我國首套 超大直徑盾構機研制成功 盾構機租賃市場發展前景預測

• 李波 2022年12月15日 來源：中研普華集團、央視財經、中研網 487 26
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近日，由中國科學院金屬研究所李殿中研究員、李依依院士團隊牽頭研制的超大直徑盾構機用8米直徑主軸承研制成功。該軸承直徑達8米、重達41噸，是目前我國制造的首臺套直徑最大、單重最大的盾構機主軸承，該主軸承將安裝在16米級盾構機上，用于隧道挖掘工程。

盾構機是國民經濟和基礎建設的重大裝備，承載著穿山越嶺、過江跨海的重任。

近日，由中國科學院金屬研究所李殿中研究員、李依依院士團隊牽頭研制的超大直徑盾構機用8米直徑主軸承研制成功。該軸承直徑達8米、重達41噸，是目前我國制造的首臺套直徑最大、單重最大的盾構機主軸承，該主軸承將安裝在16米級盾構機上，用于隧道挖掘工程。

該主軸承的研制成功標志著我國已完全掌握大型重載盾構機主軸承的自主設計、材料制備、精密加工、安裝調試、檢測評價與壽命預測的集成技術，具備進口替代能力。

經國家軸承質量檢驗檢測中心檢測和專家組評審，認為該主軸承各項技術性能指標與進口同類主軸承相當，滿足超大型盾構機裝機應用需求。

據介紹，我國已實現了超大直徑盾構機的國產化，但其核心部件主軸承卻依賴進口，亟需打通自主可控制造的“最后一公里”。

主軸承是盾構機刀盤驅動系統的核心關鍵部件，8米直徑盾構機主軸承在運轉過程中承載的最大軸向力達到100000千牛(1千牛約等于0.1噸物體的重力，一頭成年亞洲象的體重按4噸算的話，這相當于軸向受到2500頭亞洲象重力的作用)、徑向力達10000千牛、傾覆力矩達100000千牛?米。

為保證主軸承的高承載和高可靠性，就要求制造主軸承的軸承鋼要高純凈、高均質、高強韌、高耐磨，同時對主軸承加工精度、設計能力、潤滑脂等都提出了很高的要求。而大型盾構機在掘進過程中，只能前進，不能倒退，主軸承一旦失效，會造成嚴重損失。

中國科學院于2020年啟動了“高端軸承自主可控制造”戰略性先導科技專項，中國科學院金屬研究所、蘭州化學物理研究所等7家院內科研單位組成建制化團隊，聯合中交集團、洛陽新強聯等20余家單位進行協同攻關，先后解決了主軸承材料制備、精密加工、成套設計中的12項核心關鍵技術問題。

此前，我國盾構機用超大直徑主軸承制造久而未決的主要原因在于：制造軸承的材料和大型滾子的加工精度不過關，全流程技術鏈條不貫通。

“高端軸承自主可控制造”戰略性先導科技專項首席科學家李殿中研究員介紹，要制造高純凈、高均質、高強韌、高耐磨的軸承鋼材料，一定要從源頭解決材料制造的問題，他們將目光瞄準了稀土軸承鋼。

通過控制氧含量，科研團隊制備出性能優越、穩定性好的低氧稀土鋼，研制出的稀土軸承鋼拉壓疲勞壽命提高40多倍，滾動接觸疲勞性能提升40%，并制訂了多項稀土鋼標準。

此外，科研團隊與企業聯合，攻克軸承加工中的技術與裝備瓶頸，開發出直徑100毫米以上的一級高精密滾子加工技術，實現了我國軸承行業加工一級精密大型滾子“零”的突破。

目前，科研團隊已開發出直徑3米級到8米級的盾構機主軸承共10套，直徑3米的主軸承已在沈陽地鐵工程中成功應用。

根據中研普華產業研究院發布的《2022-2027年盾構機產業深度調研及未來發展現狀趨勢預測報告》顯示：

根據盾構機不同的分類，盾構開挖方法可分為：敞開式、機械切削式、網格式和擠壓式等。為了減少盾構施工對地層的擾動，可先借助千斤頂驅動盾構使其切口貫入土層，然后在切口內進行土體開挖與運輸。

北美是全球最大的盾構機市場，北美盾構機市場占全球市場的32.6%，其次是歐洲市場，占29.3%，亞太地區占全球市場的27.4%。目前全球盾構機主要生產國以美國、德國、日本為代表，上述國家生產技術先進，生產的盾構機享譽全球。

我國盾構機研制和生產始于20世紀90年代，在國家大力支持下，盾構機行業取得長足發展及進步，打破了國外長期壟斷局面。盡管整體水平仍有不少差價，但在某方面已達到國際領先水平，未來發展前景可期。

盾構機行業市場現狀分析

近年來，我國地鐵、水利工程、過江隧道等眾多工程紛紛上馬，國內各重型機械制造企業紛紛通過與國外盾構機制造商合作、合資或自主研發及并購國外公司，開始進入盾構機制造領域，中國制造的盾構機產品開始在市場上顯現。目前，國內已有近30家企業進入盾構機行業，打破了國外盾構機獨占市場的局面。

有些企業已可單獨承接項目，具有自主開發、設計、制造、成套以及施工的能力和水平，正逐步實現自主化、本土化、產業化、市場化。但是，盾構機關鍵部件技術一直被少數幾家企業高度壟斷，而國內眾多地方企業與國外企業合作，實際上成為承擔配件制造和組裝的代工車間。

由于盾構機的“定制化”特點，其制造需要根據不同的地質條件，對盾構機進行不一樣的配置，而且自動化、智能化程度非常高，這些核心技術都牢牢掌握在外資企業手里。

中國已經成為全球最大的盾構機市場，也是最大的盾構機生產國。根據中國工程機械工業協會掘進機械分會數據顯示，2020年國共生產全斷面隧道掘進機655臺(含BTM)。

2022年4月，由央企中鐵裝備制造的土壓平衡盾構機順利通過海外客戶驗收，首次出口葡萄牙。2022年9月，在一臺650噸主吊機及一臺600噸輔吊機的密切配合下，重達308噸的“申通號”盾構機刀盤，緩緩從地面吊起完成“翻身”并順利下井。這意味著“上海軌道穿越長江第一隧”掘進施工正式開啟。

盾構機租賃市場發展前景預測

現階段我國處于高速發展時期，尤其是城市軌道交通建設以及城市地下空間開發更是急需發展。盾構生產產量、制造工藝、結構創新都會有所突破。

國內盾構技術發展趨勢是：適應各種復雜地層、超大斷面、復雜斷面、長距離掘進、高速施工要求，基本上是一機多用，故國內盾構租賃業務大有可為。

所以，作為世界上能獨立生產硬巖掘進機(TBM)、并具有自主知識產權的三大企業之一的中鐵工程裝備集團，以及國內其他大型裝備制造企業要認清形勢，創新營銷模式，努力做好盾構租賃服務，為我國甚至是國際的軌道交通建設貢獻自己的力量。

隨著我國基建大規模進行以及城鎮化建設、南水北調等重大工程戰略的實施。軌道交通、公路、水利建設等工程都將有大幅增長，越來越多的工程建設單位在隧道施工中首選更為安全高效的盾構機，這也讓國內盾構機租賃市場前景相當廣闊。

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