微型隧道掘进铺管

pipeline installation by micro tunneling

the ASCE definition is, briefly described as a method of installing pipes by Pipe Jacking, to an accuracy of 25mm line and grade over any distance, using a remote controlled closed face MTBM which provides support to the ground and is capable of controlling ground water, spoil is removed by an automated system and no man entry to the tunnel is required for normal operations.

钻探工程

微型隧道掘进铺管，用一种遥控的、可导向的顶管系统进行非开挖铺管施工。

美国土木工程师协会的定义是，简要地将其描述为由顶管方式安装管道的方法，使得精度达到25mm线长，等级在任意距离，并且使用一个能提供地面支撑并且能够控制地下水的远程控制封闭面MTBM，弃土由自动化系统移除，在正常操作下要求无需人进入隧道。

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隧道掘进机意义

隧道掘进机包含盾构和TBM。一般来说，在欧洲，盾构也称为TBM；但在日本和我国，习惯上将用于软土地层的隧道掘进机称为盾构，将用于岩石地层的隧道掘进机称为TBM。其实，TBM就是隧道掘进机的英文“Tunnel Boring Machine”的缩写，但通常定义中的TBM是指全断面岩石隧道掘进机，是以岩石地层为掘进对象，它与盾构的主要区别就是不具备泥水压、土压等维护掌子面稳定的功能。

21世纪是地下空间的世纪，随着国民经济的快速发展，我国城市化进程不断加快，今后相当长的时期内，国内的城市地铁隧道、水工隧道、越江隧道、铁路隧道、公路隧道、市政管道等隧道工程将需要大量的隧道掘进机。隧道掘进机是一种高智能化，集机、电、液、光、计算机技术为一体的隧道施工重大技术装备。在发达国家，使用隧道掘进机施工已占隧道总量的90%以上。由于隧道掘进机的制造工艺复杂，技术附加值高，目前国际上只有德国、美国、日本、法国、加拿大等少数几个国家的企业具有能力生产，且造价高昂。隧道掘进机在国内尚处于起步阶段，主要依赖进口，在国内的隧道建设中，德国和日本在中国的隧道掘进机市场占有率高达95%以上，处于绝对垄断地位。若不及早改变这一现状，就会在相当长的一段时间内，在地下工程建设中，面临高额施工成本和技术上受制于外企的尴尬境地。实施隧道掘进机产业化，既可打破外企在国内市场一统天下的局面，又能促进和带动相关的机电、液压、材料、传感器等产业的发展，增强装备制造业综合实力，提高我国重大装备在国际市场上的竞争力。

隧道掘进机成果

1、 产业化基地建设

2、 土压平衡盾构的自主设计与制造

3、 大直径泥水盾构消化吸收与设计

大直径泥水盾构消化吸收与设计是以中铁隧道集团为主、由上海隧道股份、浙江大学等单位协助的国家“863”计划重大专项课题。目前已经完成《国内外大直径泥水盾构技术发展研究报告》；完成了泥水盾构开挖面稳定机理研究，掘进系统、主驱动系统、管片拼装系统、液压系统、控制系统和泥水输送系统技术剖析研究；以武汉11.38m泥水盾构为依托，完成了9m泥水盾构设计工作；完成了泥水盾构控制系统模拟试验台的设计和制造，模拟盾构的直径为2.5m，是具有自主知识产权的国内较大的实物模拟盾构试验平台。

隧道掘进机方式分析

1 、外企与国企合作方式

2、 国企独立制造方式

隧道掘进机是根据隧道施工对象“度身定做”的，不同于常规的大型设备，其核心技术不在于设备本身的机电工业设计，而在于设备如何适用于各类工程地质，需要在长期的从实践到理论，再从理论到实践的反复探索，才能形成一套针对不同地质条件的隧道掘进机设计理论、模拟试验方法和系统的经验数据，因此需要几十年以上的工程施工经验和对地质情况的理解。由于国内制造工厂的工业设计人员具备地质经验需要相当长的时间，在短期内不能完成隧道掘进机的总体设计。因此，国内制造工厂独立制造方式至少在10年内不能制造出具有自主知识产权的盾构。

3 、施工企业产业化方式

隧道掘进机模式探讨

1 、产业价值链分析

隧道掘进机是根据隧道施工对象“度身定做”的，正如裁缝根据具体的人进行“量体裁衣”一样。隧道掘进机的制造特点是以工程为依托，根据施工环境（基础地质、工程地质、水文地质、地貌、地面建筑物及地下管线和构筑物等特征）进行模块化设计和制造。隧道掘进机的特殊性决定了隧道掘进机产业链体系建立在以工程为依托，系统设计为核心，相关配件制造企业加盟生产，施工单位配合使用的基础上，其设计、制造必须与工程项目紧密结合。

2、 欧美模式

欧美模式在产业链上的主要特征是自主设计，自主组装，同时为用户提供技术服务，部件制造则采取全球采购或采取和相关重型制造企业结成战略联盟的形式。其产业价值链见图6，其核心是以系统设计为主。

3 、日本模式

和欧美模式不同，日本企业都是制造企业，企业本身就有较强的大型机械设备制造能力，并把先进制造技术作为核心竞争力加以保护。日本模式在产业链上的主要特征是自主设计、自主采购、自主制造（关键部件自主制造，通用部件分包）、自主组装，并为客户提供技术服务。其产业价值链见图7，其核心是以制造业为主。

4 、中国模式

按照中国的国情，隧道掘进机产业化应该走设计、制造、施工一体化道路，走施工企业产业化方式。施工企业实现隧道掘进机产业化的模式，既不同于欧美企业最初源于设计公司，也不同于日本企业源于重型制造工厂，施工企业隧道掘进机产业化以施工为核心，是一个边施工、边反馈、边制造、边提升的过程，其产业化模式是从产业价值链的末端向前延伸，见图8，其核心是以施工为主。

5 、产业化实现途径

施工企业实现隧道掘进机产业化的途径关键在于如何实现系统设计和生产制造能力，其重点是实现关键技术的自主能力，有效地利用国内、国外两种资源和两个市场，实现隧道掘进机最佳的技术经济性。

产业化的前期采取 “自主设计，国际采购，国内制造、国内总装”的产业化理念，走具有中国特色的“引进－消化－仿制－创新”的研发路线，通过不懈努力和技术攻关，研制出拥有核心技术和自主知识产权的隧道掘进机。

系统设计可采取自主研发或技术并购的方式，生产制造可以在国内组建区域性产业化战略联盟，关键部件通过合作伙伴生产，或通过控股合作伙伴进行关键部件生产。

隧道掘进机产业化方向

“十一五”期间，在全国范围内形成2～3个隧道掘进机产业化基地，每个基地具备年产20台隧道掘进机的能力。全面提升我国隧道掘进机制造业的技术水平，土压盾构系列化、产业化研究成果达国际先进水平；泥水盾构、复合型盾构和TBM研究成果填补国内空白，使中国隧道掘进机的总体水平步入国际先进行列。

1 、土压平衡盾构产业化、系列化

完成土压平衡盾构的产业化、系列化，在“十一五”末期，在国内新增土压平衡盾构中，具有自主知识产权的国产土压平衡盾构的市场占有率达到30%。

2 、泥水盾构和复合盾构的研制

完成泥水盾构技术的消化吸收、系统集成设计、制造、安装和调试技术研究，并研制出样机，掌握泥水盾构的自主知识产权关键技术。

完成地铁用复合盾构的系统集成设计、制造、安装和调试技术研究，并初步实现产业化，在“十一五”末期，在国内新增复合盾构中，具有自主知识产权的国产复合盾构的市场占有率达到20%。

3 、TBM关键技术研究

通过消化吸收，进行TBM的系统集成设计，完成TBM的总体设计。

隧道掘进机相关文件

国务院国发[2006]8号《国务院关于加快振兴装备制造业的若干意见》文件将“满足铁路、水利工程，城市轨道建设项目的需要，加快大断面岩石掘进机等大型施工机械的研制，尽快掌握关键设备制造技术”列入16项重大技术装备之一。因此，加速发展我国隧道掘进机的研发及产业化势在必行。隧道掘进机产业化宜以施工企业为主，通过组建施工、设计、制造、科研四位一体的隧道掘进机产业化联盟，建立和完善产业化基地，实现隧道掘进机的自主开发和成套提供的总体目标，提高我国重大技术装备的国际竞争力。同时，国家应予以政策支持，确定隧道掘进机国家定点企业，定点企业享受关键配套件免征进口税优惠政策及其它国家重大技术装备开发优惠政策，将隧道掘进机的开发及产业化项目列为国债项目，给予定点企业技改贴息重点支持，以推动隧道掘进机的产业化。

《隧道掘进机资讯》是一本专门针对盾构来做的专题杂志，本刊为双月刊，

主要刊登地铁设计、地铁建设、工程施工、盾构资讯、隧道掘进机制造、隧道

掘进机配件选配、隧道掘进机维护保养、吊运安装、管片加工等领域新方法、

新市场、新技术、新产品、新动向等。

隧道掘进机是一种高智能化，集机、电、液、光、计算机技术为一体的隧道施工重大技术装备。在发达国家，使用隧道掘进机施工已占隧道总量的90%以上。随着中国国民经济的快速发展，国内城市化进程不断加快，中国城市地铁隧道、水工隧道、越江隧道、铁路隧道、公路隧道、市政管道等隧道工程将需要大量的隧道掘进机。

由于隧道掘进机的制造工艺复杂，技术附加值高，国际上只有德国、美国、日本、法国、加拿大等少数几个国家的企业具有能力生产，且造价高昂。目前中国生产隧道掘进机的企业有北方重工、上海隧道股份有限公司、大连重工、二重等。总体来看，国产设备在设计能力上应无大问题，重要的是产品制造如何尽快提高能力与水平。国内机械制造业近年来与国外企业生产设备水平的差距在缩小，但工艺装备水平不高，相比之下成套设备的经验不足是严重的缺点。

中国大约有85%的隧道掘进机依赖进口，欧洲和日本等公司的产品在中国的隧道掘进机市场上占主导地位。而在本土企业中，除隧道股份、北方重工外，仅有二重、上重、大重和首钢等企业，独立进行隧道掘进机的生产或与德国海瑞克、美国罗宾斯等外资合资、合作生产。

“十二五”期间，全社会固定资产投资规模预计年增长率在20%左右。包括铁路、公路、交通、能源、城镇化建设及房地产业、第一产业投资等国家建设项目和地方建设项目仍然是主要投资方向。随着“十二五”期间，产业结构调整和增长方式转变以及战略性新兴产业的快速发展、西部大开发、振兴东北、中部崛起和建设新疆等国家战略的进一步实施，必将为隧道掘进机行业创造良好的宏观发展环境。同时，国际市场对隧道掘进机的需求量将持续增长，中国隧道掘进机行业通过不断推进产业化和技术创新，出口市场将迎来较好的前景。

隧道掘进机的技术发展趋势，调查数据分析，主要表现在以下几个方面，

(1)系列化、标准化。隧道掘进机设计和制造的周期缩短，设备的售后服务及维护更加方便。目前的设计制造周期一般为8-10个月。

(2)基本性能提高，刀具负载能力、刀盘推力、转速与力矩、有效掘进比率、掘进速度瞢遗提高。

(3)形式多样化。隧道掘进机的断面直径范围增大，能适应各种断面隧道掘进；椭圆形、矩形、马蹄形、双暖和三圆形等异形断面的掘进机也逐渐出现并发展。

(4)适用范围增大，地质适应能力增强。

(5)施工技术提高。在村砌技术方面，现在的隧道掘进机管片衬砌存在接缝多、错台大等问题，虽然通过增加导向杆、连接销等辅助件在很大程度上限制了错台，但接缝问题很难从根本上得到解决。

(6)自功化程度提高。目前人们已经能够在办公室控制掘进机操作，可以预测，未来的隧道掘进机在施工中真正能做到“运筹于帷幄之中，决胜于千里之外”，及无纸化操作。