2017年隧道掘进机盾构机行业现状及发展趋势分析报告 - 图文
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2017年隧道掘进机盾构机行业现 状及发展趋势分析报告
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正文目录
1、隧道掘进机:工程机械之母..................................... 7 1.1、隧道掘进机产品介绍......................................... 7 1.2、隧道掘进机发展历程简述..................................... 8 1.3、隧道掘进机的分类和适用范围................................. 9 1.4、隧道掘进机的一般构成...................................... 17 2、地下空间建设带领盾构机行业进入爆发期........................ 31 2.1 “十三五”期间城市轨道交通建设对盾构机的需求量将翻番....... 31 2.2 地下城市管廊有望成为未来盾构机的需求主力................... 33 2.3 公路、铁路隧道等对盾构的需求持续增加....................... 37 2.4 铁路建设维持高位,过江隧道、水利隧洞存在进口替代空间....... 38 2.5 海外市场成为新的增长点..................................... 40 3、政策暖风频吹,“一带一路”打开新空间......................... 42 3.1 政策支持,迈向“制造强国”................................. 42 3.2 国内隧道掘进机技术已完成技术积累........................... 43 3.3 国内隧道掘进机制造商的发展历程............................. 45 3.4 “一带一路”政策,带动我国隧道建设走出去................... 47 4、经济性是隧道掘进机行业发展的长期驱动力...................... 50 4.1盾构机和硬岩TBM已有很高的经济性 ........................... 50 4.2 实现掘进机国产化使得隧道施工成本大幅降低................... 54 4.3 核心零部件国产化进一步提高经济性........................... 55 4.4 劳动力成本提高反衬机械化施工优越性......................... 58 4.5 掘进机再制造技术是实现双赢的良策........................... 60 5、隐身冠军之路——从海瑞克的成长看隧道掘进机的发展............ 63 6、主要公司分析................................................ 70 6.1 中铁工业................................................... 70 6.2 恒立液压................................................... 72 7、风险提示.................................................... 74
图目录
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图1、中铁科工双护盾硬岩掘进机................................... 7 图2、中铁装备土压平衡盾构机..................................... 8 图3、海瑞克部分断面掘进机模型................................... 9 图4、双护盾硬岩掘进机.......................................... 10 图5、土压平衡双圆盾构机(杨浦号).............................. 11 图6、罗宾斯敞开式TBM .......................................... 12 图7、中铁装备复合式盾构........................................ 13 图8、海瑞克敞开式TBM模型...................................... 14 图9、海瑞克单护盾TBM模型...................................... 14 图10、海瑞克双护盾TBM模型..................................... 15 图11、海瑞克土压平衡盾构模型................................... 15 图12、海瑞克泥水平衡盾构模型................................... 16 图13、敞开式TBM构造........................................... 18 图14、面板式刀盘............................................... 20 图15、辐条式刀盘............................................... 20 图16、刀盘分布模式............................................. 21 图17、刀盘结构................................................. 21 图18、刀盘驱动装置结构......................................... 22 图19、主轴承结构(内啮合方式)................................. 23 图20、TBM撑靴 ................................................. 24 图21、液压千斤顶的伸缩......................................... 24 图22、钢拱架安装............................................... 25 图23、管片衬砌................................................. 25 图24、VMT导向系统电子激光靶 ................................... 26 图25、VMT系统主显示界面 ....................................... 27 图26、螺旋输送系统............................................. 28 图27、管片拼装系统............................................. 28 图28、不同形式的滚刀........................................... 29 图29、常用切削刀............................................... 29 图30、轨道交通人均城轨长度增长空间巨大(国外)................. 31 图31、轨道交通人均城轨长度增长空间巨大(国内)................. 32 图32、我国大城市城轨线路密度低................................. 32 图33、地铁建设对盾构机的需求快速增长........................... 33 图34、城市地下管廊开工里程数................................... 36
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图35、我国公路隧道里程......................................... 38 图36、2017-2019年国产盾构机销量预测(台) ..................... 41 图37、2017-2019年国产盾构机市场空间预测 ....................... 41 图38、国内盾构机制造企业....................................... 45 图39、中铁装备主要产品......................................... 46 图40、2012~2015年中铁装备盾构机销量、增速及市场占有率 ......... 47 图41、“一带一路”线路图........................................ 48 图42、三家公司近3年海外收入稳步增长........................... 49 图43、三家公司境外增速和综合增速比较........................... 49 图44、地铁盾构施工成本构成..................................... 51 图45、盾构区间造价构成......................................... 51 图46、TBM掘进与钻爆法时间比较 ................................. 53 图47、依照《水利建筑工程概算定额》TBM与钻爆法成本比较 ......... 53 图48、使用国产TBM施工成本低(元/m)........................... 55 图49、企业劳动成本上升比例高................................... 58 图50、我国农民工工资水平显著提高(元/月)...................... 58 图51、人口增速趋缓............................................. 59 图52、老年人比例提高........................................... 59 图53、隧道掘进机再制造过程..................................... 60 图54、再制造交货周期短......................................... 62 图55、再制造成本低廉........................................... 62 图56、海瑞克销售额滞后订单约1年(亿欧元)..................... 64 图57、海瑞克员工数量(人)和人均营收(万欧元)................. 64 图58、海瑞克核心隧道掘进设备................................... 66 图59、海瑞克隧道掘进配套设备................................... 67 图60、海瑞克掘进机相关服务..................................... 67 图61、海瑞克采矿和勘探设备..................................... 68 图62、海瑞克全球销售服务网络................................... 70 图63、公司主要产品为挖掘机专用油缸和重型装备用非标准油缸....... 72 图64、公司隧道掘进机用液压油缸销售情况......................... 73
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表目录
表1、全断面隧道掘进机按照断面形状分类.......................... 10 表2、全断面隧道掘进机按支护类型分类............................ 11 表3、全断面隧道掘进机按照开挖机理分类.......................... 12 表4、各种类型掘进机适用地质情况................................ 17 表5、世界著名隧道掘进案例...................................... 17 表6、中铁装备采购情况.......................................... 18 表7、盾构机各系统造价费用比重.................................. 19 表8、锦屏用罗宾斯TBM设备数据.................................. 19 表9、刀具和适用地质............................................ 29 表10、隧道掘进滚刀发展历程..................................... 30 表11、432mm窄形单刃滚刀的综合使用寿命 ......................... 30 表12、广州轨道交通二、八号线盾构直接掘进硬岩刀具损耗严重....... 30 表13、全国各省“十三五”地下综合管廊初期规划................... 35 表14、地下综合管廊盾构机械需求预测............................. 37 表15、公路隧道盾构机械需求预测................................. 38 表16、国内硬岩TBM施工典例..................................... 39 表17、隧道掘进设备相关的支持政策............................... 42 表18、我国盾构发展早期里程碑事件梳理........................... 43 表19、我国早期硬岩TBM研制的尝试............................... 44 表20、我国与国外合作制造隧道掘进机............................. 44 表21、国内隧道掘进设备企业海外收购情况......................... 46 表22、中铁及铁建海外中标项目情况............................... 50 表23、盾构法施工成本构成....................................... 51 表24、TBM法和钻爆法施工速度比较 ............................... 52 表25、引滦入唐两种施工方法造价比较............................. 53 表26、钻爆法与掘进机掘进特点汇总对比........................... 54 表27、国内大直径盾构机采购情况................................. 55 表28、隧道掘进机国产化情况..................................... 57 表29、国外部分隧道掘进机再制造实例............................. 61 表30、国内TBM再制造、整机修复TBM施工情况..................... 63
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表31、海瑞克发展历程........................................... 65 表32、海瑞克著名施工案例....................................... 69
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1、隧道掘进机:工程机械之母 1.1、隧道掘进机产品介绍
隧道掘进机是一种大型工程机械,其施工是采用刀盘旋转破岩推进,并同时进行隧道支护和出渣,一次性将隧道全断面成型。国际上将隧道掘进机定名为TBM(tunnel boring machine),包括软土盾构机(shield TBM)和硬岩隧道掘进机(hardrock TBM)。TBM的四大基本功能为掘进、出渣、导向和支护,随着技术的发展,现阶段大部分TBM还具备了地质预测功能。
国内和日本的体系中,一般将软土盾构机统称为盾构机,硬岩掘进机统称为TBM。顾名思义,盾构机和 TBM的主要区别在于施工对像上。由于施工对像的区别,盾构机和TBM的结构和施工方式也因地制宜地有所区别。TBM的设计重点在于有效破岩,而盾构机的重点在于保持掌子面的稳定。因此,对于 TBM 而言,刀具、刀盘和动力系统往往有更高的要求;而盾构机一般有TBM所不具备的泥水压、土压等维护掌子面稳定的功能,盾构施工主要由稳定开挖面、掘进及排土和管片衬砌及壁后注浆三大要素组成。
图1、中铁科工双护盾硬岩掘进机
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图2、中铁装备土压平衡盾构机
1.2、隧道掘进机发展历程简述
盾构的原理在1806由英国人Marc Isambrd Brunel提出。1825年,他第一次在伦敦泰晤士河下用高6.8m、宽11.4米的矩形盾构修建了第一条盾构法隧道。1869年,英国人Janes Heary Greathead使用圆形盾构进行掘进,他的圆形盾构成为后来大多数盾构的模型。在1874年和1886年,Janes又相继开发出了泥浆盾构和压缩空气盾构。盾构的机械化起始于1876年,英国人John Dickinson Brunton和George Brunton发明采用半球形旋转刀盘的机械化盾构,1896年英国人Price开发了辐条式刀盘机械化盾构。此后相当长的一段时间里,各国对盾构法进行吸收和开发,但进度较慢。1963年,日本Sato Kogyo公司首先开发出土压平衡盾构,在1974年第一台土压平衡盾构在日本东京被使用,该盾构由日本IHI公司制造。泥水加压平衡盾构在1964年由Mott Hay、Anderson和John Bartlett申请专利,1967年,第一台刀盘切削土体、水力出渣的泥水盾构在日本下线,该盾构由三菱公司制造。复合盾构的出现是在1985年,由Wsyss&Freytay公司和海瑞克公司联合申请专利。现阶段,盾构法的机械化程度越来越高,“盾构法”几乎可以等同于“使用盾构机进行掘进”。
硬岩TBM的出现较晚,1846年Manus设计的岩石切割机用于开挖阿尔卑斯山Fréjus铁路隧道,是第一台真正意义上的TBM。1851年,美国的Wilson开发了蒸汽机驱动的岩石切割机,被公认为是第一台在岩石中连续掘进的机器。1881 年,Beaumont开发的压缩空气式TBM成功应用于英吉利海峡隧道勘探导坑
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