顶管刀具行业发展基本情况

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1、顶管刀具行业发展基本情况一、 工程机械行业发展机遇基建率先发力，拉动工程机械需求增加。新增政府债券加速发行、基建固定资产投资累计同比回升、基建项目开工数量增加、工程机械开工率和平均作业量同比增长，叠加国家十四五规划102像重大工程和各省基建项目逐步落实，基建行业景气度已逐渐回升，进一步反映基建投资稳增长预期，未来对工程机械需求有望逐渐增加。随着国家对农村建设规划，农村对小型挖掘机等灵活性较高的工程机械需求增加，成为工程机械销量的新增量。在地产持续低迷的大背景下，资本市场大力度支持有望助力地产行业持续回暖。稳增长预期持续增强，下游地产需求有望持续修复，利好工程机械行业向上。电动化已成为工程机械行

2、业发展趋势。随着政策持续回暖，地产行业未来亦有望逐渐企稳，叠加前期高基数效应逐渐减弱，预计接下来挖掘机、装载机等工程机械销量降幅有望持续收窄，工程机械主机制造商经营有望改善。二、 工程机械产业链工程机械是装备的重要组成部分。概括地说，凡土石方工程、路面建设与养护、流动式起重装卸作业和各种建筑工程所需的综合性机械化施工工程所必需的机械装备，称为工程机械。工程机械主要用于建设工程、交通运输，能源工业建设和生产、等原材料工业建设和生产、农林水利建设、工业与民用建筑、城市建设、环境保护等。我国工程机械行业呈现稳步发展的态势，工程机械产品销量持续增加，营业收入首次突破8000亿元。其中2021年中国挖掘

3、机产品销量342784台，同比增长46%；装载机产品销量为140509台，同比增长71%；平地机产品销量为6990台，同比增长559%；推土机产品销量为6914台，同比增长17%；压路机产品销量为19519台，同比增长02%；摊铺机销量为2377台，同比下降89%；叉车产品销量为1099382台，同比增长374%。2020年受疫情影响，工程机械出口有所下降，2021年经济恢复，工程机械出口金额为340亿美元，同比增长621%。据中国工程机械工业协会数据，2021年中国工程机械中叉车出口数量为315763台；挖掘机出口数量为68427台；升降工作平台出口数量为43742台。三、 破岩工具行业发展

4、的方向从技术层面上，破岩工具是隧道施工、地下管廊、油气输送等地下工程施工的关键零部件。为了应对地质结构的多样性和复杂性，破岩工具需要根据施工项目的地质环境等情况进行个性化定制，以达到项目施工的要求，同时在刀具的设计、材料和加工工艺等方面也需要进行升级和持续研发。从市场层面，破岩工具需要进一步拓展新的应用领域，以提高市场容量。另外由于盾构机及其刀具消耗量大、价值高，其循环利用的需求较高，国家也不断出台政策鼓励和支持相关行业的绿色节能发展，推动了行业的再制造服务的需求增长。（一）破岩工具行业技术发展趋势工程破岩工具的关键技术主要包括结构设计、材料研发、热处理、金属密封等，我国工程破岩工具行业整体技

5、术水平随着盾构机及TBM等工程装备设备行业的发展取得明显的进步。国内工程破岩工具行业在发展初期主要靠跟踪、仿制国外同类产品，同时由国内施工单位、科研院所和破岩工具制造厂商联合对国外破岩工具进行技术攻关。行业发展至今，随着使用盾构机、TBM、顶管机等非开挖施工设备的工程施工企业大量增长，施工中遇到的地质情况及技术难题增多，工程破岩工具制造厂商也逐渐突破一系列关键技术，行业整体技术水平得到提升，与国外技术差距逐渐缩小。1、工程破岩工具定制化及非标化我国幅员辽阔，地质条件复杂多样，不同地区的地质状况存在差异，即使同一地区的不同区域，地质状况也会存在较大差异。因此在盾构、顶管施工过程中，可能会遇到各种

6、不同地层，从淤泥、黏土、砂砾层到软岩及硬岩等地层，各种地层的岩土物理力学性能相差较大，对刀具的磨损机理也不同，相应的刀具配置也不相同，需要合理选择刀盘并配置刀盘上的刀具，提高刀盘刀具的地质适应性，减少刀具损坏和磨损。工程施工地质的多样性和复杂性决定了工程破岩工具的定制化和非标化，因此工程破岩工具制造厂商需要紧密结合刀具应用的盾构设备类型及地质条件，针对性地研发设计相应产品，提高刀具的适应性，精准满足客户的产品需求。同时，盾构及TBM刀具等工程破岩工具作为消耗品，对盾构施工进度产生直接影响。施工过程中刀具选择不当，会加剧刀具磨损或损坏，导致频繁更换刀具，从而延缓正常施工进度以及增加施工成本。因此

7、，工程破岩工具制造厂商需要充分了解各类地层地质，通过与客户充分沟通各种刀具配置方案及刀具的性能指标要求，提供定制化的产品服务，提高施工效率，同时避免非正常损耗，降低工程施工成本。2、工程破岩工具结构设计工程破岩工具作为掘进系统的关键组成部件，直接承担外部土体切削任务，其结构设计也要针对每个项目的工程地质条件及施工需求进行专门设计。在结构设计方面，工程破岩工具制造厂商需要根据工程项目施工地质构造、施工用途以及切削原理等进行破岩工具适应性分析，保证刀具及相关附件等结构设计强度、刚度、使用寿命等技术参数符合施工要求，针对性地设计开发出各种型号、规格、尺寸的破岩工具。施工地层为较软岩石时，通常采用齿刀

8、；施工地层为软土或破碎软岩时，通常采用切刀或刮刀；施工地层为硬质岩时，通常采用滚刀。近年来，随着超硬地层、大埋深隧道工程建设越来越多，对工程破岩工具的承载力、抗冲击性等提出更高的要求，有必要通过工程破岩工具结构优化进一步提高工程破岩工具的性能。3、工程破岩工具材料研发材料的韧性与耐磨性是发挥工程破岩工具作用的关键，因此在刀具设计开发阶段的材料研发及选择至关重要。如盘形滚刀在破岩时刀圈不仅承受较大的径向破岩力，同时又受到岩石硬矿物的剧烈磨损，因此刀圈材料必须具有高硬度、高强度及良好的冲击韧性；硬质合金具有较高的硬度和强度，耐磨性好，可镶嵌在滚刀刀圈上，增加刀具的耐磨性。同时，为了克服在工程破岩过

9、程中硬质合金材料表面可能出现的热疲劳裂纹，也可以选择韧性、耐磨性、导热性更好的粗晶粒硬质合金。4、工程破岩工具关键制造工艺工程破岩工具关键的制造工艺主要包括机加工、焊接、装配等。工程破岩工具的机加工主要是车、铣、钻、磨等多道工序，加工精度是破岩工具达到设计要求的关键因素。合理的加工工艺、高精度机床以及熟练操作人员是实现产品制造性能的重要保证。装配工艺技术对工程破岩工具的性能和质量稳定性至关重要，其中涉及的重要技术有轴承及密封技术、检测技术。目前，我国常规密封已完全满足市场需要，高端密封技术也有了明显进步，在密封的关键加工工艺、试验研究等方面都有了不同程度的突破。（二）破岩工具行业市场发展趋势1

10、、破岩工具行业应用领域拓展盾构/TBM等设备主要应用于城市轨道交通工程、引水工程、公铁路隧道工程等领域，除了对城市轨道交通工程的渗透率较高外，其他领域的渗透率均不高。我国城市轨道交通建设将进入平稳期，市场增长趋缓，但未来，随着相关技术的进步、各种异型盾构机的出现以及市场对盾构机认识的深入等，盾构/TBM等设备在引水工程、公铁路隧道、城市综合管廊、矿山建设工程等领域将进一步发挥其安全、环保等优势，进而增加市场对盾构/TBM刀具的需求，推动行业的发展。2、破岩工具行业再制造服务拓展我国出台了多项政策，鼓励和支持盾构机及关键零部件的再制造，但由于市场对盾构机再制造的认识不足、盾构机再制造关键技术储备

11、不够及相关技术标准体系不完善等原因，再制造出来的盾构机及其关键零部件的市场接受度较低。随着再制造技术、工艺等的不断进步，再制造的相关产品必将进一步渗透至整个市场，占据一定的市场份额，盾构机及关键零部件的生产厂商也将成为受益对象，形成行业新的增长点。四、 工程机械行业发展前景分析目前，一批具有辅助操作、无人驾驶、状态管理、机群管理、安全防护、特种作业、远程控制、故障诊断、生命周期管理等功能的智能程机械得到实际应用，极大地解决了施工中的一些难点问题。工程机械行业数字化、智能化、网络化转型升级步伐将进一步加快，推动行业发展。中国工程机械行业十四五规划提出，到2025年，中国工程机械行业营业收入预计达

12、9000亿元显然已经提前完成，未来几年增速仍有波动。新冠肺炎疫情仍在全球各地蔓延，行业出口将面临严峻的考验。电动化、智能化、节能环保将成为未来工程机械行业发展的主要趋势，工程机械行业也将致力于为碳排放清零做出巨大调整，未来，将会有更多的绿色环保的工程机械研发和生产出来。近十年，中国工程机械产业快速发展，产品研发、技术研发上不断突破，以徐工2600吨级全地面起重机、中联重科12000吨米塔式起重机为代表的大吨位、高技术、高附加值产品快速迭代，中国产品在海外市场得到广泛应用和认可，国际影响力进一步提升。目前，中国主流企业海外销售额平均占比为20%。2022年，中国工程机械产品海外销售额增幅超50%

13、。国内更新高峰结束也将导致更新需求逐渐回落。因此，国内需求的企稳回升可能仍需一定时间。与此同时，出口则受益于企业竞争力的持续增强以及国际化布局的加快，预计将维持稳定增长，成为需求重要支撑。工程机械是指用于工程建设项目的一系列施工机械的总称。工程机械一般由动力装置、传动装置、行走装置、工作装置和操纵系统组成。从建设项目的用途来看，这些机械广泛用于铁路和道路建设、飞机场建造、水利工程、电力供给铺设、房屋建筑、隧道桥梁建造、矿山开采、港口运输、国防等工程领域。工程机械是中国装备工业的重要组成部分。根据中国工程机械工业协会完成制定并于2012年6月1日正式发布、实施的中研普华规定，凡土石方工程、流动起

14、重装卸工程、人货升降输送工程、市政环卫及各种建设工程、综合机械化施工以及同上述工程相关的生产过程机械化所应用的机械设备，统称为工程机械。它主要用于国防建设工程、交通运输建设，能源工业建设和生产、矿山等原材料工业建设和生产、农林水利建设、工业与民用建筑、城市建设、环境保护等领域。按具体功能划分。工程机械主要分为二十大类，包括挖掘机械、铲土运输机械、起重机械、工业车辆、压实机械、路面施工与养护机械、混凝土机械、掘进机械、桩工机械、市政与环卫机械、混凝土制品机械、高空作业机械、装修机械、钢筋及预应力机械、凿岩机械、气动工具、工程机械、电梯及扶梯、工程机械配套件和其他专用工程机械。随着全球经济的稳健复

15、苏，工程机械行业迎来黄金增长期。回顾日本及美国的工程机械发展历史，行业的快速发展期均伴随着本土城镇化率的大幅提升。因此，当前中国及印度等发展中国家城镇化水平相对较低，仍具有巨大的发展空间，中国也仍将是工程机械的主要市场。自20世纪90年代以来，国际工程机械行业始终处于平稳增长状态，且行业的格局没有发生根本性的改变：北美、西欧、中国和日本四大市场仍占据着75%左右的市场份额；近年来，新兴市场快速发展，如俄罗斯、印度、南美洲、中东、中亚、东南亚等，尤其是俄罗斯、印度、巴西等几大新兴经济体，由于经济增长迅速，基础设施建设行业蓬勃发展，对于工程机械有较大的需求，其市场潜力不可忽视。从行业企业的排名来看

16、，根据英国KHL集团旗下国际建设（InternationlConstruction）杂志发布的2019年全球工程机械制造商50强排行榜，2019年全球范围内前50强上榜企业总收入为1840亿美元，比2017年增加了135。其中卡特彼勒依然位居全球第一；小松紧随其后，占据榜单第二名的位置，但营业额紧逼卡特彼勒；约翰迪尔以52亿美元收购维特根集团后，增势强劲，为冲破世界排名奠定了坚实基础，约翰迪尔成功跃至三甲，充分验证了雄厚的企业实力。中国工程机械企业正在一步步向世界最高水平发展，徐工集团和三一重机均位列前十名。国家持续稳定的固定资产投资增长期拉长、基建投资拉动渐强等背景下，工程机械产品需求呈现强

17、劲增长态势。巨大的工程机械保有量带来的设备更新需求、GDP的稳定增长带来的设备增量需求、我国工程机械龙头完善海外布局推动的出口需求，综合环保趋严、机器替人等因素，共同驱动工程机械行业增长，为未来几年工程机械的销量提供了强力支撑。工程机械行业属于高技术壁垒与资金、劳动密集型行业。工程机械的生产制造呈现多品种、小批量、零部件多、制造工艺复杂等特点，行业进入门槛较高，行业景气度与宏观经济及固定资产投资、基础设施投资、房地产投资等密切相关，当前行业已进入相对成熟的发展阶段。工程机械行业主要呈现以下特点：（1）市场集中度进一步提升，持续加速。近年来，工程机械市场集中度不断提高，通过技术积累竞争胜出的龙头

18、企业在品牌效应、规模效应等方面优势越来越突出，资源进一步向龙头聚拢，强者恒强效应凸显，行业集中度有望继续提升。伴随我国工程机械制造水平的提升和产品竞争力带来的优势，趋势持续加深。（2）行业周期波动性趋于缓和。无论从持续时间还是需求强度来看，本轮行业景气度均显著高于上两轮景气周期。环保政策趋严，机械替代人工趋势加深以及两新一重、一带一路建设纵深推进等利好驱动，平滑行业周期性波动。从产品来看，起重机械、混凝土机械等作为工程机械后周期产品，未来两年将持续处于设备更新高峰期，有望接力挖掘机，拉长工程机械行业景气周期。（3）向自动化、数字化、智能化加速转型。进入智能互联时代，以5G、大数据、工业互联网为

19、代表的新技术日新月异，为工程机械的数字化、智能化发展充分赋能。与此同时，中国人口红利减弱、现代施工项目大型化、日益严格的环保要求，以及客户对产品价值提升的诉求等，要求行业加快往自动化、数字化与智能化方向转型升级。钢材和核心零部件在工程机械上游中较为重要，核心零部件包括发动机、液压系统、轴承、地盘等。中游是工程机械设备的整机厂商，公司所处的产业链位置为中游。下游包括房地产、基础建设、矿山等领域。2021全球工程机械制造商50强排行榜中（2021YellowTable），行业格局没有发生太大的变化。卡特彼勒和小松维持全球工程机械前二的位置，销售金额分别为24824亿美元、19995亿美元，市场占比

20、分别为130%、104%。徐工机械、三一重工、中联重科的分别位列3-5名，销售金额分别为15159亿美元、14418亿美元、9449亿美元、市场占比分别为79%、7，5%、49%。柳工研发技术水平已达世界级水平，提升4位排名第15，销售金额为3338亿美元，市场占比为17%；国内市场份额约为9%。目前，工程机械整机厂商市场集中度较高，中游格局较为稳定。国内工程机械行业市场竞争格局分为四个梯队。第一梯队中，大型公司三一重工、徐工机械、中联重科、柳工形成四巨头局面，企业营收均高于100亿以上，产品遍布各个细分领域，技术水平领先，多项产品达到国际领先水平。第二梯队为我国工程机械行业的潜在力量，营收规

21、模在40-100亿之间，具有一定的知名度，产品在某个细分领域具有一定的领先优势。2015-2020年工程机械销量年复合增长2049%，营收规模年复合增长1114%。2020年工程机械销量约为932万台，同比增长1924%。2020年的较高增长主要是疫情后基建和房地产行业复苏，基建、房地产固定资产投资持续增高拉动行业需求。2015-2020年国内工程机械销量和行业营收规模都呈上升趋势。五、 破岩工具行业的周期性季节性区域性特征（一）破岩工具行业的周期性特征工程破岩工具主要应用于城市轨道交通、公路铁路隧道、城下地下综合管廊、油气管道施工、引水过江等基础设施建设领域，因此行业周期性与下游基础设施建设

22、的周期性密切相关。基础设施建设具有政策驱动性和投资驱动性的特征，宏观经济的波动导致投资周期性及政策的波动性，因此行业需求与国民经济的景气度有较大的相关性。目前，在我国宏观经济总体平稳增长，城市轨道交通等基础设施建设投资规模保持较高水平的情况下，对工程机械的需求不断释放，工程破岩工具行业将保持持续增长态势，行业周期性较小。（二）破岩工具行业的季节性特征工程破岩工具行业无明显的季节性特征。行业的季节性与下游应用行业特征有关，工程破岩工具属于定制化的产品，其尺寸、性能主要根据工程施工的地层条件及工程装备机型进行开发设计，与地层条件的匹配性要求较高。当前城市轨道交通等基础设施建设基本不受季节性施工的影

23、响，因此本行业的生产经营活动无明显的季节性特征。（三）破岩工具行业的区域性特征在我国城市现代化建设和发展过程中，城市轨道交通、城市地下综合管廊等基础设施建设既与地方经济发展水平相关，也与地质环境有着更密切的关系。一方面，由于城市轨道交通、城市地下综合管廊施工成本较地面施工明显增加，因此经济较为发达的地区，如长三角、珠三角、内地中心城市为本行业主要业务区域，这些地区的破岩工具需求量较大，且比较集中；另一方面，因地下施工受地质条件影响明显，如西南代表性城市贵阳，全城地下均为溶洞、喀斯特地貌，施工难度极大，盾构法施工较少；而同为西南中心城市的成都，作为山脚下的平原，土质中有许多堆积物，如卵石、碎石等

24、，质地非常坚硬，形成了复合地层，对施工机械、盾构刀具破坏性极强，其破岩工具消耗量加大；而如上海这样河流入海口处的城市，主要是泥沙沉积形成的地质结构，盾构难度明显较低，单个工程破岩工具消耗量较小，但这些城市经济较为发达，轨道交通和市政建设量很大，综合起来工程破岩工具需求量也较大。六、 破岩工具行业发展概况（一）工程破岩介绍岩石破碎是采掘作业中使部分岩体脱离母体并破碎成岩块的工艺过程。目前用于破碎岩石的方法主要有爆破法和机械破岩法。此外，随着现代科学技术发展，还出现了一些其他破岩方法，如：超声波法、水射流法、射弹冲击法、水电效应法、火花放电法、等离子体法、电子束法（聚焦电子束、脉冲电子束、高能加速

25、器）、激光法、红外线法、热熔法（电能、核能）、高频法、电热核法、微波法及化学破碎法等。目前，我国应用最广的破岩方法为爆破法和机械破岩法，其他破岩方法只是作为破岩的一种辅助手段，技术发展时间短，还处于试验阶段。建立在机械钻孔、往孔内装入待爆炸药的常规爆破破岩方式以综合效率高在较长时期内该方法存在对原岩的扰动性大，易造成周边岩石破坏，存在支护困难，破碎岩石块度不均匀，它必须依靠钻孔、装药和爆破等多种工序操作，而且装药和爆破过程实现机械化和自动化难度较大。为了克服常规爆破破岩的缺点，机械破岩得到了快速发展，在采矿、选矿、石材加工、隧道掘进、石油钻进方面已得到了广泛应用。机械破岩是指通过机械驱动直接接

26、触岩石的刀具进行岩石破碎的技术。依据破岩工具和破岩原理的不同，机械破岩方法主要有切削、冲凿、碾压、研磨四种方式。破岩时破岩工具进入岩石，在工具移动前方的岩体内出现密实核，在密实核周围产生较大块的崩碎体。工程破岩工具行业的发展，既与非开挖技术发展相关，又与盾构机、TBM、顶管机等工程装备行业以及城市轨道交通建设、公路铁路隧道建设、城市地下综合管廊、输油气管线等下游应用领域发展息息相关。（二）破岩工具行业非开挖技术发展概况非开挖技术是指利用各种岩土钻掘设备和技术手段，通过导向、定向钻进、盾构等方式在地表极小部分开挖的情况下（一般指入口和出口小面积开挖），敷设、更换和修复各种地下管线和地下构筑物建设

27、的施工技术。该技术对周边交通与环境影响最小，具有很高的社会经济效果。从20世纪80年代开始非开挖技术获得大规模应用，随着非开挖技术不断完善和应用拓展，非开挖技术已成为一项政府支持、社会提倡企业参与的高新技术，非开挖技术已成为城市现代化进程中一项关键施工技术，是地下管线与城镇地下构筑物建设的一次技术革命。非开挖技术主要应用于以下几个方面：地下构筑物建设：涵洞、地下管廊、地下交通隧道等建设；地下管线铺设：各类地下管线（自来水、污水、雨水、石油、天然气等管道，以及通讯、动力和信号等电缆线）的铺设、更新和运维等；管棚支护：地下人行过道、地铁和地下车库等暗挖工程的结构性支护；环境治理：在受污染的地下水和

28、地层中设置水平环境治理井：其它：基础工程（钢管桩、微桩、土钉）、边坡、路基、大坝等工程的排渗、降水和注浆孔等，以及煤层气等资源开采。非开挖技术推广应用程度与国家或地区经济发展水平密切相关，经济社会发展程度越高非开挖技术应用程度越高。非开挖技术主要有以下优点：周边影响小，施工时不影响交通，不破坏环境（绿地、植被、树木），不干扰工厂、商店、医院、学校和居民的正常生活与工作秩序；施工速度快，由于辅助工程（如支护、回填等）少，施工速度大幅度提高，而且，可应用于传统施工方法无法施工或不允许开挖施工的场合（如穿越河流、湖泊、重要交通干线、重要建筑物的地下）；综合成本低，非开挖施工的综合成本均低于传统的开挖

29、法施工，而且管径和埋深越大时越明显；部分施工方法的直接成本甚至低于开挖法施工，具有较好的经济效益和社会效益；绿色环保，由于施工时地面交通拥堵少，施工时间短，而且减少了渣土和回填土的运输量，使碳排放量大大减少。根据中国地质学会非开挖技术专业委员会发布的中国非开挖技术行业年鉴第五部（2020年），在繁华市区或管线埋深较深时，非开挖技术是开挖施工的最佳替代方法；在特殊的条件下，例如穿越公路、铁路、河流、建筑物等，非开挖技术更是唯一经济可行的施工方法。非开挖技术在短短的30余年时间内，以其独特的技术特点，以及安全、环保与高效的技术优势，日益受到各国政府的重视和提倡，联合国环保署（UNEP）也将非开挖技

30、术列为环境友好的施工技术（EST）。七、 破岩工具行业市场竞争格局目前国内工程破岩工具企业市场化程度较高，市场竞争激烈。行业内企业大多针对重点大客户，开发市场用量大或符合其产品发展方向的非标工程破岩工具产品。工程破岩工具行业产品需求和供应均较为分散，难以实现批量生产，产品具有种类多、规格丰富、非标化等特点，行业内规模效应不显著。盾构法施工建设隧道始于英国，发展于日本、德国，国外盾构技术已有近200年的发展历史，由于起步早、受重视，欧美、日等发达地区工程破岩工具在技术水平上具有一定先发优势。随着我国对盾构机及TBM研发制造的大力支持，下游应用领域的快速发展，工程破岩工具的研发、生产工艺得到深入挖掘，其生产规模、技术水平、研发设计能力不断提高。在产品特点上，国外产品主要为光面、标准化产品，对我国复杂多样的施工地层适应性较弱。国外产品精度较高、成本较高，但与国产盾构机及TBM的匹配度较弱。相比之下，国内企业能够根据施工地层提供本土化适应性更强的定制化刀具，并且对客户面临的技术、工艺难题及时响应，能够更贴近市场。目前我国工程破岩工具已成功实现了进口替代。