近日，世界最大直徑高鐵盾構(gòu)機(jī)“領(lǐng)航號”完成刀盤焊接，將投用于崇太長江隧道建設(shè)的消息引發(fā)關(guān)注。
很多人可能對盾構(gòu)機(jī)并不了解，覺得它離我們生活太遠(yuǎn)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(gòu)機(jī)的受益者啦！而這背后是中國盾構(gòu)機(jī)從無到有、從弱到強(qiáng)的逆風(fēng)翻盤。
盾構(gòu)機(jī)究竟有多好用，是一次性的嗎？逆風(fēng)翻盤的中國盾構(gòu)機(jī)，究竟憑借什么“賣點(diǎn)”，占領(lǐng)三分之二的國際市場？
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，穿山越嶺、過江跨海。
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，中國盾構(gòu)機(jī)已經(jīng)“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(shè)，粵港澳大灣區(qū)等國家級都市圈的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等都離不開盾構(gòu)機(jī)。可以說，沒有盾構(gòu)機(jī)，就沒有我國近二十年飛速發(fā)展的四通八達(dá)的鐵路公路網(wǎng)。
如此厲害的基建能手，其實就像一個巨大的、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，即它的刀盤和盾殼，用來挖掘和防護(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，這個推力約能達(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。它會在鉆好的“毛坯”隧道內(nèi)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(gòu)”，說說容易，可它本身制造起來并非易事。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，一臺大型盾構(gòu)機(jī)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(diǎn)。因此，盾構(gòu)機(jī)是衡量一個國家制造業(yè)水平的重要標(biāo)志。
然而這樣一臺制造工藝復(fù)雜、附加值高，造價動輒上千萬元，甚至上億元的盾構(gòu)機(jī)，由于項目不同，施工的地質(zhì)環(huán)境復(fù)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(tuán)國際事業(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(yīng)用場景。全球每年需求量大概500臺左右。”
“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性的設(shè)計。”霍磊表示，地層不同，刀盤配置、驅(qū)動配置，包括系統(tǒng)都會不一樣。像近期的“領(lǐng)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(gòu)機(jī)。
盾構(gòu)機(jī)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(gòu)機(jī)，用一次就要丟棄了嗎？
盾構(gòu)機(jī)確實屬于高耗損品。這一點(diǎn)其實很好理解，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時，會經(jīng)歷高強(qiáng)度的磨損和沖擊。特別是它的“牙齒”，也就是刀具，尤其在巖石特別堅硬、磨損厲害的情況下，一項工程都要換新好幾把。
△盾構(gòu)機(jī)施工內(nèi)部
此外，刀盤、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)子江隧道來說，“天和一號”盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)過程中，遇到了一段500米的巖層，這段巖石非常堅硬，高強(qiáng)度巖石使盾構(gòu)機(jī)刀具磨損很厲害，最終花了2年時間成功穿越巖層，更是先后更換了各類刀具1000多把。
高強(qiáng)度的磨損，意味著用完后就報廢了嗎？
其實，隨著再制造技術(shù)的日益精湛，以及對盾構(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)一般都會做回收再利用，“比如出口的盾構(gòu)機(jī)，當(dāng)?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(qiáng)，而設(shè)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(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。
比如于2008年成功下線的、我國自主研發(fā)的首臺復(fù)合式盾構(gòu)機(jī)“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(jié)構(gòu)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(shè)，它們以過硬的體格和完美的服務(wù)，塑造了中國盾構(gòu)品牌的口碑。2018年被回購回國后，經(jīng)一番專業(yè)修復(fù)，再煥生機(jī)，助力福州地鐵建設(shè)。
△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(gòu)機(jī)再造絕不是簡單的維修、組裝，而是要全盤考量，應(yīng)用新材料、新工藝、新技術(shù)對其進(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)再造成本過高，以至于相對同規(guī)格新機(jī)不再具有性價比高的優(yōu)勢時，就不再進(jìn)行再制造了。
國際市場占有率70%
中國造盾構(gòu)機(jī)有何賣點(diǎn)？
如此厲害的盾構(gòu)機(jī)，我國無論是在技術(shù)水平還是在市場占有率，都已處于世界領(lǐng)先水平。
目前，我國生產(chǎn)的盾構(gòu)機(jī)占全球市場份額約七成，這意味著全球每10臺盾構(gòu)機(jī)就有7臺來自中國，而國內(nèi)使用的盾構(gòu)機(jī)95%都是國產(chǎn)的。國產(chǎn)盾構(gòu)機(jī)每年出廠臺數(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，我國在盾構(gòu)機(jī)領(lǐng)域幾乎還是一片空白。
我國盾構(gòu)機(jī)究竟有何賣點(diǎn)，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(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內(nèi)首臺大直徑大傾角斜井硬巖掘進(jìn)機(jī)“永寧號”首線貫通。
首先，無“尖”不商。目前，國產(chǎn)盾構(gòu)機(jī)不僅擁有了全系列“中國心”，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)域的中國高度。霍磊表示，單是在純技術(shù)方面，中國就有十幾項領(lǐng)先世界。技術(shù)“尖”讓中國盾構(gòu)機(jī)逐步實現(xiàn)了引領(lǐng)。
世界首臺馬蹄形盾構(gòu)、世界最大矩形盾構(gòu)、全球首臺斜井雙模式TBM、全球首臺永磁電機(jī)驅(qū)動盾構(gòu)機(jī)……這些世界“首臺”“最大”等都出自我國。此外，超大直徑盾構(gòu)機(jī)超長距離不換刀技術(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。
“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，中國盾構(gòu)機(jī)品種越來越多，功能日益強(qiáng)大：會轉(zhuǎn)彎、能爬坡、耐極寒……這些“中國品牌”盾構(gòu)機(jī)，正成為暢銷海外的“新國貨”。
中國盾構(gòu)機(jī)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(gòu)機(jī)從原材料采購到加工，再到設(shè)備能耗，‘綠色’含量很高。”
此外，服務(wù)“尖”也讓中國盾構(gòu)機(jī)廣受歡迎。我國的盾構(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)。“因為設(shè)備比較大，系統(tǒng)也很復(fù)雜，操作起來需要一定技能性。所以我們會提供技術(shù)培訓(xùn)和施工指導(dǎo)。”
其次，需求把得準(zhǔn)。比如2012年，中國盾構(gòu)機(jī)首次出海。“中鐵50號”盾構(gòu)機(jī)通過針對性設(shè)計提升設(shè)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(dāng)?shù)囟軜?gòu)施工紀(jì)錄，中國造盾構(gòu)機(jī)的海外聲譽(yù)由此奠定。
△“中鐵50號”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(dāng)時都沒有量產(chǎn)那么小的盾構(gòu)機(jī)。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(jìn)機(jī)，第二年就發(fā)貨運(yùn)往了黎巴嫩，應(yīng)用在供水項目中。在中國設(shè)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(zhì)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(gòu)機(jī)在很多地層都使用過，積累了非常豐富的經(jīng)驗。這對于什么樣的地層需要什么樣的設(shè)備，如何設(shè)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(gòu)機(jī)使用效果很好。”
中國盾構(gòu)機(jī)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(shù)，精準(zhǔn)抓住各國不同需求，可以說是中國盾構(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的盾構(gòu)機(jī)順利下線。而法國正是盾構(gòu)機(jī)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(gòu)機(jī)，是花了近7億元從德國進(jìn)口的，而隨著中國盾構(gòu)機(jī)的發(fā)展，國際市場上盾構(gòu)機(jī)的價格也在往下走。中國盾構(gòu)機(jī)不但質(zhì)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(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)滞陚洌瑢崿F(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。這大大提高了我國盾構(gòu)機(jī)生產(chǎn)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(gòu)機(jī)領(lǐng)域基本上已經(jīng)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(diǎn)，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(gòu)機(jī)設(shè)計中加入了獨(dú)特的文化特點(diǎn)，讓“工程機(jī)械之王”這個“鋼鐵硬漢”看起來還有點(diǎn)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(gòu)機(jī)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?gòu)機(jī)還加上了秘魯國花向日葵……
△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)了中國制造的用心，處處彰顯了中國風(fēng)范和文化底蘊(yùn)。
“其實說到底，還是靠技術(shù)。只要技術(shù)夠先進(jìn)，在價格上就有話語權(quán)，在市場上就有競爭力。只要咱技術(shù)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(gòu)機(jī)怎樣高效安全的掘進(jìn)目前還是難點(diǎn)等。
從無到有，從有到優(yōu)，從優(yōu)到強(qiáng)，中國盾構(gòu)機(jī)一路掘進(jìn)，逆襲成享譽(yù)世界的中國品牌，憑借一身本領(lǐng)，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(gòu)，造中國最好的盾構(gòu)，造世界最好的盾構(gòu)。”
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(zé)任編輯：林紅
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