盾构机行业
调研分析报告
二0一一年三月
目 录
一、盾构机发展概述 ................................................................................................... 1 二、盾构机技术的研发及发展前景 ........................................................................... 2
（一）盾构机的研发现状..................................................................................... 2 （二）国内外盾构机的技术差距......................................................................... 4 （三）盾构机技术发展展望................................................................................. 7 三、国家产业政策 ....................................................................................................... 8 四、国内市场情况 ....................................................................................................... 9
（一）市场容量及特点......................................................................................... 9 （二）市场竞争格局及特点................................................................................. 9 （三）生产企业情况........................................................................................... 11
一、盾构机发展概述
1818年，英国人Marc Isambard Brunel从一种食船虫在船身上打洞一事受到启发，研究出了盾构施工技术，并获得专利。19世纪末到20世纪中叶，盾构机技术取得较快的发展，主要以气压式、手掘式、半机械式、机械式盾构为主。20世纪60年代中期至80年代末，在软粘土中使用了挤压式盾构机，开发了闭胸式盾构权并得到广泛应用，形成了现代盾构技术的主流。20世纪90年代以来，闭胸式的泥水式盾构机和土压平衡式盾构机成为世界范围内的主流产品。
盾构机的生产主要集中在美、日、欧等发达国家和地区，日本和德国处于世界领先水平。据统计全球已累计生产各种盾构机1万多台，主要生产厂家有日本三菱重工和川崎重工、德国海瑞克公司、美国的罗宾斯公司、法国迈通公司等。盾构机的类型较多，按照结构特点和开挖方法来分，主要可分为四大类，见图： 手掘式盾构 敞开式 正面支撑式 棚式 挤压式盾构 全挤压式 局部挤压式 网格式 半机械式盾构 正反铲 螺旋切削 软岩掘进机 开胸大单盘切削 近年来，盾构机的技术进步极为显著，归纳起来主要有以下五个特点： （1）盾构机施工隧道的长距离化、大直径化；地层适应性广，可用于硬岩、沙砾岩、卵石层、沙层和软土等各种地层；掘进断面尺寸变化范围较大，具有向超大、微小两个方向发展的趋势，直径18m的盾构机已在研制，小到直径0.2m的微型盾构机已在工程中得到应用；
（2）盾构机的多样化。从断面形状方面出现了矩形、马蹄形、椭圆形、MF型（双圆搭接、三圆搭接）等多种异圆断面盾构机；从功能上讲出现了球体盾构、母子盾构、扩径盾构、变径盾构、分岔盾构、途中更换工具（无需竖井）盾构障碍物直接切除盾构等特种盾构机；从盾构机的掘削方式上看出现了摇动、摆动掘削方式的盾构机；
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机械式盾构 闭胸式 局部气压式 泥水加压式 土压平衡式
（3）盾构机的技术科技含量越来越高。液力驱动和电液比例控制技术、遥控技术、激光雷达技术、卫星制导技术、现场总线控制技术、摄像及视觉信号处理技术等现代高新技术成果不断得到应用；
（4）盾构机基本实现了掘进、衬砌、排土施工工艺的全机械化和全自动化。目前，施工设备出现了管片供给、运送和组装自动化装置，施工管理中出现了盾构机掘进中的方向、姿态自动控制系统，施工信息化、自动化的管理系统及施工故障自诊断系统；
（5）泥水盾构、土压平衡盾构是当前盾构机的主流产品，但有些技术细节有待改进和提高，许多已问世的新工艺、新方法尚待完善。 二、盾构机技术的研发及发展前景 （一）盾构机的研发现状
在都市隧道构筑中，迫切希望出现既能有效利用地下空间，又能兼顾环境保护和降低工程造价的盾构机，因此，在泥水、土压盾构技术的完善、改进和提高的基础上，新型盾构机相继问世。
1、异圆形断面盾构机
主要有MF-（Multi-Circular Face，多圆搭接）盾构机、自由断面盾构机、偏心多轴盾构机、双圆（DOT）盾构机、椭圆形盾构机、矩形（矩形、凸字形、凹字形）盾构机、马蹄形盾构机等。
MF盾构机是将几只圆形盾构机的切削刀盘按前后错开，并使一部分重叠的盾构机同时开挖多个圆形断面。主要有双圆搭接盾构机和三圆搭接盾构机。
自由断面盾构机是在一个普通圆形盾构机主刀盘的外侧，设置数个规模比主刀盘小的行星刀盘，行星刀盘随主力盘在外围做自转的同时绕主刀盘公转。掘削面的中央部位有主刀盘掘削，其外周部位由外围的旋转行星刀盘掘削，行星刀盘由摆动支撑。
偏心多轴式盾构机采用多根主轴，垂直于主轴方向固定一组曲柄轴，在曲柄轴上再安装刀架。运转主轴刀架将同一平面内做圆弧运动，被开挖的断面接近于刀架的形状。可根据隧道断面形状要求，将刀架设计成圆弧矩形、矩形、椭圆形或马蹄形。
2、特种盾构机
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主要有母子盾构机、球体盾构机、直角分岔盾构机、复合盾构机（系指硬岩、软土皆可掘削的盾构机）、中折盾构机、直角弯隧道盾构机、倾斜中空轴全断面机内注浆盾构机、偏心中折急弯曲线盾构机等。
（1）母子盾构机，即在母盾构机中内藏一个直径比母盾构直径小的子盾构，掘进途中使子盾构从母盾构中分离出来继续掘进，从而构筑一条直径由大变小的两种直径隧道。
（2）球体盾构机由大盾构、球体及小盾构组成，大盾构内藏可以旋转的球体，球体内藏一个无尾板可以伸缩的小盾构。大盾构完成大直径隧道的切削，球体的作用是转向，小盾构完成转向后小直径隧道的切削。
（3）直角分岔盾构机是为了实施直角分岔盾构工法而开发的产品，由干线盾构机及内藏的支线盾构机构成。干线盾构机与一般的盾构机基本相同，内部设有掘削刀盘、螺旋输送机、举重壁等部件。
近年来，各种特种盾构工法的相继问世，主要有：H&V盾构法、MSD盾构法、MMST盾构法、局部扩大盾构工法、气泡盾构工法、硅胶盾构工法、ECL盾构工法等，适用于各种盾构工法的盾构机也相应开发使用。
（1）H&V（Horizontal & Vertical variation）盾构法。就是将几个圆形断面单体盾构机根据需要进行组合，以开挖多种隧道断面形式。
（2）MSD（Mechanical Shield Docking）盾构机。就是设计制造一对盾构，1台为插入盾构，另1台为接收盾构。插入盾构一侧安装可前后移动的圆形钢套筒，而在接收盾构的一侧则设置抗压橡胶密封止水条。两台盾构分别从两侧各自推进到预定位置后，停止开挖。各自将突出的切削刀盘拉进至盾构外壳内，插入盾构将推出收藏在盾构内的圆形钢套筒，插入接收盾构的受压橡胶止水条至套筒贯入室，使两台盾构在地下结合。完成对接后，在圆形钢套筒的内周焊接钢板使两套盾构机形成一体，最后把内脏解体，在隧道内侧浇注混凝土衬砌片。
3、超大口径和小口径圆形断面盾构机
欧洲是盾构技术的发源地，在研发大深度、大口径、长距离等施工场合盾构机方面走在了世界的前列。英、法两国联合建造了世界上最长的第一条英吉利海峡隧道，该隧道全长48.75km ，海底段37.5km ，最大深度为100m。1999年，
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