我國首套 超大直徑盾構(gòu)機(jī)研制成功 盾構(gòu)機(jī)租賃市場發(fā)展前景預(yù)測

• 李波 2022年12月15日 來源：中研普華集團(tuán)、央視財經(jīng)、中研網(wǎng) 487 26
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近日，由中國科學(xué)院金屬研究所李殿中研究員、李依依院士團(tuán)隊牽頭研制的超大直徑盾構(gòu)機(jī)用8米直徑主軸承研制成功。該軸承直徑達(dá)8米、重達(dá)41噸，是目前我國制造的首臺套直徑最大、單重最大的盾構(gòu)機(jī)主軸承，該主軸承將安裝在16米級盾構(gòu)機(jī)上，用于隧道挖掘工程。

盾構(gòu)機(jī)是國民經(jīng)濟(jì)和基礎(chǔ)建設(shè)的重大裝備，承載著穿山越嶺、過江跨海的重任。

近日，由中國科學(xué)院金屬研究所李殿中研究員、李依依院士團(tuán)隊牽頭研制的超大直徑盾構(gòu)機(jī)用8米直徑主軸承研制成功。該軸承直徑達(dá)8米、重達(dá)41噸，是目前我國制造的首臺套直徑最大、單重最大的盾構(gòu)機(jī)主軸承，該主軸承將安裝在16米級盾構(gòu)機(jī)上，用于隧道挖掘工程。

該主軸承的研制成功標(biāo)志著我國已完全掌握大型重載盾構(gòu)機(jī)主軸承的自主設(shè)計、材料制備、精密加工、安裝調(diào)試、檢測評價與壽命預(yù)測的集成技術(shù)，具備進(jìn)口替代能力。

經(jīng)國家軸承質(zhì)量檢驗檢測中心檢測和專家組評審，認(rèn)為該主軸承各項技術(shù)性能指標(biāo)與進(jìn)口同類主軸承相當(dāng)，滿足超大型盾構(gòu)機(jī)裝機(jī)應(yīng)用需求。

據(jù)介紹，我國已實現(xiàn)了超大直徑盾構(gòu)機(jī)的國產(chǎn)化，但其核心部件主軸承卻依賴進(jìn)口，亟需打通自主可控制造的“最后一公里”。

主軸承是盾構(gòu)機(jī)刀盤驅(qū)動系統(tǒng)的核心關(guān)鍵部件，8米直徑盾構(gòu)機(jī)主軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中承載的最大軸向力達(dá)到100000千牛(1千牛約等于0.1噸物體的重力，一頭成年亞洲象的體重按4噸算的話，這相當(dāng)于軸向受到2500頭亞洲象重力的作用)、徑向力達(dá)10000千牛、傾覆力矩達(dá)100000千牛?米。

為保證主軸承的高承載和高可靠性，就要求制造主軸承的軸承鋼要高純凈、高均質(zhì)、高強(qiáng)韌、高耐磨，同時對主軸承加工精度、設(shè)計能力、潤滑脂等都提出了很高的要求。而大型盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)過程中，只能前進(jìn)，不能倒退，主軸承一旦失效，會造成嚴(yán)重?fù)p失。

中國科學(xué)院于2020年啟動了“高端軸承自主可控制造”戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項，中國科學(xué)院金屬研究所、蘭州化學(xué)物理研究所等7家院內(nèi)科研單位組成建制化團(tuán)隊，聯(lián)合中交集團(tuán)、洛陽新強(qiáng)聯(lián)等20余家單位進(jìn)行協(xié)同攻關(guān)，先后解決了主軸承材料制備、精密加工、成套設(shè)計中的12項核心關(guān)鍵技術(shù)問題。

此前，我國盾構(gòu)機(jī)用超大直徑主軸承制造久而未決的主要原因在于：制造軸承的材料和大型滾子的加工精度不過關(guān)，全流程技術(shù)鏈條不貫通。

“高端軸承自主可控制造”戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項首席科學(xué)家李殿中研究員介紹，要制造高純凈、高均質(zhì)、高強(qiáng)韌、高耐磨的軸承鋼材料，一定要從源頭解決材料制造的問題，他們將目光瞄準(zhǔn)了稀土軸承鋼。

通過控制氧含量，科研團(tuán)隊制備出性能優(yōu)越、穩(wěn)定性好的低氧稀土鋼，研制出的稀土軸承鋼拉壓疲勞壽命提高40多倍，滾動接觸疲勞性能提升40%，并制訂了多項稀土鋼標(biāo)準(zhǔn)。

此外，科研團(tuán)隊與企業(yè)聯(lián)合，攻克軸承加工中的技術(shù)與裝備瓶頸，開發(fā)出直徑100毫米以上的一級高精密滾子加工技術(shù)，實現(xiàn)了我國軸承行業(yè)加工一級精密大型滾子“零”的突破。

目前，科研團(tuán)隊已開發(fā)出直徑3米級到8米級的盾構(gòu)機(jī)主軸承共10套，直徑3米的主軸承已在沈陽地鐵工程中成功應(yīng)用。

根據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2022-2027年盾構(gòu)機(jī)產(chǎn)業(yè)深度調(diào)研及未來發(fā)展現(xiàn)狀趨勢預(yù)測報告》顯示：

根據(jù)盾構(gòu)機(jī)不同的分類，盾構(gòu)開挖方法可分為：敞開式、機(jī)械切削式、網(wǎng)格式和擠壓式等。為了減少盾構(gòu)施工對地層的擾動，可先借助千斤頂驅(qū)動盾構(gòu)使其切口貫入土層，然后在切口內(nèi)進(jìn)行土體開挖與運(yùn)輸。

北美是全球最大的盾構(gòu)機(jī)市場，北美盾構(gòu)機(jī)市場占全球市場的32.6%，其次是歐洲市場，占29.3%，亞太地區(qū)占全球市場的27.4%。目前全球盾構(gòu)機(jī)主要生產(chǎn)國以美國、德國、日本為代表，上述國家生產(chǎn)技術(shù)先進(jìn)，生產(chǎn)的盾構(gòu)機(jī)享譽(yù)全球。

我國盾構(gòu)機(jī)研制和生產(chǎn)始于20世紀(jì)90年代，在國家大力支持下，盾構(gòu)機(jī)行業(yè)取得長足發(fā)展及進(jìn)步，打破了國外長期壟斷局面。盡管整體水平仍有不少差價，但在某方面已達(dá)到國際領(lǐng)先水平，未來發(fā)展前景可期。

盾構(gòu)機(jī)行業(yè)市場現(xiàn)狀分析

近年來，我國地鐵、水利工程、過江隧道等眾多工程紛紛上馬，國內(nèi)各重型機(jī)械制造企業(yè)紛紛通過與國外盾構(gòu)機(jī)制造商合作、合資或自主研發(fā)及并購國外公司，開始進(jìn)入盾構(gòu)機(jī)制造領(lǐng)域，中國制造的盾構(gòu)機(jī)產(chǎn)品開始在市場上顯現(xiàn)。目前，國內(nèi)已有近30家企業(yè)進(jìn)入盾構(gòu)機(jī)行業(yè)，打破了國外盾構(gòu)機(jī)獨(dú)占市場的局面。

有些企業(yè)已可單獨(dú)承接項目，具有自主開發(fā)、設(shè)計、制造、成套以及施工的能力和水平，正逐步實現(xiàn)自主化、本土化、產(chǎn)業(yè)化、市場化。但是，盾構(gòu)機(jī)關(guān)鍵部件技術(shù)一直被少數(shù)幾家企業(yè)高度壟斷，而國內(nèi)眾多地方企業(yè)與國外企業(yè)合作，實際上成為承擔(dān)配件制造和組裝的代工車間。

由于盾構(gòu)機(jī)的“定制化”特點(diǎn)，其制造需要根據(jù)不同的地質(zhì)條件，對盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行不一樣的配置，而且自動化、智能化程度非常高，這些核心技術(shù)都牢牢掌握在外資企業(yè)手里。

中國已經(jīng)成為全球最大的盾構(gòu)機(jī)市場，也是最大的盾構(gòu)機(jī)生產(chǎn)國。根據(jù)中國工程機(jī)械工業(yè)協(xié)會掘進(jìn)機(jī)械分會數(shù)據(jù)顯示，2020年國共生產(chǎn)全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)655臺(含BTM)。

2022年4月，由央企中鐵裝備制造的土壓平衡盾構(gòu)機(jī)順利通過海外客戶驗收，首次出口葡萄牙。2022年9月，在一臺650噸主吊機(jī)及一臺600噸輔吊機(jī)的密切配合下，重達(dá)308噸的“申通號”盾構(gòu)機(jī)刀盤，緩緩從地面吊起完成“翻身”并順利下井。這意味著“上海軌道穿越長江第一隧”掘進(jìn)施工正式開啟。

盾構(gòu)機(jī)租賃市場發(fā)展前景預(yù)測

現(xiàn)階段我國處于高速發(fā)展時期，尤其是城市軌道交通建設(shè)以及城市地下空間開發(fā)更是急需發(fā)展。盾構(gòu)生產(chǎn)產(chǎn)量、制造工藝、結(jié)構(gòu)創(chuàng)新都會有所突破。

國內(nèi)盾構(gòu)技術(shù)發(fā)展趨勢是：適應(yīng)各種復(fù)雜地層、超大斷面、復(fù)雜斷面、長距離掘進(jìn)、高速施工要求，基本上是一機(jī)多用，故國內(nèi)盾構(gòu)租賃業(yè)務(wù)大有可為。

所以，作為世界上能獨(dú)立生產(chǎn)硬巖掘進(jìn)機(jī)(TBM)、并具有自主知識產(chǎn)權(quán)的三大企業(yè)之一的中鐵工程裝備集團(tuán)，以及國內(nèi)其他大型裝備制造企業(yè)要認(rèn)清形勢，創(chuàng)新營銷模式，努力做好盾構(gòu)租賃服務(wù)，為我國甚至是國際的軌道交通建設(shè)貢獻(xiàn)自己的力量。

隨著我國基建大規(guī)模進(jìn)行以及城鎮(zhèn)化建設(shè)、南水北調(diào)等重大工程戰(zhàn)略的實施。軌道交通、公路、水利建設(shè)等工程都將有大幅增長，越來越多的工程建設(shè)單位在隧道施工中首選更為安全高效的盾構(gòu)機(jī)，這也讓國內(nèi)盾構(gòu)機(jī)租賃市場前景相當(dāng)廣闊。

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  2022-2027年盾構(gòu)機(jī)產(chǎn)業(yè)深度調(diào)研及未來發(fā)展現(xiàn)狀趨勢預(yù)測報告

  盾構(gòu)機(jī)行業(yè)研究報告主要分析了盾構(gòu)機(jī)行業(yè)的市場規(guī)模、盾構(gòu)機(jī)市場供需求狀況、盾構(gòu)機(jī)市場競爭狀況和盾構(gòu)機(jī)主要企業(yè)經(jīng)營情況、盾構(gòu)機(jī)市場主要企業(yè)的市場占有率，同時對盾構(gòu)機(jī)行業(yè)的未來發(fā)展做出科...

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