我国首套 超大直径盾构机研制成功 盾构机租赁市场发展前景预测

盾构机是国民经济和基础建设的重大装备，承载着穿山越岭、过江跨海的重任。

近日，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。该轴承直径达8米、重达41吨，是目前我国制造的首台套直径最大、单重最大的盾构机主轴承，该主轴承将安装在16米级盾构机上，用于隧道挖掘工程。

该主轴承的研制成功标志着我国已完全掌握大型重载盾构机主轴承的自主设计、材料制备、精密加工、安装调试、检测评价与寿命预测的集成技术，具备进口替代能力。

经国家轴承质量检验检测中心检测和专家组评审，认为该主轴承各项技术性能指标与进口同类主轴承相当，满足超大型盾构机装机应用需求。

据介绍，我国已实现了超大直径盾构机的国产化，但其核心部件主轴承却依赖进口，亟需打通自主可控制造的“最后一公里”。

主轴承是盾构机刀盘驱动系统的核心关键部件，8米直径盾构机主轴承在运转过程中承载的最大轴向力达到100000千牛(1千牛约等于0.1吨物体的重力，一头成年亚洲象的体重按4吨算的话，这相当于轴向受到2500头亚洲象重力的作用)、径向力达10000千牛、倾覆力矩达100000千牛•米。

为保证主轴承的高承载和高可靠性，就要求制造主轴承的轴承钢要高纯净、高均质、高强韧、高耐磨，同时对主轴承加工精度、设计能力、润滑脂等都提出了很高的要求。而大型盾构机在掘进过程中，只能前进，不能倒退，主轴承一旦失效，会造成严重损失。

中国科学院于2020年启动了“高端轴承自主可控制造”战略性先导科技专项，中国科学院金属研究所、兰州化学物理研究所等7家院内科研单位组成建制化团队，联合中交集团、洛阳新强联等20余家单位进行协同攻关，先后解决了主轴承材料制备、精密加工、成套设计中的12项核心关键技术问题。

此前，我国盾构机用超大直径主轴承制造久而未决的主要原因在于：制造轴承的材料和大型滚子的加工精度不过关，全流程技术链条不贯通。

“高端轴承自主可控制造”战略性先导科技专项首席科学家李殿中研究员介绍，要制造高纯净、高均质、高强韧、高耐磨的轴承钢材料，一定要从源头解决材料制造的问题，他们将目光瞄准了稀土轴承钢。

通过控制氧含量，科研团队制备出性能优越、稳定性好的低氧稀土钢，研制出的稀土轴承钢拉压疲劳寿命提高40多倍，滚动接触疲劳性能提升40%，并制订了多项稀土钢标准。

此外，科研团队与企业联合，攻克轴承加工中的技术与装备瓶颈，开发出直径100毫米以上的一级高精密滚子加工技术，实现了我国轴承行业加工一级精密大型滚子“零”的突破。

目前，科研团队已开发出直径3米级到8米级的盾构机主轴承共10套，直径3米的主轴承已在沈阳地铁工程中成功应用。

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：

根据盾构机不同的分类，盾构开挖方法可分为：敞开式、机械切削式、网格式和挤压式等。为了减少盾构施工对地层的扰动，可先借助千斤顶驱动盾构使其切口贯入土层，然后在切口内进行土体开挖与运输。

北美是全球最大的盾构机市场，北美盾构机市场占全球市场的32.6%，其次是欧洲市场，占29.3%，亚太地区占全球市场的27.4%。目前全球盾构机主要生产国以美国、德国、日本为代表，上述国家生产技术先进，生产的盾构机享誉全球。

我国盾构机研制和生产始于20世纪90年代，在国家大力支持下，盾构机行业取得长足发展及进步，打破了国外长期垄断局面。尽管整体水平仍有不少差价，但在某方面已达到国际领先水平，未来发展前景可期。

盾构机行业市场现状分析

近年来，我国地铁、水利工程、过江隧道等众多工程纷纷上马，国内各重型机械制造企业纷纷通过与国外盾构机制造商合作、合资或自主研发及并购国外公司，开始进入盾构机制造领域，中国制造的盾构机产品开始在市场上显现。目前，国内已有近30家企业进入盾构机行业，打破了国外盾构机独占市场的局面。

有些企业已可单独承接项目，具有自主开发、设计、制造、成套以及施工的能力和水平，正逐步实现自主化、本土化、产业化、市场化。但是，盾构机关键部件技术一直被少数几家企业高度垄断，而国内众多地方企业与国外企业合作，实际上成为承担配件制造和组装的代工车间。

由于盾构机的“定制化”特点，其制造需要根据不同的地质条件，对盾构机进行不一样的配置，而且自动化、智能化程度非常高，这些核心技术都牢牢掌握在外资企业手里。

中国已经成为全球最大的盾构机市场，也是最大的盾构机生产国。根据中国工程机械工业协会掘进机械分会数据显示，2020年国共生产全断面隧道掘进机655台(含BTM)。

2022年4月，由央企中铁装备制造的土压平衡盾构机顺利通过海外客户验收，首次出口葡萄牙。2022年9月，在一台650吨主吊机及一台600吨辅吊机的密切配合下，重达308吨的“申通号”盾构机刀盘，缓缓从地面吊起完成“翻身”并顺利下井。这意味着“上海轨道穿越长江第一隧”掘进施工正式开启。

盾构机租赁市场发展前景预测

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。

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。

想要了解更多最新的专业分析请点击中研普华产业研究院的《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》。