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地下空间开发新时代 全断面掘进机的猜想 |
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| http://cn.newmaker.com
6/13/2006 11:32:00 AM
中国工业报
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倒退回十年，即便是一些资深的业内人士，也不一定知道掘进机是个什么样的产品。真正的全断面掘进机出现在北京地铁施工中也只是在本世纪初。根据中国重型机械工业协会最近统一规范，将软质土层施工设备盾构机以及各类硬岩掘进施工设备统而称之为掘进机。中国隧道施工单位因施工土质的软硬将其联合称之为盾构/TBM（掘进机）。
但是，最近两三年，广泛用于隧道施工和城市地铁建设的掘进机正以方兴未艾之势走进相关产业和领域。中铁隧道集团的资料，开篇介绍，21世纪，我国已经进入了地下空间开发的新时代。随着国家基本建设的迅猛发展，隧道和地下工程的机械化施工已经成为人们的焦点。尤其TBM与盾构这种具有世界先进水平的，技术含量极高的设备以它独特的魅力更是备受隧道施工部门的青睐。
市场有多大
经过40年的发展，目前掘进机价格仍然较为昂贵，处于发展中国家使用不起，发达国家城市交通建设基本结束的状态。而有了一定实力储备的中国市场，成为当今世界最大的掘进机消费需求地。
那么这一块市场到底有多大？中国重型机械协会给出的数字如下：2020年前，全国地铁、道路、涵洞、隧道、交通、发电、水利工程等总建设里程约在6000公里以上，每台掘进机以平均寿命15公里、造价1000万元人民币计，市场价值约40亿美元。这里包括了3米以下的小型及微型机,而大型机的平均造价一般认为在4000万~5000万元人民币。保守估计，中国市场每年大约需要30台以上的掘进机。
国内隧道施工专家认为，中国已成为世界上地铁施工领域中使用盾构最多的国家之一。目前大陆地区共有24个城市正在进行城市轨道交通前期规划、设计、筹备和建设等工作。据中铁隧道公司的数据表明，"十一五"期间，全国至少要建设地铁900~1200公里，约需盾构机200多台，目前国内在用的盾构约为100台。加上调水工程、越江公路、城市管道以及铁路工程等，各类掘进机需求超过500台。
在这样一个极具潜力的市场面前，雄踞世界技术前沿的外资公司，在国际市场日渐萎缩的形势下，明显加剧了进入中国市场的步伐与速度，除了在各类招标会上的诸侯争霸，也开始了中国制造本土化的比赛。同样，稍具实力的中国重型机械制造企业也相继将掘进机生产列入"十一五"发展规划之中。
微型和超大型化是目前国际市场的明显趋势。据悉，直径18米的机器正在国外研制，直径200毫米的微型盾构已在工程中得到应用。业内将工作断面6米以上的机器称之为大型盾构机，其工作原理、技术含量、市场需求与3米以下小型机有着重大区别，是市场中的主流产品，未来需求集中。因此，也是这一产业的代表性产品，是制造厂家争夺的焦点。中国工程院院士、隧道工程专家王梦恕认为中国隧道建设需求最多的主流产品是双向四车道、11~12米工作断面的掘进机，地铁建设方面最多的应是6米左右。这是最为经济划算的产品。目前国际市场上制造成功的最大直径为14.8米，而且浪费工作量，所以一般不制作。
起步虽早差距不小
掘进机最早出现于上世纪60年代，美国罗宾斯公司获得了这一技术。稍后，中国第一台掘进机出现。在此领域，中国企业曾经与世界同行一道起步，并一度保持了同步发展。
随后，由于中国地铁建设的迟缓，以及随之而来的整个中国经济建设的滞后发展，让中国相关领域与掘进机的谋面成为40年后的再聚首。
集机、电、液、光、计算机技术为一体的现代化大型工程技术装备的掘进机，一直以来几乎全部依赖进口，不仅使中国机电产品进出口贸易比例失衡，更直接导致了中国基础设施建设成本的增加。实施国产掘进机产业化，既可以打破国外产品一统中国市场的局面，还可以促进和带动相关的机电、液压、材料、传感器等产业的发展，增强装备制造业综合实力。中国重型机械工业协会理事长汪建业认为，中国企业是箭在弦上，不得不发。王梦恕更是直言认为让国外企业赚取了高额利润，太过可惜。
中国建设机械总公司副总经理靳建国观点是，国产设备在设计能力上应无大问题，重要的是产品制造如何尽快提高能力与水平。总体来看，国内机械制造业近年来与国外企业生产设备水平的差距在缩小，但工艺装备水平不高，相比之下成套设备的经验不足是严重的缺点。施工单位建议，国内首先应提高工艺装配水平，解决系统设计人才短缺的问题。
业界专家认为，国产掘进机产业化的核心是实现关键技术的自主能力，有效地利用国内外两种资源和市场，实现国产机的最佳技术经济性。
遗憾的是到目前为止，国内尚没有形成真正的设计生产能力，上海隧道工程公司适应砂质土层研制的盾构机可算是惟一拥有自主研发能力的产品，而大型掘进机，目前中国出产的多是拼装产品。
调查显示，国产掘进机普遍在于整机系统功能落后、地质适应性较差、关键部件寿命短等问题。同时，国产掘进机制造中，材质包括大型轴承、液压阀件检测元件、刀具等关键件目前尚需大量进口，导致掘进机价格居高不下。
王梦恕认为国产掘进机产业化是迫切而急需的，应以工程为依托，以施工单位为主体，联合国内有关的重型机械制造厂进行生产，对有能力的企业进行重点分工。汪建业说，掘进机是典型的特殊订制、小批量生产的产品，它的研发、生产制造必须与工程项目紧密联合在一起，而不应以企业标准当作市场和用户需求来制造产品。
建筑施工方顾虑难消
作为国内隧道工程领域惟一的工程院院士，王梦恕提到，必须规范建设方的崇洋媚外行为，比如甲方要求买国外产品使得施工单位在投标过程中只能与国外联合，全部从国外进口设备。对此，国家有关部门应给予规定。王梦恕举例，铁道部门近期在北京站-西客站间修一条用盾构施工的地下线，直径在11.6米左右，为了国产化已提前两年投入资金让施工单位进行盾构方案技术研究。王院士指出，广州、深圳、北京、南京等地地铁施工，主要从工程进度、减少施工风险出发，不愿用、也不敢用自己的产品。这是当前影响国产化的最大阻力。
北京城建集团国际公司副总经理史宇光评价，目前国内设计能力应该说没什么问题，元器件、液压件等关键设备可以国际采购。他担心中国制造工艺的积累与经验不够，中国企业组装成套设备的能力与经验不足，造成施工单位的风险加大。特别是国家重点工程，工期紧、任务重、责任大。史宇光表示，如果国产设备能够认真完成安装、调试、检修等国外产品售出时的基本条件，作为采购方他们会优先考虑购买国货。
史宇光认为，如果国产设备不能保证质量，在价格上又没有明显优势的话，囿于国家有关限制整机进口的条例，有些施工单位可能会采取国外购机，以租赁方式进入中国市场。
他认为，短时期内中国制造大型掘进机的成本肯定偏高，将产品进入市场的门槛抬高。从国家战略角度讲，是必要的，但不是市场行为，不符合市场竞争规律。
中国企业如何破门
掘进机的技术发展一直在围绕地层稳定和地面沉降控制、自动化掘进和提高掘进速度、衬砌和隧道质量三个要素进行改进和施工方法的革命。缺席数十年的中国制造业与国外产品相比存在着巨大的差距和困难，专家介绍，首先缺乏适应不同地质设计理论和经验数据指导，总体设计能力偏弱。第二，结构设计形式单一，目前国内还在研制单圆结构，国外已有双圆、三圆、球体盾构等多种形式。第三，刀具及刀盘设计技术在地质适应性设计方面缺少完整的理论依据，经验数据和可靠的试验数据。第四，关键配套件如大型轴承、液压泵、马达、液压阀件等质量稳定性差，仍需进口。第五，需要解决地层稳定控制检测技术、液压推进与导向技术。
国家对掘进机制造及产业化缺乏统一的规划，急需建设有综合实力的研发联盟及产业化基地，是业内人士的普遍观点。一个现实的问题是，目前国内制造力量分散，重复引进国外产品。多数企业采取了合作生产方式，核心技术仍掌握在国外制造商手中。由于掘进机占用资金量大、进入门槛较高，技术附加值突出、制造工艺复杂、维修服务成本大等特点，目前世界上也仅有十家左右生产企业存在。
王梦恕认为，从制造业角度来看，中国现有企业完全有能力生产隧道掘进机，国内目前也具备很好的设计能力。他表示，通过自主创新与技术引进相结合的方法，逐步发展完善，我国完全有可能在"十一五"规划期间达到土压设备平衡盾构机系列主机设备国产化率80%，配套机械自制率达到90%以上，泥水盾构和复合盾构主机设备国产化率达到70%~75%；实现关键技术突破和系统集成，直径6米机国产化率达到70%。
王院士同时解答了北京的施工单位对掘进机的一些片面认识，比如日本所产设备价格低于目前国内制造的说法，是站不住脚的。理论上说，6.3米左右的机型，中国国内制造成本大约在100万美元左右，加上进口零部件400万美元，扣除关税约在500万美元，而有施工单位提出日本产价格不到400万美元，加上进口关税也就是400万美元出头，国产设备没有性价比可言。专家指出，日本产品很多使用了二手设备，所以价格低，但其使用寿命也低，国内用户不应贪图便宜。王梦如说，施工单位不应该肓目追求高档、进口产品，有些施工项目用国产设备完全可以替代，以求降低成本。造成这一现象的主要原因在于很多工程项目招投标时不计成本，对国内产品缺少信心，又不愿承担责任和风险，怕出问题不好交待。
由于掘进机价格昂贵，而且属于易耗品，应注重保养、使用、管理、维修，以延长寿命，提高效率。
在掘进机的制造上，企业加工理念十分重要，不仅仅要从功能上考虑，还应该以工程项目为依托，注重施工工程需求。王梦恕认为，特别是现阶段不要过分追求高新产品。中国市场虽大，但没有必要搞多家企业生产，有三家左右就可以了。王梦恕点评，河南洛阳的中信重机、辽宁大连的大起大重是目前最有条件的厂家。优良的焊接技术、机加工水平，技术开发与创新能力，特别是近年来在消化吸收先进技术方面各有独特的收获与心得，效果明显。同时，注重国际市场开拓，追求国际化运营模式和当地政府的大力支持，是上述两家企业在进行产品结构转型时，明显优胜的地方。
汪建业介绍，当年国内掘进机制造没有继续与世界同行一起发展的原因，除了中国政治经济大环境外，还有几点：开始干的时候大家都一哄而上，争抢项目，一旦产品不过关就都不了了之了；业内科研力量过于分散，分工不明确。中国工程机械工业协会名誉理事长杨红旗认为，应避免一哄而上，特别在开始的时候，企业应做好不能赢利的准备，最后经过市场实践，逐步形成适应市场的独特技术风格。
政府不能缺位
调查发现由于掘进机的高技术含量、动辄数千万元的资金投入，在引进关键配套零部件时还要占用大量资金，以及售出后巨大的服务成本，都决定了它的准入门槛较高，特别是在没有具体订货合同时，产品研制所需资金应由国家专项资金给予支持。由于中国投资体制不健全，在这样一个需要相对较大资金投入的项目面前，单靠企业自身完成风险极大，对大多数企业而言困难较多。
中国建设机械总公司副总经理靳建国认为，这样一个国家重点工程建设项目，牵涉了机械装备制造业附属连带多产业的重大背景下，其产品开发与研制、甚至市场投放，都应有政府相关部门的支持。他举例说，磁悬浮的研制就是国家有关部门投资建设的项目，掘进机制造在产业链上的影响同样十分巨大，也应由政府组织出面办理协调，首先应由一个部门统一协调。专家们甚至直接提出，应由国家发改委这样的机构统一调配和落实专项资金用于研发，以加强针对性和使用效果。而不应遍撒芝麻，最后不能集中力量。业界建议在产品的起步阶段给予企业试制、试验费用补贴，免征关键零部件进口关税，享受新产品税收优惠政策，应以对待首台首套设备的政策来实施。
业界一致呼吁，在研发和产业化初期，因国内制造条件所限，外协配套件如主轴承、电液控制系统、激光导控制系等必须进口，免征进口关税国家应在政策上给予支持。加大业主和施工单位对具有自主创新国产机的积极性与认同，政策上加大支持力度，在标准的制定上以市场需求为本，统一规范。
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