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近日，世界最大直徑高鐵盾構(gòu)機“領(lǐng)航號”完成刀盤焊接，將投用于崇太長江隧道建設(shè)的消息引發(fā)關(guān)注。

很多人可能對盾構(gòu)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(gòu)機的受益者啦！而這背后是中國盾構(gòu)機從無到有、從弱到強的逆風翻盤。

盾構(gòu)機究竟有多好用，是一次性的嗎？逆風翻盤的中國盾構(gòu)機，究竟憑借什么“賣點”，占領(lǐng)三分之二的國際市場？

盾構(gòu)機到底有多好用？

盾構(gòu)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(huán)節(jié)，都需要盾構(gòu)機出場，穿山越嶺、過江跨海。

與傳統(tǒng)“鉆爆法”相比，盾構(gòu)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(huán)境的安全性。如今，中國盾構(gòu)機已經(jīng)“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(shè)，粵港澳大灣區(qū)等國家級都市圈的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等都離不開盾構(gòu)機。可以說，沒有盾構(gòu)機，就沒有我國近二十年飛速發(fā)展的四通八達的鐵路公路網(wǎng)。

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(gòu)機擁有兩部分：盾和構(gòu)。

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(nèi)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(gòu)，就是指盾構(gòu)機的構(gòu)筑修建功能。它會在鉆好的“毛坯”隧道內(nèi)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(gòu)”，說說容易，可它本身制造起來并非易事。盾構(gòu)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(shù)于一體，一臺大型盾構(gòu)機動輒幾層樓高，重幾千噸，零部件上萬個，僅控制系統(tǒng)就有2000多個控制點。因此，盾構(gòu)機是衡量一個國家制造業(yè)水平的重要標志。

然而這樣一臺制造工藝復(fù)雜、附加值高，造價動輒上千萬元，甚至上億元的盾構(gòu)機，由于項目不同，施工的地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜程度不同，每一臺都是“私人定制”款。

中鐵工業(yè)旗下中鐵裝備集團國際事業(yè)部總經(jīng)理霍磊表示，盾構(gòu)機屬于“小眾行業(yè) 非標定制”。“盾構(gòu)機不像挖掘機、裝載機等工程機械裝備應(yīng)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(yīng)用場景。全球每年需求量大概500臺左右。”

“另外，盾構(gòu)機的生產(chǎn)跟地質(zhì)狀況結(jié)合很緊密，不同的地層需要做針對性的設(shè)計?！被衾诒硎?，地層不同，刀盤配置、驅(qū)動配置，包括系統(tǒng)都會不一樣。像近期的“領(lǐng)航號”等，都是根據(jù)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(gòu)機。

盾構(gòu)機是一次性的？

私人定制，就意味著價值數(shù)千萬元，甚至上億元的盾構(gòu)機，用一次就要丟棄了嗎？

盾構(gòu)機確實屬于高耗損品。這一點其實很好理解，盾構(gòu)機工作環(huán)境十分復(fù)雜，它在把巖石或泥漿掘開時，會經(jīng)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(gòu)機施工內(nèi)部

此外，刀盤、密封裝置等也需要更換和維護，大多數(shù)盾構(gòu)機掘進五六公里后，都要進入第一輪大修周期。這也讓盾構(gòu)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(gòu)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(gòu)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(shù)的日益精湛，以及對盾構(gòu)機技術(shù)的深入理解，盾構(gòu)機“重生”成為可能。霍磊表示，盾構(gòu)機一般都會做回收再利用，“比如出口的盾構(gòu)機，當?shù)叵乱粋€項目還不知道要等多久，使用的連續(xù)性沒那么強，而設(shè)備的使用壽命又還在，我們會根據(jù)市場規(guī)則，改造后再投入下一個項目”。

目前，我國有不少盾構(gòu)機再造基地，它們就像是“盾構(gòu)機4S店”，能夠完成在用盾構(gòu)機的改制、維修和保養(yǎng)。而“老年”盾構(gòu)機經(jīng)翻新再造后，變身成“新戰(zhàn)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(fā)的首臺復(fù)合式盾構(gòu)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(jié)構(gòu)等方面實現(xiàn)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(shè)，它們以過硬的體格和完美的服務(wù)，塑造了中國盾構(gòu)品牌的口碑。2018年被回購回國后，經(jīng)一番專業(yè)修復(fù)，再煥生機，助力福州地鐵建設(shè)。

△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(gòu)機再造絕不是簡單的維修、組裝，而是要全盤考量，應(yīng)用新材料、新工藝、新技術(shù)對其進行修復(fù)改造，使其性能、功能、經(jīng)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(gòu)機經(jīng)再制造達到可再次投入使用的費用，與盾構(gòu)機耗損、改造程度相關(guān)，“但肯定是要比新機劃算很多”。

當然，理論上講，盾構(gòu)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(guī)格新機不再具有性價比高的優(yōu)勢時，就不再進行再制造了。

國際市場占有率70%

中國造盾構(gòu)機有何賣點？

如此厲害的盾構(gòu)機，我國無論是在技術(shù)水平還是在市場占有率，都已處于世界領(lǐng)先水平。

目前，我國生產(chǎn)的盾構(gòu)機占全球市場份額約七成，這意味著全球每10臺盾構(gòu)機就有7臺來自中國，而國內(nèi)使用的盾構(gòu)機95%都是國產(chǎn)的。國產(chǎn)盾構(gòu)機每年出廠臺數(shù)、擁有量、盾構(gòu)隧道施工里程，都是世界領(lǐng)先。這讓人難以置信，就在十幾年前，我國在盾構(gòu)機領(lǐng)域幾乎還是一片空白。

我國盾構(gòu)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(yè)旗下中鐵裝備研制的國內(nèi)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(chǎn)盾構(gòu)機不僅擁有了全系列“中國心”，而且在技術(shù)和制造上不斷創(chuàng)新發(fā)展，向世界最大、世界最小、世界首臺發(fā)起沖鋒，掌握了諸多世界首創(chuàng)或先進技術(shù)，刷新世界盾構(gòu)機領(lǐng)域的中國高度。霍磊表示，單是在純技術(shù)方面，中國就有十幾項領(lǐng)先世界。技術(shù)“尖”讓中國盾構(gòu)機逐步實現(xiàn)了引領(lǐng)。

世界首臺馬蹄形盾構(gòu)、世界最大矩形盾構(gòu)、全球首臺斜井雙模式TBM、全球首臺永磁電機驅(qū)動盾構(gòu)機……這些世界“首臺”“最大”等都出自我國。此外，超大直徑盾構(gòu)機超長距離不換刀技術(shù)、全智能化管片拼裝技術(shù)、智慧化遠程安全監(jiān)控管理系統(tǒng)等各種最新技術(shù)，也都是我國盾構(gòu)機“尖”的代表。

△2023年1月6日，世界最大斷面組合式矩形盾構(gòu)頂管機在中鐵裝備下線。

“我們很注重盾構(gòu)機的智能化，這讓盾構(gòu)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?！被衾诒硎?，如今，中國盾構(gòu)機品種越來越多，功能日益強大：會轉(zhuǎn)彎、能爬坡、耐極寒……這些“中國品牌”盾構(gòu)機，正成為暢銷海外的“新國貨”。

中國盾構(gòu)機的“顏色”，也深受廣大海外客戶歡迎?！皻W美國家很注重碳排放的控制，我們的盾構(gòu)機從原材料采購到加工，再到設(shè)備能耗，‘綠色’含量很高?！?/p>

此外，服務(wù)“尖”也讓中國盾構(gòu)機廣受歡迎。我國的盾構(gòu)機制造商不僅提供設(shè)備，還提供設(shè)備操作培訓、施工指導，以及售后服務(wù)等一體化服務(wù)?；衾诒硎?，這屬于一條龍服務(wù)?！耙驗樵O(shè)備比較大，系統(tǒng)也很復(fù)雜，操作起來需要一定技能性。所以我們會提供技術(shù)培訓和施工指導?！?/p>

其次，需求把得準。比如2012年，中國盾構(gòu)機首次出海?！爸需F50號”盾構(gòu)機通過針對性設(shè)計提升設(shè)備性能，提前一個多月完成了馬來西亞一條隧道的貫通，創(chuàng)造了當?shù)囟軜?gòu)施工紀錄，中國造盾構(gòu)機的海外聲譽由此奠定。

△“中鐵50號”盾構(gòu)機

再如，2014年黎巴嫩宣布了工期數(shù)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(chǎn)那么小的盾構(gòu)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(fā)貨運往了黎巴嫩，應(yīng)用在供水項目中。在中國設(shè)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(zhì)博物館，這是咱們一個非常大的優(yōu)勢?！被衾谛Φ?，“我們的盾構(gòu)機在很多地層都使用過，積累了非常豐富的經(jīng)驗。這對于什么樣的地層需要什么樣的設(shè)備，如何設(shè)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(gòu)機使用效果很好?！?/p>

中國盾構(gòu)機從各國實際需求出發(fā)，逐漸發(fā)展出了“人無我有，人有我優(yōu)”的新技術(shù)，精準抓住各國不同需求，可以說是中國盾構(gòu)機成功的一大要素。

△2019年12月4日，中鐵工業(yè)旗下中鐵裝備出口法國的盾構(gòu)機順利下線。而法國正是盾構(gòu)機的發(fā)源地。

另外，價格也是真的“香”。中國最初使用的兩臺盾構(gòu)機，是花了近7億元從德國進口的，而隨著中國盾構(gòu)機的發(fā)展，國際市場上盾構(gòu)機的價格也在往下走。中國盾構(gòu)機不但質(zhì)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(gòu)機核心零部件關(guān)鍵技術(shù)，盾構(gòu)機上下游產(chǎn)業(yè)鏈十分完備，實現(xiàn)了全鏈條協(xié)同發(fā)展。從基礎(chǔ)材料、元器件，到關(guān)鍵部件，再到整機，串珠成鏈，目前我國盾構(gòu)機的上下游企業(yè)已有上千家，河南鄭州等地還形成了盾構(gòu)裝備產(chǎn)業(yè)集群。這大大提高了我國盾構(gòu)機生產(chǎn)效率，降低了成本。

“價格優(yōu)勢，也是我們的一大優(yōu)勢。目前，盾構(gòu)機領(lǐng)域基本上已經(jīng)形成了完全競爭市場，定價主要靠市場?！被衾谡f，現(xiàn)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(gòu)機設(shè)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”……