馮少杰
盾構機行業(yè)作為地下工程施工的關鍵設備領域，近年來隨著城市化進程的加速和基礎設施建設的蓬勃發(fā)展而迅速崛起。該行業(yè)以技術創(chuàng)新為驅動，不斷提升盾構機的智能化、自動化和高效化水平，以適應復雜多變的地質條件和施工要求。未來，隨著全球基礎設施建設的持續(xù)推進和“一帶一路”倡議的深入實施，盾構機行業(yè)將迎來更加廣闊的發(fā)展前景。同時，企業(yè)也需要加強環(huán)保管理和技術創(chuàng)新，提高國際競爭力，以應對日益激烈的市場競爭和環(huán)保挑戰(zhàn)。總體而言，盾構機行業(yè)具有巨大的市場潛力和廣闊的發(fā)展空間，將成為推動全球基礎設施建設事業(yè)的重要力量。
1.1 盾構機技術概述
盾構機是一個橫斷面外形與隧道橫斷面外形相匹配并且尺寸稍大的隧道暗挖施工機械，它外部由金屬外殼覆蓋，內部含有排土、挖土、自身保護等工具。盾構技術就是采用盾構機進行隧道掘進的技術，其基本原理基于一個圓形鋼組件沿既定隧道軸線層層推進挖掘的過程。盾構機掘進的步驟是先由刀盤旋轉消除地層，將切削下的渣土利用輸送機或泥漿管運送出隧道，在盾構機的殼體內拼裝預制管片，利用液壓千斤頂推進工作面。
盾構機掘進過程中，盾構機的殼體要發(fā)揮支護作用，承擔周圍墻體的壓力，并防止水進入盾構機內影響施工，因此對盾構機的要求較為嚴格。盾構機具有施工作業(yè)隱蔽、自動化程度高、對地表道路和建筑群影響小、不受氣候環(huán)境制約等優(yōu)點，但也存在購買費用高、施工難度加大、操作復雜等缺點。
1.2 國內外盾構技術發(fā)展歷史
根據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2024-2029年中國盾構機行業(yè)市場分析及發(fā)展前景預測報告》顯示，盾構技術最早由英國工程師布魯諾爾于1818年提出并取得了專利。1841年，Brunel將矩形盾構技術應用在隧道掘進中并獲得成功。1869年，Great提出采用新開發(fā)的圓形盾構和扇形鑄鐵管片，成功建造了跨過泰晤士河的第二隧道。隨后，他又在南倫敦隧道施工中成功運用了盾構和氣壓結合的技術，為現(xiàn)代盾構技術奠定了基礎。
19世紀末到20世紀中葉，盾構技術相繼傳入美國、法國、德國、日本、前蘇聯(lián)和中國，并得到了發(fā)展。在這一時期，建造了各種不同用途的隧道，包括美國巴爾的摩、法國巴黎、德國柏林、前蘇聯(lián)莫斯科、列里格勒、日本東京等城市的隧道工程。
20世紀60年代中期至80年代，盾構技術繼續(xù)發(fā)展，并完善了圓形斷面的盾構技術，包括壓氣盾構、擠壓盾構、土壓盾構、泥土加壓盾構、泥水盾構等。20世紀90年代是盾構技術發(fā)展的黃金時期，在該時期盾構技術得到了改進和提升，如泥土成分配比、出泥和出土速度參數(shù)的優(yōu)化等。施工斷面從常規(guī)的單圓形向雙圓形、三圓形、矩形、馬蹄形及復合斷面發(fā)展，施工技術向高速施工、長距離施工、急曲線施工、地中對接技術等轉化，加速了盾構技術的自動化進程。
1.3 中國盾構機行業(yè)發(fā)展歷程
中國盾構機技術的發(fā)展起步較晚，但近年來發(fā)展勢頭迅猛。1953年，遼寧某煤礦開采中應用手掘式盾構修建疏水巷道，這是我國首次在實際工程中應用盾構技術。在20世紀最后的40多年里，盾構技術在上海、北京等一線城市被中鐵隧道集團、上海隧道股份有限公司等大型企業(yè)紛紛應用成功。
在不斷地研制過程中，盾構機從小型手掘式發(fā)展到擠壓式盾構，再到半斷面插刀盾構，再到20世紀末由上海多家企業(yè)研制成功的土壓平衡盾構機，盾構技術有了長足的發(fā)展。進入21世紀后，盾構技術逐漸發(fā)展到其他一、二線城市。2003年上海地鐵八號線建設采用雙圓盾構技術，2004年上海越江隧道施工引入泥壓盾構技術，2009年南京長江隧道采用泥水平衡盾構技術。如今，盾構技術已經(jīng)在我國隧道掘進工程中廣泛應用。
2.1 盾構機市場主要企業(yè)類型
目前，中國盾構機行業(yè)主要有三種類型的企業(yè)：一是國內裝備制造企業(yè)，即在原有裝備制造鏈基礎上形成的企業(yè)，此類企業(yè)基礎良好;二是施工企業(yè)轉型升級后新成立的裝備公司，這類企業(yè)原本就擁有市場，因此目前發(fā)展得比較好，占有國內市場比較迅速;三是外資控股的中外合資和外國獨資企業(yè)。
合資企業(yè)往往由于有技術而沒有市場，所以在選擇進入中國時采用了跟地方政府合作的形式，其特點是外國控股、中國方面提供市場，核心技術仍在外國人手中;外國獨資企業(yè)同樣由國外掌握核心技術，比如德國海瑞克、日本三菱等等。
2.2 盾構機市場競爭格局
在國家新一輪城市軌道建設規(guī)劃密集出爐的情況下，盾構機租賃的需求在逐步擴大。同時，隨著盾構機制造技術水平的不斷提高，以及施工領域的應用越來越多，國產(chǎn)品牌在競爭中快速崛起。截至2021年，國產(chǎn)盾構機國內市場占有率已超過90%。
中鐵工業(yè)和鐵建重工是中國盾構機市場的兩大龍頭企業(yè)。2020年，中國共生產(chǎn)全斷面隧道掘進機655臺，銷售額累計約209.5億元。其中，銷售額最多的兩家企業(yè)分別為中鐵工業(yè)(約80.99億元)和鐵建重工(約68.01億元)，遠遠領先于國內其他廠商，市占率分別為38.7%和32.5%。
從營業(yè)收入和歸屬凈利潤來看，2018年至2021年前三季度，中鐵工業(yè)一直高于鐵建重工。其中，2021年前三季度，中鐵工業(yè)營業(yè)收入為201.1億元，凈利潤為14.72億元;鐵建重工營業(yè)收入為71.82億元，凈利潤為12.93億元。而從毛利率和凈利率來看，鐵建重工一直高于中鐵工業(yè)。其中，2021年前三季度，中鐵工業(yè)毛利率為17.49%，凈利率為7.29%;鐵建重工毛利率為32.77%，凈利率為18%。
2.3 盾構機市場產(chǎn)品對比
從中鐵工業(yè)和鐵建重工的盾構機產(chǎn)品規(guī)格和類型來看，鐵建重工的土壓盾構機和泥水盾構機的最大開挖直徑要更高，同時刀盤驅動類型更多，總的來看產(chǎn)品規(guī)格更多。
土壓盾構機最大開挖直徑：中鐵工業(yè)為12.14m，鐵建重工為12.79m。
泥水盾構機最大開挖直徑：中鐵工業(yè)為15.8m，鐵建重工為16.07m。
刀盤驅動類型：兩者都有液驅和電驅，但鐵建重工還有電液混驅類型。
從盾構機的產(chǎn)量變化情況來看，2017-2020年中鐵工業(yè)的盾構機產(chǎn)量一直大于鐵建重工。其中，2020年中鐵工業(yè)共生產(chǎn)盾構機(不含TBM)190臺，鐵建重工共生產(chǎn)盾構機(不含TBM)152臺。
3.1 市場需求預測
隨著中國經(jīng)濟的快速發(fā)展和城市化進程的加快，盾構機行業(yè)正迎來前所未有的發(fā)展機遇。地下軌道交通、地下商場、地下停車場等地下工程的需求不斷增加，為盾構機市場提供了巨大的發(fā)展空間。據(jù)權威機構統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，中國盾構機市場規(guī)模已經(jīng)迅速擴大，成為全球最大的盾構機市場之一，展現(xiàn)出穩(wěn)健的增長趨勢。
未來幾年，隨著國家對基礎設施建設的持續(xù)投入，盾構機行業(yè)的市場需求將繼續(xù)保持增長態(tài)勢。特別是在新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的深入推進下，盾構機行業(yè)將迎來更多的技術創(chuàng)新機遇，推動行業(yè)向更高效、更環(huán)保的施工方式發(fā)展。
3.2 行業(yè)發(fā)展機遇
3.2.1 技術創(chuàng)新推動產(chǎn)業(yè)升級
新一代信息技術、人工智能、新材料等技術的融合應用，將推動盾構機向更加智能化、高效化、環(huán)?；姆较虬l(fā)展。例如，物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等技術的應用，可以提高盾構機的智能化、自動化水平，進一步提升施工效率和安全性。
3.2.2 政策支持與市場需求雙重驅動
政府對基礎設施建設的持續(xù)投入，以及環(huán)保、安全等要求的不斷提高，將推動盾構機行業(yè)加大在這些領域的投入力度，研發(fā)和應用低能耗、低排放的盾構機設備，提高設備的安全性能和可靠性。同時，隨著老舊盾構機的替換需求不斷增加，也為盾構機市場提供了新的發(fā)展機遇。
3.3 國際市場拓展
隨著國內盾構機技術的不斷提升和市場占有率的提高，中國盾構機企業(yè)開始積極開拓國際市場。憑借先進的技術和優(yōu)質的產(chǎn)品，中國盾構機企業(yè)在國際市場上逐漸占據(jù)一席之地。未來，隨著“一帶一路”倡議的深入推進和全球基礎設施建設的加速發(fā)展，中國盾構機企業(yè)將迎來更多的國際市場機遇。
3.4 發(fā)展趨勢預測
3.4.1 微型和超大型化發(fā)展
為適應現(xiàn)代隧道工程項目的變化要求，使盾構技術能夠廣泛應用在每個隧道工程，盾構機的橫斷面直徑正朝著微型和超大型兩個極端方向發(fā)展。微型盾構機適用于小直徑隧道工程，如城市地下管網(wǎng)等;而超大型盾構機則適用于大型隧道工程，如跨江跨海隧道等。
3.4.2 高度自動化和智能化
隨著計算機控制、遙感、激光超導、通信等領域技術的不斷進步，盾構機將實現(xiàn)更高的自動化和智能化水平。施工過程中，利用傳感器檢測各種數(shù)據(jù)，并與計算機控制系統(tǒng)進行通信，由計算機自動判斷調整下一步的操作，使得盾構機的操作過程更加高效、安全。
3.4.3 高適應性和多樣化
由于盾構技術本身的性質決定，遇到斷面變化大的隧道工程，常規(guī)的盾構機無法很好地適應。因此，提高盾構機的適應性、研發(fā)多樣化的盾構機類型成為盾構機發(fā)展的重要方向。這包括研發(fā)可變直徑盾構機、多軸盾構機、異形盾構機等，以適應不同地質條件、不同斷面形狀和不同施工要求的隧道工程。
3.4.4 綠色環(huán)保與可持續(xù)發(fā)展
隨著全球環(huán)保意識的增強，盾構機行業(yè)也面臨著綠色化和環(huán)保化的挑戰(zhàn)。未來，盾構機將更加注重環(huán)保性能，減少噪音、振動和粉塵污染，同時提高能源利用效率，降低能耗和排放。此外，盾構機廢棄物的處理和再利用也將成為行業(yè)關注的重點。
3.5 前景分析
3.5.1 行業(yè)規(guī)模持續(xù)增長
在城市化進程加速、基礎設施建設需求不斷增加的背景下，盾構機行業(yè)將迎來持續(xù)增長的發(fā)展機遇。預計未來幾年，中國盾構機市場規(guī)模將保持平穩(wěn)增長態(tài)勢，并逐步向國際市場拓展。
3.5.2 技術創(chuàng)新引領行業(yè)發(fā)展
技術創(chuàng)新是盾構機行業(yè)持續(xù)發(fā)展的重要動力。未來，隨著新一代信息技術的廣泛應用和融合創(chuàng)新，盾構機將實現(xiàn)更高的智能化、自動化和高效化水平，推動行業(yè)向更高質量、更高效率的方向發(fā)展。
3.5.3 市場競爭格局逐步優(yōu)化
在市場競爭日益激烈的背景下，盾構機行業(yè)將加速洗牌和整合，優(yōu)勝劣汰的競爭格局將逐漸形成。具備核心技術和市場優(yōu)勢的企業(yè)將脫穎而出，成為行業(yè)領導者。同時，行業(yè)內的合作與共贏也將成為發(fā)展趨勢，共同推動盾構機行業(yè)的健康發(fā)展。
3.5.4 國際化發(fā)展加速
隨著“一帶一路”倡議的深入推進和全球基礎設施建設的加速發(fā)展，中國盾構機企業(yè)將積極開拓國際市場，提升國際競爭力。未來，中國盾構機品牌將逐漸走向世界舞臺，成為全球盾構機市場的重要力量。
3.6 風險因素與應對策略
3.6.1 技術風險
隨著盾構機技術的不斷發(fā)展，技術更新?lián)Q代速度加快，企業(yè)面臨技術落后的風險。為應對這一風險，企業(yè)需要加大研發(fā)投入，提高自主創(chuàng)新能力，保持技術領先地位。
3.6.2 市場風險
市場需求的變化和競爭格局的演變都可能對盾構機企業(yè)帶來市場風險。為應對市場風險，企業(yè)需要密切關注市場動態(tài)，加強市場調研和預測，及時調整市場策略和產(chǎn)品布局。
3.6.3 環(huán)保風險
隨著環(huán)保法規(guī)的日益嚴格，盾構機企業(yè)需要加強環(huán)保管理，提高環(huán)保性能，降低環(huán)保風險。同時，企業(yè)還需要積極研發(fā)和應用環(huán)保技術，推動盾構機行業(yè)的綠色化和可持續(xù)發(fā)展。
3.6.4 國際化風險
在國際化發(fā)展過程中，盾構機企業(yè)可能面臨文化差異、法律法規(guī)、市場風險等挑戰(zhàn)。為應對國際化風險，企業(yè)需要加強國際市場調研和分析，了解目標市場的需求和法規(guī)要求，同時加強跨文化交流和溝通，提高國際化經(jīng)營能力。
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