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，只要涉及隧道環節，都需要盾構機出場，穿山越嶺、過江跨海。
與傳統“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，僅控制系統就有2000多個控制點。因此，盾構機是衡量一個國家制造業水平的重要標志。
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，施工的地質環境復雜程度不同，每一臺都是“私人定制”款。
中鐵工業旗下中鐵裝備集團國際事業部總經理霍磊表示，盾構機屬于“小眾行業 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，包括系統都會不一樣。像近期的“領航號”等，都是根據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，當地下一個項目還不知道要等多久，使用的連續性沒那么強，而設備的使用壽命又還在，我們會根據市場規則，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。而“老年”盾構機經翻新再造后，變身成“新戰士”，“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，以至于相對同規格新機不再具有性價比高的優勢時，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、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新發展，向世界最大、世界最小、世界首臺發起沖鋒，掌握了諸多世界首創或先進技術，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、智慧化遠程安全監控管理系統等各種最新技術，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，創造了當地盾構施工紀錄，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，逐漸發展出了“人無我有，人有我優”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，盾構機上下游產業鏈十分完備，實現了全鏈條協同發展。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已有上千家，河南鄭州等地還形成了盾構裝備產業集群。這大大提高了我國盾構機生產效率，降低了成本。
“價格優勢，也是我們的一大優勢。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；出口秘魯的盾構機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，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，從優到強，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 中鐵裝備
責任編輯：林紅
請輸入驗證碼