中国盾构机从进口到返销欧洲:三十年追赶路径

中国盾构机从进口到返销欧洲:三十年追赶路径

一台盾构机连接的是城市地下空间,也是中国高端装备三十年追赶史的一段缩影。盾构机英文名Tunnel Boring Machine,简称TBM,中文全称全断面隧道掘进机,直径小的三四米,大的十几米,重量动辄数千吨,集开挖、出渣、支护、导向、拼装于一体,工程界常称之为“地下航母”。

目前中国已是全球盾构机产业最重要的参与者。全球每卖出十台盾构机,约七台产自中国。中铁装备、铁建重工、中交天和已从追赶者变为全球市场绕不开的名字。但把时间往回拨三十年,中国修地铁、修江底隧道、修铁路隧道时,面临的尴尬不只是机器贵,而是根本不会造。

中国盾构机的起点并不光鲜。1953年,辽宁阜新煤矿井下排水工程用上一台早期“盾构机”,实际更像带刃口的钢圆筒,没有旋转刀盘和复杂液压系统,向前推进仍靠工人一锹一锹挖土。1965年,上海决定修建打浦路越江隧道,这是中国第一座越江公路隧道,全长2736米,盾构直径10.22米。施工采用网格挤压式盾构,切削能力弱,遇较硬土层需人工破除障碍,每月掘进十几米,整条隧道挖了五年,1970年才通车。

1990年代城市化提速,北京、上海、广州等城市开始大规模修建地铁,盾构机从特殊工程设备变为城市现代化绕不开的基础装备。当时全球市场主要由德国、日本、法国企业掌握,德国海瑞克、日本川崎重工、三菱重工、法国NFM都是中国工程界绕不过去的名字。一台进口复合式土压平衡盾构机单价往往在3000万至8000万元,大直径泥水平衡盾构机价格甚至超过1亿元。设备买回后,设计图纸不给,关键部件不许拆,核心控制逻辑不开放;外方维修时关键区域用隔离带围起,中方工程师只能在外看,机票、住宿、服务费均由中方承担,一次大修费用可能够再买半台设备。1990年代末,秦岭隧道引进德国维尔特公司硬岩掘进机,18公里长的隧道让中国团队开了眼界,也培养了一批技术人员,但核心技术仍未换来。1990年至2007年,中国累计进口数百台盾构机,花费数百亿元。

转机出现在2000年代中期。2006年前后,“863计划”等国家级科技项目将盾构机列为重点攻关方向。中铁隧道集团牵头,在河南新乡建设盾构产业化基地,联合浙江大学、华中科技大学、大连理工大学等高校,以及洛阳轴承厂、太重集团等配套企业,研制复合式土压平衡盾构机。主轴承找洛阳LYC定制,液压阀组联合国内供应商开发,控制系统基于国外PLC平台重新编写控制逻辑。2008年4月25日,一台直径6.28米的复合式土压平衡盾构机在河南新乡下线,命名为“中国中铁1号”。2009年,该设备运往天津,用于天津地铁3号线施工,顺利完成掘进任务,各项性能指标达到国际同类产品水平。

此后中国盾构机产业进入加速期,形成三家主要制造商。中铁装备成立于2009年,前身正是造出“中铁1号”的团队,2010年开始批量生产,2013年研制出世界最大断面矩形盾构,2015年下线国产首台铁路大直径盾构机,2017年“彩云号”硬岩TBM用于大瑞铁路高黎贡山隧道。铁建重工2007年在长沙注册成立,2010年首台土压平衡盾构下线,2021年在科创板上市,成为盾构机/TBM领域首家登陆科创板的整机制造商。中交天和2009年成立于江苏常熟,擅长泥水平衡盾构和大直径、复杂地质条件施工。国产盾构机价格约为同规格进口机的一半,交付更快,现场服务更及时,在国内市场快速替代进口设备。到2017年前后,国产盾构机整机国产化率已超过90%,成本比进口产品降低30%到50%,国内市场份额首次超过外资品牌。主轴承、高端液压阀、部分传感器和控制元件仍是待突破的环节。

2018年,中国盾构机产销量正式跃居世界第一。更具象征意义的是反向出口:意大利那不勒斯、米兰地铁项目使用中国盾构机,法国巴黎地铁延伸工程、丹麦哥本哈根地铁工程、澳大利亚墨尔本地铁等项目也出现中国设备。在亚洲,新加坡地铁和综合管廊项目、马来西亚吉隆坡地铁、印度孟买和德里地铁、韩国首尔地铁均能看到中国盾构机。出口的不只是设备,海外项目中中方往往还要派出技术团队,提供施工方案、现场调试、设备维护和地质风险应对。

常见问题

中国盾构机产业经历了哪几个发展阶段?

中国盾构机产业经历了从早期依赖进口到自主制造、再到出口欧洲的转变。1953年辽宁阜新煤矿使用过原始钢圆筒式设备,1965年上海打浦路隧道用网格挤压式盾构,但真正的突破在2000年代中期。2008年4月25日,直径6.28米的“中国中铁1号”在河南新乡下线,这是中国造出的复合式土压平衡盾构机,迈出了从0到1的一步。

此后中铁装备、铁建重工、中交天和等企业崛起,2018年中国盾构机产销量跃居世界第一,并开始出口意大利、法国等欧洲市场。

为什么中国过去必须自己造盾构机?

因为进口盾构机不仅价格高昂,而且核心技术受制于人。1990年代中国大规模修建地铁时,一台进口复合式土压平衡盾构机单价往往在3000万到8000万元之间,大直径泥水平衡盾构机价格甚至超过1亿元。

更关键的是,设计图纸不给,关键部件不给拆,设备坏了只能等外方人员维修,对方维修时中国工程师不能靠近核心区域,一次大修的费用可能够再买半台设备。中国曾期待“以市场换技术”,但外方不会交出核心图纸、算法和部件设计。因此,盾构机必须自己造。

中国盾构机出口欧洲意味着什么?

中国盾构机出口欧洲,意味着它已经具备被成熟市场接受的可靠性。意大利那不勒斯、米兰地铁项目使用了中国盾构机,法国巴黎地铁延伸工程、丹麦哥本哈根地铁工程中也出现中国设备。欧洲是现代盾构技术的重要发源地,对工程质量、安全、环保、认证标准要求很高。

中国盾构机能进入这些市场,说明它不再只是依靠低价,而是靠可靠性赢得了认可。此外,出口的不仅是设备,还包括施工方案、现场调试、设备维护等整套服务。