地下航母国产困局

　　文| 本刊记者 叶脉

　　中国是盾构机行业中的新手，关键零部件还受制于人。

　　“我们国家连一个价值几万元的盾构机传感器或者密封件都做不了，即使造出来的产品，也用不了多久。盾构机的零部件数量上80%都是国产的，而产值上却有60%都属于进口部件。” 中铁隧道装备制造有限公司总经理韩亚丽告诉《中国经济和信息化》记者。

　　盾构机的用途不仅仅是挖掘地铁隧道这样单一，它能广泛用于公路隧道，引水隧洞等工程，被业界比喻为“地下航母”，它不仅体积庞大，而且技术复杂，产业链涉及机械制造、电子元器件和液压管路等多个工业领域。

　　这种巨大、精密而复杂的工业产品一向是我国制造业的软肋。国内生产的所有盾构机关键总成和零部件都只能依赖进口，地铁建设狂潮目前正席卷中国大陆，而作为关键施工设备的盾构机可能因关键零部件的问题使国产盾构机受制于人。　　

　　千亿前景

　　上世纪90年代以前，我国地铁建设一直是将路面全部刨开，再向下挖掘。施工期间，地面上有大批的房屋需要拆迁，道路封闭、改道，交通受阻；90年代以后稍显先进的“浅埋暗挖法”施工开始采用：将地表先加固然后在地下人工开挖，这种作业手段略先进，但仍属于人力开挖范畴。

　　现在北京地铁9号线施工是利用盾构机进行施工。在北京市繁华的长安街军事博物馆地下30米处，有一个常人看不见也难以想象到的工程世界：在弥漫着特殊油脂味的空气中，沿着直径6.3米的隧道走到尽头，就能看见一台长70米，重600吨的盾构机正在全力发动。由于盾构机工作产生的热量在工作区域内聚积，尽管隧道顶端直径半米多的强制通风管道不断鼓入外界的冷风，隧道前段的温度仍高达40多摄氏度。

　　在空调监控室内的操控人员控制下，隧道前部的岩石和泥土不断被盾构机头部缓慢旋转的坚硬刀盘切削下来，通过盾构机尾部的传送带向隧道口方向输送。与此同时，重达数百公斤，用于支撑隧道洞壁的标准化预制钢筋混凝土管片则被机械手自动抓取，在洞壁上拼装成标准的环形。当完成一个工作循环的盾构机以巨型千斤顶支撑着向前移动的时候，在它的身后已经一次性铺设出一条质量完美的地铁隧道。

　　北京地铁9号线第6标项目经理李文峰说：“人力开挖作业每个月的进度只有50～60米，容易造成地表塌陷等事故发生，还会延误工期、造成人员伤亡和财产损失。现在采用盾构机施工后，每月进度视地层地貌的情况可达400～1000米，效率的提升一目了然，并且绝少发生事故。”

　　和修建北京地铁1号线时无数基建工人挥汗如雨的那个年代不同，盾构机的使用使得施工方能够在地下全自动完成隧道的掘进等工序。用盾构机进行隧洞施工具有自动化程度高、节省人力、施工速度快、一次成洞、不受气候影响、开挖时可控制地面沉降、减少对地面建筑物的影响等特点。

　　盾构机已经崭露头角的应用方向还包括城市地下管廊的构建。解决城市内涝的排水管道，统一设计、相互兼容的电力、热力、通信管道，都可以用小型盾构机掘出共同管沟来布设。北京首都机场就曾用小盾构机挖掘位于机场跑道下方的共同管沟。在完全不影响飞机起降作业的情况下迅速而安全地完成了掘进任务。这种作业方式是城市地下管线的未来发展方向。可见，盾构机制造业在中国未来很长时间内都会是朝阳产业。

　　截至2010年底，国务院共计批复准许28个国内城市开建地铁，一定时间后会有不少加入城市到修建地铁的名单里。显而易见，这些城市的地铁线网布局远不及伦敦、巴黎、东京那样合理，更没有形成密集的地下轨道交通网络，和其他交通工具的良好接驳功能也没有实现。李文峰认为按照现有建设速度，这些城市的地铁建设可以维持30～50年。

　　2011年北京地下正有80余台盾构机在6条地铁线路上掘进。专家估计，按照一台盾构机使用寿命为掘进5～15千米计算，中国大陆盾构市场每年的需求约80台，以每台3000万到上亿元的标准计算，年均市场销售额可达几十亿元。按照50年的地下施工高峰期计算，盾构机市场的订单将高达上千亿元。

　　新手起步

　　“二战”后开始的城市建设中，欧美国家在超过九成的隧洞掘进项目中使用了盾构机。据专家介绍，国外的盾构机使用案例中既有用直径15米的巨型盾构开掘双轨铁道，也包含有三个人组装并操控的排水管道施工。而国内对盾构机的应用时间仅10余年。在地铁建设项目大批上马的背景下，盾构机市场的高额诱惑使得其成为工程机械行业的香饽饽。

　　截至2011年，全国有20～30家大大小小盾构机生产厂。由于盾构机无论是进口品牌还是国产品牌，设计理念都是相同的。韩亚丽认为，只有具备自主设计和研发能力的厂家才是真正意义上的盾构机生产厂家，而不是单纯看它有多少先进设备，产能有多大。目前国内的盾构研发和制造技术基本掌握在大型国企手中。

　　按照这种理念，目前有4家具备这样的自主设计能力，包括沈阳的北方重工集团有限公司，上海的上海隧道股份机械公司，长沙的中国铁建股份有限公司和中铁隧道装备制造有限公司。上海隧道股份是国内最早涉及盾构施工和盾构设计、制造的企业，北方重工2007年并购了法国盾构机生产商NFM公司。中铁装备和中国铁建脱胎于铁路施工企业，拥有一定的土木施工经验，这对盾构设计很重要。

　　目前，工程机械业民企巨头三一重工已经在北京南口的产业园内着手进行盾构机的研发。业内专家认为，盾构机结构复杂，需要大量实验数据支撑其部件研发。即使是三一这样“不差钱”的企业，仍需要花费大量时间从仿制起步。

　　盾构机设计特别强调实际经验，是土木施工专业和机械设计专业结合最紧的行业，两者的知识架构缺一不可，即使是在学生时期学习过土木工程和机械制造，也还是要在工作岗位上适应1～3年才能摸清这个行业的真谛，才能逐步发挥作用。

　　“盾构设计和操作与施工机器工况、施工地点地质条件密切相关，将要从事盾构设计的人员在大学里只能学习和获取盾构构造和作业方面最基础的东西。具体的设计理念和处理方法只能等待在工作环境中逐渐掌握。”韩亚丽认为。

　　盾构行业在中国起步发展仅10多年，整个行业都存在人才不足、经验不足的问题。目前，铁路系统内部只有培养盾构机操纵专业的培训班，如中铁隧道集团职工大学有面向蓝领工人的技校层次盾构班，哈尔滨铁路职工大学开设有大专层次的盾构班。

　　受制于人

　　国务院于2006年颁布的《关于加快振兴装备制造业的若干意见》中已将“加快盾构机等大型施工机械的研制”列入规划，但受限于国家落后的整体制造、加工水平，盾构机的三大关键部件主轴承、液压件和电气控制组件长期依赖进口，无法实现国产化。

　　“国产盾构机的服务很到位，但是我们还是不能接受使用国产主轴和液压件的国产盾构机。毕竟用起来不够放心，地铁施工又来不得失误或者延误。所以我们会指定国产盾构机使用何种进口关键部件。”李文峰解释道。

　　“盾构机技术难度很大，工序复杂，细微的瑕疵都会导致故障乃至事故的发生。国外例如制造盾构机主轴承的厂家也就两、三家，工艺和质量非常可靠。”韩亚丽介绍道。

　　即使依赖全球采购，国内盾构机厂家依然有头疼的问题：成本居高不下，制造工期也得视进口件到货时间快慢而定。如果这些关键零部件能全部自造，很明显盾构机制造工期将缩短。对于尝试走向国际市场的中铁装备而言，关键部件的纯国产化对其加强在国外市场的竞争力有很大帮助。

　　另外，国产盾构机制造厂商时刻都在担心被国际行业巨头扼住脖子，影响国产产品的正常交付，使供求双方蒙受巨大损失。2010年，中铁装备购买配件时就有欧洲一家盾构业巨头从中作梗：“去年这个厂家为了遏制我们的发展，卖给我们的30个传感器全部有质量缺陷。国内盾构企业在采购中难免遇到对手出招。有时国外厂家对我们说，我们的零件只与某个主机厂配套，不单卖给你们。”