投資6億的「機械怪獸」多國求共享!怪不得中國有這麼多超級工程

近年中國國力的逐步提升,中國的基礎建設走得越來越快,所需求的基礎建設的設備可以說是到了一個很緊張的局面了,工業強國的歐美國家都在基礎設施建設方面不再需要建設,就是這樣的局面讓中國開始研發屬於自己的基建設備。在改革開放以前,中國因為科技底子薄弱,資金不雄厚,很多東西都得依賴外國的進口,像隧道掘進機這種先進的設備那更是不用說。所以我們也不得不向歐洲尋求進口,他們也是趁機以上億元的高價錢,把這一工程設備賣給了中國,狠狠地賺上了一筆。

說起隧道掘進機,它是一種利用刀刃旋轉開挖,然後把破碎的石子由管道內輸送出來,繼續向前掘進。可以完整的把整個隧道面掘出的隧道施工機械,這種機械全長達到2千米,高度達到五層樓的高度,可以說是一個龐然大物。

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隧道掘進機是用機械破碎岩石、出碴和支護實行連續作業的一種綜合設備。按掘進機在工作面上的切削過程,分為全斷面掘進機和部分斷面掘進機。按破碎岩石原理不同,又可分滾壓式(盤形滾刀)掘進機和銑切式掘進機。中國產品多為滾壓式全斷面掘進機,適於中硬巖至硬巖。銑切式掘進機適用於煤層及軟巖中。在推進油缸的軸向壓力作用下,電動機驅動滾刀盤旋轉,將岩石切壓破碎,其周圍有勺鬥,隨轉動而卸到運輸帶上。硬巖不需支護,軟巖支護時可噴射、澆灌混凝土或裝配預製塊。該機在巖性均勻、巷道超過一定長度時使用,經濟合理。

兩類隧道掘進機:在我國,習慣上將用於軟土地層的稱為盾構,將用於岩石地層的稱為TBM。

隧道掘進機包含盾構和TBM。一般來說,在歐洲,盾構也稱為TBM;但在日本和我國,習慣上將用於軟土地層的隧道掘進機稱為盾構,將用於岩石地層的隧道掘進機稱為TBM。其實,TBM就是隧道掘進機的英文“Tunnel Boring Machine”的縮寫,但通常定義中的TBM是指全斷面岩石隧道掘進機,是以岩石地層為掘進對象,它與盾構的主要區別就是不具備泥水壓、土壓等維護掌子面穩定的功能。

21世紀是地下空間的世紀,隨著國民經濟的快速發展,我國城市化進程不斷加快,今後相當長的時期內,國內的城市地鐵隧道、水工隧道、越江隧道、鐵路隧道、公路隧道、市政管道等隧道工程將需要大量的隧道掘進機。隧道掘進機是一種高智能化,集機、電、液、光、計算機技術為一體的隧道施工重大技術裝備。在發達國家,使用隧道掘進機施工已佔隧道總量的90%以上。由於隧道掘進機的製造工藝複雜,技術附加值高,目前國際上只有德國、美國、日本、法國、加拿大等少數幾個國家的企業具有能力生產,且造價高昂。隧道掘進機在國內尚處於起步階段,主要依賴進口,在國內的隧道建設中,德國和日本在中國的隧道掘進機市場佔有率高達95%以上,處於絕對壟斷地位。若不及早改變這一現狀,就會在相當長的一段時間內,在地下工程建設中,面臨高額施工成本和技術上受制於外企的尷尬境地。實施隧道掘進機產業化,既可打破外企在國內市場一統天下的局面,又能促進和帶動相關的機電、液壓、材料、傳感器等產業的發展,增強裝備製造業綜合實力,提高我國重大裝備在國際市場上的競爭力。

投資6億的“機械怪獸”多國求共享!怪不得中國有這麼多超級工程

隧道掘進機是一種高智能化,集機、電、液、光、計算機技術為一體的隧道施工重大技術裝備。在發達國家,使用隧道掘進機施工已佔隧道總量的90%以上。隨著中國國民經濟的快速發展,國內城市化進程不斷加快,中國城市地鐵隧道、水工隧道、越江隧道、鐵路隧道、公路隧道、市政管道等隧道工程將需要大量的隧道掘進機。

由於隧道掘進機的製造工藝複雜,技術附加值高,國際上只有德國、美國、日本、法國、加拿大等少數幾個國家的企業具有能力生產,且造價高昂。目前中國生產隧道掘進機的企業有北方重工、上海隧道股份有限公司、大連重工、二重等。總體來看,國產設備在設計能力上應無大問題,重要的是產品製造如何儘快提高能力與水平。國內機械製造業近年來與國外企業生產設備水平的差距在縮小,但工藝裝備水平不高,相比之下成套設備的經驗不足是嚴重的缺點。 [1]

中國大約有85%的隧道掘進機依賴進口,歐洲和日本等公司的產品在中國的隧道掘進機市場上占主導地位。而在本土企業中,除隧道股份、北方重工外,僅有二重、上重、大重和首鋼等企業,獨立進行隧道掘進機的生產或與德國海瑞克、美國羅賓斯等外資合資、合作生產。

“十二五”期間,全社會固定資產投資規模預計年增長率在20%左右。包括鐵路、公路、交通、能源、城鎮化建設及房地產業、第一產業投資等國家建設項目和地方建設項目仍然是主要投資方向。隨著“十二五”期間,產業結構調整和增長方式轉變以及戰略性新興產業的快速發展、西部大開發、振興東北、中部崛起和建設新疆等國家戰略的進一步實施,必將為隧道掘進機行業創造良好的宏觀發展環境。同時,國際市場對隧道掘進機的需求量將持續增長,中國隧道掘進機行業通過不斷推進產業化和技術創新,出口市場將迎來較好的前景。

隧道掘進機的技術發展趨勢,調查數據分析,主要表現在以下幾個方面,

(1)系列化、標準化。隧道掘進機設計和製造的週期縮短,設備的售後服務及維護更加方便。目前的設計製造週期一般為8-10個月。

(2)基本性能提高,刀具負載能力、刀盤推力、轉速與力矩、有效掘進比率、掘進速度瞢遺提高。

(3)形式多樣化。隧道掘進機的斷面直徑範圍增大,能適應各種斷面隧道掘進;橢圓形、矩形、馬蹄形、雙暖和三圓形等異形斷面的掘進機也逐漸出現並發展。

(4)適用範圍增大,地質適應能力增強。

(5)施工技術提高。在村砌技術方面,現在的隧道掘進機管片襯砌存在接縫多、錯臺大等問題,雖然通過增加導向杆、連接銷等輔助件在很大程度上限制了錯臺,但接縫問題很難從根本上得到解決。

(6)自功化程度提高。目前人們已經能夠在辦公室控制掘進機操作,可以預測,未來的隧道掘進機在施工中真正能做到“運籌於帷幄之中,決勝於千里之外”,及無紙化操作。

投資6億的“機械怪獸”多國求共享!怪不得中國有這麼多超級工程

中國決心做出自己的隧道掘進機,從一窮二白反覆的做出模型推演,然後是圖紙定稿再到機械設備的實物設計,最後到設備的拼裝和投產,可以說中國的設計師和工人一路走的艱難。在實驗階段曾利用一天時間就可以剷平一座山,可以說是“開山巨獸”。這個“開山巨獸”除了鑽探施工外,還為中國的隧道建設施工起了關鍵作用。可以看到中國的底下掘進設備如此完備和先進,多國都爭相進口,希望能技術分享。


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