)忙(mang)。因(yin)為(wei)兩(liang)個(ge)項(xiang)目(mu)設(she)備(bei)大(da)體(ti)相(xiang)似(si)，主(zhu)要(yao)的(de)區(qu)別(bie)是(shi)尺(chi)寸(cun)。但(dan)是(shi)
，即(ji)便(bian)盾(dun)構(gou)機(ji)組(zu)裝(zhuang)好(hao)，也(ye)仍(reng)需(xu)要(yao)原(yuan)工(gong)程(cheng)師(shi)來(lai)測(ce)試(shi)。


有趣的是，孟買地鐵三號線的情況也不容“樂觀”。項目所使用的18個全斷麵硬岩隧道掘進機(TBM)中，有8個是中國企業製造的，而其它10個雖然來西方國家的公司，但也是在中國製造的。


yindujijianxiangmuduizhongguozhonggongjixiedeyilaikejianyiban。suoyi，dangdinaxierangrangyaodizhizhongguohuodeyanxing
，zhihuisunhaitamendexuduoxiangmujinzhan。raner，buronghushideshi


，zhongguodungoujinaxiayindubeihou，yezengjiannanhexinsuanzhuigan。


1/ 掉隊百年


盾構機是一種使用盾構法的隧道掘進機。在國內
，習慣將用於軟土層的隧道掘進機稱為盾構機，將用於岩石層的稱為TBM，即全斷麵硬岩隧道掘進機。但在國際上則沒有明顯區分
，統稱TBM。


在作用上
，盾構機和TBM能開山辟路

、穿越河海，主要用於鐵路、公路、地鐵和水利等基建工程的隧道環節。因此，有人叫它“鋼鐵穿山甲”，有人叫它“水下航母”，也有人叫它“世界工程機械之王”。


還有一個形象比喻是“地下蛟龍”：zhetiaolongdezuishizuiqianduandeqiexuedaopan，keyibadixiadenishashitouchijinzuili
，tongguolongduzilimiandegezhongxiaohuaqiguan，jiluoxuanchuansongjishusongdaopidaichuansongji，zaitongguozhatucheyunwanghoufang。


全球盾構機的發展
，可以追溯到約兩百年前。1818年(nian)，法(fa)國(guo)工(gong)程(cheng)師(shi)布(bu)魯(lu)諾(nuo)爾(er)無(wu)意(yi)中(zhong)看(kan)到(dao)了(le)一(yi)條(tiao)鑿(zao)船(chuan)蟲(chong)。它(ta)一(yi)邊(bian)蠕(ru)動(dong)一(yi)邊(bian)在(zai)木(mu)頭(tou)上(shang)鑽(zuan)洞(dong)
，同(tong)時(shi)從(cong)體(ti)內(nei)分(fen)泌(mi)的(de)一(yi)種(zhong)黏(nian)液(ye)能(neng)加(jia)固(gu)洞(dong)穴(xue)，還(hai)能(neng)抵(di)抗(kang)木(mu)板(ban)的(de)潮(chao)濕(shi)。這(zhe)次(ci)意(yi)外(wai)的(de)發(fa)現(xian)激(ji)發(fa)了(le)布(bu)魯(lu)諾(nuo)爾(er)的(de)靈(ling)感(gan)。於(yu)是(shi)
，他(ta)提(ti)出(chu)了(le)盾(dun)構(gou)掘(jue)進(jin)隧(sui)道(dao)的(de)原(yuan)理(li)，據(ju)此(ci)設(she)計(ji)的(de)“開放型手掘盾構機”獲得英國專利。1825年
，他研製出了矩形盾構機，首次應用於泰晤士河隧道工程。


泰晤士河隧道的建設並不順利

，中間發生河水灌進隧道及瓦斯爆炸等問題。在布魯諾爾曆時7年改進盾構機後，又經過多年精心施工
，隧道終於在1843年建成，成為世界工程史一座重要的裏程碑。


1887年nian，工gong程cheng師shi格ge雷lei特te在zai南nan倫lun敦dun鐵tie路lu隧sui道dao施shi工gong中zhong，成cheng功gong使shi用yong了le圓yuan形xing盾dun構gou和he壓ya氣qi組zu合he工gong法fa
，為wei現xian代dai盾dun構gou機ji奠dian定ding了le基ji礎chu。此ci後hou，盾dun構gou機ji相xiang繼ji傳chuan入ru美mei歐ou、日本
、前蘇聯及我國等等
，並得到不同程度發展。


在20世紀的一百年間，前50年是盾構機及TBM在歐美日得以推廣普及
，後50年是歐美日企業推動盾構技術自動化、多樣化和大直徑化等升級，並統治了全球市場。而與此同時
，中國卻明顯掉隊了。


2/ 幡然醒悟


建國初期
，東北阜新煤礦用直徑2.6m的手掘式盾構及小混凝土預製塊修建疏水巷道，這是我國首條用盾構掘進機施工的隧道。此外
，1957年
，北京市下水道工程首次采用了兩台自研盾構機施工。


這距離西方首台盾構機已落後一百多年。六七十年代
，北京、上海、杭州等城市的研究機構，曾在盾構機研發上獲得一定突破。但受當時技術、經濟條件及計劃經濟體製限製，發展一直比較緩慢。到了九十年代，中國盾構技術開始取得長足進步，其中以上海尤為明顯。比如1990年，上海地鐵1號線工程全線開工，18km區間隧道采用了7台中法聯合製造的φ6.34m土壓平衡盾構掘進機。


此後，隨著國內經濟快速發展，要修的鐵路及隧道等設施越來越多，對盾構機的需求同步迅速增加。但無奈在“造不如買”思潮下，國內設備幾乎全部依賴進口

，使得德日三國美企業占據90%以上市場。


但是，高度依賴國外設備麵臨許多問題：成本高昂，跨國溝通低效
，甚至“技術專家要人家配
，檢修還拉警戒線”。比如1997年，原鐵道部耗資7yicaiyinjinliangtaideguoyingyanjuejinji，yongyuxikangtieluqinlingsuidao。lingwai，zhongfangshigongrenyuanzaichuguzhangqiuzhuyuguowaichangjiashi
，duifangtichudejiejuefanganwangwangshigaojiaqiangenghuanbujian。biru1999年，在廣州二號線施工中，一台進口盾構機沒有抓牢“管片”，後來對方提出300萬換修費用。


這導致中國盾構機事業陷入“冰與火”的狀態中，一方麵基礎設施建設遍地開花
，國內對盾構機的需求飆升至占全球60%以上。另一方麵，在應用上卻處處受製於人
，甚至導致項目施工進度受到極大影響。


這一切
，都刺激著中國盾構人的自尊心及昂揚鬥誌。全部花錢從國外進口
，靠它們支撐中國基建產業?這非常不現實，隻會繼續挨打受氣。因此
，自主研發生產盾構
，成為擺在中國麵前的唯一出路。


3/ 強勢逆襲


新世紀初
，錢偉長曾上書中央，建議“國家應研製和使用中國盾構，改變進口盾構一統天下的局麵”。之後不久，“863”計劃首次立項開展盾構關鍵技術研究，正式拉開了國家層麵自主研發盾構的序幕。


2003年(nian)，水(shui)利(li)部(bu)利(li)用(yong)遼(liao)寧(ning)省(sheng)大(da)夥(huo)房(fang)輸(shu)水(shui)渠(qu)道(dao)施(shi)工(gong)急(ji)需(xu)采(cai)購(gou)三(san)台(tai)盾(dun)構(gou)機(ji)的(de)機(ji)遇(yu)，落(luo)地(di)合(he)資(zi)模(mo)式(shi)招(zhao)標(biao)采(cai)購(gou)，美(mei)國(guo)羅(luo)賓(bin)斯(si)公(gong)司(si)中(zhong)標(biao)兩(liang)台(tai)，與(yu)大(da)連(lian)重(zhong)工(gong)合(he)作(zuo)生(sheng)產(chan);德國維爾特中一台標
，與北方重工合作生產。


這兩項合作開啟了國內盾構機生產的先河。此後
，我國又進一步將盾構機的研製納入“863”專項，列入十六項攻關項目之一。在國家設立專項基金等支持下
，國內多家企業開始入局產品設計、製造等。


但是
，在之後較長一段時間內，國內企業研製的盾構機技術水平不過關，采用自主創新、合作創新以及轉型創新等模式的企業都沒有打開局麵。因此，鐵路、地鐵等隧道挖掘還隻能依賴進口的設備。


直到2009年，情況才出現逆轉。這時“基建狂魔”本性集中迸發

，中國鐵建、中國中鐵、上海隧道製造的盾構機先後成功下線。有意思的是，他們都號稱自己的是“國產首台盾構機”
，打破了國外壟斷。


實際上，真正的轉折點發生在2015年nian。這zhe一yi年nian
，中zhong鐵tie建jian工gong和he中zhong鐵tie十shi六liu局ju合he作zuo研yan發fa的de國guo產chan首shou台tai大da直zhi徑jing盾dun構gou機ji在zai長chang沙sha下xia線xian。由you於yu擁yong有you完wan全quan的de自zi主zhu知zhi識shi產chan權quan，這zhe才cai打da破po了le國guo外wai近jin一yi個ge世shi紀ji的de盾dun構gou技ji術shu壟long斷duan。


僅僅十幾年，中國盾構機高歌猛進，產品迅速迭代
、升級，已經能夠生產適用各種地質條件、各種項目需求的大型盾構機。目前
，國產盾構機每年出廠台數、擁有量、盾構隧道施工裏程，都是世界第一。


此外，“三十年河東三十年河西”，國產盾構機已占國內90%市場份額。其中有六大王牌軍：鐵建重工、中鐵裝備
、中交天和、上海隧道、三三工業、北方重工。前二者是領頭羊
，但個個創新能力爆表。


4/ 返銷海外


誰都可能沒有想到2001年
，中國中鐵95%基建開發都是進口設備
，光盾構機的投入一年就超50億元。但如今中國已經打了個漂亮的翻身仗：國產盾構機不僅返銷多個國家，而且已占全球2/3市場。


顯然，國產盾構機在崛起過程中，也盯住了海外市場。比如黎巴嫩缺水問題曾特別嚴重
，當地居民維持生活依靠昂貴的桶裝水。2014年，黎巴嫩宣布了工期數年的大貝魯特供水項目
，但施工特別困難。因為引水隧洞隻有3.5米的直徑，全世界那時都沒有量產那麼小的掘進設備。對此
，2015年，中國中鐵成功研製全球最小直徑的岩石隧道掘進機，第二年就發貨運往了黎巴嫩，應用在供水項目中。


在中國設備助力下

，項目中距離最長施工難度最大的2號隧道已於2018年3月貫通

，去年投入使用後
，約160萬人口的用水問題將得到很好解決。準確抓住各國需求，是國產盾構機成功的一大要素。


此外，中國的盾構機性價比更高。比如過去中國花3億元從德國進口一台盾構機，現在就以2億元的價格出口。由於國產盾構機動輒比國外便宜2000萬元以上，國際同類產品價格硬是被拉低了40%。


當然中國盾構機在技術和製造上也不馬虎，而且逐步實現了引領。世界首台馬蹄形盾構、世界最大矩形盾構
、全球首台斜井雙模式TBM
、全球首台永磁電機驅動盾構機……這些領先技術都出自我國。


2018年3月，中交天和研製的“巨龍”超大直徑盾構機順利下線
，直徑達12.12米，後用於中國當年在海外最大公路隧道項目——孟加拉國卡納普裏河底隧道工程，首次打破歐美壟斷海外高端設備局麵。


此外
，2017年，中國盾構機首次打入歐洲市場
，出口俄羅斯時一“去”就是五台。緊接著是土耳其、丹麥
、意大利、法國、澳大利亞、印度等等，總計數十個國家和地區的城市軌道
、引水工程等基建項目。


5/ 結語


經jing過guo十shi多duo年nian探tan索suo與yu開kai發fa，中zhong國guo盾dun構gou機ji已yi從cong任ren人ren宰zai割ge，到dao登deng頂ding世shi界jie前qian列lie。可ke以yi設she想xiang在zai未wei來lai的de超chao級ji工gong程cheng，比bi如ru川chuan藏zang鐵tie路lu或huo者zhe海hai峽xia隧sui道dao
，必bi將jiang需xu要yao專zhuan門men定ding製zhi的de超chao級ji裝zhuang備bei。國guo產chan盾dun構gou機ji將jiang為wei“基建狂魔”奠定新底色。


值得注意的是
，即便國內基本沒有了純進口的盾構機，但國內一些盾構機的核心部件主軸承、減速機尚未完全實現國產化。因此，中國盾構人還需要再接再厲
、攻堅克難，力爭所有關鍵部件都能“拿下”。


曾經有一段時間，國內“造不如買”現象盛行，盾構機這樣的“大國重器”也不例外。幸運的是
，中國人在盾構機上及時調轉船頭，而且推動實現了產業的順利發展。這也讓我國如今少了一個被“卡脖子”的領域。