市場蛋糕巨大 國產盾構機任重而道遠

       隨著北京2008奧運會的臨近以及上海世博會的即將召開，北京、上海、廣州等地交通建設的步伐也在不斷加快，特別是對大都市來說，解決交通堵塞最好的方式無疑于地鐵或輕軌建設。盾構機－－可能很多人比較陌生，但是如果聯系到地鐵隧道建設，大家就應該有些了解，其實就是挖隧道的專用機械。而如今，隨著北京、上海、廣州等各大城市軌道交通建設投資不斷加大，盾構機這個動輒幾千萬或上億的大型設備國產化進程顯得越發重要起來…
       為深入了解國內外盾構機發展最新情況，了解盾構機國產化進程，特別采訪了原地鐵專業委員會秘書長、現任中國土木工程學會城市軌道交通技術推廣委員會專家、北京城建設計研究總院有限責任公司顧問杜文庫先生，他從事盾構機研究多年，對于世界盾構機發展有著非常深入的研究和獨到的見解。
       盾構機，全名叫盾構隧道掘進機，是一種隧道掘進的專用工程機械，現代盾構掘進機集機、光、電、液、傳感、信息技術于一體，具有開挖切削土體、輸送土碴、拼裝隧道襯砌、測量導向糾偏等功能，涉及地質和水文地質、土木、力學、機械、液壓、電氣、控制、測量等多門學科技術。用盾構機進行隧道施工具有自動化程度高、節省人力、施工速度快、一次成洞、不受氣候影響、開挖時可控制地面沉降、減少對地面建筑物的影響和在水下開挖時不影響水面交通等特點，在隧道洞線較長、埋深較大的情況下，用盾構機施工更為經濟合理。盾構機最重要的特點就是要按照不同的地質和水文地質條件進行“量體裁衣”式的設計和制造，每臺配置都不一樣，可靠性極高。
       盾構機由不同部件組成，尤其大型軸承的制造，主密封、各變速箱機構、液壓系統、監控量測元件和系統都需要事先分工生產，形成產品技術平臺。特別是旋轉刀盤部分技術含量高且造價最高，不同地質條件刀具的配置差別很大，包括液壓泵和閥門在內的多個關鍵部件都要依靠國外進口。據業內人士分析，在北京、廣州、南京、天津等地的地鐵隧道建設中，90％以上的盾構都是從德國和日本公司購買的。杜文庫向記者表示，因為盾構機研制技術含量高、制造工藝復雜，目前世界上只有極少數的廠商掌握盾構機研發制造技術。
       據有關數字顯示，目前國外盾構機由于其高附加值及精良制造工藝，直徑為6米的盾構設備造價在400－700萬美元之間。2007年南京長江隧道工程中將用到兩臺14.93米超大直徑復合式泥水盾構機，是普通地鐵施工盾構機的兩倍多，重達4000噸，總長130多米，為世界第二大泥水盾構機（僅次于上海崇明島隧道工程使用的盾構機），該盾構機價值約3億元人民幣，南京長江隧道工程需用兩臺，加上配套設施，總價值達7億元。
       調查顯示，國產盾構機存在地質適應性較差、缺乏砂卵石和巖石地質使用的經驗和業績。同時，國產設備所需部件中包括大型軸承、液壓馬達、泵、檢測元件、特殊刀具等關鍵件目前尚需通過進口，直接導致掘進機價格居高不下。據沈陽重型機械集團某位參與盾構機制造的負責人表示，當前必須加大盾構機制造的國產化比例，否則我國實現盾構機的自主創新戰略無從談起，價格永遠是國外廠商說了算。
       基礎建設猛增市場需求巨大
杜文庫對盾構機市場發展前景非常看好，“隨著我國基礎設施的大規模建設以及西部大開發戰略的實施，鐵路建設、水利建設等工程都將有大量的長、大隧道需要建設。現代化城市建設中的地鐵工程、市政工程(排污水管、輸水管)、越江隧道也在不斷增加。越來越多的工程建設單位將首選隧道掘進機施工，因為它帶來的是高效、安全、便捷。”據業內專家預測，截至2010年，我國隧道建設需要再購置直徑3～9米巖石和盾構掘進機200余臺，還不包括微型掘進機在內。據杜文庫預估，隨著城市立體化、管線入地化趨勢的到來，2010年我國盾構掘進機數量將達到400臺以上。
       單就國內市場近幾年來的需求來看，杜文庫向記者列舉了一些數字。現在國內應用盾構施工最多的城市是上海，借助上海隧道股份成熟的研發制造和良好的地質條件，當前已經達到了80多臺，有望超過100臺的需求量。地鐵建設的活躍城市－廣州目前已經保有量已經達到50臺以上。伴隨奧運的臨近，北京地鐵建設規模不斷擴大，如果新建6條線全部開工的話，起碼估計需要三四十臺，這是近年來盾構機應用發展最快的機遇。
       “為什么這么說呢，因為現在除了地鐵建設用的比較多之外，鐵路隧道也開始大量應用盾構機了，包括引水隧道已大量使用。除此之外，現在城市地下管網用盾構機施工的實例還不多，這方面我估計也會好起來。隨著人們對環境保護意識的增強，城市地下管道建設不能總通過開挖地面解決，這種情況下，微型盾構的應用機會將逐步增多。”杜文庫說到。“面對這樣大的市場應用前景，盾構國產化替代進口是我們的目標和主要任務。”
       據不完全統計，2015年以前，我國已建城市軌道的15座城市將新建軌道交通65條線，總長度為1700公里，還將有若干城市批準承建，投入施工的盾構約300臺以上，而采用盾構掘進機施工將是必然的選擇。加上大型的越江工程，我國的各類盾構未來潛在市場將有200億元以上的產值。
       盾構機迎來政策發展機遇
       從國家發展十五規劃開始，國家政府非常重視城市地鐵隧道建設。為提高我國隧道掘進機技術水平，盡早形成支柱性產業，科技部“十五”863計劃主題把研制開發直徑6.3米的土壓盾構機列為重點課題。上海隧道股份、中鐵隧道集成各自在設計、制造、施工方面的優勢，聯合浙江大學、同濟大學等成立產學研結合的課題組。經過兩年時間，經歷了引進與合作、消化與吸收、獨立研發等幾個階段，我國第一臺具有多項專利權的地鐵盾構掘進機“先行號”在上海問世，并應用于上海地鐵二號線西延伸隧道工程，各項性能指標均達到先進水平，初步實現了刀盤和液壓驅動系統的國產化研制。
       工程院院士王夢恕指出，伴隨我國加入WTO、市場準入的逐步放開，如果不加強在盾構掘進機技術領域的研發、生產和應用，我國將失去更大的市場份額，錯過掘進機早日實現產業化的時機，造成大量的外匯流失。如果不進行盾構掘進設備的自主創新，那么國內制造企業只能在低效率、高能耗的層次徘徊，相關產業更不可能取得長足進步。支持關鍵設備國產化，加強自主創新是增強裝備制造業競爭力的關鍵。
       2006年是十一五規劃的第一年，《國務院關于加快振興裝備制造業的若干意見》也正式出臺。《意見》提出，選擇一批對國家經濟安全和國防建設有重要影響，對促進國民經濟可持續發展有顯著效果，對結構調整、產業升級有積極帶動作用，能夠盡快擴大自主裝備市場占有率的重大技術裝備和產品作為重點，加大政策支持和引導力度，實現關鍵領域的重大突破。《意見》中第10條指出：“滿足鐵路、水利工程、城市軌道交通等建設項目的需要，加快大斷面巖石掘進機等大型施工機械的研制，盡快掌握關鍵設備制造技術。”在2006年3月8日《意見》落實工作會議上，國務院副總理曾培炎認為，“要按照《若干意見》精神，抓住機遇，加快發展，力爭到2010年發展一批有較強競爭力的大型技術裝備制造企業集團、制造業集中地和工程研發中心，初步建立以企業為主體的技術創新體系，增強具有自主知識產權的重大技術裝備制造能力，逐漸形成合理分工、相互促進、協調發展的裝備制造業格局。”
       “就政策支持力度方面講，國家政府已經做出了明確的表態，科技部和國家領導非常重視。但是具體到盾構機上還需要一定的時間，而且還需要政策的繼續扶持。例如盾構機關鍵部件進口免稅的問題，前不久兩稅進行合并，進口關稅由33％降為25％，過去免稅是給用戶的，現在是退稅給制造商了，但是如何最終落實到用戶特別是采購方值得考慮。”從用戶角度考慮，杜文庫有著自己的觀點，設備高昂的價格成了眾多施工單位采購決策的重點，他們必須通過采購談判，選擇性價比最合理的產品。談到盾構機在北京地鐵首次引進，他感觸頗深。“當時北京地鐵開始采用盾構做試驗段工程施工的時候，有很多人士認為沒必要，認為盾構機造價高，施工不經濟。但是經過實踐證明，盾構機施工安全可靠，速度快又經濟。淺埋暗挖法經常出事故，每天挖1～2米就多了，而盾構施工一天幾十米的速度有明顯優勢。當然，盾構施工也有局限性，它也不是萬能的，盾構不能完成所有的地下工程施工，任何一種施工方法都有它的適用范圍和優勢。故各種施工方法都在不斷發展，共同為地下工程所應用。”
       國內大中型城市的數量和發展規模目前正在不斷上升，為了更好的解決交通擁堵，地鐵隧道建設正在被更多的市政部門所接受。杜文庫表示，“就目前而言，特大城市地鐵建設已經有15個之多了，處于前期立項階段的還有十幾個城市，以后國內各省會城市都要建地鐵。所以，盾構機市場需求量是非常明顯的，實踐證明盾構施工是又快又好的又安全的方法。”
       世界盾構機發展水平日新月異
       盾構機的問世至今已有180年的歷史，尤其是歐洲盾構機技術最為領先，早在1818年，英國工程師布倫諾爾研制出最初的盾構機，同時也是他首次推出隧道盾構施工方法。1825年至1841年間，利用布侖諾爾設計的盾構鑿通世界第一條水下隧道，長約1100米。談到亞洲國家盾構機的發展歷史，杜文庫表示，中國和日本同時起步研發盾構機，但是日本生產量目前最多，總量累計近萬臺，日本很多工程包括下水道都用盾構施工，多領域的應用使得日本盾構機發展非常迅速。相比之下，中國最初只在上海市政建設和越江隧道中用了盾構機，地鐵建設大量使用盾構是從90年代開始的，當時只有上海、廣州、北京三地采用盾構機施工，極低的需求量也限制了我國盾構機研發、制造、推廣的步伐。
       早期的盾構主要是利用盾構機械所特有的盾殼作為支護，以保證在其內部進行開挖和襯砌等作業，開挖采用人工方式。隨著隧道工程量的增加，為適應多種情況下的施工要求和提高施工效率，隧道掘進機才得以不斷發展，除不斷完善軟土隧道掘進機及應用技術，又開發出能夠適應巖石地層施工的巖石隧道掘進機及應用技術。現代盾構掘進機采用了類似機器人的技術，如控制、遙控、傳感器、導向、測量、探測、通訊技術等。世界盾構機技術發展與我國形成明顯對比的是，隨著高新技術的發展，盾構機控制技術的科技含量越來越高，遙控控制技術、激光制導技術已普遍應用于盾構機中，使得盾構機的操作、地表沉降的控制更趨簡易，隧道的施工質量也越來越好。
       據介紹，盾構機發展到今天種類已經非常齊全，已生產了斷面為圓形、矩形、雙圓、三圓、球型盾構、子母盾構等，尺寸也從直徑200毫米到15米多。雖然盾構機的種類較多，但其工作原理基本相同，主要由切削刀盤、動力機構、液壓主軸頂進機構、液壓糾偏機構、液壓中繼頂進機構、襯砌及巖土排運機構以及檢測導向機構等幾個部分。
       據杜文庫介紹，近30年來，在日本、歐美等工業發達國家發展很快，在城市隧道中使用盾構機施工的已經占到90％的市場份額，這也推動了各類盾構機及隧道施工技術的發展。當前，主要盾構機生產國家為日本、德國、美國、加拿大等，其中以日本、德國技術實力最為突出。相對高密度機械設備應用行業而言，盾構機行業門檻較高、技術附加值突出、制造工藝復雜成為制約盾構機廠商的主要因素。據悉，目前著名的盾構機制造商包括德國海瑞克，加拿大拉瓦特，德國維爾特，美國羅賓斯，日本三菱，日本石川島等幾家專業制造商。
       國產盾構機發展的瓶頸不少
       有分析稱，我國大約有95％的盾構掘進機依賴進口或合作制造，歐洲和日本等公司的地鐵盾構機基本上壟斷了中國的盾構掘進機市場，而且價格居高不下。其中，占據歐洲大半市場份額的海瑞克、以產量1670臺居世界首位的三菱重工、以及擁有多個品牌的德國維爾特的表現最為搶眼。據業內人士介紹，全國用于上海、北京、廣州等地的地鐵隧道及越江隧道施工的盾構機已進口150多臺，用于各地引水隧道、鐵路隧道施工的硬巖隧道掘進機進口了20多臺，而在上海地鐵施工中將要投入使用的國產盾構掘進機只有30多臺。
       我國政府對于盾構機的投入研發很早就已經開始了，并且小有成就。但是為何我國盾構機市場依然是外資品牌絕對控制呢？杜文庫指出，眾多地下隧道建設項目施工單位不相信國產設備。“德國海瑞克之所以取得很大的成功，是因為該公司總裁海瑞克先生是做盾構施工工程師出身，他善于把施工的需求與盾構性能密切結合，通過多年積累，現在海瑞克已能夠研制多種不同地質環境下所需要的盾構設備，在中國市場銷售的80多臺盾構掘進機械更是明證。”同時，他指出，行業技術標準這個老毛病同樣出現在盾構機上，現有標準已經不能為設備研發提供有力的幫助。中國重型機械工業協會理事長汪建業認為，國內眾多企業在創新機制上存在問題，科研人員的創新鼓勵經常不到位。
       裝備制造業在我國的發展除了自身研發之外，眾多尖端機械設備更多的是采取“市場換技術”，以取得最快的核心技術掌握速度。杜文庫指出，盾構機的技術優勢更是明顯，關鍵部件技術掌握在世界少數廠家手中，我國機電設備，鋼材材質都不是很過關，特別是大軸承的研制生產依然不是很成功。上海、北京、廣州等很多地方企業曾經在“市場換技術”原則下與國外企業合作，但據業內人士透露，所謂的合作，實際是由外商總承包及技術負責，國內合作企業只承擔結構件制造及組裝。杜文庫認為：“中國市場誘人的商機吸引了大量的外資企業進入，合資不過是一種形式。盾構機的核心技術、關鍵零部件、控制系統，國內合作方并不了解，更談不上掌握。因為盾構機的制造是根據地質條件進行的，地質情況不一樣盾構機配置也不相同，刀具也不盡相同。盾構機是機電、土木相結合的產物，自動化、智能化程度非常高，這些核心技術外資企業是不可能拱手相讓的。”
       國產盾構機自主創新之路
       隨著我國城市化進程的加快，國內對盾構的市場需求巨大。隨著“863”計劃以及“九五”、“十五”等科技項目的完成，我國在機、電、液、測量、控制技術和巖土施工技術等方面取得了長足的進步，相關技術基本滿足現代盾構技術發展的需要。經過我國40多年的努力，已經初步形成了掘進機科研、設計、制造、施工專業隊伍，只有打造好盾構機發展的前提基礎，在國家大環境、市場需求、技術攻關等的支持下，才能促進整個盾構機產業的發展。
       對于如何盡快提升盾構機的自主研發水平，中國重型機械協會汪建業提出四點政策建議：首先是管好市場，就是管好進口，給國內企業一個自主創新的機會，同時對重大技術裝備進口實行高關稅政策；其次是改革標準管理體制，新產品標準應由企業提出，最好由行業協會這樣的中介機構來發布；第三是重大裝備的首臺首套必須實行國內采購，而且要提前訂貨，不能       2010年需要的設備到2009年才訂貨；第四是產品的科技開發應集中管理，建議集中在國家發改委。中國工程院院士、隧道及地下工程專家王夢恕指出：“必須規范施工方的崇洋媚外行為，部分重大建設項目在允許的情況下需要做出表率作用，為國產化開好頭。針對盾構機關鍵部件，例如變速器機構、液壓系統、監控量測元件等需要分廠家重點攻關，建議有關方面先從小型掘進機械的國產化研發制造入手。”
       上海隧道股份是我國研制隧道掘進機的專業化公司，2004年10月，上海隧道股份研制出中國第一臺具有自主知識產權的地鐵盾構掘進機，并成功地投入到上海軌道交通網的建設。之后，上海隧道股份積極投入巨資，積極研發盾構掘進機械，目前已經在上海地區得到大范圍推廣應用，該公司正在轉型成為全球唯一的集施工經營、資產運作和現代制造產業并重的復合型企業。據悉，在2010年前，上海隧道股份預備“擴場增能”，在隧道機械制造分公司內打造年產30臺盾構的生產能力線，同時將打造國內盾構制造基地，形成掘進機產業鏈，將國內盾構市場的占有率擴張至30%以上，并力爭用“國”字號盾構產品率先敲開東南亞市場大門。
       此外，盾構機主要制造商之一――沈陽重型機械，該企業作為我國大型裝備制造排頭兵，近年來在盾構機產品上的發展屢有建樹。經過先后100多名技術人員到國外培訓，學習盾構機前言技術，迅速掌握了全斷面掘進機制造技術，并能制造出世界目前最大直徑15米多的盾構機。北方重工已經生產制造出了適用于巖石地層、軟土地層及復合地層的三種主要類型的6臺全斷面隧道掘進設備，累計生產訂單達19臺，合同額超過18億元。據了解，沈陽重機今年已經制定全斷面掘進機國產化規劃，按照這一規劃，到2010年，沈陽重機在盾構機制造的國產配套率將達到60%，實現年產值約20億元。
       近日，北方重工將收購世界級盾構機制造商法國NFM公司，此舉將實現北方重工技術重大突破，從而加快向世界級全斷面掘進機制造基地邁進步伐。值得注意的是，上述并購完成之后，將使沈陽重機成為我國在盾構機領域惟一具有參與國際競標資格的企業。
       杜文庫向記者透露，鐵道部有關領導已經明確指示，今后長、大鐵路隧道都要使用盾構掘進機械施工，特別是北京后期即將開建的幾條地鐵隧道建設項目將主要通過盾構施工來完成主體工程。據悉，在引進國外盾構設備方面，最近北京城建集團有限責任公司將引進加拿大拉瓦特盾構設備進入北京地鐵隧道建設市場，這樣就使得世界各國著名盾構廠家在中國市場形成共同競爭的格局，為我們選擇性價比最合理的產品提供更多的機會。最后，杜文庫表示，“盾構機實現國產化發展并不是一朝一夕的事情，需要政府部門的進一步政策支持，更需要國內企業的積極進取，中國盾構機市場需求量龐大，實現國產化實在是任重而道遠。”