■ 中國工業報記者 郭宇
蛇年新春之際,央視媒體率先報道了在河南鄭州中鐵裝備集團的總裝車間,新一年海外發運的第一臺盾構機剛剛下線,準備出口韓國。這臺直徑近10米、總重約1250噸的盾構機是專為韓國特殊地質條件設計,不僅能夠應對軟硬巖混合地層,還實現了全自動化操作和精準掘進。
這已是中鐵裝備集團出口韓國的第10臺盾構機。2024年,該公司出口額同比增長158%,2025年還將出口美洲、歐洲等地。
25年前,中國中鐵在基建開發中95%的設備依賴進口,僅盾構機一項,每年投入就超過50億元,國外盾構機的技術封鎖與高昂價格,成為中國隧道建設發展的巨大阻礙。然而,歷經多年的艱苦奮斗與技術攻堅,國產盾構機實現了從依賴進口到占據全球三分之二市場份額的驚人跨越,成為中國高端裝備制造業“走出去”的典型代表。從曾經被技術封鎖、高價掣肘,到如今在國際市場上大放異彩,我國盾構機一路的蛻變,見證了中國高端裝備制造業破繭成蝶的艱辛與輝煌。
“鯤鵬號”(深江3號)土壓平衡大盾構刀盤順利下井。
以技術為出海后盾,搶占國際市場
技術是設備“出海”的核心競爭力。以中鐵裝備、北方重工等為代表的行業龍頭企業發揮了重要引領作用,讓國產盾構機走在了世界的前列。
以中鐵裝備、北方重工等為代表的行業龍頭企業發揮了重要引領作用,讓國產盾構機走在了世界的前列。
成果顯現于現如今車間的滿負荷運作。2025年蛇年春節前正是海內外訂單交付的高峰期,中鐵裝備鄭州車間共有4條盾構機生產線全部在運行。春節后要出口新加坡的盾構機“中鐵911號”,由于發出時間最早,各項準備工作都要在春節放假前完成。此外,今年5月將出口澳大利亞的超大直徑盾構機,也吸引了不少關注。這臺機器不僅是公司出口的最大直徑盾構機,還搭載了多項智能化技術,比如換刀機器人、自動運輸系統等。這些技術,不僅能保障施工安全,還能大幅提升施工效率。
盾構機“出海”前的準備工序繁雜,要先處理包裹管線,再拆除刀盤、盾體、主驅動以及配套拖車,完成維護清理后才能覆膜打包。其中,關鍵部件的操作和防潮防鹽堿措施是最關心的環節。為確保準時、順利交付,中鐵裝備盾構公司副總工程師、生產部部長李寧每天至少到車間巡檢兩次,他說:“每一個訂單都是客戶對中鐵裝備的信任,我們必須保障機器各個環節都可靠穩妥。”
中鐵裝備設備公司國際部副部長陰鴻亮表示,技術是設備“出海”的核心競爭力。中鐵裝備自主研發的雙機互聯互控系統,能實現兩臺設備同時作業、一人操控,達到世界領先水平。同時,零部件國產化進程加快,成本大幅降低,例如懸臂掘進機上的截齒,國產化后價格至少降低40%,極大地提高了產品性價比與市場競爭力。
二十年奮斗攻關,打造中國金字品牌
中國盾構機是新型工業化的品牌名片,更是中國工業利用自身制度優勢實現趕超發達國家的深刻詮釋。
從研制第一臺到現在全球銷量第一名,中國盾構機實現了歷史性的跨越,成功打造了中國制造的金字招牌。而這一過程,相較于近200年的發達國家盾構機發展史,正如《中國盾構機:20年跨越歐美200年》一文中所評價道的,“這是一個奇跡。”
時至今日,我國自主研發的全斷面隧道掘進機能根據項目施工要求,自主研發出直徑從3.5米到15米以上的各類土壓平衡、泥水平衡、復合式盾構機和各類硬巖掘進機,以及各類異型盾構機,如中鐵裝備的馬蹄形盾構機;上海隧道的類矩形盾構機、大截面矩形頂管機;鐵建重工和北方重工研制的用于煤礦斜井的掘進機。
中國盾構機既是我國“基建狂魔”的生動縮影,也是新型工業化的品牌名片,更是中國工業利用自身制度優勢實現趕超發達國家的深刻詮釋。
那么中國是如何用了短短時間走上了世界的舞臺?回顧中國盾構機的崛起之路,從曾經的技術受限到如今的引領創新,其間每一步都鐫刻著拼搏的印記,特別是一項項關鍵技術的突破成為發展之路上的里程碑。
2023年10月12日,由鐵建重工自主研制的直徑8.61米盾構機主軸承在長沙下線,這是迄今為止全球直徑最大、單體最重、承載最高的整體式盾構機主軸承。它的成功研制,標志著國產超大直徑主軸承研制,以及產業化能力躋身世界領先水平,意味著盾構機主軸承取得全面國產化,實現了國產盾構機主軸承從中小直徑到超大直徑型譜的全覆蓋。
此前,盾構機主軸承被列入制約我國工業發展的35項“卡脖子”關鍵技術,是盾構機全產業鏈自主化的“最后一環”。隨著8.61米國產超大直徑盾構機主軸承順利下線,我國企業徹底攻克并自主掌握了盾構機主軸承全系列產品從設計、材料到制造、試驗全過程關鍵核心技術,使國產盾構機有了全系列的“中國芯”。
此外,在盾構機的研發制造過程中,最為困難的是主驅電機。國外產品普遍采用三相異步電動機驅動模式來提供電力。在盾構機自主研發的進程中,中車株洲電機公司自主創新,借助中車的永磁技術跨界成功,實現了技術的突破。永磁化實現了動力模式的轉變,相較于三相異步電動機而言,永磁電機更小、更輕、更易于維護。2016年,全球首套永磁電機系統盾構機正式下線,該系統不僅具有節能、高效的優點,同時還能夠適應盾構機多電機協同工作的需求,更符合盾構機的實際運行狀況。
多項核心關鍵技術的突破造就了主機產品的前進,近年中鐵工程裝備集團研制出世界首臺雙結構硬巖掘進機“雪域先鋒號”、國內首臺高壓水耦合破TBM“龍巖號”、世界首臺綠色盾構機等一批填補國內外空白的高端產品。同時,集團還推出了無人駕駛、無人掘進的“四超盾構”領航號,平均月掘進距離可達600米。
高端綠色智能轉型,繪制未來藍圖
2025年國產盾構機技術將持續升級,定制化智能產品成為企業出口的核心競爭力,企業通過不斷拓寬產品應用場景,推動盾構機高端化、智能化、綠色化轉型。
“出口一臺盾構機,就是送出一張中國名片。”中鐵裝備相關負責人表示。公司緊跟市場需求,正在努力布局下一代掘進裝備的研發,通過不斷拓寬產品應用場景,持續推動盾構機高端化、智能化、綠色化轉型。
在盾構機技術不斷升級的過程中,原國務院重大技術裝備辦公室副主任董必欽接受中國工業報記者采訪時也表示,盾構機將朝著數字化設計、模塊化制造、智能化掘進、無人化施工、遠程化管理邁進。
同時2025年國產盾構機技術將持續升級,定制化智能產品成為企業出口的核心競爭力。國內企業繼續加大研發投入,在刀盤設計、智能控制等關鍵技術上取得新突破。刀盤開口設計從單開口優化為雙開口,開口大小和間隙可根據不同工程地質條件“量身定制”,既能控制巖石粒徑,保證正常出渣,又能防止大粒徑巖石對出渣系統造成傷害。
智能仿真等智能制造核心技術裝備的廣泛應用,大大提高了生產效率和產品質量,使盾構機具備更精準的控制和更高的自動化水平。在水平掘進方向的盾構機方面,部分公司生產的盾構機直徑涵蓋0.5米至16米的范圍,每一臺都是定制化的智能產品,滿足了不同海外工程的多樣化需求。
新技術的推廣,吸引了不少新客戶,新加坡“中鐵911號”的訂單就是其中之一。中鐵裝備掘進機研究院副院長龐培彥介紹,應客戶的特定需求,中鐵裝備為這臺盾構機精心搭載了渣土黏度檢測系統、雙層盾體循環利用系統等一系列前沿技術。通過智能測算與定制復用方案,不僅能夠實現施工過程的精準把控,也能切實有效地幫助施工企業降低施工成本,為客戶創造出更大價值。
而在與總裝車間相隔不到百米的隧道掘進機產業化中心里,預計今年5月發往澳大利亞的開挖直徑超15米的盾構機正在抓緊組裝。這臺機器搭載了換刀機器人、自動運輸系統、枕木抓取機器人、泥餅沖刷機器人等智能化、綠色化技術,以此保障盾構機安全高效掘進,為工程建設提供重要的技術支撐。
中國盾構機行業的快速發展,不僅是中國高端裝備制造業崛起的縮影,更是中國工業從“制造”向“智造”轉型的典范。通過持續的技術創新和自主研發,國產盾構機成功打破了國外的技術壟斷,實現了從依賴進口到全球領先的跨越。
未來,隨著全球基礎設施建設的不斷推進,盾構機市場需求將持續增長。中國盾構機企業通過高端化、智能化、綠色化的技術升級,將進一步增強國際競爭力。同時,定制化產品和智能化技術的應用,將為中國盾構機開辟更廣闊的市場空間。可以預見,中國盾構機行業將在全球舞臺上繼續書寫輝煌,為中國高端裝備制造業的全球化發展注入強勁動力。
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