第一節(jié) 盾構(gòu)機(jī)在上海的發(fā)展

一、系統(tǒng)的全面的盾構(gòu)試驗(yàn)、自主研發(fā)的第一臺(tái)盾構(gòu)機(jī)從上海開始

上海地鐵工程的隧道掘進(jìn)中，我國第一臺(tái)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)地鐵盾構(gòu)機(jī)“先行號(hào)”鉆土打洞，力大無窮。截至目前，“先行號(hào)”盾構(gòu)已經(jīng)推進(jìn)855環(huán)、1000多米，打破了“洋盾構(gòu)”在國內(nèi)地下施工界一統(tǒng)天下的局面。

盾構(gòu)施工法由法國工程師布倫諾爾父子發(fā)明。它用一個(gè)活動(dòng)的罩架支撐在隧道工作面及其背后的泥土上，工人向前挖空幾尺，就用千斤頂把罩架向前推，頂住新的工作面，盾構(gòu)后面露出的一段隧道用磚砌面支撐，人們得以像鼴鼠一樣在地面下不斷掘進(jìn)。1918年，世界上第一臺(tái)盾構(gòu)機(jī)在英國誕生，盾構(gòu)施工實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。

長期以來，我國的地鐵掘進(jìn)工程，盾構(gòu)設(shè)備絕大多數(shù)依靠進(jìn)口。在上海、北京、廣州、南京、天津等地的地鐵隧道建設(shè)中，90％以上的盾構(gòu)都是從德國和日本公司購買的。“進(jìn)口產(chǎn)品好是好，但價(jià)格、交貨期等等都由他們說了算，核心技術(shù)更是不會(huì)對(duì)我們透露半點(diǎn)。”上海隧道機(jī)械廠廠長張閔慶說，今后10年，我國地鐵盾構(gòu)市場份額可達(dá)10億美元，這么大一個(gè)市場全控制在外國人手里，讓人心里很不是滋味。

為提高我國隧道掘進(jìn)機(jī)技術(shù)水平，盡早形成產(chǎn)業(yè)、占領(lǐng)市場，科技部“十五”863計(jì)劃機(jī)器人主題把研制開發(fā)用于城市地鐵隧道的直徑6.3米土壓盾構(gòu)機(jī)列為重點(diǎn)課題。上海隧道工程股份有限公司、廣州重型機(jī)械廠、中鐵隧道集團(tuán)公司集成各自在設(shè)計(jì)、制造、施工方面的優(yōu)勢，聯(lián)合浙江大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、煤炭科學(xué) 研究 院等單位成立了產(chǎn)、學(xué)、研結(jié)合的課題組。

經(jīng)過兩年不懈努力和技術(shù)攻關(guān)，歷經(jīng)引進(jìn)與合作、消化與吸收、獨(dú)立研發(fā)等幾個(gè)階段，我國第一臺(tái)具有多項(xiàng)專利權(quán)的地鐵盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)“先行號(hào)”在上海隧道工程股份有限公司問世，并應(yīng)用于上海地鐵二號(hào)線西延伸隧道工程，每分鐘推進(jìn)速度達(dá)60毫米，創(chuàng)造了日掘進(jìn)16米、月掘進(jìn)400米的良好成績，各項(xiàng)施工性能和主要技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到引進(jìn)土壓盾構(gòu)的先進(jìn)水平。中鐵隧道集團(tuán)公司牽頭負(fù)責(zé)完成的盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)刀盤、刀具及液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)用于同一隧道工程，平均掘進(jìn)324米，單月最高掘進(jìn)470.6米，達(dá)到了國際先進(jìn)水平，實(shí)現(xiàn)了盾構(gòu)機(jī)刀盤和液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的國產(chǎn)化研制。

2005年11月11日，上海隧道工程股份有限公司與浙江宏潤建設(shè)集團(tuán)股份公司簽訂了兩臺(tái)“先行號(hào)”的購銷合同，國產(chǎn)盾構(gòu)正式進(jìn)入銷售市場，價(jià)格僅為進(jìn)口盾構(gòu)的2/3。“先行號(hào)”以國際領(lǐng)先的技術(shù)含量和較高的性價(jià)比吸引了市場關(guān)注，不僅國內(nèi)多個(gè)大城市的地鐵施工單位表達(dá)了購買意向，連新加坡地鐵工程也對(duì)它青睞有加。上海隧道工程股份有限公司技術(shù)中心主任付德明認(rèn)為，國產(chǎn)土壓盾構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到國際先進(jìn)水平，為我國掘進(jìn)機(jī)制造業(yè)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，提升了企業(yè)與國家的核心技術(shù)競爭力。

二、上海盾構(gòu)機(jī)現(xiàn)狀 分析

2006年，上海隧道工程股份有限公司與第一市政有限公司簽訂一臺(tái)國產(chǎn)地鐵盾構(gòu)購銷合同。這樣一臺(tái)擁有33項(xiàng)專利、多項(xiàng)獨(dú)到技術(shù)的國產(chǎn)地鐵盾構(gòu)實(shí)現(xiàn)銷售，標(biāo)志國產(chǎn)盾構(gòu)產(chǎn)業(yè)化有了新突破，上海盾構(gòu)產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)入了實(shí)質(zhì)性階段。

盾構(gòu)制造，尤其是地鐵盾構(gòu)制造，能衡量出一個(gè)國家地下施工裝備制造水平高低。我國盾構(gòu)產(chǎn)業(yè)發(fā)展相對(duì)較慢，自上世紀(jì)90年代，我國大規(guī)模建設(shè)城市地鐵所需盾構(gòu)基本依靠進(jìn)口。截至2004年，全國引進(jìn)的地鐵盾構(gòu)已達(dá)百臺(tái)，耗用外匯量達(dá)到300多億元。據(jù)國家有關(guān)部委預(yù)測，從目前到2020年間，我國將完成6000公里的各類地下隧道的建設(shè)，盾構(gòu)機(jī)的總需求量將超過300余臺(tái)，盾構(gòu)國產(chǎn)化的研制已成當(dāng)務(wù)之急。

擁有數(shù)十年大型越江公路、地鐵隧道施工經(jīng)驗(yàn)的上海隧道股份有限公司先行一步。2002年，該公司獲得國家863計(jì)劃關(guān)于開發(fā)國產(chǎn)化盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)的系列項(xiàng)目，于2004年成功研制出我國第一臺(tái)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的地鐵盾構(gòu)“先行號(hào)”，并順利投入到上海軌道一號(hào)線西延伸段的建設(shè)。經(jīng)過一年多的測試和監(jiān)測，“先行號(hào)”完全滿足設(shè)計(jì)要求，部分核心技術(shù)甚至達(dá)到世界一流的先進(jìn)水平。

憑著過硬的技術(shù)和服務(wù)能力，國產(chǎn)盾構(gòu)沖破進(jìn)口盾構(gòu)的市場壟斷和技術(shù)壟斷。2005年11月11日，隧道股份與宏潤集團(tuán)簽署了購銷兩臺(tái)國產(chǎn)地鐵盾構(gòu)的合同。據(jù)悉，國內(nèi)多家建筑企業(yè)都對(duì)這款國產(chǎn)盾構(gòu)抱有濃厚的興趣，表達(dá)了購買意向。隧道股份有關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，目前國產(chǎn)盾構(gòu)年產(chǎn)量可達(dá)10臺(tái)。今年他們將加快國產(chǎn)盾構(gòu)產(chǎn)業(yè)化步伐，著手 研究 關(guān)鍵制造技術(shù)，使盾構(gòu)產(chǎn)品系列化。

“先行號(hào)”盾構(gòu)的研發(fā)，已經(jīng)擁有了為不同地域、不同地質(zhì)量身定做的核心技術(shù)。隧道股份還組成了“產(chǎn)學(xué)研”為一體的緊密型戰(zhàn)略聯(lián)盟，并建成了世界規(guī)模最大、我國第一、擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大型多功能盾構(gòu)試驗(yàn)平臺(tái)。

第二節(jié) 北京地區(qū)盾構(gòu)機(jī)的應(yīng)用情況

一、北京地區(qū)盾構(gòu)技術(shù)的 研究 與發(fā)展

針對(duì)北京地區(qū)特殊地質(zhì)條件研制成功的首臺(tái)加泥式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)—“京盾一號(hào)”于2000年在石景山試運(yùn)轉(zhuǎn)成功，從而填補(bǔ)了我國適用于含水砂卵石地層盾構(gòu)機(jī)的空白。

盾構(gòu)法施工是一種機(jī)械化和自動(dòng)化程度較高的隧道掘進(jìn)施工方法，從20世紀(jì)60年代開始，西方發(fā)達(dá)國家大量將這種技術(shù)應(yīng)用于城市地鐵和大型城市排水隧道施工。我國近年來也開始在城市隧道施工中采用此項(xiàng)技術(shù)，以替代原來落后的開槽明挖或淺埋暗挖等勞動(dòng)密集型施工方法，但由于盾構(gòu)機(jī)大多是國外廠商生產(chǎn)，不僅進(jìn)口費(fèi)用高，又不能適應(yīng)我國一些特殊的地質(zhì)條件。由北京市市政總公司和上海市隧道工程軌道交通設(shè)計(jì) 研究 院共同研制的“京盾一號(hào)”，不僅能夠適應(yīng)北京地區(qū)含水砂卵石地層，而且能在工藝上通過專用添加劑改進(jìn)施工作業(yè)面土壤的塑流性，能適應(yīng)各種惡劣地質(zhì)條件，為華北地區(qū)其它類似地質(zhì)條件的城市應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)提供了適銷對(duì)路的設(shè)備。此外，由于設(shè)備的國產(chǎn)化率比較高，其采購成本也比采用進(jìn)口機(jī)械減少30—40％。

二、北京地區(qū)的工程地質(zhì)與水文地質(zhì)特點(diǎn)

1、水文地質(zhì)特點(diǎn)

北京市地處永定河洪沖積扇的中上部，第四系松散土層及砂卵石層遍布全區(qū)，其地質(zhì)沉積層的"相變"十分明顯，如西部單一的砂卵石層向東很快漸變成粘性土和粉細(xì)砂互層的多層狀態(tài)。在北京市采用盾構(gòu)法進(jìn)行隧道施工時(shí)，將碰到以下幾類極具北京地質(zhì)特征的地層：

1）粘性土及粉土層(粉質(zhì)粘土、粘質(zhì)粉土)。

2）砂性土層(粉細(xì)砂、中細(xì)砂、中砂、中粗砂，部分石英含量大)。

3）砂卵石地層(一般粒徑3～5mm，西部5～15mm，最大層厚超過40m以上)。

4）粘質(zhì)粉土、砂質(zhì)粉土、中細(xì)砂互層，中砂、粉質(zhì)粘土、砂卵石互層。

北京市的地下水一般指上層滯水、潛水和淺層地下水，另有一類景觀、河期滲漏水以及城市上下水管道的漏失水等城市特殊水。

2、工程地質(zhì)特點(diǎn)

1)粘性土及粉土層

盾構(gòu)機(jī)在此地層中施工時(shí)，一般較容易控制，但常會(huì)發(fā)生刀盤粘附導(dǎo)致增大阻力和螺旋輸送機(jī)的粘附堵塞，因而盾構(gòu)機(jī)選型時(shí)應(yīng)注重在刀盤形式、開口率、刀具、加泥位置等考慮解決方法。

2)砂性土層盾構(gòu)機(jī)在砂性土層施工比在粘土層施工稍為困難。砂性土一般摩擦阻力大，滲透性好，在盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)擠壓下水分很快排出，土體強(qiáng)度提高，故不僅盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)摩擦阻力大，而且開挖面土壓力也較大，常會(huì)導(dǎo)致盾構(gòu)機(jī)刀盤扭矩和總推力不足。

另外，盾構(gòu)機(jī)密封艙內(nèi)刀具切削下來的砂土不易攪拌成均勻的塑流體，特別是在無水砂性土層中施工，有時(shí)甚至實(shí)現(xiàn)不了與開挖面土壓力保持動(dòng)態(tài)平衡的需要，操作不當(dāng)會(huì)出現(xiàn)開挖面上方的局部坍塌。再有，北京地區(qū)砂性土中石英含量較大，刀具磨損較嚴(yán)重，并伴有損壞盾尾密封系統(tǒng)的現(xiàn)象。因此盾構(gòu)機(jī)選型時(shí)，應(yīng)將設(shè)備的推力、刀盤的扭矩、形式、開口率，以及加泥加泡沫系統(tǒng)等內(nèi)容作為重點(diǎn)統(tǒng)籌考慮。

3)砂卵石地層

北京地區(qū)的砂卵石地層一般級(jí)配良好，含砂率在25％～40％之間．盾構(gòu)機(jī)在此地層中施工遠(yuǎn)比在砂性土層中施工困難：首先是盾構(gòu)機(jī)密封艙內(nèi)建立土壓平衡比較困難，甚至盾構(gòu)機(jī)實(shí)現(xiàn)不了土壓平衡的功能；其次是大粒徑砂卵石不但切削或破碎困難，而且切削下來的碴土經(jīng)螺旋輸送機(jī)向外排出也十分困難；再次是刀盤(刀具)和螺旋輸送機(jī)以及密封艙內(nèi)壁磨損嚴(yán)重，而且盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)過程中產(chǎn)生的震動(dòng)和噪音對(duì)周邊環(huán)境影響較大等等。因此盾構(gòu)機(jī)選型時(shí)，必須從如何解決上述三個(gè)問題出發(fā)，對(duì)刀盤支撐方式、刀盤形式，刀具形狀及布置方式，加泥加泡沫系統(tǒng)等方面認(rèn)真 研究 ，保證所選機(jī)型適應(yīng)砂卵石地層的施工。

4)粉質(zhì)粘土、粘質(zhì)粉土、中細(xì)砂互層

對(duì)于此類地層，盾構(gòu)機(jī)施工比較容易．有時(shí)甚至不用加泥只需加水即能順利施工。

5)中砂、粉質(zhì)粘土、砂卵石互層

對(duì)于此類地層，盾構(gòu)機(jī)施工比砂性土層困難，而遠(yuǎn)比砂卵石層容易，所需注重問題與前三項(xiàng)類似，但因?yàn)閹最惖刭|(zhì)交互的原因，情況有較大變化。

三、關(guān)于在北京盾構(gòu)施工的機(jī)型選折

選擇盾構(gòu)機(jī)時(shí),必須綜合考慮下列因素:1)滿足設(shè)計(jì)要求;2)安全可靠;3)造價(jià)低;4)工期短;5)對(duì)環(huán)境影響小。盾構(gòu)機(jī)機(jī)型正確與否是盾構(gòu)隧道工程施工成敗的關(guān)鍵。

盾構(gòu)選型必須嚴(yán)守以下幾項(xiàng)原則:1)選用與工程地質(zhì)匹配的盾構(gòu)機(jī)型,確保施工絕對(duì)安全。2)可以輔以合理的輔助工法。3)盾構(gòu)的性能應(yīng)能滿足工程推進(jìn)的施工長度和線形的要求。4)選定的盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)能力可與后續(xù)設(shè)備、始發(fā)基地等施工設(shè)備匹配。5)選擇對(duì)周圍環(huán)境影響小的機(jī)型。

以上原則中以能絕對(duì)保證掘削面穩(wěn)定、確保施工安全的機(jī)型為最重要。為了選擇合適的盾構(gòu)機(jī)型,除應(yīng)對(duì)土質(zhì)條件、地下水條件進(jìn)行勘查外,還應(yīng)對(duì)占地環(huán)境作充分的勘察。下面針對(duì)北京地區(qū)的具體地層進(jìn)行盾構(gòu)機(jī)選型 分析 。

1、第四紀(jì)洪沖積粘土地層

因粘土的N值較大,含水率低、掘削面能夠自立。此外,因抗剪力大,變形小,故無需擋土隔板。可選以下的機(jī)型:

1)全敞式盾構(gòu)機(jī)。在掘削面可以長時(shí)間自立的情況下,宜采用手式盾構(gòu)、半機(jī)械式盾構(gòu)、機(jī)械式盾構(gòu)工法,通常輔以壓氣工法。

2)封閉式盾構(gòu)機(jī)。一般全線掘削面都是洪積粘土的情況非常少,很多情況是夾層中有含水砂層,這時(shí)應(yīng)選用封閉式盾構(gòu)機(jī)。

2、砂質(zhì)土地層

就砂質(zhì)土而言,一般情況下泥水盾構(gòu)和土壓盾構(gòu)均可選用。

1)泥水盾構(gòu)。由于北京作為我國的首都及國際化的大都市,地面交通非常繁忙,施工場地很有限,故在繁華市區(qū)一般不易選用泥水盾構(gòu)。因?yàn)槟嗨渲葡到y(tǒng)和泥水處理系統(tǒng)使地表占地面積大增,影響交通和市容。在北京郊區(qū)場地開闊,地面交通不太繁忙的情況下可考慮選用泥水盾構(gòu)。另外當(dāng)砂層穩(wěn)定性差,隧道直徑過大(在11m以上)時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮泥水盾構(gòu)。2)土壓盾構(gòu)。由于北京地區(qū)砂層穩(wěn)定性較好,加上交通量大對(duì)市容要求較高,并考慮到費(fèi)用問題,一般情況下土壓盾構(gòu)是合理的選擇。

3、砂礫及巨礫層

因這種地層的滲水系數(shù)大,故必須選擇封閉式盾構(gòu)。掘削這種地層與前面介紹過的幾種地層不同,因其礫石粒徑大,若不預(yù)先采取粉碎措施直接通過排土設(shè)備排出,易發(fā)生排土系統(tǒng)堵塞和磨耗過大兩個(gè)新問題。

四、北京盾構(gòu)機(jī)市場需求潛力

近年來,北京地鐵建設(shè)異軍突起。由于大部分地鐵線路都要求在2008年奧運(yùn)會(huì)舉行前通車,使得北京地鐵的施工方法由以前的明挖法、淺埋暗挖法向盾構(gòu)法轉(zhuǎn)變。盾構(gòu)工法屬暗挖法,其主要優(yōu)點(diǎn)有:對(duì)環(huán)境影響小、地表占地面積少,施工進(jìn)度快、安全性高,適用地層范圍寬等。根據(jù)工程需求(隧道尺寸、長度、覆蓋土厚度、地層狀況、環(huán)境條件需求等)選定盾構(gòu)機(jī)類型(具體構(gòu)造、穩(wěn)定掘削面的方式、施工方式等等)的工作,簡稱盾構(gòu)選型。地鐵隧道施工前要根據(jù)本地區(qū)地層的具體特點(diǎn)選擇相應(yīng)的盾構(gòu)類型,使之在施工中能絕對(duì)保證掘削面穩(wěn)定,確保施工進(jìn)度與施工安全。由此可見，北京盾構(gòu)機(jī)市場的需求潛力非常大。

第三節(jié) 廣州盾構(gòu)機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r

一、廣州發(fā)展盾構(gòu)機(jī)制造業(yè)的必要性

2000年，廣州的地鐵建設(shè)如火如荼，時(shí)任廣州市委書記的黃華華、時(shí)任廣州市長的林樹森和時(shí)任廣州市副市長的張廣寧(分管工業(yè))一致認(rèn)為，廣州已在地鐵1號(hào)線的建設(shè)過程中積累了一定的盾構(gòu)機(jī)的使用和維修經(jīng)驗(yàn)，如果德國海瑞克公司能和廣重集團(tuán)合作并在廣州設(shè)廠，可以大大地節(jié)約盾構(gòu)機(jī)的購買成本。當(dāng)時(shí)廣州發(fā)展盾構(gòu)機(jī)制造業(yè)的要求是非常迫切的。

為此，黃華華和張廣寧親赴德國，向海瑞克公司董事會(huì)主席海瑞克先生說明了中國———尤其是廣東巨大的市場前景。海瑞克先生當(dāng)即產(chǎn)生了濃厚興趣，不久，廣重派出學(xué)習(xí)團(tuán)前往德國學(xué)習(xí)；廣重集團(tuán)最終與海瑞克公司成功合作。

二、廣州發(fā)展盾構(gòu)機(jī)制造業(yè)的條件與優(yōu)勢

作為區(qū)域性中心城市的廣州，目前已形成了門類較齊全、具有一定規(guī)模和自主創(chuàng)新能力的裝備制造體系，在全省優(yōu)勢顯著在全國也有一定的比較優(yōu)勢：重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)群崛起，優(yōu)勢產(chǎn)品多，中高檔轎車、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、船舶、壓縮機(jī)、電梯、盾構(gòu)機(jī)等產(chǎn)品在全國名列前茅；擁有一些國內(nèi)少有的、達(dá)到國際水平的先進(jìn)設(shè)備；研發(fā)能力提升，全市機(jī)械裝備工業(yè)企業(yè)擁有研發(fā)機(jī)械76個(gè)，其中國家級(jí)企業(yè)技術(shù)中心2個(gè)（全省機(jī)械裝備工業(yè)領(lǐng)域僅此2個(gè)）省級(jí)技術(shù)中心和研發(fā)中心5個(gè)，研發(fā)人員5300多人，為機(jī)械裝備工業(yè)發(fā)展提供了有力的技術(shù)支持。

但與國際先進(jìn)水平相比，廣州機(jī)械裝備工業(yè)發(fā)展仍有較大差距，裝備相當(dāng)大部分屬于發(fā)達(dá)國家上世紀(jì)80年代以前的水平。

為跨越式提升裝備工業(yè)的水平，廣州提出，在已有基礎(chǔ)上將重點(diǎn)發(fā)展汽車及零部件制造，電子信息裝備，船舶制造、樓宇成套設(shè)備、輸變電裝備、重型機(jī)械裝備、包裝機(jī)械裝備和數(shù)控機(jī)械設(shè)備8大門類的裝備工業(yè)；到2010年將實(shí)現(xiàn)裝備制造業(yè)工業(yè)總產(chǎn)值（不變價(jià)）達(dá)到4500億元以上，年均增長速度在20%以上，占全市工業(yè)總產(chǎn)值40%的目標(biāo)。

廣州目前正鑼緊鼓地制訂高起點(diǎn)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展和區(qū)域布局 規(guī)劃 ，旨在通過5—8年的努力，實(shí)現(xiàn)“一個(gè)基地、兩個(gè)中心、三個(gè)一批”，即：建成全國技術(shù)領(lǐng)先、生產(chǎn)規(guī)模大、產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢顯著、市場影響力強(qiáng)的機(jī)械裝備工業(yè)制造基地；具有較強(qiáng)研發(fā)能力的機(jī)械裝備工業(yè)研發(fā)中心和輻躲射全國的機(jī)械裝備維修服務(wù)中心；鍛造一批具有較強(qiáng)國際競爭力的大型企業(yè)集團(tuán)，培育一批市場占有率領(lǐng)先的名牌產(chǎn)品，形成一批產(chǎn)業(yè)發(fā)展技術(shù)支撐力強(qiáng)的國家級(jí)、省級(jí)研發(fā)機(jī)構(gòu)。

根據(jù)廣州城市東進(jìn)、西聯(lián)、北優(yōu)、南拓的發(fā)展戰(zhàn)略，廣州裝備制造業(yè)重點(diǎn)發(fā)展區(qū)域?yàn)闁|部的廣州經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)、黃埔區(qū)和增城新塘，南部的南沙經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)，北部的花都區(qū)。
對(duì)于普通機(jī)械及專用設(shè)備制造業(yè)：廣州將以南沙開發(fā)為契機(jī)，在南部形成集約化機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)群，重點(diǎn)發(fā)展數(shù)控機(jī)床、輸送機(jī)械、港口機(jī)械、盾構(gòu)機(jī)、重型機(jī)械、包裝機(jī)械、環(huán)保機(jī)械、醫(yī)療器械、化工專用設(shè)備和塑料機(jī)械等。

三、廣州盾構(gòu)機(jī)制造業(yè)發(fā)展與需求潛力

2006年廣州海瑞克隧道機(jī)械有限公司南沙新工廠在南沙開發(fā)區(qū)黃閣工業(yè)園開業(yè)。該廠將為廣州的地鐵、公路隧道、水利工程以及地下管網(wǎng)的建設(shè)提供設(shè)備和技術(shù)支持。廣州廣重企業(yè)集團(tuán)有限公司總經(jīng)理司徒健權(quán)認(rèn)為，廣重與德國海瑞克的合作實(shí)現(xiàn)了雙贏，廣州有望成為東南亞盾構(gòu)機(jī)生產(chǎn)中心。

目前，國內(nèi)僅有3家企業(yè)具備生產(chǎn)盾構(gòu)機(jī)的能力，預(yù)計(jì)在未來的幾年時(shí)間里，國內(nèi)各大城市的地鐵修建和擴(kuò)建將成為建設(shè)熱點(diǎn)，作為技術(shù)水平處于領(lǐng)先地位的廣州海瑞克，必定能從中獲得很好的發(fā)展；另外，廣州輻射東南亞的區(qū)位優(yōu)勢亦可以幫助廣州海瑞克在東南亞市場占得舉足輕重的地位。因此，廣州有可能成為中國乃至整個(gè)東南亞的盾構(gòu)機(jī)生產(chǎn)中心。

根據(jù) 規(guī)劃 ，廣州市力爭到2010年實(shí)現(xiàn)工業(yè)年產(chǎn)值4600億元，使機(jī)械裝備工業(yè)產(chǎn)值占工業(yè)總產(chǎn)值35%左右。

第四節(jié)  深圳盾構(gòu)機(jī)發(fā)展?fàn)顩r

一、深圳軌道交通中長期的 規(guī)劃 狀況

根據(jù)《深圳軌道交通近期建設(shè) 規(guī)劃 方案》，本次軌道近期交通 規(guī)劃 的重點(diǎn)是在一、二期工程基礎(chǔ)上，提出軌道近期（2011年～2020年）建設(shè)方案，共8條軌道線路，分別為4號(hào)線北延段、6、7、8、9、10、11、12號(hào)線，總長約245.4公里，投資總額將達(dá)到1074億元。目前深圳軌道一期工程已于2004年12月28日建成通車，二期工程線路（1、2、3、4、5號(hào)線）已部分開工建設(shè)。其中2、3號(hào)線延長段及5號(hào)線已結(jié)束公示，正在調(diào)整中。軌道二期工程計(jì)劃將于2011年6月全部建成通車。

根據(jù)《深圳遠(yuǎn)期軌道交通線網(wǎng)方案》，深圳有望再建設(shè)16條城市軌道線路以及4條城際線。其中，至2030年，深圳市軌道交通將由16條線路組成，總長585.3公里，設(shè)站357座。此外，根據(jù)該方案，依照所承擔(dān)的功能及線路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的不同，深圳市軌道交通網(wǎng)遠(yuǎn)期將由珠三角城際線、城市組團(tuán)快線、城市干線、城市局域線四個(gè)層次組成。

 二、深圳地鐵盾構(gòu)施工現(xiàn)狀

目前，深圳在建的項(xiàng)目中，各類型的盾構(gòu)機(jī)共有23臺(tái)，其中隨著深圳地鐵建設(shè)的提速，正常保有量應(yīng)在40臺(tái)左右。

在使用的所有盾構(gòu)機(jī)的中，以德國海瑞克盾構(gòu)機(jī)技術(shù)為主。

三、深圳地區(qū)工程地質(zhì)及水文地質(zhì)特點(diǎn)

1、工程地質(zhì)

規(guī)劃 中的各條地鐵線路，工程地質(zhì)條件各不相同，但主要可以歸納為以下幾類。第四系填土、沖洪積粘土、粉質(zhì)粘土、砂土，坡積粘性土，殘積層，下伏風(fēng)化角巖。地質(zhì)構(gòu)造較簡單，屬穩(wěn)定區(qū)。地震震源位于場地外圍，對(duì)場地的影響最大烈度為Ⅶ度，場地穩(wěn)定性較好，場地外動(dòng)力地質(zhì)作用弱，地面基本處于穩(wěn)定狀態(tài)。

素填土：褐紅、黃褐、紅褐、褐灰、灰白色，主要成分為粘性土，混較多砂礫，局部夾碎石，可塑～硬塑，具中～高壓縮性。

由角巖風(fēng)化殘積形成殘積層（Qel），定名為粘土、粉質(zhì)粘土。

粘土：以褐黃、黃褐色為主，軟塑~可塑，土質(zhì)較均勻。屬中～高壓縮性土層。

粉質(zhì)粘土：以褐黃、黃褐色為主，軟塑~可塑，土質(zhì)較均勻。

礫（砂）質(zhì)粘土：褐黃、褐紅、灰黃夾灰白等色，由下伏粗粒花崗巖風(fēng)化殘積而成，多為硬塑狀，光滑無搖振反應(yīng)，強(qiáng)度中等，韌性高。

全風(fēng)化巖：褐黃色、灰色，巖體呈土狀，偶夾強(qiáng)風(fēng)化塊，浸水易軟化崩解，具中等壓縮性。

強(qiáng)風(fēng)化巖：黃褐色、灰褐色，由石英、長石及其它粘性礦物組成，原巖結(jié)構(gòu)可辨，巖體破碎，裂隙發(fā)育，具中～低壓縮性。

中等風(fēng)化巖：青灰色，巖體呈碎塊、短柱狀，裂隙發(fā)育，錘擊可碎，變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。堅(jiān)硬程度屬較硬巖，巖體完整程度屬較破碎，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅳ級(jí)。

微風(fēng)化巖：青灰色，巖質(zhì)堅(jiān)硬，巖體呈柱狀，裂隙一般不發(fā)育，局部較破碎，錘擊聲脆，變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。

2、水文地質(zhì)

除部分地鐵線路沿填海區(qū)走向外，主要含水層是殘積層和風(fēng)化巖，結(jié)構(gòu)松散，自穩(wěn)性差，施工中易發(fā)生坍塌、涌水等現(xiàn)象。地下水的浸泡會(huì)使巖土抗剪強(qiáng)度降低，變形加大，易造成隧道變形、失穩(wěn)、坍塌。

在施工過程中，隨著地下水向洞身的涌出，土中細(xì)顆粒也隨水流失，造成土層結(jié)構(gòu)更加松散，滲透性加強(qiáng)，地下水和細(xì)顆粒土流失加劇，角巖殘積土和全風(fēng)化巖的透水性也相應(yīng)加強(qiáng)。隧道開挖后，改變?cè)械叵滤疂B流場，場地附近的地下水會(huì)通過殘積土和全風(fēng)化巖以越流的形式向隧道內(nèi)滲透。

隨著地下水的流失，土體失水固結(jié)，引起地面沉降，危及路面、既有建筑物和管線管道的安全。

四、關(guān)于在深圳地區(qū)盾構(gòu)施工的機(jī)型選擇

經(jīng)過對(duì)國際國內(nèi)盾構(gòu)施工技術(shù)的調(diào)查 分析 ,針對(duì)深圳市地鐵隧道盾構(gòu)法施工，認(rèn)為盾構(gòu)機(jī)選型時(shí)應(yīng)遵循以下幾項(xiàng)基本原則：

(1)盾構(gòu)機(jī)技術(shù)水平先進(jìn)可靠,并適當(dāng)超前,符合我國國情。

(2)所選盾構(gòu)機(jī)應(yīng)滿足深圳市地鐵 規(guī)劃 各條隧道所穿越地層不同地質(zhì)與水文條件的施工需要,特別是要滿足 規(guī)劃 在2016年前必須完成的隧道工程施工的需要。

(3)能夠滿足淺埋或超淺埋地鐵隧道施工以及穿越大量房屋建筑之下施工的需要,即要求盾構(gòu)機(jī)對(duì)控制地表沉降配備足夠的功能和具有良好的操作性能。

(4)盾構(gòu)機(jī)能夠適應(yīng)深圳市地下構(gòu)筑物眾多的特點(diǎn),必要時(shí)可實(shí)現(xiàn)隧道盾構(gòu)機(jī)內(nèi)清除或撤換障礙物的施工。

(5)盾構(gòu)機(jī)在設(shè)計(jì)方面應(yīng)考慮深圳市地鐵隧道施工需要多次拆卸、多次組裝和可能應(yīng)用于多項(xiàng)隧道工程的實(shí)際特點(diǎn)。

各地層盾構(gòu)機(jī)選型分述如下：

(a)粘性土及粉土層：盾構(gòu)機(jī)在此地層中施工時(shí),一般較容易控制,但常會(huì)發(fā)生刀盤粘附導(dǎo)致增大阻力和螺旋輸送機(jī)的粘附堵塞,因而盾構(gòu)機(jī)選型時(shí)應(yīng)注意在刀盤形式、開口率、刀具、加泥位置等考慮解決方法。

(b)礫（砂）質(zhì)粘土層：盾構(gòu)機(jī)在砂性土層施工比在粘土層施工稍為困難。砂性土一般摩擦阻力大,滲透性好,在盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)擠壓下水分很快排出,土體強(qiáng)度提高,故不僅盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)摩擦阻力大,而且開挖面土壓力也較大,常會(huì)導(dǎo)致盾構(gòu)機(jī)刀盤扭矩和總推力不足。另外,盾構(gòu)機(jī)密封艙內(nèi)刀具切削下來的砂土不易攪拌成均勻的塑流體,特別是在無水砂性土層中施工,有時(shí)甚至實(shí)現(xiàn)不了與開挖面土壓力保持動(dòng)態(tài)平衡的需要,操作不當(dāng)會(huì)出現(xiàn)開挖面上方的局部坍塌。再有,深圳地區(qū)砂性土中石英含量較大,刀具磨損較嚴(yán)重,并拌有損壞盾尾密封系統(tǒng)的現(xiàn)象。因此盾構(gòu)機(jī)選型時(shí),應(yīng)將設(shè)備的推力、刀盤的扭矩、形式、開口率,以及加泥加泡沫系統(tǒng)等內(nèi)容作為重點(diǎn)統(tǒng)籌考慮。

(c)全風(fēng)化巖層及上軟下硬的互層：由于此類地層一般較為穩(wěn)定，需要加強(qiáng)的是刀盤系統(tǒng)中的配刀型式，加強(qiáng)地質(zhì)調(diào)查，有計(jì)劃的進(jìn)行刀片更換。

五、未來深圳盾構(gòu)機(jī)施工市場 發(fā)展 分析

在未來（2011年～2020年）深圳的地鐵建設(shè)中， 規(guī)劃 地鐵線總長為245.4km,其中地下部分約占總長的90％左右，而適合盾構(gòu)開挖的地質(zhì)段占全部地下開挖部分的80％以上，按此計(jì)算， 規(guī)劃 地鐵適宜盾構(gòu)施工的線路總長約為176km。

根據(jù)盾構(gòu)施工企業(yè)有過的施工組織經(jīng)驗(yàn)，單臺(tái)盾構(gòu)機(jī)單線施工能力約為1km/年。由此我們知道，深圳地鐵施工的盾構(gòu)保證量為：176×2÷10＝36臺(tái)。

隨著國家宏觀經(jīng)濟(jì)政策的調(diào)整，勢必會(huì)加快深圳基礎(chǔ)建設(shè)領(lǐng)域內(nèi)的投資，因此我們預(yù)計(jì)，深圳地鐵建設(shè)的盾構(gòu)機(jī)保有量應(yīng)在40臺(tái)左右。

隨著地鐵施工盾構(gòu)機(jī)的使用普及，盾構(gòu)施工越來越形成了一個(gè)大的產(chǎn)業(yè)鏈，從盾構(gòu)機(jī)的生產(chǎn)領(lǐng)域到售后服務(wù)，越來越地保證了盾構(gòu)機(jī)的使用壽命，減少了攤銷費(fèi)用，隨著管片生產(chǎn)的集中基地化和標(biāo)準(zhǔn)化程度的進(jìn)一步提高，盾構(gòu)機(jī)施工企業(yè)的投資效益會(huì)有進(jìn)一步的提高。

目前盾構(gòu)機(jī)的投資攤銷基本上按10km的產(chǎn)值進(jìn)行，折合10000元人民幣/m，盾構(gòu)機(jī)施工中的直接成本約為15000元左右，施工毛利可以達(dá)到5000元/m。

六、深圳地區(qū)投資盾構(gòu)機(jī)施工風(fēng)險(xiǎn)

投資盾構(gòu)機(jī)施工的主要風(fēng)險(xiǎn)來自于盾構(gòu)機(jī)自身的施工過程，合理的組織和科學(xué)化的管理是避免風(fēng)險(xiǎn)的主要方式。

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