我国首条 全线贯通 新工艺解决盾构机小半径大曲线始发难题 盾构机产业发展现状调研分析报告

• 李波 2023年5月9日 来源：中研普华集团、央视财经、中研网 1417 93
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5月6日，湖南长沙黄花国际机场改扩建工程T3航站楼地下27米，“磁浮二号”国产盾构机顺利拆解完成并吊出。至此，由长沙轨道集团建设、中铁十四局施工的我国首条盾构法施工的中低速磁浮隧道，实现了全线贯通。同时，也打开了“盾构与磁浮”的新建设方式。

在长长的隧道里面，挖呀挖呀挖……

5月6日，湖南长沙黄花国际机场改扩建工程T3航站楼地下27米，“磁浮二号”国产盾构机顺利拆解完成并吊出。

至此，由长沙轨道集团建设、中铁十四局施工的我国首条盾构法施工的中低速磁浮隧道，实现了全线贯通。同时，也打开了“盾构与磁浮”的新建设方式。

首用盾构法施工，盾构机“零沉降”下穿敏感区

据了解，工程需下穿机场敏感区，也是机场区域内首次以盾构下穿方式施工。期间，需穿越T2航站楼指廊、停机坪、下滑台及航油管线等多处节点，沉降控制及安全风险要求高、地下施工难度大。

“特别是，隧道地处湘东盆地，地貌为白垩系陆相低矮剥蚀残丘，区间地质条件复杂，隧道必须穿越强风化泥质粉砂岩、中风化泥质粉砂岩等7种地层。”中铁十四局项目盾构负责人裴鲁光说。

另一方面，则是中低速磁浮列车的工作方式对项目施工的地下结构稳定性提出了更高要求。中铁十四局项目负责人杨令航介绍，施工沉降控制直接关系飞机起降安全，为确保沉降控制及施工过程的万无一失，采用了2台开挖直径7.18米、开口率38%的复合刀盘的土压平衡盾构机，以增加盾构机与掌子面接触面积，减少周边地层扰动。

同时，团队布设了智能化监测系统，以测量全圆观测法精准控制盾构姿态，在下穿机场敏感区过程中及时分析、预测和反馈信息，“指导”盾构机掘进。

通过智能全天候监测，机场敏感区沉降值仅0.2毫米，成功实现了盾构机的“零沉降”下穿。

新工艺解决盾构机小半径大曲线始发难题

中低速磁悬浮，属于新兴轨道交通，转弯最小半径可达50—70米。转弯半径小、选线简单等特点，让它在都市圈、城市群建设中越来越多地被青睐。但同时也带来了盾构机在地下掘进施工中的小半径掘进问题。

“盾构机始发点，就在半径300米的右转曲线上。等于起步就面临‘急转弯’，难度相较正常的直线始发成倍增加。此外，项目全程，盾构机必须在地下走过多个‘急转弯’。”杨令航说。

为解决这一问题，团队采用了割线始发工艺，成功解决了盾构机小半径大曲线始发问题。

盾构机6次下穿机场航油管线，长距离下穿机场跑道下滑台敏感区，穿越上软下硬地层等风险源群……就这样“挖呀挖”，中低速磁浮隧道实现了全线贯通。

“项目从长沙大道与临空大道西北侧的长沙磁浮快线接入，以300—350米曲线半径向机场T3航站楼铺设，线路全长4.454公里。建成投用后，乘客能从长沙火车南站乘坐磁浮快线直达T3航站楼。

同时，T2航站楼到T3航站楼的换乘时间仅需2分钟。它实现了点对点快速接驳，是空铁联运的快速骨干客运交通线路。”长沙市轨道集团总经理助理、磁浮线建设公司总经理钟可说。

盾构机行业概述

盾构机，全名叫盾构隧道掘进机，是一种隧道掘进的专用工程机械，现代盾构掘进机集光、机、电、液、传感、信息技术于一体，具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能，涉及地质、土木、机械、力学、液压、电气、控制、测量等多门学科技术，而且要按照不同的地质进行“量体裁衣”式的设计制造，可靠性要求极高。盾构掘进机已广泛用于地铁、铁路、公路、市政、水电等隧道工程。

(全断面)隧道掘进机里一部分采用盾构法，一部分采用敞开式施工法，例如，由中国铁建重工自主研制的全断面双护盾岩石隧道掘进机(TBM) 自带双护盾，不需要构建(铺设)隧道之“盾”即不需要铺设管片，而是集开挖、支护、出渣于一体，可以实现隧道的一次成型。

盾构机根据工作原理一般分为手掘式盾构，挤压式盾构，半机械式盾构(局部气压、全局气压)，机械式盾构(开胸式切削盾构，气压式盾构，泥水加压盾构，土压平衡盾构，混合型盾构，异型盾构)。

盾构机的基本工作原理就是一个圆柱体的钢组件沿隧洞轴线边向前推进边对土壤进行挖掘。该圆柱体组件的壳体即护盾，它对挖掘出的还未衬砌的隧洞段起着临时支撑的作用，承受周围土层的压力，有时还承受地下水压以及将地下水挡在外面。

盾构机产业链上游包括钢铁、电气系统、液压系统等零部件及配套;从下游应用来看，盾构机从城市轨道交通逐步向铁路、水利水电、公路、矿山等领域拓展，应用场景持续拓宽。

盾构机产业发展现状调研分析

我国全断面隧道掘进机的保有量已近3000台，行业的技术发展已经进入重要发展阶段，2018年全断面隧道掘进机(盾构+TBM,含再制造)为606台，较2017年617台减少1.78%。

2018年606台全断面隧道掘进机中有569台盾构机(含再制造)，占全部全断面隧道掘进机的93.89%，37台TBM，占全部全断面隧道掘进机的6.11%。

在国家新一轮城市轨道建设规划密集出炉的情况下，盾构机租赁的需求也在逐步扩大，预计到2019年年底，需求规模约为137.32亿元。

现阶段我国处于高速发展时期，尤其是城市轨道交通建设以及城市地下空间开发更是急需发展。盾构生产产量、制造工艺、结构创新都会有所突破。

国内盾构技术发展趋势是：适应各种复杂地层、超大断面、复杂断面、长距离掘进、高速施工要求，基本上是一机多用，故国内盾构租赁业务大有可为。

所以，作为世界上能独立生产硬岩掘进机(TBM)、并具有自主知识产权的三大企业之一的中铁工程装备集团，以及国内其他大型装备制造企业要认清形势，创新营销模式，努力做好盾构租赁服务，为我国甚至是国际的轨道交通建设贡献自己的力量。

根据中研普华产业研究院发布的《2022-2027年盾构机产业深度调研及未来发展现状趋势预测报告》显示：

据了解，采用盾构法施工的掘进量占京城地铁施工总量的45%，共有17台盾构机为地铁建设效力。虽然盾构机成本高昂，但可将地铁暗挖功效提高8到10倍，而且在施工过程中，地面上不用大面积拆迁，不阻断交通，施工无噪音，地面不沉降，不影响居民的正常生活。不过，大型盾构机技术附加值高、制造工艺复杂，国际上只有欧美和日本的几家企业能够研制生产。

2021年12月25日，应用于我国最深海底隧道——深江铁路珠江口隧道的“大湾区号”盾构机成功在广州南沙始发，正式开启挑战水下115米穿越珠江入海口的施工。

“大湾区号”盾构机将应用于深江铁路全线控制性工程珠江口隧道的建设施工，深江铁路是全国“八纵八横”高铁主通道沿海通道的重要组成部分，是支撑粤港澳大湾区建设的重大交通基础设施，线路正线长116公里，途经深圳、广州、东莞、中山、江门5个地市。

2022年12月，由中国科学院金属研究所李殿中研究员、李依依院士团队牵头研制的超大直径盾构机用8米直径主轴承研制成功。

2022年12月15日从中国科学院获悉，我国首套盾构机用超大直径主轴承研制成功，该主轴承直径8米、重达41吨，是目前我国制造的直径最大、单重最大的盾构机用主轴承，将安装在直径16米级的超大型盾构机上，用于隧道工程挖掘。

需求方面，据数据显示，2022年中国盾构机行业需求量达到578台，预计2024年需求超过700台。根据中国工程机械工业协会的统计数据，2020年国内主要生产企业的国产盾构机中直径为6-8米的机型占比达到78.2%，是国内企业主要产品类型，其次为8-10m，占比11.7%。

根据中国工程机械工业协会数据，2021年中铁工业与铁建重工分别销售隧道掘进机229/222台，CR2达到67%。据数据显示，2022年公司在矿山/抽水蓄能/引调水工程盾构机市占率分别达40%/80%/60%，随着抽水蓄能、引调水工程新项目陆续落地，预计公司在新领域收入有望逐步释放，带动盾构机业务收入上行。

盾构机行业未来市场规模预测

从盾构机行业市场规模来看，据中国工程机械工业协会数据，2022年中国盾构机市场规模约为276亿元，同比增长14.05%，预计2024年年市场空间达到400亿元。

随着我国基建大规模进行以及城镇化建设、南水北调等重大工程战略的实施。轨道交通、公路、水利建设等工程都将有大幅增长，越来越多的工程建设单位在隧道施工中首选更为安全高效的盾构机，这也让国内盾构机租赁市场前景相当广阔。

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