攻克核心技术，国产盾构掘进智能化未来

baucon998

今天我们来说一说



盾构


“工欲善其事，必先利其器”。隧道及地下空间开发得到迅猛发展，离不开装备制造业。中国盾构机，逐渐从“中国组装”发展至“中国制造”，并已向“中国智造”蜕变，成为不可或缺的强劲引擎。


什么是盾构


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隧道之“盾”（指支撑性管片），它区别于敞开式施工法。广义盾构机也可以用于岩石地层，只是区别于敞开式隧道掘进机。而在中国，习惯上将用于软土地层的隧道掘进机称为盾构机，将用于岩石地层的称为TBM全断面隧道掘进机。


工作原理


盾构机的基本工作原理就是一个圆柱体的钢组件沿隧洞轴线边向前推进边对土壤进行挖掘。该圆柱体组件的壳体即护盾，它对挖掘出的还未衬砌的隧洞段起着临时支撑的作用，承受周围土层的压力，有时还承受地下水压以及将地下水挡在外面。挖掘、排土、衬砌等作业在护盾的掩护下进行。


简单分为为三步来说就是：

盾构机的掘进

掘进中控制排土量与排土速度

管片拼装

动图更直观地了解一下：



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市场情况


在巨大的隧道及地下空间开发建设市场下，盾构掘进机械需求旺盛，行业高速增长。
2012-2016年全断面隧道掘进机销售台数统计表


据中国工程机械工业协会掘进机分会统计数据显示，2016年的销售台数同比2015年增长了46%，销售额高达169.76亿。产业规模方面，掘进机连续五年每年增长都在20%左右，中国一跃成为全球最大的全断面隧道掘进机生产国和最大的市场。根据2016年数据，中铁装备、铁建重工、中交天和、三三工业、北方重工、中船重装等中国品牌盾构机已抢占国内80%的市场份额（按台套计算）。

“上天有神舟，下海有蛟龙，入地有盾构”。

从2009年至今，随着中国基础设施建设开展，给予了盾构制造企业技术足够的实践案例及数据支持，盾构的新理念、新技术、新工艺不断涌现。盾构行业经过多年的合纵连横，铁建重工、中铁装备、中交天和、三三工业等已成为中国盾构企业中的佼佼者。


铁建重工
中国铁建重工集团有限公司（简称“铁建重工”）是集高端地下装备和轨道设备研究、设计、制造、服务于一体的自主品牌。拥有盾构TBM的先进生产设备200多台套，盾构TBM年产能力达120台套。


据了解，铁建重工第二产业园以钻爆法隧道施工高端智能装备、全断面隧道掘进机和盾构再制造装备为主，集研发、制造、服务、再制造于一体的高端地下装备制造产业基地。目前已建成高端现代化厂房、高架立体仓库、研发设计楼和配套大型数控设备、智能化检测装备、关键核心部件加工装备、先进高效自动化生产线、机器人工作站及智能物流系统等生产设施。
双护盾岩石隧道掘进机（TBM）


中铁装备
中铁工程装备集团有限公司（简称“中铁装备”）的发展历程是中国盾构崛起的缩影。2013年11月成功收购德国维尔特公司岩石隧道掘进机业务，成为国际知名的隧道装备综合服务商。该公司具备年产盾构、TBM等150台的产业化能力，拥有13大盾构制造基地。



自主研制的大直径敞开式“彩云号”岩石掘进机，长度约230米，重1900吨，刀盘开挖直径达到9.03米，填补了国内九米以上大直径岩石掘进机的空白。
国内大直径硬岩掘进机（TBM）“彩云号”


中交天和
中交天和机械设备制造有限公司（简称“中交天和”）系中国交通建设股份有限公司成员公司。中交天和具备年产盾构60台（套）的生产能力。


自成立以来，中交天和以非标、特种、个性化、定制化的高端地下装备产品定位迅速崛起壮大，以自主创新突破技术壁垒，推动高端地下工程装备和轨道设备产业格局实现了大变革。
直径14.93m的“天和号”超大泥水气压复合盾构，打破了国际垄断。


三三工业
2014年辽宁三三工业有限公司（简称“三三工业”）全资收购世界500强、国际工程机械第一品牌美国卡特彼勒公司的子公司——卡特彼勒加拿大隧道设备有限公司，成为全球隧道掘进机制造业领军企业之一。具备年产100台（套）盾构TBM的能力。


由三三工业制造的3.3米直径双模式双护盾盾构机诞生并出口美国。该台双模式双护盾TBM攻克了多项复杂的技术难关。如此难度在世界上还没有先例，设计上几乎是不可能的。

3.3米直径双模式双护盾盾构机


未来发展


随着盾构技术日趋完善，通过对中国盾构技术最新进展的分析，可以预见中国盾构技术将朝着以下几个方向发展：

挑战极限

盾构断面将挑战更大的尺寸极限。中国幅员辽阔，大江大河纵横，随着经济的飞速发展，城市交通、轨道交通、铁路、综合管廊跨江越海的需求急剧增多。

性能优越化

盾构适应性方面，要求盾构具有更高的地层适应性，在复杂地层中，盾构穿越地层既有岩石，又有软土和砂砾层，地层变化频繁，要求盾构设计特别是刀盘刀具必须能够适应各种不同地层。技术先进、质量可靠的长寿命盾构是保证工期的关键因素之一，也是盾构工程成功的关键因素。

设计数字化、制造模块化、控制智能化和管理网络化

中国盾构技术的愿景是实现数字化设计，模块化制造、智能化掘进、远程化管理，即输入地质参数和隧道结构参数，就能设计出适应工程地质和水文地质的盾构；盾构的施工则实现无人化智能掘进，实现在办公室远程控制盾构操作。


中国盾构技术起步较晚，但经过60多年的不懈努力，中国盾构已初步形成了一套较为完整的技术体系。中国盾构技术在经历黎明期、技术创新期、跨越发展期的过程中，孕育了一批具有国际竞争力的盾构研发企业，同时涌现出了大量的先进技术。虽有新市场仍等着进一步探索，希望我们的领军企业能保持市场上的风向标，坚守初心，自觉的维系市场的均衡竞争，均衡进步。拭目以待中国制造盾构百尺竿头更进一步。