多年来,我国全断面隧道掘进机械产业总的发展形态趋势良好,2019年国产隧道掘进机在国内市场的占有率已达90%,得到了高速、高效的发展,实现了从“跟跑”、“并跑”到“领跑”的历史性转身,时至2024年,整体水平大幅度的提高,硕果累累,成果辉煌。
原国务院重大技术装备办公室副主任董必钦近日接受中国工业报记者的独家采访,总结与回顾了我国全断面隧道掘进机的发展模式和主要成绩。
全断面隧道掘进机(TBM),是集隧道掘进、出渣、拼装隧道衬砌、导向纠偏功能于一体,大范围的应用于城市轨道交通、地下综合管廊、铁路及公路隧道工程、引水隧洞工程及军事防护工程项目施工的特大型专用工程设备。全断面隧道掘进机具有安全、快速、高效、不受气候影响、有利于环境保护和降低劳动强度等特点,可实现绿色施工,且安全保障程度高,成为隧道施工的主流技术和发展方向。
第一,上海隧道工程公司的自主创新模式。这是我国最早从事软土隧道施工的专业公司,集研发、设计、制造、使用、销售、服务于一体的综合型企业。早在上世纪60年代就依靠自身力量,用实际行动打破外国专家“在上海不能建隧道”“在上海挖掘隧道就像在豆腐里打洞”的定论。他们成功使用国产盾构完成了中国第一条越江公路隧道。80年代成功研制我国第一台Φ4.5m加泥式土压平衡盾构机。进入21世纪,2002年科技部将该公司依托上海地铁盾构机研制纳入“十五”863计划。2004年9月具有完全自主知识产权的国产地铁盾构“先行号”成功下线年投入施工运行,先后创日推进38.4m和月推进566.4m的最高纪录。
第二,沈阳北方重工的合作创新模式。北方重工2003年起步进入全断面硬岩隧道掘进机的研发。与此同时还有大连重工起重集团,他们有着共同的特点,过去主要是做重型机械行业的产品,对大型全断面隧道掘进机这类施工机械的设计、制造、成套等方面缺乏资源。
北方重工从始至终坚持“三个为主”的方针,第一坚持合资合作公司一定要北方重工控股;第二坚持中国市场项目的投标主体,必须是北方重工;第三坚持中国境内的全断面隧道掘进机的设计与制造,尽最大可能安排在北方重工,外国合资企业在设计与制造技术应无偿转让,互利双赢。通过这种发展方式,北方重工在掘进机产业得到了较快较好的发展。2006年6月,北方重工击败多家国外竞争对手,一举独揽6台大型泥水平衡盾构机制造合同,创下了国内盾构机国际竞标的历史记录,改变了进口产品高价垄断的不利局面。
第三,中铁装备和铁建重工的转型创新模式。两家企业均地处我国中部,是我国两大全断面隧道掘进机制造的后起之秀。时至今日,他们占据了国内盾构机行业的市场前列。
从2000年起,出身隧道施工的第一代中铁装备人,凭借深厚的实施工程技术积淀,依托国家科研创新平台,攻坚克难,出色地完成了5项国家“863”科研项目。2009年,中铁装备成立,拉开了隧道掘进盾构机的自主化和产业化的序幕。从2010年开始承接国内50多个城市和国外14个国家与地区各种盾构机订单727台,平均90台/年。
铁建重工的前身是中铁轨道系统集团,充分的利用其母公司中国铁建长期积累的实施工程技术和施工经验,从2008年8月起航全断面隧道掘进机行业,具有自主知识产权的土压平衡盾构机、泥水平衡盾构机、全断面硬岩隧道掘进机等系列批量用于国内外重大工程。2013年全球首创研发出双模式煤矿斜井TBM并用于神华新街台格庙矿区,2014年成功牵头研制我国首台大直径敞开式TBM并用于吉林中部城市引松供水工程。
第四,招商引资模式。随着我们国家经济社会的发展需求和对外开放步伐的加快与持续,许多地方政府结合城市地铁建设的需求和促进地区经济较快增长,实施招商引资;而世界知名掘进机制造企业纷纷做出决策,强势进入中国市场,有效地推进我国全断面隧道掘进机产业高质量发展,包括德国海瑞克、美国罗宾斯、日本小松等。其中,德国海瑞克绩效最突出。2002年在广州和成都建立独资公司。
从2002年至今,我国的全断面隧道掘进机产业,大范围的应用于地下资源开发,交通、能源、水利、民生等领域。在政府和有关部门的支持与推动下,我国全断面隧道掘进机产业持续发展。
董必钦坦言,在一批企业家和科技专家的敏锐眼光,惊人的魄力,勇于创新的支持下,通过扩大开放、锐意改革、引进技术、合作生产、自主创新、奋勇向前,实现了我国掘进机产业的高速、高效发展。掘进机产业正在开创新局面,踏上新征程,谱写新篇章。
“十三五”时期我国基础设施建设需求大幅度的增加,全断面隧道掘进机的年生产数量在2015—2017年呈突破式增长,随后几年稳步上升。根据中国工程机械工业协会掘进机械分会数据,2022年中国共生产全断面隧道掘进机700台,销售额共计约243亿元。目前,我国慢慢的变成了全断面隧道掘进机最大的制造国和最大的市场。
在产业结构上呈现新格局,经过几年的市场之间的竞争、优胜劣汰、兼并重组,产业集中度大幅度的提升,国内企业陆续收购国际知名掘进机制造企业。在企业结构方面,国内企业陆续收购国外有名的公司。例如,北方重工2007年并购了法国NFM技术公司,2016年又收购了美国罗宾斯公司,成为国内首家跨国经营企业;2013年11月,中铁装备成功收购德国维尔特公司的硬岩掘进机及竖井钻机知识产权和品牌,变成全球上能独立生产硬岩掘进机,并具有自主知识产权的三大企业之一;辽宁三三工业公司2014年收购了美国卡特彼勒加拿大罗尼特隧道工程公司,大大加强了国内企业的技术实力和海外营业销售能力水平,有效提升了国内外市场的竞争能力。目前,国内从事隧道掘进机生产的企业11家左右,专业配套企业近百家,研发人员超过1500人,产业集中度不断提高。
七年前,国内生产的产品一般在直径6米左右的盾构机,时至今日,我国自主研发的全断面隧道掘进机能根据项目施工要求,自主研发出直径从3.5米到15米以上的各类土压平衡、泥水平衡、复合式盾构机和各类硬岩掘进机以及各类异型盾构机,如“中铁装备”的马蹄形盾构机;“上海隧道”的类矩形盾构机、大截面矩形顶管机;“铁建重工”和“北方重工”研制的用于煤矿斜井的掘进机。
经过几十年的发展历史,持别是近十年来的奋进,我国全断面隧道掘进机自主设计制造技术日趋成熟,国内生产能力、施工水平、稳中有升,年均生产达600台-700台,已变成全球最大最多的研发,制造和销售国。中国工程机械工业协会多个方面数据显示,2023上半年,隧道掘进机出口额同比增长85.3%。
“建议国家相关部门制定有关政策,推动我们国家全断面隧道掘进机,实现自主化、产业化、市场化、国产化。要提升公司产品的先进性、可靠性、适应性、稳定性。要加强企业科学技术研发和人员团队的建设,充分调动他们的积极性,主动性和创造性。要紧密结合国家经济发展规划,配合国家发展的策略重点,把握发展趋势,实现重点突破。朝着数字化设计、模块化制造、智能化掘进、无人化施工、远程化管理迈进。”董必钦建议。
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