关于盾构机行业分析

盾构机行业

调研分析报告

二0一一年三月

目 录

一、盾构机发展概述 ................................................................................................... 1 二、盾构机技术的研发及发展前景 ........................................................................... 2

（一）盾构机的研发现状..................................................................................... 2 （二）国内外盾构机的技术差距......................................................................... 4 （三）盾构机技术发展展望................................................................................. 7 三、国家产业政策 ....................................................................................................... 8 四、国内市场情况 ....................................................................................................... 9

（一）市场容量及特点......................................................................................... 9 （二）市场竞争格局及特点................................................................................. 9 （三）生产企业情况........................................................................................... 11

一、盾构机发展概述

1818年，英国人Marc Isambard Brunel从一种食船虫在船身上打洞一事受到启发，研究出了盾构施工技术，并获得专利。19世纪末到20世纪中叶，盾构机技术取得较快的发展，主要以气压式、手掘式、半机械式、机械式盾构为主。20世纪60年代中期至80年代末，在软粘土中使用了挤压式盾构机，开发了闭胸式盾构权并得到广泛应用，形成了现代盾构技术的主流。20世纪90年代以来，闭胸式的泥水式盾构机和土压平衡式盾构机成为世界范围内的主流产品。

盾构机的生产主要集中在美、日、欧等发达国家和地区，日本和德国处于世界领先水平。据统计全球已累计生产各种盾构机1万多台，主要生产厂家有日本三菱重工和川崎重工、德国海瑞克公司、美国的罗宾斯公司、法国迈通公司等。盾构机的类型较多，按照结构特点和开挖方法来分，主要可分为四大类，见图： 手掘式盾构 敞开式 正面支撑式 棚式 挤压式盾构 全挤压式 局部挤压式 网格式 半机械式盾构 正反铲 螺旋切削 软岩掘进机 开胸大单盘切削 近年来，盾构机的技术进步极为显著，归纳起来主要有以下五个特点： （1）盾构机施工隧道的长距离化、大直径化；地层适应性广，可用于硬岩、沙砾岩、卵石层、沙层和软土等各种地层；掘进断面尺寸变化范围较大，具有向超大、微小两个方向发展的趋势，直径18m的盾构机已在研制，小到直径0.2m的微型盾构机已在工程中得到应用；

（2）盾构机的多样化。从断面形状方面出现了矩形、马蹄形、椭圆形、MF型（双圆搭接、三圆搭接）等多种异圆断面盾构机；从功能上讲出现了球体盾构、母子盾构、扩径盾构、变径盾构、分岔盾构、途中更换工具（无需竖井）盾构障碍物直接切除盾构等特种盾构机；从盾构机的掘削方式上看出现了摇动、摆动掘削方式的盾构机；

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机械式盾构 闭胸式 局部气压式 泥水加压式 土压平衡式

（3）盾构机的技术科技含量越来越高。液力驱动和电液比例控制技术、遥控技术、激光雷达技术、卫星制导技术、现场总线控制技术、摄像及视觉信号处理技术等现代高新技术成果不断得到应用；

（4）盾构机基本实现了掘进、衬砌、排土施工工艺的全机械化和全自动化。目前，施工设备出现了管片供给、运送和组装自动化装置，施工管理中出现了盾构机掘进中的方向、姿态自动控制系统，施工信息化、自动化的管理系统及施工故障自诊断系统；

（5）泥水盾构、土压平衡盾构是当前盾构机的主流产品，但有些技术细节有待改进和提高，许多已问世的新工艺、新方法尚待完善。 二、盾构机技术的研发及发展前景 （一）盾构机的研发现状

在都市隧道构筑中，迫切希望出现既能有效利用地下空间，又能兼顾环境保护和降低工程造价的盾构机，因此，在泥水、土压盾构技术的完善、改进和提高的基础上，新型盾构机相继问世。

1、异圆形断面盾构机

主要有MF-（Multi-Circular Face，多圆搭接）盾构机、自由断面盾构机、偏心多轴盾构机、双圆（DOT）盾构机、椭圆形盾构机、矩形（矩形、凸字形、凹字形）盾构机、马蹄形盾构机等。

MF盾构机是将几只圆形盾构机的切削刀盘按前后错开，并使一部分重叠的盾构机同时开挖多个圆形断面。主要有双圆搭接盾构机和三圆搭接盾构机。

自由断面盾构机是在一个普通圆形盾构机主刀盘的外侧，设置数个规模比主刀盘小的行星刀盘，行星刀盘随主力盘在外围做自转的同时绕主刀盘公转。掘削面的中央部位有主刀盘掘削，其外周部位由外围的旋转行星刀盘掘削，行星刀盘由摆动支撑。

偏心多轴式盾构机采用多根主轴，垂直于主轴方向固定一组曲柄轴，在曲柄轴上再安装刀架。运转主轴刀架将同一平面内做圆弧运动，被开挖的断面接近于刀架的形状。可根据隧道断面形状要求，将刀架设计成圆弧矩形、矩形、椭圆形或马蹄形。

2、特种盾构机

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主要有母子盾构机、球体盾构机、直角分岔盾构机、复合盾构机（系指硬岩、软土皆可掘削的盾构机）、中折盾构机、直角弯隧道盾构机、倾斜中空轴全断面机内注浆盾构机、偏心中折急弯曲线盾构机等。

（1）母子盾构机，即在母盾构机中内藏一个直径比母盾构直径小的子盾构，掘进途中使子盾构从母盾构中分离出来继续掘进，从而构筑一条直径由大变小的两种直径隧道。

（2）球体盾构机由大盾构、球体及小盾构组成，大盾构内藏可以旋转的球体，球体内藏一个无尾板可以伸缩的小盾构。大盾构完成大直径隧道的切削，球体的作用是转向，小盾构完成转向后小直径隧道的切削。

（3）直角分岔盾构机是为了实施直角分岔盾构工法而开发的产品，由干线盾构机及内藏的支线盾构机构成。干线盾构机与一般的盾构机基本相同，内部设有掘削刀盘、螺旋输送机、举重壁等部件。

近年来，各种特种盾构工法的相继问世，主要有：H&V盾构法、MSD盾构法、MMST盾构法、局部扩大盾构工法、气泡盾构工法、硅胶盾构工法、ECL盾构工法等，适用于各种盾构工法的盾构机也相应开发使用。

（1）H&V（Horizontal & Vertical variation）盾构法。就是将几个圆形断面单体盾构机根据需要进行组合，以开挖多种隧道断面形式。

（2）MSD（Mechanical Shield Docking）盾构机。就是设计制造一对盾构，1台为插入盾构，另1台为接收盾构。插入盾构一侧安装可前后移动的圆形钢套筒，而在接收盾构的一侧则设置抗压橡胶密封止水条。两台盾构分别从两侧各自推进到预定位置后，停止开挖。各自将突出的切削刀盘拉进至盾构外壳内，插入盾构将推出收藏在盾构内的圆形钢套筒，插入接收盾构的受压橡胶止水条至套筒贯入室，使两台盾构在地下结合。完成对接后，在圆形钢套筒的内周焊接钢板使两套盾构机形成一体，最后把内脏解体，在隧道内侧浇注混凝土衬砌片。

3、超大口径和小口径圆形断面盾构机

欧洲是盾构技术的发源地，在研发大深度、大口径、长距离等施工场合盾构机方面走在了世界的前列。英、法两国联合建造了世界上最长的第一条英吉利海峡隧道，该隧道全长48.75km ，海底段37.5km ，最大深度为100m。1999年，

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（1）盾构机的标准法规准入制度需要完善、相关安全标准与法规需健全； （2）据了解，盾构机行业的“十二五”规划将支持国产化工作落到实处。政策制定前将进行充分调研，将对未来市场进行预估，对计划内的项目所需盾构机台数进行评估，然后在制定相应的支持国产化产品的政策。

（3）优先采购国货政策是必然需要推行的，但目前政策的制定仍有需要商榷的细节。比如，招标中有合资企业参与，而合资企业的中方企业是否拥有掌握核心技术，这方面还难以确定。 四、国内市场情况 （一）市场容量及特点 1、市场容量

目前，国内铁路建设规模将比原定规划增加90%，预计“十二五”期间我国铁路规划的规模将进一步提高，高速客运专线、城市地铁建设将步入高速发展时期。届时，对轨道建设施工设备的需要求将迎来高峰。

初步估算，我国每年用于地铁建设的盾构机需求量大概在80台到100台，加上城际铁路、水利工程、过江隧道等，全国每年盾构机的需求量大概在150台以上。价格方面：用于地铁建设的盾构机直径较小，售价相对低一些，一般在5000万元左右，而用于过江隧道等工程的盾构机直径较大，售价在1亿元以上。

这样，每年盾构机的市场需求在100亿元以上。 2、市场特点

（1）地铁建设高潮将至。在国内，目前地铁已经开工的共23个城市，国务院批准的有33个城市，国内地铁盾构机由中心城市向四周辐射，到2015年将进入地铁发展的高潮。

（2）范围不断扩大。盾构机使用范围从城市轨道交通向市政地下管道发展，包括污水管道、电力管道、上下水、煤气燃气管道、城市共同沟。

（3）盾构机品种多样化。从单一的地铁盾构发展到多品种，包括土压平衡盾构、泥水盾构、开敞式盾构、以及其他异形（双圆、三圆、矩形、马蹄形等）盾构。

（4）已经从国内市场向国际市场发展。 （二）市场竞争格局及特点

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1、进入盾构机行列的企业：民营企业、外资合资合作企业、跨行业的制造企业。

2、除了北方重工、上海隧道几家起步较早的企业可以单独承接项目，很多企业都选择了与国外企业合资或合作。其中，海外合资方，出现最多的则是德国公司海瑞克与日本的三菱公司。

3、目前在我国施工的盾构机有85%是国外进口，部分国产的主要零部件核心技术仍然依靠进口。

4、目前，海瑞克在我国市场所占份额达到近70%，在剩下30%份额中，北方重工占的比重较大。

5、地方保护主义成了外资品牌“保护伞”

除了大连和少数几个城市，目前，德国海瑞克几乎垄断了其他城市的盾构机市场。地方保护成为了外商垄断我国市场最有力的工具。

随着全国各大城市轨道交通建设以及城际铁路、水利工程、过江隧道等项目的规模不断加大，盾构机作为挖隧道的专用大型工程机械，其市场需求也成倍数增长。目前，各大城市在修地铁的同时都成立了自己的盾构机厂。由于盾构机技术难度和配套技术都非常困难，这些厂并不掌握盾构机的技术，他们要么和外资品牌合资，要么进口其产品，投资了几千万的盾构机厂沦为外资品牌的组装车间。

据了解，目前，北方重工和上海中国隧道公司是我国盾构机技术较为先进的厂家，国产化率达到65%以上。

由于各地盾构机厂的投资几乎完全是政府行为，税收、投标等市场调节手段并不能十分奏效。我国自己生产的盾构机已经可以出口，却无法取得国内市场。正在进行庞大基础设施建设的我国市场几乎被外资品牌垄断。

地方保护主义造成的后果：由于许多地方的盾构机厂扮演的只是组装车间的角色，在与海瑞克等外商合作，承接项目时，签约的合作主体一般都由海瑞克或海瑞克中国等外商出面，几乎没有地方厂商作为主体的例子。在合作中，地方厂商并不会得到技术，70%至80%的利润都被外商拿走。更为可怕的是，当项目完结，外商就会撤走，留下一个没有技术、没有生产能力和市场需求的“烂摊子”。

6、我国必须加大盾构机制造的国产化比例，否则我国实现盾构机的自主创新战略无从谈起，价格将永远是国外厂商说了算。

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7、“市场换技术”发展模式

在我国，装备制造业除了自身研发，很多都采取“市场换技术”的发展模式。 目前全世界掌握盾构机关键部件技术的厂家少之又少，现在的多家地方企业用“市场换技术”的思路与国外企业合作，但所谓的合作，实际是由外商总承包及技术负责，国内合作企业只承担配件制造和组装。

此种发展模式造成的后果：合资不过是一种形式，盾构机的核心技术、关键零部件、控制系统，国内合作方并不了解，更谈不上掌握。更由于盾构机的“定制化”特点，其制造需要根据不同的地质条件，对盾构机进行不一样的配置，自动化、智能化程度非常高，这些核心技术外资企业是不可能拱手相让的。也就是说，市场是换不来技术的。

8、目前市场表面看是更多企业在参与竞争，实际上是自主技术与“买来技术”之间的博弈。 （三）生产企业情况

目前，在国内生产企业中，北方重工和上海中国隧道公司是我国盾构机技术较为先进的厂家，国产化率达到65%以上。 1、上海隧道工程股份有限公司

上海隧道工程股份有限公司（以下简称公司）是全球唯一一家集建筑施工和施工装备设计制造为一体的综合性施工企业。在公司的“十一五”发展战略中，明确了以“超大直径超长距离盾构隧道施工技术、城市复杂环境下地下空间开发施工技术、以及重大建设工程关键施工装备的设计制造”为“十一五”期间攻克的重要技术领域，重点突破的核心关键技术，已形成了拥有自主知识产权产品、特有的施工技术，确保了公司在地下工程施工技术和重大建设工程关键施工装备设计制造中的国内领先地位。 公司拥有的自主研发部门包括上海市认定的“上海市市级企业技术中心”、国家批准设立的“博士后科研工作站”及由公司控股成立的产学研相结合的“上海盾构设计测试研究中心有限公司”。这些部门和单位结合市场、行业和专业领域中技术难度大、施工风险高的重大工程项目，重点围绕重大工程装备盾构及附属产品的设计制造技术、超大直径盾构隧道综合施工技术、超深基坑综合施工技术、轨道交通环境保护施工技术等方面开展研发。

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2005年~2007年期间，公司承担省部级以上科研经费资助科研项目共计37项，其中承担国家863计划项目7项，已完成验收或鉴定的项目计23项，在研项目14项。公司与承担的省部级以上科研项目配套的研究子课题近70项，形成了二大高新技术改造传统产业领域的先进制造技术和四大高技术服务业领域的共性技术。累计有19项科研成果得到转化：“国产地铁土压平衡盾构”及“盾尾密封油脂”产品获得国家重点新产品称号，“盾构法隧道衬砌高精度钢模”被列为国家火炬计划项目；“预拌自密实混凝土应用技术”被列为建设部节能省地型推广应用技术；8项综合科技成果被列为上海市建设交通自主创新技术成果，6项施工技术被评为国家级工法；盾构设计与施工技术被列为2007年全国建设行业----城市轨道交通专项科技成果推广项目。3年内形成发明专利17项、实用新型自主知识产权6项。

公司承建的上海长江隧道属世界盾构法施工直径最大（15.43m）、一次推进里程最长（7.5公里）；公司自主设计制造的“先行号”盾构机，在设计理念、核心部件创新、控制系统的集成等方面形成6大亮点，结构功能及性价比达到并优于国际同类产品，既填补了国内空白又适应和满足市场的需要，近三年就累计销售41台，并覆盖上海、南京、广州、杭州、武汉等城市，产生了良好的社会效益和经济效益。

2、中铁隧道装备制造公司

中铁隧道装备制造有限公司（China Railway Tunneling Equipment Co.,Ltd）是国内专业制造适应不同地质的盾构、硬岩掘进机（TBM）等隧道设备的高新技术企业，隶属于全球企业500强和世界品牌500强企业--中国中铁股份有限公司。 2009年12月，中国中铁股份公司对内部盾构加工制造资源进行整合重组，以中铁隧道设备制造有限公司为依托，在国家郑州经济技术开发区注册成立了由中国中铁控股，中铁隧道集团、中铁科工集团参股的中铁隧道装备制造有限公司，成为中国中铁旗下集研发制造、组装调试、营销租赁、售后服务为一体的隧道装备专业化制造公司。

截至目前，已累计投入科研经费2亿多元，尤其是近3年来，连年加大科研投入，累计投入资金1.07亿元；累计获得国家实用新型专利15项，发明专利5项，并先后荣获省部级等各类荣誉10项以上。

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3、北方重工

北方重工集团有限公司是在沈阳重型机械集团有限责任公司和沈阳矿山机械（集团）有限责任公司合并重组基础上组建的国有独资公司。2007年并购法国NFM公司后，成为跨国经营企业。2008年进入中国机械和世界机械500强行列。公司占地面积130万平方米，资产总额127亿元，员工总数9800人。主导产品包括隧道工程装备、电力装备、建材装备、冶金装备、矿山装备、煤炭机械、港口装备、环保装备、锻造装备、工程机械以及传动机械等共计五百多个品种、七千余种规格。公司通过了ISO9001质量管理体系、ISO14001环境管理体系、GB/T28001职业健康安全管理体系和ISO10012测量管理体系四项“一体化”认证。

全断面掘进机是在岩石地层中暗挖隧道的一种世界最先进的隧道施工机械，它是实现掘进、岩渣装运、洞壁支护等一次开挖成洞的高科技施工设备。

北方重工控股的法国NFM技术公司拥有世界最先进的盾构机技术，目前保持着掘进直径最大、工作压力最高、单洞掘进长度最长和月掘进速度最快等四项世界纪录。北方重工利用这一强大技术优势，加速完成中国沈阳和法国里昂两个世界级盾构机研发设计和制造基地建设，实现盾构机核心技术的融合转移和再提升，能够设计制造土压平衡盾构机、泥水平衡盾构机和硬岩掘进机等世界上全部三种主要形式的盾构机，已成为世界最大的盾构机研制企业。

4、上海力行上海力行建筑安装工程公司

该公司作为少数的民企代表业绩较为突出，成立于2008年6月，迄今已经 完成了25台不同直径及适用于不同地质条件的各类盾构机。

5、秦皇岛天业通联重工股份有限公司

该公司刚在国内上市不久，也将未来经济增长点定位在盾构机行业，并且将计划与美国罗宾斯公司合作进军高端市场。

6、聊城天工工具有限公司

该公司在盾构机刀具自主技术方面，自主研发出银钎焊接等核心技术，开发出2000多种款式的刀具。依靠过硬的质量，天工刀具已在国内20多个大城市使用，并销售到日本、澳大利亚等国家和地区，去年出口创汇1300万美元。

7、近期，国内两大盾构机基地相继开建

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常熟高新园装备制造业龙头项目中交集团盾构机正在扩展产业链，中交盾构机项目将与美国鲁宾斯公司、德国海瑞公司以及日本三菱公司、IHI株式会社合作研发，规划建成国内最大的盾构机生产基地。

甘肃省建设投资（控股）集团总公司、意大利SELI公司与兰州高新区管委会就建设隧道掘进机生产基地项目事宜也正式签约。

8、截止2009年，除了上隧、中铁、北方重工之外，在国内制造盾构的企业有：海瑞克、三菱、小松、北重、石川岛、川崎、北京华隧、罗维特、奥村、湖北天地重工、中国广州广重企业集团、首钢集团重型机械有限公司、武重集团公司、大连重工、上海振华港机集团、上海沪东造船厂等。

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常熟高新园装备制造业龙头项目中交集团盾构机正在扩展产业链，中交盾构机项目将与美国鲁宾斯公司、德国海瑞公司以及日本三菱公司、IHI株式会社合作研发，规划建成国内最大的盾构机生产基地。

甘肃省建设投资（控股）集团总公司、意大利SELI公司与兰州高新区管委会就建设隧道掘进机生产基地项目事宜也正式签约。

8、截止2009年，除了上隧、中铁、北方重工之外，在国内制造盾构的企业有：海瑞克、三菱、小松、北重、石川岛、川崎、北京华隧、罗维特、奥村、湖北天地重工、中国广州广重企业集团、首钢集团重型机械有限公司、武重集团公司、大连重工、上海振华港机集团、上海沪东造船厂等。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/fhvo.html