我國(guó)首條 全線貫通 新工藝解決盾構(gòu)機(jī)小半徑大曲線始發(fā)難題 盾構(gòu)機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀調(diào)研分析報(bào)告

• 李波 2023年5月9日 來(lái)源：中研普華集團(tuán)、央視財(cái)經(jīng)、中研網(wǎng) 1417 93
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5月6日，湖南長(zhǎng)沙黃花國(guó)際機(jī)場(chǎng)改擴(kuò)建工程T3航站樓地下27米，“磁浮二號(hào)”國(guó)產(chǎn)盾構(gòu)機(jī)順利拆解完成并吊出。至此，由長(zhǎng)沙軌道集團(tuán)建設(shè)、中鐵十四局施工的我國(guó)首條盾構(gòu)法施工的中低速磁浮隧道，實(shí)現(xiàn)了全線貫通。同時(shí)，也打開(kāi)了“盾構(gòu)與磁浮”的新建設(shè)方式。

在長(zhǎng)長(zhǎng)的隧道里面，挖呀挖呀挖……

5月6日，湖南長(zhǎng)沙黃花國(guó)際機(jī)場(chǎng)改擴(kuò)建工程T3航站樓地下27米，“磁浮二號(hào)”國(guó)產(chǎn)盾構(gòu)機(jī)順利拆解完成并吊出。

至此，由長(zhǎng)沙軌道集團(tuán)建設(shè)、中鐵十四局施工的我國(guó)首條盾構(gòu)法施工的中低速磁浮隧道，實(shí)現(xiàn)了全線貫通。同時(shí)，也打開(kāi)了“盾構(gòu)與磁浮”的新建設(shè)方式。

首用盾構(gòu)法施工，盾構(gòu)機(jī)“零沉降”下穿敏感區(qū)

據(jù)了解，工程需下穿機(jī)場(chǎng)敏感區(qū)，也是機(jī)場(chǎng)區(qū)域內(nèi)首次以盾構(gòu)下穿方式施工。期間，需穿越T2航站樓指廊、停機(jī)坪、下滑臺(tái)及航油管線等多處節(jié)點(diǎn)，沉降控制及安全風(fēng)險(xiǎn)要求高、地下施工難度大。

“特別是，隧道地處湘東盆地，地貌為白堊系陸相低矮剝蝕殘丘，區(qū)間地質(zhì)條件復(fù)雜，隧道必須穿越強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖、中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖等7種地層?！敝需F十四局項(xiàng)目盾構(gòu)負(fù)責(zé)人裴魯光說(shuō)。

另一方面，則是中低速磁浮列車的工作方式對(duì)項(xiàng)目施工的地下結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性提出了更高要求。中鐵十四局項(xiàng)目負(fù)責(zé)人楊令航介紹，施工沉降控制直接關(guān)系飛機(jī)起降安全，為確保沉降控制及施工過(guò)程的萬(wàn)無(wú)一失，采用了2臺(tái)開(kāi)挖直徑7.18米、開(kāi)口率38%的復(fù)合刀盤(pán)的土壓平衡盾構(gòu)機(jī)，以增加盾構(gòu)機(jī)與掌子面接觸面積，減少周邊地層擾動(dòng)。

同時(shí)，團(tuán)隊(duì)布設(shè)了智能化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以測(cè)量全圓觀測(cè)法精準(zhǔn)控制盾構(gòu)姿態(tài)，在下穿機(jī)場(chǎng)敏感區(qū)過(guò)程中及時(shí)分析、預(yù)測(cè)和反饋信息，“指導(dǎo)”盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)。

通過(guò)智能全天候監(jiān)測(cè)，機(jī)場(chǎng)敏感區(qū)沉降值僅0.2毫米，成功實(shí)現(xiàn)了盾構(gòu)機(jī)的“零沉降”下穿。

新工藝解決盾構(gòu)機(jī)小半徑大曲線始發(fā)難題

中低速磁懸浮，屬于新興軌道交通，轉(zhuǎn)彎最小半徑可達(dá)50—70米。轉(zhuǎn)彎半徑小、選線簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，讓它在都市圈、城市群建設(shè)中越來(lái)越多地被青睞。但同時(shí)也帶來(lái)了盾構(gòu)機(jī)在地下掘進(jìn)施工中的小半徑掘進(jìn)問(wèn)題。

“盾構(gòu)機(jī)始發(fā)點(diǎn)，就在半徑300米的右轉(zhuǎn)曲線上。等于起步就面臨‘急轉(zhuǎn)彎’，難度相較正常的直線始發(fā)成倍增加。此外，項(xiàng)目全程，盾構(gòu)機(jī)必須在地下走過(guò)多個(gè)‘急轉(zhuǎn)彎’?！睏盍詈秸f(shuō)。

為解決這一問(wèn)題，團(tuán)隊(duì)采用了割線始發(fā)工藝，成功解決了盾構(gòu)機(jī)小半徑大曲線始發(fā)問(wèn)題。

盾構(gòu)機(jī)6次下穿機(jī)場(chǎng)航油管線，長(zhǎng)距離下穿機(jī)場(chǎng)跑道下滑臺(tái)敏感區(qū)，穿越上軟下硬地層等風(fēng)險(xiǎn)源群……就這樣“挖呀挖”，中低速磁浮隧道實(shí)現(xiàn)了全線貫通。

“項(xiàng)目從長(zhǎng)沙大道與臨空大道西北側(cè)的長(zhǎng)沙磁浮快線接入，以300—350米曲線半徑向機(jī)場(chǎng)T3航站樓鋪設(shè)，線路全長(zhǎng)4.454公里。建成投用后，乘客能從長(zhǎng)沙火車南站乘坐磁浮快線直達(dá)T3航站樓。

同時(shí)，T2航站樓到T3航站樓的換乘時(shí)間僅需2分鐘。它實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)快速接駁，是空鐵聯(lián)運(yùn)的快速骨干客運(yùn)交通線路。”長(zhǎng)沙市軌道集團(tuán)總經(jīng)理助理、磁浮線建設(shè)公司總經(jīng)理鐘可說(shuō)。

盾構(gòu)機(jī)行業(yè)概述

盾構(gòu)機(jī)，全名叫盾構(gòu)隧道掘進(jìn)機(jī)，是一種隧道掘進(jìn)的專用工程機(jī)械，現(xiàn)代盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)集光、機(jī)、電、液、傳感、信息技術(shù)于一體，具有開(kāi)挖切削土體、輸送土碴、拼裝隧道襯砌、測(cè)量導(dǎo)向糾偏等功能，涉及地質(zhì)、土木、機(jī)械、力學(xué)、液壓、電氣、控制、測(cè)量等多門學(xué)科技術(shù)，而且要按照不同的地質(zhì)進(jìn)行“量體裁衣”式的設(shè)計(jì)制造，可靠性要求極高。盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)已廣泛用于地鐵、鐵路、公路、市政、水電等隧道工程。

(全斷面)隧道掘進(jìn)機(jī)里一部分采用盾構(gòu)法，一部分采用敞開(kāi)式施工法，例如，由中國(guó)鐵建重工自主研制的全斷面雙護(hù)盾巖石隧道掘進(jìn)機(jī)(TBM) 自帶雙護(hù)盾，不需要構(gòu)建(鋪設(shè))隧道之“盾”即不需要鋪設(shè)管片，而是集開(kāi)挖、支護(hù)、出渣于一體，可以實(shí)現(xiàn)隧道的一次成型。

盾構(gòu)機(jī)根據(jù)工作原理一般分為手掘式盾構(gòu)，擠壓式盾構(gòu)，半機(jī)械式盾構(gòu)(局部氣壓、全局氣壓)，機(jī)械式盾構(gòu)(開(kāi)胸式切削盾構(gòu)，氣壓式盾構(gòu)，泥水加壓盾構(gòu)，土壓平衡盾構(gòu)，混合型盾構(gòu)，異型盾構(gòu))。

盾構(gòu)機(jī)的基本工作原理就是一個(gè)圓柱體的鋼組件沿隧洞軸線邊向前推進(jìn)邊對(duì)土壤進(jìn)行挖掘。該圓柱體組件的殼體即護(hù)盾，它對(duì)挖掘出的還未襯砌的隧洞段起著臨時(shí)支撐的作用，承受周圍土層的壓力，有時(shí)還承受地下水壓以及將地下水擋在外面。

盾構(gòu)機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈上游包括鋼鐵、電氣系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)等零部件及配套;從下游應(yīng)用來(lái)看，盾構(gòu)機(jī)從城市軌道交通逐步向鐵路、水利水電、公路、礦山等領(lǐng)域拓展，應(yīng)用場(chǎng)景持續(xù)拓寬。

盾構(gòu)機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀調(diào)研分析

我國(guó)全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)的保有量已近3000臺(tái)，行業(yè)的技術(shù)發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入重要發(fā)展階段，2018年全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)(盾構(gòu)+TBM,含再制造)為606臺(tái)，較2017年617臺(tái)減少1.78%。

2018年606臺(tái)全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)中有569臺(tái)盾構(gòu)機(jī)(含再制造)，占全部全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)的93.89%，37臺(tái)TBM，占全部全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)的6.11%。

在國(guó)家新一輪城市軌道建設(shè)規(guī)劃密集出爐的情況下，盾構(gòu)機(jī)租賃的需求也在逐步擴(kuò)大，預(yù)計(jì)到2019年年底，需求規(guī)模約為137.32億元。

現(xiàn)階段我國(guó)處于高速發(fā)展時(shí)期，尤其是城市軌道交通建設(shè)以及城市地下空間開(kāi)發(fā)更是急需發(fā)展。盾構(gòu)生產(chǎn)產(chǎn)量、制造工藝、結(jié)構(gòu)創(chuàng)新都會(huì)有所突破。

國(guó)內(nèi)盾構(gòu)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)是：適應(yīng)各種復(fù)雜地層、超大斷面、復(fù)雜斷面、長(zhǎng)距離掘進(jìn)、高速施工要求，基本上是一機(jī)多用，故國(guó)內(nèi)盾構(gòu)租賃業(yè)務(wù)大有可為。

所以，作為世界上能獨(dú)立生產(chǎn)硬巖掘進(jìn)機(jī)(TBM)、并具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的三大企業(yè)之一的中鐵工程裝備集團(tuán)，以及國(guó)內(nèi)其他大型裝備制造企業(yè)要認(rèn)清形勢(shì)，創(chuàng)新?tīng)I(yíng)銷模式，努力做好盾構(gòu)租賃服務(wù)，為我國(guó)甚至是國(guó)際的軌道交通建設(shè)貢獻(xiàn)自己的力量。

根據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2022-2027年盾構(gòu)機(jī)產(chǎn)業(yè)深度調(diào)研及未來(lái)發(fā)展現(xiàn)狀趨勢(shì)預(yù)測(cè)報(bào)告》顯示：

據(jù)了解，采用盾構(gòu)法施工的掘進(jìn)量占京城地鐵施工總量的45%，共有17臺(tái)盾構(gòu)機(jī)為地鐵建設(shè)效力。雖然盾構(gòu)機(jī)成本高昂，但可將地鐵暗挖功效提高8到10倍，而且在施工過(guò)程中，地面上不用大面積拆遷，不阻斷交通，施工無(wú)噪音，地面不沉降，不影響居民的正常生活。不過(guò)，大型盾構(gòu)機(jī)技術(shù)附加值高、制造工藝復(fù)雜，國(guó)際上只有歐美和日本的幾家企業(yè)能夠研制生產(chǎn)。

2021年12月25日，應(yīng)用于我國(guó)最深海底隧道——深江鐵路珠江口隧道的“大灣區(qū)號(hào)”盾構(gòu)機(jī)成功在廣州南沙始發(fā)，正式開(kāi)啟挑戰(zhàn)水下115米穿越珠江入海口的施工。

“大灣區(qū)號(hào)”盾構(gòu)機(jī)將應(yīng)用于深江鐵路全線控制性工程珠江口隧道的建設(shè)施工，深江鐵路是全國(guó)“八縱八橫”高鐵主通道沿海通道的重要組成部分，是支撐粵港澳大灣區(qū)建設(shè)的重大交通基礎(chǔ)設(shè)施，線路正線長(zhǎng)116公里，途經(jīng)深圳、廣州、東莞、中山、江門5個(gè)地市。

2022年12月，由中國(guó)科學(xué)院金屬研究所李殿中研究員、李依依院士團(tuán)隊(duì)牽頭研制的超大直徑盾構(gòu)機(jī)用8米直徑主軸承研制成功。

2022年12月15日從中國(guó)科學(xué)院獲悉，我國(guó)首套盾構(gòu)機(jī)用超大直徑主軸承研制成功，該主軸承直徑8米、重達(dá)41噸，是目前我國(guó)制造的直徑最大、單重最大的盾構(gòu)機(jī)用主軸承，將安裝在直徑16米級(jí)的超大型盾構(gòu)機(jī)上，用于隧道工程挖掘。

需求方面，據(jù)數(shù)據(jù)顯示，2022年中國(guó)盾構(gòu)機(jī)行業(yè)需求量達(dá)到578臺(tái)，預(yù)計(jì)2024年需求超過(guò)700臺(tái)。根據(jù)中國(guó)工程機(jī)械工業(yè)協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2020年國(guó)內(nèi)主要生產(chǎn)企業(yè)的國(guó)產(chǎn)盾構(gòu)機(jī)中直徑為6-8米的機(jī)型占比達(dá)到78.2%，是國(guó)內(nèi)企業(yè)主要產(chǎn)品類型，其次為8-10m，占比11.7%。

根據(jù)中國(guó)工程機(jī)械工業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)，2021年中鐵工業(yè)與鐵建重工分別銷售隧道掘進(jìn)機(jī)229/222臺(tái)，CR2達(dá)到67%。據(jù)數(shù)據(jù)顯示，2022年公司在礦山/抽水蓄能/引調(diào)水工程盾構(gòu)機(jī)市占率分別達(dá)40%/80%/60%，隨著抽水蓄能、引調(diào)水工程新項(xiàng)目陸續(xù)落地，預(yù)計(jì)公司在新領(lǐng)域收入有望逐步釋放，帶動(dòng)盾構(gòu)機(jī)業(yè)務(wù)收入上行。

盾構(gòu)機(jī)行業(yè)未來(lái)市場(chǎng)規(guī)模預(yù)測(cè)

從盾構(gòu)機(jī)行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模來(lái)看，據(jù)中國(guó)工程機(jī)械工業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)，2022年中國(guó)盾構(gòu)機(jī)市場(chǎng)規(guī)模約為276億元，同比增長(zhǎng)14.05%，預(yù)計(jì)2024年年市場(chǎng)空間達(dá)到400億元。

隨著我國(guó)基建大規(guī)模進(jìn)行以及城鎮(zhèn)化建設(shè)、南水北調(diào)等重大工程戰(zhàn)略的實(shí)施。軌道交通、公路、水利建設(shè)等工程都將有大幅增長(zhǎng)，越來(lái)越多的工程建設(shè)單位在隧道施工中首選更為安全高效的盾構(gòu)機(jī)，這也讓國(guó)內(nèi)盾構(gòu)機(jī)租賃市場(chǎng)前景相當(dāng)廣闊。

中研普華利用多種獨(dú)創(chuàng)的信息處理技術(shù)，對(duì)市場(chǎng)海量的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、整理、加工、分析、傳遞，為客戶提供一攬子信息解決方案和咨詢服務(wù)，最大限度地降低客戶投資風(fēng)險(xiǎn)與經(jīng)營(yíng)成本，把握投資機(jī)遇，提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

想要了解更多最新的專業(yè)分析請(qǐng)點(diǎn)擊中研普華產(chǎn)業(yè)研究院的《2022-2027年盾構(gòu)機(jī)產(chǎn)業(yè)深度調(diào)研及未來(lái)發(fā)展現(xiàn)狀趨勢(shì)預(yù)測(cè)報(bào)告》。

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  2022-2027年盾構(gòu)機(jī)產(chǎn)業(yè)深度調(diào)研及未來(lái)發(fā)展現(xiàn)狀趨勢(shì)預(yù)測(cè)報(bào)告

  盾構(gòu)機(jī)行業(yè)研究報(bào)告主要分析了盾構(gòu)機(jī)行業(yè)的市場(chǎng)規(guī)模、盾構(gòu)機(jī)市場(chǎng)供需求狀況、盾構(gòu)機(jī)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)狀況和盾構(gòu)機(jī)主要企業(yè)經(jīng)營(yíng)情況、盾構(gòu)機(jī)市場(chǎng)主要企業(yè)的市場(chǎng)占有率，同時(shí)對(duì)盾構(gòu)機(jī)行業(yè)的未來(lái)發(fā)展做出科...

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