苏州桐泾路被当地人称为“超级断头路”，两公里的路程内分布着万顺楼、报恩禅寺等古建筑构成的国家AAAA级山塘历史文化街区，中间有河流穿越，此外还要无缝衔接运行中的沪宁城际高铁、京沪铁路、北环快速路等重大风险点，这些重大难点汇集于此，成就了这项工程“世界级难题”的威名，一时之间令“基建狂魔”都束手无策，而这一搁置就是十几年。
2020年10月26日，由中铁十四局与铁建重工联合研发的国产“姑苏号”大直径盾构机的刀盘缓缓转动，搁置了十多年的断头路开始了穿越之旅。施工方要在地下完成世界施工建设史上大盾构穿越运营高铁的“最难案例”。
2021年初，“姑苏号”盾构机顺利穿越沪宁城际和京沪两条铁路，打通“断头路”——桐泾路北延最关键的两大技术难点顺利攻克，横亘在苏州城区十多年之久的世界“最难案例”，也即将在2022年建成通车。
中国是世界上隧道及地下工程规模最大、数量最多、地质条件和结构形式最复杂、修建技术发展速度最快的国家，目前我国90%以上的地铁都是采用盾构法施工，此外，通过黄河、长江等大河的隧道也大都是采用盾构法施工，盾构机已经成为隧道与地下工程施工过程中必不可少的设备，被称为“工程机械之王”，有着“地下蛟龙”的美誉。
目前，以中铁装备和铁建重工为代表，以及中交天和、辽宁三三重工、上海隧道股份、北方重工等一批实力雄厚的企业组成的国产盾构机矩阵，从打破国外技术垄断到全球领先，仅用了十几年的时间完成了国产盾构机从无到有、从有到优、从优到强的逆袭历程。数据显示，截至到2019年我国盾构机产量约为640台，同比增加60台;需求量约为502台，同比增加40台。近两年，国产盾构机的发展愈发迅速，截至目前，国产盾构机已占据全球三分之二的市场份额，在国内市场的占有率超过90%。
谁能想到仅仅十几年前，情况却还是截然相反。
先天落后
国产盾构机的崛起之路
直到2008年，由中铁工程装备集团(以下简称“中铁装备”)研发生产的中国首台具有自主知识产权的复合式土压平衡盾构机“中铁1号”下线，中国这才告别了完全依靠“洋盾构”的局面。而当时，进口盾构机仍然占我国市场的85%左右，其中德国海瑞克占据70%以上，日本三菱重工及德国维尔特也有一定占比。
中国盾构机起步远远晚于欧美及日本等国家，以致于关键技术被国外垄断，国内市场长期高度依赖进口设备，导致价格昂贵、沟通低效、维修困难、技术封锁等问题层次不穷，严重影响着中国基建的效率和发展。相关部门和行业人士深刻意识到中国必须要做自己的盾构机。
2002年，科技部高新司把盾构机列入“863”计划;2007年科技部基础司也将掘进装备的基础研究列入了“973”计划。在国家专项资金支持，央企、国企牵头下，中国科研院所同多家企业，从基本原理的技术链层面，到实际应用的产业链层面协同作战，共克时艰，中国盾构机的设计和制造进入全面推进阶段。
盾构机全景图
2002年，中铁装备在河南新乡建成了盾构产业化基地。在国家“863”计划的支持下，研发团队相继在盾构机技术上取得了重大突破。从引进到自己造，研发团队用了8年时间，2008年终于结下“中铁1号”的硕果。
中铁1号盾构机下线
2009，中铁装备开始了盾构机产业化的征程。在研究了日本、德国、法国、加拿大等国家的设备后，根据实际情况，技术团队设计出了盾构机在不同地质条件下工作的应对方案。最终攻克了超大直径、超小直径、极限工况下的装备设计、制造等关键技术，成功研制了一大批称得上世界首台或国内首台的产品。
2013年，中铁装备研制出了当时世界最大的矩形盾构机，2014年，矩形盾构成功应用于新加坡地铁项目，成为国产异形掘进机走向海外的首个成功案例。2015年，中铁装备研制出了硬岩掘进机，让我国在硬岩掘进机领域进入世界前列……
2020年9月29日，中国中铁自主研制的第1000台盾构机在郑州下线。这一天，车间标语“造中国人自己的盾构，造中国最好的盾构，造世界最好的盾构”显得格外醒目。
在盾构机领域，铁建重工是另一支大放异彩的主力军。2010年，铁建重工自主研制出国产化率达87%的首台土压平衡盾构机，令“洋盾机”的市场价下降30%;2013年研制的全球首台煤矿斜井TBM下线，开创了盾构机在煤矿领域应用的先河;同年研制国内首台敞开式全断面隧道硬岩掘进机，为吉林引松供水工程提供重大装备支持;2014年研制出国内首台超大直径泥水平衡盾构机，市场占有率保持领先……2020年9月，国产最大直径盾构机“京华号”在长沙下线，直径长150米，重达4300吨，被应用于北京东六环改造工程建设。
“京华号”盾构机模型亮相2020上海宝马展
随着铁建重工的产品系列不断成型，国内市场逐步取得成绩后，其目光也逐渐转向海外市场。2015年9月，伊朗客户指定的第三方检验机构在铁建重工长沙工厂顺利完成DZ130盾构机工厂验收。这是铁建重工第一台销往海外市场的盾构机产品，标志着集团产品受到了国外市场认可。自此以后，铁建重工盾构机加快了开拓国际市场的步伐，今年3月，我国出口印度最大直径盾构机在铁建重工发运，这是中国盾构机走向海外的一个缩影。现在，铁建重工生产的盾构机相继出口到俄罗斯、土耳其等“一带一路”沿线国家，为全球基础设施建设贡献“中国动力”“中国方案”。
目前，铁建重工TBM和大直径盾构机市场占有率稳居国内第一，成为国产第一品牌，作为掘进机行业唯一代表，入选央视大型专题片《大国重器Ⅱ》，成为高端装备自主创新的民族品牌和“国家名片”。
当前，国产盾构机的设计制造及掘进施工技术已达到，甚至在多个领域超过了国际水平。2017年，中铁装备总工程师王杜娟曾在记者会上表示，“盾构机世界第一的品牌是德国的海瑞克，由于我们的技术积累有限，在轴承技术方面，还有差距。”如今，这个最后的难关也被攻克——2020年9月26日，我国首台使用国产3米级主轴承盾构机“中铁872号”在苏州始发，这是我国突破盾构主轴承自主技术研制瓶颈后，首次在轨道交通领域新机中执行地下掘进任务。
“上天有神舟，下海有蛟龙，入地有盾构”。自2012年以来，随着我国基础设施建设的大规模开展，盾构机市场发展逐渐驶入快车道，产需量保持高速增长，行业规模整体也呈上升趋势。
扬名海内外
盾构机为“基建狂魔”美名添彩
如今，中国在盾构机领域已经全面开花，在各大地下工程中大展身手，为我国基础设施建设作出了巨大贡献。仅最近一段时间，国产盾构机的身影便频频现身重大工程建设中，创下一项项新纪录，也不断刷新着中国“基建狂魔”的美名。
3月26日，中铁十四局联合铁建重工研发生产的超大直径泥水平衡盾构机“皖江奋斗号”在铁建重工长沙第一产业园区顺利下线。“皖江奋斗号”开挖直径达15.07米，总长136米，总重量约4400吨，设备总功率约10014千瓦，最大推力222173千牛，一次性开挖断面超过5层楼高。同时，该设备具备滚刀齿刀互换、主驱动伸缩和有害气体探测等功能，将更换刀具的时间由原来的2天以上缩短为4小时以内，是目前世界上最先进的国产智能掘进设备之一。据悉，此台设备将投入到被中国工程院院士钱七虎评价为“目前长江上地质条件最为复杂、施工难度最大、风险最高的盾构隧道”的芜湖城南过江隧道项目的施工建设中。
3月30日，随着盾构机刀盘徐徐转动，由中国铁建自主研制湖南省内应用的最大直径盾构机“星盛号”在长沙始发，标志着目前湖南省最大直径盾构隧道——长沙湘雅路过江通道正式开启湘江穿越之旅。“星盛号”盾构机开挖直径15.01米，整机长130米，含主机与4节后配套台车，总重约4100吨，是铁建重工联合长沙城发集团、中铁十四局为湘雅路过江通道量身打造的施工掘进神器，也是目前世界最先进的超大直径泥水平衡盾构机之一。
3月31日，国内首台超大直径掘进同步拼装盾构机——“兴业号”顺利下线，预计将于4月陆续抵达珠海用于兴业快线工程。“兴业号”改变了传统盾构模式，实现了掘进过程中同步拼装，掘进速度较国内外同类装备提升30%-50%，极大地限制了掘进效率。“兴业号”盾构机由中交天和机械设备制造有限公司自主设计、研发、制造，应用于珠海兴业快线工程建设，全长130米，重达4500吨，刀盘直径15.76米，国产化率98%以上，掘进同步拼装、主动铰接、刀具全状态监测等技术创造了国内外同类装备的新高度。
4月9日，在郑州地铁三号线二期工程项目部，中铁装备携手郑州移动、河南五建举行全国首个5G盾构实验室揭牌仪式，并现场宣布在郑州地铁三号线司庄站-南曹站区间完成世界首个5G技术保障下盾构法掘进地铁隧道项目的贯通，标志着我国在盾构机数据无线传输方面拥有了创新研发实力。
除了国内的工程，国产盾构机在海外工程项目中同样大显身手，为中国超级地下装备扬名海外打造了一张张响亮的“名片”。
4月7日，由中铁装备集团自主研制的“中铁777号”顺利始发，标志着大巴黎地铁16号线2标段项目建设正式进入盾构施工阶段。巴黎地铁16号线是巴黎近郊区域自动超级地铁网的重要联结部分，也是巴黎大都会发展计划的一部分。中铁装备针对项目地质情况，为其量身定制“中铁777号”“中铁778号”两台直径为9.86米的土压平衡盾构机。
而在此前，中国出口欧洲最大直径盾构机“胜利号”在莫斯科地铁第三换乘环线东段大盾构项目枫叶大道站工区始发。“胜利号”盾构机由中国铁建重工设计制造，长11米、总重1700吨，能有效适应莫斯科河畔复杂地层及长距离水下掘进要求，堪称“地下巨无霸”。
“胜利号”在工厂组装验收
盾构机在隧洞施工过程中，具有自动化程度高、节省人力、施工效率高等诸多优势，同时也有着定制化产品成本较高等限制。但随着我国基建大规模进行以及城镇化建设、南水北调等重大工程战略的实施，轨道交通、公路、水利建设等工程都大幅增长，越来越多的工程建设单位在隧道施工中首选更为安全高效的盾构机，国内盾构机行业将具有相当广阔的前景。
热门推荐