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工程机械 | 又一大国重器!中国盾构机到底有多牛?

苗先锋 火石创造 2024-04-11

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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。
 


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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

来源:火石创造根据公开资料整理

2021年全球全断面隧道掘进机制造商5强榜单中,铁建重工位列榜首,海瑞克集团、中铁装备、中交天和、上海隧道分列第2-5位。

表2:全球全断面隧道掘进机械商top5

来源:火石创造根据公开资料

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    作者 | 火石创造 苗先锋
 审核 | 火石创造 邵钱、殷莉
编辑 | 火石创造 张艳玲
运营 | 火石创造 黄淑萍
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