近日，世界最大直徑高鐵盾構機“領航號”完成刀盤焊接，將投用于崇太長江隧道建設的消息引發(fā)關注。
很多人可能對盾構機并不了解，覺得它離我們生活太遠了。但其實，只要你坐過地鐵，乘過高鐵，開車穿越過隧道，你就已然是盾構機的受益者啦！而這背后是中國盾構機從無到有、從弱到強的逆風翻盤。
盾構機究竟有多好用，是一次性的嗎？逆風翻盤的中國盾構機，究竟憑借什么“賣點”，占領三分之二的國際市場？
盾構機到底有多好用？
盾構機有許多美譽：“鋼鐵穿山甲”“基建土行孫”“地下蛟龍”“地下航母”“工程機械之王”……從這些稱呼我們不難理解，從公路到鐵路，地鐵到水下隧道、水利工程，只要涉及隧道環(huán)節(jié)，都需要盾構機出場，穿山越嶺、過江跨海。
與傳統(tǒng)“鉆爆法”相比，盾構機不但使施工效率提高了3～5倍，而且還很好地提升了施工環(huán)境的安全性。如今，中國盾構機已經“上”可穿喜馬拉雅山，“下”可以穿越長江。
所以，像北京、上海、成都等各大城市的地鐵建設，粵港澳大灣區(qū)等國家級都市圈的基礎設施建設等都離不開盾構機。可以說，沒有盾構機，就沒有我國近二十年飛速發(fā)展的四通八達的鐵路公路網。
如此厲害的基建能手，其實就像一個巨大的、擁有多層刀片的剃須刀。正如其名，盾構機擁有兩部分：盾和構。
盾，即它的刀盤和盾殼，用來挖掘和防護。它靠著強大的推力和鋒利的刀片，將地下土石一點點削鑿出來，這個推力約能達到火箭的二十多倍。再利用內部輸送帶將土石運輸至地面，工人還能同步在里面進行施工而不受影響。
構，就是指盾構機的構筑修建功能。它會在鉆好的“毛坯”隧道內部，自動“貼上水泥磚”（通過注漿來完成混凝土管片貼片），形成堅固的隧道壁。
要完成“盾”“構”，說說容易，可它本身制造起來并非易事。盾構機集機械、電氣、液壓、傳感、信息、力學、導向研究、人工智能等技術于一體，一臺大型盾構機動輒幾層樓高，重幾千噸，零部件上萬個，僅控制系統(tǒng)就有2000多個控制點。因此，盾構機是衡量一個國家制造業(yè)水平的重要標志。
然而這樣一臺制造工藝復雜、附加值高，造價動輒上千萬元，甚至上億元的盾構機，由于項目不同，施工的地質環(huán)境復雜程度不同，每一臺都是“私人定制”款。
中鐵工業(yè)旗下中鐵裝備集團國際事業(yè)部總經理霍磊表示，盾構機屬于“小眾行業(yè) 非標定制”。“盾構機不像挖掘機、裝載機等工程機械裝備應用場景多、需求量大，它的需求量并不是很大，挖隧道本身就是個少見的應用場景。全球每年需求量大概500臺左右。”
“另外，盾構機的生產跟地質狀況結合很緊密，不同的地層需要做針對性的設計。”霍磊表示，地層不同，刀盤配置、驅動配置，包括系統(tǒng)都會不一樣。像近期的“領航號”等，都是根據(jù)每一項工程的不同需求而量身定制的，而且有的項目還不只使用一臺盾構機。
盾構機是一次性的？
私人定制，就意味著價值數(shù)千萬元，甚至上億元的盾構機，用一次就要丟棄了嗎？
盾構機確實屬于高耗損品。這一點其實很好理解，盾構機工作環(huán)境十分復雜，它在把巖石或泥漿掘開時，會經歷高強度的磨損和沖擊。特別是它的“牙齒”，也就是刀具，尤其在巖石特別堅硬、磨損厲害的情況下，一項工程都要換新好幾把。
△盾構機施工內部
此外，刀盤、密封裝置等也需要更換和維護，大多數(shù)盾構機掘進五六公里后，都要進入第一輪大修周期。這也讓盾構機的使用并非易事，且維護成本不菲。
就拿南京揚子江隧道來說，“天和一號”盾構機在掘進過程中，遇到了一段500米的巖層，這段巖石非常堅硬，高強度巖石使盾構機刀具磨損很厲害，最終花了2年時間成功穿越巖層，更是先后更換了各類刀具1000多把。
高強度的磨損，意味著用完后就報廢了嗎？
其實，隨著再制造技術的日益精湛，以及對盾構機技術的深入理解，盾構機“重生”成為可能。霍磊表示，盾構機一般都會做回收再利用，“比如出口的盾構機，當?shù)叵乱粋€項目還不知道要等多久，使用的連續(xù)性沒那么強，而設備的使用壽命又還在，我們會根據(jù)市場規(guī)則，改造后再投入下一個項目”。
目前，我國有不少盾構機再造基地，它們就像是“盾構機4S店”，能夠完成在用盾構機的改制、維修和保養(yǎng)。而“老年”盾構機經翻新再造后，變身成“新戰(zhàn)士”，“而且使用效果非常好”，霍磊如是說。
比如于2008年成功下線的、我國自主研發(fā)的首臺復合式盾構機“中鐵一號”，2017年遇到“巧匠”，從1.0版本升級到4.0版本，性能、結構等方面實現(xiàn)了全面飛升，在鄭州地鐵14號線項目再次立下新功。
再比如中鐵209/210號，于2017年完成新加坡地鐵湯申線的施工建設，它們以過硬的體格和完美的服務，塑造了中國盾構品牌的口碑。2018年被回購回國后，經一番專業(yè)修復，再煥生機，助力福州地鐵建設。
△中鐵209/210號“前生”
△中鐵209/210號“今世”
這種例子還有很多。但盾構機再造絕不是簡單的維修、組裝，而是要全盤考量，應用新材料、新工藝、新技術對其進行修復改造，使其性能、功能、經濟及安全性不低于甚至高于原型新機水平。
霍磊介紹，廢、舊盾構機經再制造達到可再次投入使用的費用，與盾構機耗損、改造程度相關，“但肯定是要比新機劃算很多”。
當然，理論上講，盾構機的再制造可以一直進行下去，但當再造成本過高，以至于相對同規(guī)格新機不再具有性價比高的優(yōu)勢時，就不再進行再制造了。
國際市場占有率70%
中國造盾構機有何賣點？
如此厲害的盾構機，我國無論是在技術水平還是在市場占有率，都已處于世界領先水平。
目前，我國生產的盾構機占全球市場份額約七成，這意味著全球每10臺盾構機就有7臺來自中國，而國內使用的盾構機95%都是國產的。國產盾構機每年出廠臺數(shù)、擁有量、盾構隧道施工里程，都是世界領先。這讓人難以置信，就在十幾年前，我國在盾構機領域幾乎還是一片空白。
我國盾構機究竟有何賣點，讓它在掉隊百年之后，僅用了短短十幾年時間，就能在國際市場中獨占鰲頭？
△2023年12月14日，中鐵工業(yè)旗下中鐵裝備研制的國內首臺大直徑大傾角斜井硬巖掘進機“永寧號”首線貫通。
首先，無“尖”不商。目前，國產盾構機不僅擁有了全系列“中國心”，而且在技術和制造上不斷創(chuàng)新發(fā)展，向世界最大、世界最小、世界首臺發(fā)起沖鋒，掌握了諸多世界首創(chuàng)或先進技術，刷新世界盾構機領域的中國高度。霍磊表示，單是在純技術方面，中國就有十幾項領先世界。技術“尖”讓中國盾構機逐步實現(xiàn)了引領。
世界首臺馬蹄形盾構、世界最大矩形盾構、全球首臺斜井雙模式TBM、全球首臺永磁電機驅動盾構機……這些世界“首臺”“最大”等都出自我國。此外，超大直徑盾構機超長距離不換刀技術、全智能化管片拼裝技術、智慧化遠程安全監(jiān)控管理系統(tǒng)等各種最新技術，也都是我國盾構機“尖”的代表。
△2023年1月6日，世界最大斷面組合式矩形盾構頂管機在中鐵裝備下線。
“我們很注重盾構機的智能化，這讓盾構機掘進速度更快，效率更高。理論上效率能提高30%左右，能耗也可以減少20%左右。”霍磊表示，如今，中國盾構機品種越來越多，功能日益強大：會轉彎、能爬坡、耐極寒……這些“中國品牌”盾構機，正成為暢銷海外的“新國貨”。
中國盾構機的“顏色”，也深受廣大海外客戶歡迎。“歐美國家很注重碳排放的控制，我們的盾構機從原材料采購到加工，再到設備能耗，‘綠色’含量很高。”
此外，服務“尖”也讓中國盾構機廣受歡迎。我國的盾構機制造商不僅提供設備，還提供設備操作培訓、施工指導，以及售后服務等一體化服務。霍磊表示，這屬于一條龍服務。“因為設備比較大，系統(tǒng)也很復雜，操作起來需要一定技能性。所以我們會提供技術培訓和施工指導。”
其次，需求把得準。比如2012年，中國盾構機首次出海。“中鐵50號”盾構機通過針對性設計提升設備性能，提前一個多月完成了馬來西亞一條隧道的貫通，創(chuàng)造了當?shù)囟軜嬍┕ぜo錄，中國造盾構機的海外聲譽由此奠定。
△“中鐵50號”盾構機
再如，2014年黎巴嫩宣布了工期數(shù)年的大貝魯特供水項目，但施工特別困難。因為引水隧洞直徑只有3.5米，全世界當時都沒有量產那么小的盾構機。對此，2015年，中國中鐵成功研制了全球最小直徑的巖石隧道掘進機，第二年就發(fā)貨運往了黎巴嫩，應用在供水項目中。在中國設備助力下，該項目兩年左右時間投入了使用。
“中國很大，從南到北，從東到西，地層狀況都不一樣，就像一個非常大的地質博物館，這是咱們一個非常大的優(yōu)勢。”霍磊笑道，“我們的盾構機在很多地層都使用過，積累了非常豐富的經驗。這對于什么樣的地層需要什么樣的設備，如何設計能減少故障率，都有非常大的積極作用。在其他國家提出訂購需求時，我們基本能滿足，而且盾構機使用效果很好。”
中國盾構機從各國實際需求出發(fā)，逐漸發(fā)展出了“人無我有，人有我優(yōu)”的新技術，精準抓住各國不同需求，可以說是中國盾構機成功的一大要素。
△2019年12月4日，中鐵工業(yè)旗下中鐵裝備出口法國的盾構機順利下線。而法國正是盾構機的發(fā)源地。
另外，價格也是真的“香”。中國最初使用的兩臺盾構機，是花了近7億元從德國進口的，而隨著中國盾構機的發(fā)展，國際市場上盾構機的價格也在往下走。中國盾構機不但質量好，而且價格“香”。
之所以有底氣定低價，非常重要的一個原因是，我國多年來相繼突破盾構機核心零部件關鍵技術，盾構機上下游產業(yè)鏈十分完備，實現(xiàn)了全鏈條協(xié)同發(fā)展。從基礎材料、元器件，到關鍵部件，再到整機，串珠成鏈，目前我國盾構機的上下游企業(yè)已有上千家，河南鄭州等地還形成了盾構裝備產業(yè)集群。這大大提高了我國盾構機生產效率，降低了成本。
“價格優(yōu)勢，也是我們的一大優(yōu)勢。目前，盾構機領域基本上已經形成了完全競爭市場，定價主要靠市場。”霍磊說，現(xiàn)在我們定價有的比其他國家的還要高，從客戶角度來說，你能更好地解決施工過程中的重大難點，貴也得買，“我們有這種底氣”。
最后，“帶妝”工作，是“中國制造”的行走名片。在涂裝上，中國的盾構機設計中加入了獨特的文化特點，讓“工程機械之王”這個“鋼鐵硬漢”看起來還有點可愛：涂裝“瑞龍”“祥云”的“甬舟號”；畫上“牡丹”的“牡丹13號”；加入熊貓元素的“錦繡號”、廣東醒獅元素的“深江1號”；涂裝“龍鯉”元素的“東湖號”……
△“甬舟號”
△“牡丹13號”
△“京華號”
△“深江1號”
△“中鐵1100號”
而出口的也不遜色。出口到意大利的盾構機涂裝了意大利國旗色，上面的老鷹和大象分別代表兩個城市——帕拉莫和卡塔尼亞；出口秘魯?shù)亩軜嫏C還加上了秘魯國花向日葵……
△今年年初，出口意大利的盾構機。
△出口巴西的盾構機，這也是我國出口南美最大直徑的盾構機。
這些盾構機不僅顏值高，還體現(xiàn)了中國制造的用心，處處彰顯了中國風范和文化底蘊。
“其實說到底，還是靠技術。只要技術夠先進，在價格上就有話語權，在市場上就有競爭力。只要咱技術在、配置在、性能在，不怕沒人買。”霍磊表示，未來，我們還面臨一些挑戰(zhàn)，比如有些長、大隧道挖掘過程中，盾構機怎樣高效安全的掘進目前還是難點等。
從無到有，從有到優(yōu)，從優(yōu)到強，中國盾構機一路掘進，逆襲成享譽世界的中國品牌，憑借一身本領，在國際市場站穩(wěn)腳跟。
而這正如一代代中國工程師所希冀的那樣：“造中國人自己的盾構，造中國最好的盾構，造世界最好的盾構。”
來源丨央視新聞客戶端
監(jiān)制丨李浙
主編丨王興棟
撰稿丨史萌
校對丨高少卓
鳴謝丨中鐵工業(yè) 中鐵裝備
責任編輯：林紅
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