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国产盾构机稳占80%市场份额 超大直径盾构发展

作者: 企业 / 机械设备  发布:2020-01-16

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当前,新一轮科技革命和产业变革与中国转变“不平衡、不充分”的经济发展方式形成历史性交汇,国际产业分工格局正在重塑。制造业,支撑着中国成为世界第二大经济体,然而,在自主创新能力、产业结构水平、智能化等方面与世界顶尖制造业尚存差距,转型升级和跨越发展的任务紧迫而艰巨。 截至2017年12月31日,全国大陆共有32个城市开通运营轨道交通,运营里程约4750公里;已开工建设轨道交通的有53个城市,规划建设规模超9000公里。国家“《十三五现代综合交通枢纽发展规划》”中,预期到2020年运营里程达到6000公里的指标有望提前突破。 加拿大28在线计划,2012-2016年盾构机销量分析 “工欲善其事,必先利其器”。轨道交通快速发展,离不开装备制造业。中国盾构机,逐渐从“中国组装”发展至“中国制造”,并已向“中国智造”蜕变,成为城市轨道交通建设的强劲引擎。在巨大的轨道交通建设市场下,盾构掘进机械需求旺盛,行业高速增长。

2018年12月29日,在佛莞城际铁路广州南站工地现场,伴着机器的轰鸣声和现场人员欢呼声,国产铁路大直径盾构机“长安一号”破洞而出,至此,广州南站至长隆站4.65公里隧道右线贯通,标志着佛莞城际施工建设取得了重大突破。佛莞城际铁路是连接广东省中、东部地区的重要快速干线。建成后,将成为连接珠江两岸的快速过江通道,对构建珠三角城际轨道“十”字骨干网,实现珠三角地区“一小时”城市圈有重要意义。

实习生康洁 科技日报记者张晔

2012-2016年全断面隧道掘进机销售台数统计表

工程难点

全智能化管片拼装、智慧化远程安全监控、绿色环保管路延长、泥水分层逆洗循环……6月21日,中国首台采用全部自主技术和多项国产核心零部件的复合地层超大直径泥水盾构机“振兴号”在常熟下线。

据中国工程机械工业协会掘进机分会统计数据显示,2016年的销售台数同比2015年增长了46%,销售额高达169.76亿。产业规模方面,掘进机连续五年每年增长都在20%左右,我国一跃成为全球最大的全断面隧道掘进机生产国和最大的市场。根据2016年数据,中铁装备、铁建重工、中交天和、三三工业、北方重工、中船重装等中国品牌盾构机已抢占国内80%的市场份额。这与2016年、2017年国内轨道交通行业的大力发展密切相关,掘进机械行业继续高歌猛进,所有的盾构机生产企业抓住“十三五”规划的历史机遇,卯足马力提高产量。 根据中国隧道网目前掌握的情况,目前参与国内地铁建设的前两大央企(中铁建、中铁),盾构机保有量超过500台;盾构机再制造需求量同步增大,其中核心技术主轴承再制造,洛阳新强联、LYC洛轴等企业技术靠拢顶尖制造业水平,补上了盾构机再制造的短板;中国隧道网预计、盾构机市场进入爆发期,盾构机再制造市场将在2018年需求陡增。 盾构机种类占比情况分析

该段隧道主要穿越粉质粘土、全风化混合花岗岩、全风化花岗岩的珠三角复合地层,与长三角冲积水泖地质、喀斯特地质一起,被称为世界隧道盾构施工三大难题而备受行业关注。区间地质复杂多变,多次穿越上软下硬、硬岩、孤石区等不良地质,局部穿越富水砂层和砂岩层,区间单洞长距离掘进4.65公里,对盾构机的寿命、破岩能力、耐磨性能、防喷涌等提出了较高的要求。同时,隧道需13次上跨下穿既有地铁、公路交通主干道、高压电塔、湖泊等,施工风险很高,设备掘进的沉降控制面临较大难题。

这台盾构机是为南京市和燕路过江通道工程量身打造,其刀盘直径达15.03米,总长135米,总重量达4000吨,实现了大体量机械与智能化操作的完美结合。

从2016年生产销售的盾构机的类型来看,复合式土压平衡盾构机占大多数,一方面说明国内的地质情况复杂多变,除了软弱地层之外,大多数是盾构机是在复合地层中掘进,另一方面在相当一部分软弱地层中,有很多情况下是土压平衡盾构机和泥水平衡盾构机均可以适应的,若非对掘进有特别要求,选用土压平衡盾构机可以提高工效,降低施工成本。值得注意的是,TBM的市场额份额有所提高,TBM不光在山岭隧道施工,也进入了城市地铁行业。

设备信息

据该盾构机研制方、中交天和董事长张伯阳介绍,“振兴号”首次采用了自主研制的常压换刀装置、国际首创的全自动智能化管片拼装技术、先进的智慧化远程监控系统技术、独有的绿色环保技术及泥水循环系统等自主核心技术,多项创新技术填补了国内空白。其全智能化管片拼装系统,只需一个按钮,盾构机就能实现隧道内管片的自动运输抓举拼装,可以大幅提高管片拼装质量与精读,更可减轻工人作业强度、提高拼装效率;智慧化远程安全监控管理系统,可实时记录盾构掘进数据,管理风险边界,及时报警并提供解决措施预案,还可实现盾构机远程故障诊断及远程控制,实现盾构机全生命周期管控。同时,绿色环保管路延长装置,彻底解决了隧道内泥水溢出的施工环境污染;泥水分层逆洗循环技术,能有效应对岩溶复合地层及断裂带的掌子面塌方、泥水管路堵仓滞排、刀盘结泥饼等施工风险,迅速恢复刀盘掘进功能。

#重工品质#

南京和燕路过江通道隧道全长2976米,最大埋深65米,最大水土压力约7.9兆帕。工程地质异常复杂,土岩复合地层掘进距离长达约1865米,主要有粉细沙层、中粗砂层,全断面硬岩、软硬不均地层、断裂带和长距离岩溶区,直径15米的超大盾构穿越岩溶区,史无前例。施工时,江底高水压处覆土厚度仅10.25米,还要穿越5条断裂带。以钱七虎为组长、5位中国工程院院士和业内16名专家组成的南京过江隧道技术专家组一致认为,它是目前国内在建穿越长江最复杂、最困难的大直径隧道。对盾构机设备制造和盾构施工技术都是严峻的考验。

为确保施工顺利进行,铁建重工、中铁二十局联合高校科研院所,结合铁建长期以来的大直径盾构隧道施工经验和盾构机使用经验,历经数月的攻关研发了直径8.85米的国产铁路大直径盾构机。

采用超重型复合刀盘、刀具刀座针对极端复合地层特殊设计、大直径重载驱动、双生铰接密封设计、出土构件长距离掘进的耐磨针对设计、驻停泥浆保压技术、多层次立体式注浆系统设计、盾构隧道长距离连续皮带机出渣技术等多项创新技术,以应对长距离且复杂多变的工程地质。

#重工速度#

设备自2016年9月始发以来,铁建重工研发团队和服务团队联合二十局施工队伍一同攻克了独头长距离穿越复杂地段、成功下穿既有地铁线路等难关;创下了最高日进尺24米、最高月进尺350米、一次性安全掘进4.65公里等多项国内城际大直径掘进新记录。

其中,该项目首次在全国城轨盾构施工中,采用连续皮带出渣的方式运送渣土,效率较传统出渣方式提高了一倍。在同一区间盾构机施工中晚始发率先到达接收井。优良的产品+优质的服务,铁建重工预计将助力中铁二十局该项目盾构工期节省约7个月。

据悉,佛莞城际铁路将于2020年底通车,届时将成为广东中东部地区的重要快速干道,珠江东西两岸将快速直达,珠三角城际轨道“十”字骨干网和“一小时”城市圈将形成。

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