近日，世界最大直徑高鐵盾構(gòu)機(jī)“領(lǐng)航號(hào)”完成刀盤(pán)焊接，將投用于崇太長(zhǎng)江隧道建設(shè)的消息引發(fā)關(guān)注。
很多人可能對(duì)盾構(gòu)機(jī)并不了解，覺(jué)得它離我們生活太遠(yuǎn)了。但其實(shí)，只要你坐過(guò)地鐵，乘過(guò)高鐵，開(kāi)車(chē)穿越過(guò)隧道，你就已然是盾構(gòu)機(jī)的受益者啦！而這背后是中國(guó)盾構(gòu)機(jī)從無(wú)到有、從弱到強(qiáng)的逆風(fēng)翻盤(pán)。
盾構(gòu)機(jī)究竟有多好用，是一次性的嗎？逆風(fēng)翻盤(pán)的中國(guó)盾構(gòu)機(jī)，究竟憑借什么“賣(mài)點(diǎn)”，占領(lǐng)三分之二的國(guó)際市場(chǎng)？
盾構(gòu)機(jī)到底有多好用？
盾構(gòu)機(jī)有許多美譽(yù)：“鋼鐵穿山甲”“基建土行孫”“地下蛟龍”“地下航母”“工程機(jī)械之王”……從這些稱(chēng)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(gòu)機(jī)出場(chǎng)，穿山越嶺、過(guò)江跨海。
與傳統(tǒng)“鉆爆法”相比，盾構(gòu)機(jī)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(guó)盾構(gòu)機(jī)已經(jīng)“上”可穿喜馬拉雅山，“下”可以穿越長(zhǎng)江。
所以，像北京、上海、成都等各大城市的地鐵建設(shè)，粵港澳大灣區(qū)等國(guó)家級(jí)都市圈的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等都離不開(kāi)盾構(gòu)機(jī)。可以說(shuō)，沒(méi)有盾構(gòu)機(jī)，就沒(méi)有我國(guó)近二十年飛速發(fā)展的四通八達(dá)的鐵路公路網(wǎng)。
如此厲害的基建能手，其實(shí)就像一個(gè)巨大的、擁有多層刀片的剃須刀。正如其名，盾構(gòu)機(jī)擁有兩部分：盾和構(gòu)。
盾，即它的刀盤(pán)和盾殼，用來(lái)挖掘和防護(hù)。它靠著強(qiáng)大的推力和鋒利的刀片，將地下土石一點(diǎn)點(diǎn)削鑿出來(lái)，這個(gè)推力約能達(dá)到火箭的二十多倍。再利用內(nèi)部輸送帶將土石運(yùn)輸至地面，工人還能同步在里面進(jìn)行施工而不受影響。
構(gòu)，就是指盾構(gòu)機(jī)的構(gòu)筑修建功能。它會(huì)在鉆好的“毛坯”隧道內(nèi)部，自動(dòng)“貼上水泥磚”（通過(guò)注漿來(lái)完成混凝土管片貼片），形成堅(jiān)固的隧道壁。
要完成“盾”“構(gòu)”，說(shuō)說(shuō)容易，可它本身制造起來(lái)并非易事。盾構(gòu)機(jī)集機(jī)械、電氣、液壓、傳感、信息、力學(xué)、導(dǎo)向研究、人工智能等技術(shù)于一體，一臺(tái)大型盾構(gòu)機(jī)動(dòng)輒幾層樓高，重幾千噸，零部件上萬(wàn)個(gè)，僅控制系統(tǒng)就有2000多個(gè)控制點(diǎn)。因此，盾構(gòu)機(jī)是衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平的重要標(biāo)志。
然而這樣一臺(tái)制造工藝復(fù)雜、附加值高，造價(jià)動(dòng)輒上千萬(wàn)元，甚至上億元的盾構(gòu)機(jī)，由于項(xiàng)目不同，施工的地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜程度不同，每一臺(tái)都是“私人定制”款。
中鐵工業(yè)旗下中鐵裝備集團(tuán)國(guó)際事業(yè)部總經(jīng)理霍磊表示，盾構(gòu)機(jī)屬于“小眾行業(yè) 非標(biāo)定制”。“盾構(gòu)機(jī)不像挖掘機(jī)、裝載機(jī)等工程機(jī)械裝備應(yīng)用場(chǎng)景多、需求量大，它的需求量并不是很大，挖隧道本身就是個(gè)少見(jiàn)的應(yīng)用場(chǎng)景。全球每年需求量大概500臺(tái)左右。”
“另外，盾構(gòu)機(jī)的生產(chǎn)跟地質(zhì)狀況結(jié)合很緊密，不同的地層需要做針對(duì)性的設(shè)計(jì)。”霍磊表示，地層不同，刀盤(pán)配置、驅(qū)動(dòng)配置，包括系統(tǒng)都會(huì)不一樣。像近期的“領(lǐng)航號(hào)”等，都是根據(jù)每一項(xiàng)工程的不同需求而量身定制的，而且有的項(xiàng)目還不只使用一臺(tái)盾構(gòu)機(jī)。
盾構(gòu)機(jī)是一次性的？
私人定制，就意味著價(jià)值數(shù)千萬(wàn)元，甚至上億元的盾構(gòu)機(jī)，用一次就要丟棄了嗎？
盾構(gòu)機(jī)確實(shí)屬于高耗損品。這一點(diǎn)其實(shí)很好理解，盾構(gòu)機(jī)工作環(huán)境十分復(fù)雜，它在把巖石或泥漿掘開(kāi)時(shí)，會(huì)經(jīng)歷高強(qiáng)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(jiān)硬、磨損厲害的情況下，一項(xiàng)工程都要換新好幾把。
△盾構(gòu)機(jī)施工內(nèi)部
此外，刀盤(pán)、密封裝置等也需要更換和維護(hù)，大多數(shù)盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)五六公里后，都要進(jìn)入第一輪大修周期。這也讓盾構(gòu)機(jī)的使用并非易事，且維護(hù)成本不菲。
就拿南京揚(yáng)子江隧道來(lái)說(shuō)，“天和一號(hào)”盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)過(guò)程中，遇到了一段500米的巖層，這段巖石非常堅(jiān)硬，高強(qiáng)度巖石使盾構(gòu)機(jī)刀具磨損很厲害，最終花了2年時(shí)間成功穿越巖層，更是先后更換了各類(lèi)刀具1000多把。
高強(qiáng)度的磨損，意味著用完后就報(bào)廢了嗎？
其實(shí)，隨著再制造技術(shù)的日益精湛，以及對(duì)盾構(gòu)機(jī)技術(shù)的深入理解，盾構(gòu)機(jī)“重生”成為可能。霍磊表示，盾構(gòu)機(jī)一般都會(huì)做回收再利用，“比如出口的盾構(gòu)機(jī)，當(dāng)?shù)叵乱粋€(gè)項(xiàng)目還不知道要等多久，使用的連續(xù)性沒(méi)那么強(qiáng)，而設(shè)備的使用壽命又還在，我們會(huì)根據(jù)市場(chǎng)規(guī)則，改造后再投入下一個(gè)項(xiàng)目”。
目前，我國(guó)有不少盾構(gòu)機(jī)再造基地，它們就像是“盾構(gòu)機(jī)4S店”，能夠完成在用盾構(gòu)機(jī)的改制、維修和保養(yǎng)。而“老年”盾構(gòu)機(jī)經(jīng)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(shuō)。
比如于2008年成功下線(xiàn)的、我國(guó)自主研發(fā)的首臺(tái)復(fù)合式盾構(gòu)機(jī)“中鐵一號(hào)”，2017年遇到“巧匠”，從1.0版本升級(jí)到4.0版本，性能、結(jié)構(gòu)等方面實(shí)現(xiàn)了全面飛升，在鄭州地鐵14號(hào)線(xiàn)項(xiàng)目再次立下新功。
再比如中鐵209/210號(hào)，于2017年完成新加坡地鐵湯申線(xiàn)的施工建設(shè)，它們以過(guò)硬的體格和完美的服務(wù)，塑造了中國(guó)盾構(gòu)品牌的口碑。2018年被回購(gòu)回國(guó)后，經(jīng)一番專(zhuān)業(yè)修復(fù)，再煥生機(jī)，助力福州地鐵建設(shè)。
△中鐵209/210號(hào)“前生”
△中鐵209/210號(hào)“今世”
這種例子還有很多。但盾構(gòu)機(jī)再造絕不是簡(jiǎn)單的維修、組裝，而是要全盤(pán)考量，應(yīng)用新材料、新工藝、新技術(shù)對(duì)其進(jìn)行修復(fù)改造，使其性能、功能、經(jīng)濟(jì)及安全性不低于甚至高于原型新機(jī)水平。
霍磊介紹，廢、舊盾構(gòu)機(jī)經(jīng)再制造達(dá)到可再次投入使用的費(fèi)用，與盾構(gòu)機(jī)耗損、改造程度相關(guān)，“但肯定是要比新機(jī)劃算很多”。
當(dāng)然，理論上講，盾構(gòu)機(jī)的再制造可以一直進(jìn)行下去，但當(dāng)再造成本過(guò)高，以至于相對(duì)同規(guī)格新機(jī)不再具有性?xún)r(jià)比高的優(yōu)勢(shì)時(shí)，就不再進(jìn)行再制造了。
國(guó)際市場(chǎng)占有率70%
中國(guó)造盾構(gòu)機(jī)有何賣(mài)點(diǎn)？
如此厲害的盾構(gòu)機(jī)，我國(guó)無(wú)論是在技術(shù)水平還是在市場(chǎng)占有率，都已處于世界領(lǐng)先水平。
目前，我國(guó)生產(chǎn)的盾構(gòu)機(jī)占全球市場(chǎng)份額約七成，這意味著全球每10臺(tái)盾構(gòu)機(jī)就有7臺(tái)來(lái)自中國(guó)，而國(guó)內(nèi)使用的盾構(gòu)機(jī)95%都是國(guó)產(chǎn)的。國(guó)產(chǎn)盾構(gòu)機(jī)每年出廠(chǎng)臺(tái)數(shù)、擁有量、盾構(gòu)隧道施工里程，都是世界領(lǐng)先。這讓人難以置信，就在十幾年前，我國(guó)在盾構(gòu)機(jī)領(lǐng)域幾乎還是一片空白。
我國(guó)盾構(gòu)機(jī)究竟有何賣(mài)點(diǎn)，讓它在掉隊(duì)百年之后，僅用了短短十幾年時(shí)間，就能在國(guó)際市場(chǎng)中獨(dú)占鰲頭？
△2023年12月14日，中鐵工業(yè)旗下中鐵裝備研制的國(guó)內(nèi)首臺(tái)大直徑大傾角斜井硬巖掘進(jìn)機(jī)“永寧號(hào)”首線(xiàn)貫通。
首先，無(wú)“尖”不商。目前，國(guó)產(chǎn)盾構(gòu)機(jī)不僅擁有了全系列“中國(guó)心”，而且在技術(shù)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(tái)發(fā)起沖鋒，掌握了諸多世界首創(chuàng)或先進(jìn)技術(shù)，刷新世界盾構(gòu)機(jī)領(lǐng)域的中國(guó)高度。霍磊表示，單是在純技術(shù)方面，中國(guó)就有十幾項(xiàng)領(lǐng)先世界。技術(shù)“尖”讓中國(guó)盾構(gòu)機(jī)逐步實(shí)現(xiàn)了引領(lǐng)。
世界首臺(tái)馬蹄形盾構(gòu)、世界最大矩形盾構(gòu)、全球首臺(tái)斜井雙模式TBM、全球首臺(tái)永磁電機(jī)驅(qū)動(dòng)盾構(gòu)機(jī)……這些世界“首臺(tái)”“最大”等都出自我國(guó)。此外，超大直徑盾構(gòu)機(jī)超長(zhǎng)距離不換刀技術(shù)、全智能化管片拼裝技術(shù)、智慧化遠(yuǎn)程安全監(jiān)控管理系統(tǒng)等各種最新技術(shù)，也都是我國(guó)盾構(gòu)機(jī)“尖”的代表。
△2023年1月6日，世界最大斷面組合式矩形盾構(gòu)頂管機(jī)在中鐵裝備下線(xiàn)。
“我們很注重盾構(gòu)機(jī)的智能化，這讓盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)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(guó)盾構(gòu)機(jī)品種越來(lái)越多，功能日益強(qiáng)大：會(huì)轉(zhuǎn)彎、能爬坡、耐極寒……這些“中國(guó)品牌”盾構(gòu)機(jī)，正成為暢銷(xiāo)海外的“新國(guó)貨”。
中國(guó)盾構(gòu)機(jī)的“顏色”，也深受廣大海外客戶(hù)歡迎。“歐美國(guó)家很注重碳排放的控制，我們的盾構(gòu)機(jī)從原材料采購(gòu)到加工，再到設(shè)備能耗，‘綠色’含量很高。”
此外，服務(wù)“尖”也讓中國(guó)盾構(gòu)機(jī)廣受歡迎。我國(guó)的盾構(gòu)機(jī)制造商不僅提供設(shè)備，還提供設(shè)備操作培訓(xùn)、施工指導(dǎo)，以及售后服務(wù)等一體化服務(wù)。霍磊表示，這屬于一條龍服務(wù)。“因?yàn)樵O(shè)備比較大，系統(tǒng)也很復(fù)雜，操作起來(lái)需要一定技能性。所以我們會(huì)提供技術(shù)培訓(xùn)和施工指導(dǎo)。”
其次，需求把得準(zhǔn)。比如2012年，中國(guó)盾構(gòu)機(jī)首次出海。“中鐵50號(hào)”盾構(gòu)機(jī)通過(guò)針對(duì)性設(shè)計(jì)提升設(shè)備性能，提前一個(gè)多月完成了馬來(lái)西亞一條隧道的貫通，創(chuàng)造了當(dāng)?shù)囟軜?gòu)施工紀(jì)錄，中國(guó)造盾構(gòu)機(jī)的海外聲譽(yù)由此奠定。
△“中鐵50號(hào)”盾構(gòu)機(jī)
再如，2014年黎巴嫩宣布了工期數(shù)年的大貝魯特供水項(xiàng)目，但施工特別困難。因?yàn)橐矶粗睆街挥?.5米，全世界當(dāng)時(shí)都沒(méi)有量產(chǎn)那么小的盾構(gòu)機(jī)。對(duì)此，2015年，中國(guó)中鐵成功研制了全球最小直徑的巖石隧道掘進(jìn)機(jī)，第二年就發(fā)貨運(yùn)往了黎巴嫩，應(yīng)用在供水項(xiàng)目中。在中國(guó)設(shè)備助力下，該項(xiàng)目?jī)赡曜笥視r(shí)間投入了使用。
“中國(guó)很大，從南到北，從東到西，地層狀況都不一樣，就像一個(gè)非常大的地質(zhì)博物館，這是咱們一個(gè)非常大的優(yōu)勢(shì)。”霍磊笑道，“我們的盾構(gòu)機(jī)在很多地層都使用過(guò)，積累了非常豐富的經(jīng)驗(yàn)。這對(duì)于什么樣的地層需要什么樣的設(shè)備，如何設(shè)計(jì)能減少故障率，都有非常大的積極作用。在其他國(guó)家提出訂購(gòu)需求時(shí)，我們基本能滿(mǎn)足，而且盾構(gòu)機(jī)使用效果很好。”
中國(guó)盾構(gòu)機(jī)從各國(guó)實(shí)際需求出發(fā)，逐漸發(fā)展出了“人無(wú)我有，人有我優(yōu)”的新技術(shù)，精準(zhǔn)抓住各國(guó)不同需求，可以說(shuō)是中國(guó)盾構(gòu)機(jī)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(guó)的盾構(gòu)機(jī)順利下線(xiàn)。而法國(guó)正是盾構(gòu)機(jī)的發(fā)源地。
另外，價(jià)格也是真的“香”。中國(guó)最初使用的兩臺(tái)盾構(gòu)機(jī)，是花了近7億元從德國(guó)進(jìn)口的，而隨著中國(guó)盾構(gòu)機(jī)的發(fā)展，國(guó)際市場(chǎng)上盾構(gòu)機(jī)的價(jià)格也在往下走。中國(guó)盾構(gòu)機(jī)不但質(zhì)量好，而且價(jià)格“香”。
之所以有底氣定低價(jià)，非常重要的一個(gè)原因是，我國(guó)多年來(lái)相繼突破盾構(gòu)機(jī)核心零部件關(guān)鍵技術(shù)，盾構(gòu)機(jī)上下游產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)滞陚洌瑢?shí)現(xiàn)了全鏈條協(xié)同發(fā)展。從基礎(chǔ)材料、元器件，到關(guān)鍵部件，再到整機(jī)，串珠成鏈，目前我國(guó)盾構(gòu)機(jī)的上下游企業(yè)已有上千家，河南鄭州等地還形成了盾構(gòu)裝備產(chǎn)業(yè)集群。這大大提高了我國(guó)盾構(gòu)機(jī)生產(chǎn)效率，降低了成本。
“價(jià)格優(yōu)勢(shì)，也是我們的一大優(yōu)勢(shì)。目前，盾構(gòu)機(jī)領(lǐng)域基本上已經(jīng)形成了完全競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)，定價(jià)主要靠市場(chǎng)。”霍磊說(shuō)，現(xiàn)在我們定價(jià)有的比其他國(guó)家的還要高，從客戶(hù)角度來(lái)說(shuō)，你能更好地解決施工過(guò)程中的重大難點(diǎn)，貴也得買(mǎi)，“我們有這種底氣”。
最后，“帶妝”工作，是“中國(guó)制造”的行走名片。在涂裝上，中國(guó)的盾構(gòu)機(jī)設(shè)計(jì)中加入了獨(dú)特的文化特點(diǎn)，讓“工程機(jī)械之王”這個(gè)“鋼鐵硬漢”看起來(lái)還有點(diǎn)可愛(ài)：涂裝“瑞龍”“祥云”的“甬舟號(hào)”；畫(huà)上“牡丹”的“牡丹13號(hào)”；加入熊貓?jiān)氐摹板\繡號(hào)”、廣東醒獅元素的“深江1號(hào)”；涂裝“龍鯉”元素的“東湖號(hào)”……
△“甬舟號(hào)”
△“牡丹13號(hào)”
△“京華號(hào)”
△“深江1號(hào)”
△“中鐵1100號(hào)”
而出口的也不遜色。出口到意大利的盾構(gòu)機(jī)涂裝了意大利國(guó)旗色，上面的老鷹和大象分別代表兩個(gè)城市——帕拉莫和卡塔尼亞；出口秘魯?shù)亩軜?gòu)機(jī)還加上了秘魯國(guó)花向日葵……
△今年年初，出口意大利的盾構(gòu)機(jī)。
△出口巴西的盾構(gòu)機(jī)，這也是我國(guó)出口南美最大直徑的盾構(gòu)機(jī)。
這些盾構(gòu)機(jī)不僅顏值高，還體現(xiàn)了中國(guó)制造的用心，處處彰顯了中國(guó)風(fēng)范和文化底蘊(yùn)。
“其實(shí)說(shuō)到底，還是靠技術(shù)。只要技術(shù)夠先進(jìn)，在價(jià)格上就有話(huà)語(yǔ)權(quán)，在市場(chǎng)上就有競(jìng)爭(zhēng)力。只要咱技術(shù)在、配置在、性能在，不怕沒(méi)人買(mǎi)。”霍磊表示，未來(lái)，我們還面臨一些挑戰(zhàn)，比如有些長(zhǎng)、大隧道挖掘過(guò)程中，盾構(gòu)機(jī)怎樣高效安全的掘進(jìn)目前還是難點(diǎn)等。
從無(wú)到有，從有到優(yōu)，從優(yōu)到強(qiáng)，中國(guó)盾構(gòu)機(jī)一路掘進(jìn)，逆襲成享譽(yù)世界的中國(guó)品牌，憑借一身本領(lǐng)，在國(guó)際市場(chǎng)站穩(wěn)腳跟。
而這正如一代代中國(guó)工程師所希冀的那樣：“造中國(guó)人自己的盾構(gòu)，造中國(guó)最好的盾構(gòu)，造世界最好的盾構(gòu)。”
來(lái)源丨央視新聞客戶(hù)端
監(jiān)制丨李浙
主編丨王興棟
撰稿丨史萌
校對(duì)丨高少卓
鳴謝丨中鐵工業(yè) 中鐵裝備
責(zé)任編輯：林紅
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