隧道掘進機

隧道掘進機行業定義

隧道掘進機（tunnel boring machine），是用機械破碎巖石、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。按破碎巖石原理不同，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，適于中硬巖至硬巖。銑切式掘進機適用于煤層及軟巖中。

對于全斷面隧道掘進機（Full-face Tunnel Boring Machine），包含盾構和TBM。一般來說，在歐洲，盾構也稱為TBM；但在日本和中國，習慣上將用于軟土地層的隧道掘進機稱為盾構，將用于巖石地層的隧道掘進機稱為TBM。全斷面隧道掘進機自20世紀50年代以來就已經在施工行業大量使用，如今已是在國內外普遍采用的一種具有高科技水平的隧洞施工機械。當隧洞長度過長時，用常規鉆爆法進行施工需要相當長的工期，隧道掘進機法則適合長隧洞施工的需要。國外實踐證明：當隧洞長度與直徑之比大于600m時，采用隧道掘進機進行對隧洞施工是經濟的。

隧道掘進機廣泛采用了監測、遙控、電子信息技術等對施工過程進行全面監控，使掘進全過程始終處于最佳狀態，與常規鉆爆法相比，其優越性主要體現在如下幾個方面：①掘進速度快；②工作效率高，實現了隧道掘進機開挖、出碴、襯砌、回填、灌漿等工序的循環作業；③施工安全，隧道掘進機施工作業始終在護盾的保護下有效地進行；④施工環境好，含塵空氣由凈化器除塵，無爆破煙塵；⑤成洞條件好，開挖面光滑平整，無超挖，對圍巖基本無擾動。但是如果選型、設計不當，則會影響隧道掘進機開挖隧洞的優越性，嚴重的甚至會影響到工程施工工期。因此，選用合適的隧道掘進機對隧洞的施工有著極其重要的意義。

隧道掘進機行業發展政策環境分析

"十二五"期間我國機電和高新技術產品進出口藍圖初具。"十二五"期間，我國機電產品進出口力爭年均增速高于GDP和外貿增長速度，力爭"十二五"期末進出口規模達到2.4萬億美元，其中出口達到1.4萬億美元。

"十二五"期間，我國機電產品出口結構將繼續優化，具有自主品牌的機電產品占機電產品出口比重由目前的8%提高到15%。

"十二五"期間，商務部將推動出口企業從"車間型"向"營銷型"轉變。支持汽車、機床、工程機械、船舶、鐵路裝備等25個行業100個排頭兵企業在境外建立營銷網絡，培育和認定200個出口基地和2000家基地企業，培育若干個具有較強科技創新能力和自主核心技術的跨國機電企業集團。商務部將推動建立政策性進口信貸等金融支持模式，加大對裝備制造業、戰略性新興產業等的支持，支持重點企業引進先進技術和設備。

"十二五"期間，中國發展高端裝備制造業的總體思路是：重點發展智能制造、綠色制造和服務性制造，做大做強航空裝備和衛星及應用產業，提升軌道交通裝備水平，加快培育發展海洋工程裝備，把高端裝備制造業培育成為國民經濟的支柱產業，實現中國裝備制造業由大到強的轉變。預計2011年裝備工業全行業將繼續保持平穩較快增長，預計全年工業增加值同比增長15%左右。

高端裝備制造業主要包括航空、航天、高速鐵路、海洋工程裝備、智能制造裝備五大領域。工信部預計，到2015年，我國高端裝備制造業年產值將在6萬億元以上；到2020年，我國高端裝備制造業銷售產值力爭占裝備制造業銷售產值的30%以上，國內市場滿足率超過25%。工業和信息化部裝備工業司透露，高端裝備制造業"十二五"規劃已經進入到最后的審議階段，確定將在2011年上半年出臺。

在航空方面，將重點加快推進大型飛機研制，大力發展系列支線飛機、通用飛機和直升機，重點突破發動機重要機載系統和關鍵設備；在高速鐵路方面，重點研發高速列車、中轉列車、城際和城市快捷軌道車輛列車運行控制系統；在海洋工程裝備方面，重點發展勘探、開發、生產、加工、儲運裝備，海上作業與輔助服務裝備，特種資源開發裝備，大型海上結構物、海下系統以及關鍵設備與系統，同時，扶持海洋可再生能源利用裝備、海底礦產資源裝備、海洋監測設備的研發和創新，不斷拓展產業發展的新領域；在智能制造裝備方面，重點推進精密和智能儀器儀表與試驗設備、智能控制系統、關鍵基礎零部件、高檔數控機床與智能專用裝備。

"十二五"期間，我國將繼續推進隧道掘進機產業化建設，全面提升中國隧道掘進機制造業的技術水平，使土壓盾構系列化、產業化研究成果達國際先進水平；加大泥水盾構、復合型盾構和TBM研究力度，使中國隧道掘進機的總體水平步入國際先進行列。

隧道掘進機行業價值鏈分析

隧道掘進機是根據隧道施工對象"度身訂做"的，正如裁縫根據具體的人進行"量體裁衣"一樣。隧道掘進機的制造特點是以工程為依托，根據施工環境（基礎地質、工程地質、水文地質、地貌、地面建筑物及地下管線和構筑物等特征）進行模塊化設計和制造。隧道掘進機的特殊性決定了隧道掘進機產業鏈體系建立在以工程為依托，系統設計為核心，相關配件制造企業加盟生產，施工單位配合使用的基礎上，其設計、制造必須與工程項目緊密結合，其產業價值鏈如下圖所示。

隧道掘進機行業發展狀況分析

單就國內市場近幾年來的需求來看，現在國內應用盾構施工最多的城市是上海，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。

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隧道掘進機，包括引水隧道已大量使用。除此之外，現在城市地下管網用隧道掘進機施工的實例還不多。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。面對這樣大的市場應用前景，盾構國產化替代進口是本土企業的目標和主要任務。

據不完全統計，2015年以前，中國規劃建設的城市快速軌道交通項目總長度達2600公里，10000多億元投資將聚集在這一領域，投入施工的隧道掘進機約500臺以上，加上大型的越江工程，中國的各類盾構未來潛在市場將有400億元以上的產值。

最新以及其他具體內容詳見前瞻產業研究院發布的《2014-2018年中國隧道掘進機行業市場調研與投資預測分析報告》。

隧道掘進機行業領先企業

國際領先企業

德國海瑞克公司

美國羅賓斯公司

日本川崎重工

日本三菱重工

日本小松制作所

國內領先企業

北方重工集團有限公司

上海隧道工程股份有限公司

海瑞克（廣州）隧道設備有限公司

廣州海瑞克隧道機械有限公司

羅賓斯（上海）地下工程設備公司

海瑞克（成都）隧道設備有限公司

大連重工·起重集團有限公司

二重集團（德陽）重型裝備股份有限公司

上海重型機器廠有限公司

杭州杭鍋通用設備有限公司

隧道掘進機行業五力競爭模型分析

行業上游議價能力分析

隧道掘進機是高端裝備制造業的標志性產品，具有快速高效、安全可靠、施工成本低、對地面建筑物影響小和出土量少等優點。隧道掘進機發展到目前種類已經非常齊全，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。

隧道掘進機技術屬于高端成套技術，集機、電、液、測于一身的高技術重大裝備，是多種技術的綜合集成，配套項目多，涉及上萬個零部件和五六十個學科。由于受到中國機械零部件制造業、電子產業基礎較為薄弱的制約，相當比例的國產零部件的質量、穩定性、先進程度都落后一些發達國家的同類產品。目前國內所使用的掘進機大部分是整機進口，少量的是在國內企業生產一部分機械件，其余部件均靠進口，在國內完成裝配。由于國外公司控制著核心技術和集成技術，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大多需要通過進口，直接導致掘進機價格居高不下，在很大程度上制約了國產掘進機在隧道施工中的廣泛應用。

近年來，中國隧道掘進機自主化程度大幅提升。隧道掘進機的11項關鍵技術有6項國產化率超過90%，還有3項達到50%，整機國產化率達到40%。但總體看來，中國隧道掘進機的零部件仍過于依賴進口，國外零部件供應商的議價能力相對較強。

行業下游議價能力分析

目前國外隧道掘進機由于其高附加值及精良制造工藝，在國內市場占據了85%左右的市場份額，歐洲和日本等公司的隧道掘進機在中國隧道掘進機市場占主導地位。相對比的是，國產隧道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，在國內市場上難以與國外品牌競爭。

由于國產設備不能保證質量，在價格上又沒有明顯優勢，目前國內隧道工程建設方的崇洋媚外行為較為嚴重，比如甲方要求買國外產品使得施工單位在投標過程中只能與國外聯合，全部從國外進口設備。如廣州、深圳、北京、南京等城市地鐵施工，主要從工程進度、減少施工風險出發，對國內產品缺少信心，不愿用、也不敢用本土企業的產品。而鐘情于國外品牌的隧道工程項目不止城市地鐵隧道工程，如南水北調工程中也大量地使用著國外品牌的隧道掘進機。

目前國內隧道掘進機市場上，國外品牌的壟斷地位將在較長時期內難以撼動，國內較多施工單位對高新產品過分追求，導致很多工程項目招投標時不計成本，使得國外隧道掘進機產品的價格一直居高不下，工程招標方的議價能力較為薄弱。

行業替代品威脅分析

當隧道（洞）長度過長時，用常規鉆爆法進行隧道施工將需要相當長的工期，隧道掘進機法施工則適合長隧道施工的需要。

根據國外實踐證明：當隧道長度與直徑之比大于600時，采用TBM進行隧道施工是經濟的。TBM最大的優點是快速。其一般速率為常規鉆爆法的3-10倍。此外，采用TBM施工還有優質、安全、有利于環境保護和節省勞動力等優點。由于TBM提高了掘進速率，工期大為縮短，因此在整體上是經濟的。

由于科學技術的不斷迅猛進步，現在TBM可以適應較為復雜的地質條件，從松散軟土到極堅硬的巖石都可以應用，使用范圍日益廣泛。TBM已在全球長隧道工程中得到越來越多的應用，并且其技術水平日益得到提高，在未來較長的時間內均難有替代品出現。

行業新進入者威脅分析

由于掘進機占用資金量大、進入門檻較高，技術附加值突出、制造工藝復雜、維修服務成本大等特點，都決定了它的準入門檻較高，特別是在沒有具體訂貨合同時，在一個需要相對較大資金投入的項目面前，單靠企業自身完成風險極大，對大多數企業而言困難較多。

近十年來，上海、北京、廣州等很多地方企業在"市場換技術"原則下與國外企業合作，但所謂的合作，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。結果這些合資企業也僅成為國外品牌的組裝工廠，隧道掘進機的核心技術、關鍵零部件、控制系統，國內合作方并不了解，更談不上掌握。因為隧道掘進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。隧道掘進機是機電、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。

故而隧道掘進行業的新進入者威脅較小，國內一些重機生產企業通過與國外企業合作的方式進入隧道掘進機領域，也只是這些國外企業通過"改頭換面"，以更好地滲透中國隧道掘進機市場。

行業競爭現狀分析

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。其中，占據歐洲大半市場份額的海瑞克、產量居世界首位的三菱重工表現最為搶眼，在國內占據了較大的市場份額。而在本土企業中，國內除隧道股份、北方重工外，還有二重、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。

目前，在國家產業政策的大力支持下，由中國隧道掘進機企業自主創新的國產隧道掘進機已經成功打破國外的壟斷地位，并在技術、質量等方面緊緊追趕世界。盡管由于歷史的原因，國產隧道掘進機在總體實力上與國外頂尖水平還有不小的差距。