从依赖进口到占领全球超过三分之二的市场盾构机在掘进中逆袭

焦点访谈|领先密码盾构机:隧道掘进中的逆袭

制造业是一国经济的基础，也是国际竞争的焦点。近年来，中国制造业取得了长足的进步。很多产品不仅占据了原本以进口产品为主的国内市场，而且在国际市场上也具有竞争力。今日将在焦点访谈播出《引领的密码》系列节目，关注中国制造业中那些悄然积累并发力，成为国内外市场领导者的行业和产业。今天我们来重点介绍一大件设备:盾构机。它的正式名称是全断面隧道掘进机。通常情况下，你可能很少看到它，因为它通常在地下或洞穴中工作，是修建地铁、铁路、公路、隧道等的利器。由于系统复杂，集成度高，有人称之为机械制造皇冠上的明珠。20年前，在重大工程建设中，中国的盾构机一直依赖国外进口。但去年国产盾构机占国内市场90%以上，占全球市场近70%。从依赖进口到占据全球三分之二以上的市场，这种变化是如何发生的？

中铁十四局北京东六环项目盾构副经理孙说:“我们盾构机掘进的直径是16.07米。到目前为止，它已经完成了3600米，约为已完成隧道总长度的50%。我们的地表沉降基本上一直保持在3毫米以内。”

国际盾构机施工的标准一般是沉降不超过30mm，隆起不超过10mm。这台中国盾构机的控制精度远高于国际标准。如今，中国隧道工程使用的盾构机90%以上是国产的，中国盾构机全球市场占有率接近70%。很难想象，就在20年前，中国还没有自己的盾构机可以用于这样的工程。一台盾构机包含上万个零部件，其产业链涉及机械制造、电子元器件、液压管道等多个工业领域。它体积庞大，技术复杂，需要强大的综合控制系统才能正常工作。

上世纪90年代末，中国城市化启动，基础设施建设加速。1997年，为了修建西康铁路秦岭隧道，中国首次进口了两台德国盾构机。与传统的隧道钻爆法相比，盾构机的施工效率大大提高，施工过程的安全性也大大提高。然而，中国人在享受安全高效的同时，也不得不接受高昂的设备成本和不尽人意的售后服务。

中国工程机械工业协会副会长、中铁盾构专家李建斌说，“两台盾构机造价近7亿。外国人的服务费很高，服务时间很短。每天八小时。人家不上班后，我们三班倒，他们一班倒。如果机器坏了，我们必须等待。这对我们来说非常令人兴奋。你不掌握技术，处处受制于人。”

2006年以前，中国从国外进口了130多台盾构机，耗资数百亿美元，却处处受制于人。当时国内很多工程机械设备都面临这样的困境。

中国工程院院士、浙江大学机械工程学院院长杨华勇说，“如果大吨位的起重机、挖掘机大量进口，我们就没有自己的。不是中国做不到，而是不靠谱，不能批量制造。”

关键技术买不来，等不来。面对日益迫切的施工需求，2002年，包括盾构机在内的一批工程机械装备研发被列入国家高技术研发“863”计划，校企合作开始破解盾构机生产背后的密码。

2004年，可实现软土作业的中国国产地铁盾构机“先行”在上海成功下线；2008年4月，中国首辆可在复杂地质作业的“中铁一号”在河南顺利下线。2009年顺利完成天津地铁3号线相关标段施工。

李建斌说，“我们的第一台设备出来后，国外设备的价格大大降低。和以前一样贵，没有市场。”

样机下线顺利开工后，行业的发展需要一个契机。党的十八大后，一大批铁路、公路基础设施建设开始加快，许多引水工程和地下管廊建设开工。各类工程机械需求量大增，盾构机年需求量也达到数百台。

不同于一般的机械设备，盾构机是一种定制产品，每种设备都需要结合实际工程单独设计。不同的地质条件，不同的施工队伍会有不同的要求。

中铁十五局集团有限公司党委书记、董事长黄长富说，“比如砂卵石地层，对工具磨损非常严重，所以提出了我们对工具配置的要求和建议。”

刀盘的设计和开发一直是盾构机国产化的重要课题。

中铁工程装备集团有限公司总经理张志国说，“隧道掘进机的滚刀，尤其是滚刀的刀圈，是破岩的关键部件。质量好的原装滚刀环多是进口的。”

高质量的滚刀环既要有一定的硬度，又要有足够的韧性。产品要达到高标准，最重要的是开发出合格的材料和成熟的加工工艺，这不仅需要先进的技术研发，还涉及基础科研，有些困难由企业承担。国家重大科研项目对盾构机国产化的研究从未停止。党的十八大后，盾构机相关技术研发入选国家重点基础研发“973”计划。

随着国家科研项目的推进，高校专注于基础技术研究，企业将最新研究成果应用于实际项目并积极反馈成果，持续协作研发创新。

张志国说:“我们与清华大学等大学和专业学院合作研究这种刀圈。经过实验，2018年国产。目前国产刀具在整个中国市场占90%。”

一台盾构机有上百项类似的核心技术，包括液压系统和控制系统，都是国家科研项目攻关的。同时，中国巨大的工程市场为盾构机关键技术的研发和迭代提供了最好的试验场。

2012年，成都地铁2号线、4号线开工建设，国产地铁盾构机成功掌握西部富水砂卵石地层盾构机施工技术；2014年，广州地铁7号线建设期间，国产盾构机成功穿越华南复杂断层地质，攻克世界级难题；2017年，在松花江引水工程中，当时国内直径最大的硬岩隧道掘进机首次完成水下作业。

党的十八大以来，我国不断以供给侧结构性改革为主线推动经济发展，为包括盾构机在内的机械装备制造业指明了新的发展方向。从实际需求出发，中国的盾构机逐渐发展出一种新技术，就是人各有所长。

新需求下的不断创新，既是盾构机行业发展的又一重要密码，也是中国机械装备制造业发展的一个缩影。党的十八大以来，许多工程项目不断推动着我国机械工程装备的转型升级，整体制造水平的提高也使得这些转型更加顺利。

杨华勇说:“过去中国只能造几十吨的起重机，不能造百吨。现在核电起来了，还有大型石化项目，大型风电需要大型起重机。这个需求上来，我们就开始挑战国内的大吨位，最大的达到3000吨。我们的工程机械以前处于中低端，现在正在向高端迈进，开始小批量出口。”

2012年，马来西亚吉隆坡地铁项目开始招标，中国建筑公司向业主推荐中国盾构机。来自马来西亚的专业团队飞赴中国考察中国盾构机在中国的工作，在确认中国公司的能力后，同意先进口一台中国盾构机。

张志国说，“在工程中，设备穿过了一个大的球状岩石，这在当时的地质勘探阶段是没有发现的，但正是因为盾构机设计的性能更好，才使得整个工程得以顺利开挖。”

消息传开，在隧道行业，中国设备不仅随中国施工力量走出国门，也逐渐被国外施工队伍认可。

中国铁建重工集团有限公司董事长刘飞翔说:“我们的设计针对性强，性能可靠，价格优惠，服务快捷。在价格、性能、质量、服务等方面形成了综合优势，比国外盾构机更具竞争力。”

2013年后，在“一带一路”的推动下，中国的盾构机迎来了新的发展机遇，目前已经出口到30多个国家和地区。

中国盾构机连同其技术服务和中国施工力量走出国门，形成了完整的中国盾构品牌，赢得了国际市场的信任。

目前，中国已成为世界上工程机械门类最齐全、产业链最完整的国家。2020年，中国机械出口量首次成为世界第一，2021年保持这一优势。在世界市场领域，如盾构机、港口机械、起重机等。，成为主流参与者，甚至在技术上引领世界，成为中国制造的新名片。

中国盾构产业的发展，首先得益于国家新体制对关键技术攻关的大力支持，啃下了核心技术这块硬骨头。攻克技术难关后，产品在国内市场不断打磨，在实际应用中不断升级优化。中国盾走出国门，面对国际竞争，磨砺出了过硬的质量、优质的服务、良好的性价比，所以能在国际市场赢得良好的口碑，打造中国名牌。这也是中国工程机械装备的进步密码。中国制造只有把需求和创新结合起来，才能逐步完成由大到强的转变。