工程机械 | 又一大国重器！中国盾构机到底有多牛？

2021-11-23 13:51

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我国的盾构技术研究始于上个世纪50年代，起步晚，加上技术封锁，早期发展缓慢。20世纪90年代，我国开始全面采用盾构机开展作业，机械化程度全面提升。到2020年我国盾构机占全球市场份额三分之二以上，中国已经成为全球最大的盾构机市场，也是最大的盾构机生产国。

盾构机是一种使用盾构法的隧道掘进机。盾构的施工法是掘进机在掘进的同时构建（铺设）隧道之“盾”（指支撑性管片），它区别于敞开式施工法。盾构机主要用于铁路、公路、地铁和水利等基建工程的隧道环节，被称为“工程机械之王”。
盾构机根据工作原理一般分为手掘式盾构，挤压式盾构，半机械式盾构（局部气压、全局气压）和机械式盾构（开胸式切削盾构、气压式盾构、泥水加压盾构、土压平衡盾构、混合型盾构、异型盾构）。

01 盾构机发展历程

1．起步阶段及普及阶段（18世纪末－20世纪60年代）

18世纪末英国人提出在伦敦地下修建横贯泰晤士河隧道的构想，盾构机的发展正式起步。

1818年Brunel提出了盾构工法，开放型手掘盾构的原型出现，并申请专利。

1869年建造横贯泰晤士河上的第二条隧道，首次采用圆形断面，外径2．18m，长402m。

19世纪末到20世纪中叶盾构工法相继传入美国、法国、德国、日本、苏联等国，并得以不同程度的发展。

1892年美国最先开发了封闭式盾构。

1896年～1899年德国使用钢管片建造了柏林隧道。

1913年德国建造了断面为马蹄形的易北河隧道。

1917年日本采用盾构工法建造国铁羽越线，后因地质条件差而停止使用。

1931年苏联用英制盾构建造了莫斯科地铁隧道，施工中使用了化学注浆和冻结工法。

1939年日本采用手掘圆形盾构建造了直径7m的关门隧道。

1948年苏联建造了列宁格勒地铁隧道。

1954年中国阜新建造φ2．6m的圆形盾构疏水隧道。

1957年中国北京建造了φ2m、2．6m的盾构下水道隧道。

1957年日本采用封闭式盾构建造东京地铁隧道。

2．快速发展阶段（20世纪60－90年代）二战之后全球范围内基础设施建设高速发展，盾构机在其中大展神威，多种新型盾构功法被开发，其中日本盾构产业及应用发展迅速。

1960年英国伦敦最早使用滚筒式挖掘机，美国纽约最先使用油压千斤顶盾构。

1964年日本埼玉隧道中最先使用泥水盾构。

1969年日本在东京首次实施泥水加压盾构施工。

1972年日本开发土压盾构成功。

1975年日本推出泥土加压盾构成功。

1978年日本开发高浓度泥水盾构成功。

1981年日本开发气泡盾构成功。

1982年日本开发ECL工法成功。

1988年日本开发泥水式双圆搭接盾构工法成功。

1989年日本开发HV工法、注浆盾构工法成功。

3．中国盾构机快速崛起（20世纪初至今）我国的盾构技术研究始于上个世纪50年代，起步晚，加上技术封锁，早期我国盾构技术发展缓慢。20世纪50年代，主要采用人工挖掘，“钢钎加大锤，打眼再放炮”的原始方法，直到20世纪初我国盾构机多依赖进口。20世纪90年代，开始全面采用盾构机开展作业，机械化程度全面提升。

2002年，中国正式成立研发团队开展盾构机研究，盾构机研制被列入“863计划”。

2008年，中国首台复合式盾构机研发成功。

2013年12月，中铁装备成功研制了超大断面矩形盾构，主要用于城市下穿隧道和地下停车场的施工。

2016年2月，中铁装备成功研制出世界最小直径3．5米硬岩盾构机。

2015年，国产首台铁路大直径盾构机下线，拥有完全自主知识产权，打破了国外近一个世纪的技术垄断。

2016年10月，中铁装备为蒙华铁路白城隧道专门定制的马蹄形盾构——“蒙华号”盾构机顺利始发掘进，标志着中国在异形盾构领域处于世界领先水平。

2020年，我国盾构机占全球市场份额三分之二以上，中国已经成为全球最大的盾构机市场，也是最大的盾构机生产国。

02 我国盾构机企业发展情况

全球盾构机企业主要集中在日本和欧美，如日本的三菱重工、川崎重工、小松制作所、日立造船、石川岛播磨重工，德国的海瑞克公司、维尔特公司，美国的罗宾斯公司，加拿大的罗法特公司等。

中国盾构机每年出厂台数、拥有量、盾构隧道施工里程，都已经排名世界第一。目前全国在用各种类型的国产盾构机市场占有率达到90％以上，并出口多个国家。2018年中国盾构机出口量为127台，出口金额为3．69亿美元。
表1：2018年中国盾构机企业销量