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 掘进机械是工程机械中一类重要产品,主要应用于水平方向的隧道、巷道、管孔的机械化施工。根据工程机械协会标准“工程机械的定义和类组划分”的分类,掘进机械主要包括全断面隧道掘进机(盾构机,硬岩掘进机、顶管机等),水平定向钻,悬臂式巷道掘进机等产品,其主导产品是全断面隧道掘进机,而“盾构机”则是中国对这类产品的通俗称呼。

  全断面隧道掘进机是目前世界上最先进的隧道专用施工机械,也是高端装备制造业的标志性产品。从英国在1825年首次使用盾构机开掘海底隧道开始,越来越广泛的应用于各类隧道建设,经过多年的技术发展,在20世纪50年代以后,达到技术成熟并大规模使用。目前据不完全统计,全球全断面隧道掘进机已累计生产达7000多台,保有量在4000台左右。

  全断面隧道掘进机是集机械、电子、液压、控制、信息技术于一体的复杂集成系统,工作环境特殊,对产品的稳定性、可靠性、适应性要求极高,因此在相当长的时间里,全断面隧道掘进机的研发制造和使用,一直是我国制造业和施工企业的软肋,实际上在本世纪初以前,我国全断面隧道掘进机市场和技术,基本上被美、日、欧等发达国家的专业公司垄断,主要有德国海瑞克、维尔特、美国罗宾斯、日本三菱重工、日立造船、小松、川崎重工、石川岛等。

  2005年以后,随着我国大规模基础设施建设的持续展开,尤其是城市地铁,引水工程,过江隧道等工程的大量上马,国内市场对全断面隧道掘进机的需求急剧扩大,一方面市场的需求刺激了国内一批企业通过技术引进,合资合作全面进军全断面隧道掘进机产业;另一方面政府主管部门认识到全断面隧道掘进机产业的重要性和发展潜力,给予了足够的关注和支持,如把大型泥水平衡式盾构机的研发列入了科技部“863”课题计划,推动其设计、试验科研工作的开展。经过短短几年的发展,在激烈的市场竞争中,一批国内企业脱颖而出,一大批工程技术人员在大量的设计制造和施工实践中成长起来,中国企业可以说基本掌握了常规的全断面隧道掘进机的设计制造和施工技术。到2012年底,国内企业的市场份额,已经占到全部市场的70%以上,几个顶尖企业的生产条件和制造能力,已经超过多数国际知名企业,基本具备了自主研发能力和自主知识产权,产品开始进入国际市场。应该说,我国全断面隧道掘进机产业规模和市场规模都已是全球首位。

  当然,正如我国其他制造业发展过程中所遇到的问题一样,全断面隧道掘进机产业发展中还存在很多不足之处,如产业结构分散,核心零部件技术未掌握,标准缺失,行业管理薄弱,市场竞争不规范等问题,有待今后解决以使行业健康持续发展。

  下面是2012年国内全断面隧道掘进机主要生产企业的统计数据:

序号 企业名称 台数 销售额(亿元)   备 注
 1 中铁装备 31   13.95 复合式土压;泥水式;
 2 铁建重工 30   12.6 土压平衡式
 3 北方重工  7   8.34 双护盾硬岩;土压式;双模式;敞开式硬岩;
 4 上海隧道  6   2.32 复合土压;矩形顶管机
 5 天业通联  1   1.5 硬岩掘进机
 6 徐工凯工  4   1.78 土压平衡式
 7 上海力行  3   1.05 土压平衡式;顶管机;
 8 盾建重工  2   0.76 土压平衡式
 9 海瑞克 32   15.0 土压平衡式;泥水平衡式;顶管机;
10 小松公司  3   1.25 1台泥水平衡式;2台土压平衡式
11 中交天河  5   6.5 1台14.93米泥水复合式;3台租赁
12 湖北天地  4  (1.2)
13 三一重机  1   0.4 土压平衡式
14 南车装备  2  (0.6)
15 大连重工  5  (1.7)
16 其它 ~5  (1.5)
17  合计 141   70.45

  境内全断面隧道掘进机主要企业简介:

  ●中铁隧道装备制造有限公司

  简称“中铁装备”。是中国中铁股份有限公司的直属子公司,注册地为郑州。公司经营盾构及隧道施工系列设备的研发、设计、制造、组装调试、维修改造、租赁、掘进、技术咨询服务、配件销售、钢模具设计制造等,以盾构产业化为主线,能生产4米到12米的土压盾构、泥水盾构、复合盾构、单∕双护盾盾构、敞开式硬岩盾构等,以及系列隧道专用设备和各类后配套产品。年产能力达40台套以上。自1984年以来,已生产各类全断面隧道掘进机近90台。

  该公司技术力量雄厚,有自主开发能力,施工服务经验丰富,产品在国内占有率高,并且开始打入海外市场,是行业排头兵企业之一。

  ●中国铁建重工集团有限公司

  简称(铁建重工)。是中国铁建股份有限公司于2007年组建的工业制造专业化集团。公司总部设在长沙,在湖南、四川、河北、甘肃、北京、上海等地有多个制造基地和研究机构。其业务范围除研发制造各类全断面隧道掘进机外,还有混凝土机械、桩工机械、矿山法隧道机械、特种施工装备和道岔、闸瓦、弹条扣件等轨道专用产品以及钢结构件。该公司厂房设备条件好,具有较强的科研和自主开发能力,是国家十二五863计划重点项目“大直径全断面隧道掘进设备及重大工程机械设备”的牵头单位。该公司自成立以来,已生产各类盾构机50余台,是行业排头兵企业之一。

  ●北方重工集团有限公司

  简称“北方重工”。该公司是由原沈重集团公司和沈矿集团公司合并重组组建的国有独资公司。公司下属的盾构机分公司是专门从事全断面隧道掘进机研发设计、生产制造、总装调试、施工服务的专业公司。2007年,公司并购了德国维尔特和法国NFM公司;2010年,又从德国MTS公司转让了微盾技术,使公司的研发技术水平得到很大提升。公司的厂房、设备和配套能力较强,并建有全国最大的盾构试验室。公司自成立以来,已生产各类土压式、泥水式、复合式盾构机、和微型盾构机、顶管机、敞开式和护盾式硬岩掘进机等60余台,是行业排头兵企业之一。

  ●上海隧道工程股份有限公司

  简称“隧道股份”。创始于1965年,是中国软土隧道施工的开拓者。其下属的机械制造分公司,是中国最早研制生产盾构机的企业,2004年隧道股份联合同济大学等5家科研院所,组建了“上海盾构设计试验研究中心有限公司”;同年研制出首台具有自主知识产权的6.34米土压平衡式盾构机;十一五期间完成了“863”项目11.22米泥水平衡盾构机。。多年来,公司与法、日、美、德等多家国际知名企业合作和技术交流,积累了丰富的全断面隧道掘进机的研发、制造和施工经验,并生产了泥水平衡式、土压平衡式、复合铰接式、双园盾构以及硬岩掘进机、矩形顶管机等各类全断面隧道掘进机共计170余台。此外公司还具有较强的盾构机维修改制能力和地铁管片钢模制造能力。是行业排头兵企业之一。

  ●海瑞克股份公司(HerrenknechtAG)

  目前全球最大的隧道施工设备专业制造公司,总部在德国,有3300名员工和68家子公司,能生产直径0.1米到19米的各类隧道掘进机械,并提供全方位服务。公司已累计生产了1200台各类隧道掘进机在世界各地施工,2010年,公司营业收入达9.5亿欧元。

  自2000年以来,海瑞克在中国销售了超过260台隧道掘进机,陆续和中国多家公司开展合资合作,技术引进,技术支持,除在北京开办海瑞克公司代表处外,分别在广州、成都、昆明、上海、武汉、无锡、香港开设了8个子公司,进行盾构机的组装、销售和服务。随着中国企业的发展壮大,海瑞克产品在中国市场的占有率逐年下降,但其在技术、质量和品牌上的优势依然存在,仍然具有相当强的市场竞争力。

  ●秦皇岛天业通联重工股份有限公司

  简称“天业通联”。是2000年成立的民营上市公司,公司业务包括装备制造、采矿、氟化工、工程服务等,其子公司北京华隧通掘进装备有限公司是从事掘进机械研发制造的专业公司。该公司和北方交大,石家庄铁道大学等高校深度合作,并先后引进日立造船、意大利塞里公司技术,自2009年起已生产各类全断面隧道掘进机10余台。该公司注重市场开发和产学研结合,具有相当的发展潜力。

  其它还有一批企业也具备较强的生产条件和能力,正在发挥各自优势,参与国内外市场竞争中,如中交天河、盾建重工、上海力行、大连重工、小松地下建机事业部、徐工凯宫、湖北天地等,这里就不一一介绍了。

  水平定向钻

  水平定向钻是在不开挖地表面的条件下,铺设多种公用设施(管道、电缆等)的一种施工机械,广泛应用于供水、电力、电讯、天然气、煤气、石油等管线铺设施工中,适用于沙土、粘土、卵石等地况。一般用于管径300—1200毫米管径;最大直径可达2000毫米。最大铺管长度可达1500米,最大管线埋深可在河床下18米。

  水平定向钻施工的特点主要是:不破坏地表,对环境干扰小,施工速度快,穿越精度高,管线方向和埋深易于调整,施工成本低,安全可靠。我国水平定向钻的研发制造起步较晚,但近十几年来发展很快,国内除徐工、三一、中联等大型工程机械企业已形成批量生产能力外,据不完全统计,水平定向钻生产企业已达30余家,产品规格型号齐全,已研制出最大推拉力8000KN的大型水平定向钻。另外还有相当数量的租赁和施工企业。从技术发展上看,正向大型化和微型化,适应硬岩作业,自备锚固系统,钻杆自动堆放提取,钻杆连接自动润滑,超深度导向监控等方向发展。2012年全国年销售台数为1921台,出口309台,2012年底保有量为11291台,总销售额约为15亿元。

  下面是国内部分主要水平定向钻生产企业情况表:

序号 生 产 企 业 品 牌 主要产品型号
1 徐工基础工程机械有限公司 徐工 XZ180 320 400 500 680 1000 1500 3000 5000
2 中联重科股份有限公司 中联 KSD15 18 25 25 B
3 三一重机有限公司  三一 SD180 360 800 2000
4 上海谷登建筑机械制造有限公司 谷登 GD180 280 350 380 600 720 800 1100 1600 2100 2800 4000 5000 8000
5 沈阳北方交通重工集团 北方交通 ZDY3500F 3500L 3500LA 12000LF等
6 恒天九五重工有限公司 恒天九五 JVD-200 280 320 380 450
7 无锡市安迈工程机械有限公司 安迈 MDL-150D 160G 135D 130DX 135G 120D1
8 桂林华力重工机械有限责任公司 华力 HL512B 518B 532B 580A 536B
9 深圳钻通工程机械股份有限公司 钻通 ZT-45D 12 10L 25A 105A 80D 60/85
10 北京中海恒通科技发展有限公司 中海恒通 HT-10C 16L/20L 25L 58L 42LB 120L
11 江苏德航工程机械装备有限公司 德航重工 DH550 150 280 320 380 800 1600B-L 8000-LL
12 德威土行孙工程机械有限公司 德威土行孙 DDW-6000 3000 4000 2000 1600 1200 600 320 280 230 180 150 110等
13 美国威猛制造公司 威猛 PL8000 D7X11a D10X15 D33X44 D200X300 D300X500等
14 柳州固瑞机械有限公司 固瑞 GR6023 6030 6032 6038 9023 9030
15 南京地龙非开挖工程技术有限公司 地龙 DL280 320 380 450 DDL150 380 550 800A DDL1800 4000 5015等
16 秦皇岛市海天路矿工程机械有限公司 海天路矿 CZ-5 CZ-6 CZ-8
17 泰安市力士工程机械有限公司 力士 CTQ=D1000

  悬臂式巷道掘进机

  是用于开凿平直地下巷道的专用机械,它集切割、行走、装运、喷雾灭尘功能于一体,适于挖掘各种断面形状的巷道和隧道,具有安全高效,成巷质量好的特点,自上世纪60年代以来,得以广泛应用,原仅用于煤矿巷道开挖和开采,现已扩展到其它掘进领域。

  我国悬臂式巷道掘进机产业的发展,也是起源于技术引进,在原来煤矿系统的煤机企业研发的基础上,三一重装等大型制造业企业的强势介人,大大提升了产品水平和制造能力。目前全国生产该产品的企业已有10余家,能生产轻型、中型和重型的,包括适用于硬岩掘进的各类产品,2012年销售2513台,总销售额约在50亿元。

  国内主要悬臂式巷道掘进机生产企业情况见下表:

序号   企 业 名 称   产 品 型 号
 1 三一重型装备有限公司 EBZ100 132 160 200 200H200G 230 260A 280 300A 318A 318H 360 418等
 2 佳木斯煤矿机械有限公司 EBZ55 100 120 132 135 150160 200 230 260 300 EBH350
 3 北方重工集团有限公司(沈阳) EBZ120 132 160A 200240
 4 北方交通重工集团 EBZ132 300 320
 5 徐工集团 EBZ75 90 135 160 200 200R230 260 320
 6 南京航天晨光集团掘进机分公司 EBZ75A 75C 120C132A 180 220
 7 石家庄煤矿机械有限责任公司 EBZ55 75 100 135 150 200200A 160A 230A 260A 300AEBH260A 300A
 8 内蒙古北方重工集团有限公司 EBZ90 132 132C 160230 260
 9 太原矿山机器集团有限公司 EBZ132PY EBZ90
10 上海科煤机电有限公司 EBZ75 120 160 200 EBH120

  此外,随着掘进机械主机制造业的发展,一批专业或兼业的配件制造企业也发展很快,给主机企业配套管片,刀盘刀片,液压部件,电缆电线等,年销售额约有3至5亿元。

  综上所述,目前中国掘进机械行业的产业规模约在140亿元人民币。预计经过几年的发展,可望达到200亿元的规模,可基本满足国内施工的需求,在国际市场上也开始占有了一定的地位。

  以全断面隧道掘进机为主导产品的中国掘进机械产业,在经过了启动—探索—高速发展的历程后,迎来了进一步成长的关键阶段。在中国巨大的市场需求和市场潜力的环境下,面临国内外日趋激烈的市场竞争,如何保持行业健康持续稳定的发展,我以为在以下几个方面应该在行业中形成共识,共同努力。

  第一,积极主动的调整产业结构,提高产业集中度,加强行业管理和企业自律,纠正过度的行业保护和地方保护行为,反对不正当的价格竞争,改善市场竞争环境,进一步争取政府主管部门的政策支持,支持有自主知识产权和研发能力的企业做大做强,提高行业和企业的竞争力;

  第二,继续努力提高产品研发能力和技术水平,对于成熟产品,加强试验检测,稳定产品质量,进一步提高产品可靠性;围绕国家“863”计划,加快TBM的关键技术研究和大直径全断面隧道掘进机的研发。

  第三、对于目前基本需要进口的一些主要配套件,如主轴承、主驱动、部分液压件、控制系统等,支持有实力的配套企业攻关研发,争取早日打破完全依赖进口的局面;

  第四、加大国际市场的开拓力度。有出口条件的企业,一定要国内国外两个市场一起抓,这是缓解产能过剩问题的有效途径,开拓和站稳国际市场,一是宣传,提高我们企业产品的知名度,二是产品品质要稳定,能满足施工要求,三是服务要到位。另外就是一定不要把国内的价格竞争发展的国外去,那样于人于己都不利,其它行业在这方面负面的例子是很多的,我们不要重蹈覆辙。

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