顶管刀具行业投资潜力及发展前景

顶管刀具行业投资潜力及发展前景一、 工程破岩工具下游行业需求分析工程破岩工具是盾构机及TBM、顶管机等工程机械装备的关键零部件。工程破岩工具是工程施工过程中的消耗品，根据工程机械装备刀盘设计以及工程施工地质情况的不同，配备不同数量及功能的工程破岩工具，如6，410mm盾构机刀盘安装133把盾构刀具，6，840mm土压平衡盾构机同心圆刀盘共配置170把刀具。工程破岩工具在黏土地质下施工的寿命高于砂土，在砂土地质下施工的寿命高于砂砾，其寿命与施工地质的硬度呈反比，工程施工长度越长，需要更换的刀具越多。随着我国城市轨道交通、公路、铁路、城市地下综合管廊等交通基础设施以及石油、矿山、水利、煤炭等工程建设的快速发展，各类工程破岩工具得到了广泛的应用，促进我国工程破岩工具及其相关产业不断发展，形成了完整的产业链。工程破岩工具主要安装于盾构机及TBM掘进机、顶管机、水平定向钻等工程装备，应用在城市轨道交通、公路铁路隧道、城市地下综合管廊及输油气管线等工程施工领域，在工程施工过程中，根据其磨损系数程度进行定时更换或维修，保证正常的施工进度。因此工程破岩工具行业的发展既与下游工程机械产业紧密相关，又与其应用的各类工程建设发展关系紧密。工程破岩工具产品直接面向终端用户以及工程装备制造厂商，工程破岩刀具产品的下游市场应用主要包括两大类型：（1）工程装备制造厂商的刀具配套需求；（2）工程施工单位终端用户的刀具更换及维修需求。（一）刀具配套市场发展概况刀具配套市场主要指工程装备制造厂商生产工程装备过程中，工程装备需要安装配套刀具形成的需求市场。需要安装工程破岩工具的工程装备包括盾构机及TBM、顶管机等装备。因此盾构机及TBM、顶管机行业的发展与刀具配套市场有着直接的紧密的关系。1、盾构机及TBM行业发展概况盾构机及TBM具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌、同步注浆、测量导向纠偏等功能，集机、电、液、气、传感等于一体，被称为工程机械之王，是国家装备技术实力的重要体现。盾构机及TBM进行隧洞施工具有自动化程度高、节省人力、施工速度快、一次成洞、不受气候影响、对地面建筑物影响小等优点，被广泛用于城市轨道交通建设、公路铁路隧道建设、综合管廊、油气管道施工、引水隧洞工程等非开挖施工领域。随着我国城市化进程的发展，地铁的修建往往通过人口密集区，无法大面积进行地表开挖，拉动了对盾构机及TBM的需求。目前盾构法施工在地铁领域的渗透率基本达到了100%，但在铁路公路隧道领域的渗透率依然非常低。城市地下综合管廊建设等项目是盾构机及TBM新增应用领域和市场，目前城市地下综合管廊的近、中、远期规划建设正有序进行中。随着地下空间开发的推进，一方面，隧道建设需求会持续增加；另一方面，盾构法的渗透率会持续增加，二者共同推进盾构机及TBM需求的增长，进而促进了其配套刀具市场的扩大。根据中国工程机械工业协会掘进机械分会数据统计显示，2017年、2018年、2019年、2020年盾构机及TBM产量（含再制造）分别达到617台、606台、610台、655台，其保有量达3，000台以上。2、顶管机行业概况顶管机发展历史悠久，顶管技术记载工程追溯到18961900年，美国北太平洋铁路铺设的穿越铁路路线的工程，20世纪50年代，英、法、日、德等国家开始采用顶管技术。我国顶管技术在1953年开始运用，20世纪80年代至90年代之间完成千米以上的超长管道顶进，标志我国在顶管技术的应用进入世界领先国家行列。顶管技术是一项用于市政施工的非开挖掘进式管道铺设施工技术，顶管机的应用主要集中在自来水工业、石油和天然气行业、交通隧道等领域。其中，自来水行业是主要的应用领域，根据QYResearch统计，2020年在该应用领域使用的顶管机数量为498台，占据顶管机市场的3778%。随着国家对基础建设投资力度的加大，市场对顶管机的需求也在不断增长。根据QYResearch统计，2020年，全球顶管机市场销售额达到了427亿美元，预计2027年将达到887亿美元，年复合增长率为1059%。目前，我国是顶管机最大的生产地区，2020年我国产量占到全球产量的5858%，同时我国也是全球最大的消费市场，2020年我国顶管机市场规模为19亿美元，约占全球的4458%，预计2027年将达到462亿美元，届时全球占比将达到5214%。（二）工程施工市场发展概况工程施工市场主要指施工单位在工程施工过程中因使用刀具所形成的需求市场。我国地层结构复杂多样，需要进行定制化的设计生产，且在掘进一定距离后需要进行更换，属于易耗品。工程施工市场是工程破岩工具应用主要市场。工程施工市场主要包括城市轨道交通、公路隧道、铁路隧道、城市地下综合管廊、引水隧洞工程、输油气管线等工程施工建设过程中工程破岩刀具更换市场。下游应用领域发展对破岩工具市场需求有着重要影响。随着基础设施建设向中西部、山区转移，现代化城市基础建设不断完善。我国城市轨道交通、公路隧道、铁路隧道、城市地下综合管廊、输油气管线等基础设施建设不断增加，工程破岩工具市场保持稳定增长态势，市场需求规模巨大。1、城市轨道交通领域发展概况城市轨道交通是现代城市交通系统的重要组成部分，包括地铁系统、轻轨系统、市域快速轨道系统、磁浮交通系统、跨座式单轨系统等多种系统类型。随着城市规模的不断扩大，城市轨道交通在缓解城市拥堵、改善城市环境、缓解资源压力、促进低碳经济发展等方面发挥重要作用，我国城市轨道交通行业也迎来快速发展时期。根据中国城市交通协会数据显示，截至2021年底，我国大陆地区共有50个城市开通城市轨道交通运营线路283条，运营线路总长度9，2068公里。2021年共计新增城轨交通运营线路长度1，2371公里，新增运营线路39条，新开既有线路的延伸段、后通段23段，当年新增运营线路长度与上年基本持平，继续保持快速增长。其中，北京、上海等35个城市有新线或新段开通运营。其中，上海新增102公里，居全国首位，其次是武汉969公里，运营线路规模增量居前。北京、广州、嘉兴增量超过50公里，其中北京有9条（段）新线同时开通运营；嘉兴开通有轨电车和杭海城际线。增长率超过100%的城市有哈尔滨、佛山、贵阳，分别增长1576%、149%、1135%。截至2021年底，中国大陆地区有55个城市在建线路总规模6，0964公里，在建线路253条（段），共有29个城市在建线路为3条及以上。从敷设方式来看，在6，0964公里的在建线路中，地下线4，9717公里，占比8155%，地面线5391公里，占比884%，高架线5856公里，占比961%。2、公路隧道领域发展概况公路作为最基础、最广泛的交通基础设施，是衔接其他各种运输方式和发挥综合交通网络整体效率的主要支撑，在综合交通运输体系中具有不可替代的作用。我国公路交通运输网络不断完善，结构不断优化，基本形成了以高速公路为骨架、国省干线公路为脉络、农村公路为基础的全国公路网，发展水平显著提升。据2020年交通运输行业发展统计公报数据显示，2020年末全国公路总里程51981万公里，比2019年末增加1856万公里；公路隧道21，316处、2，19993万延米，其中特长隧道1，394处、62355万延米，长隧道5，541处、96332万延米。公路隧道年增长长度随着我国公路交通运输的不断完善，总体呈现上升趋势。3、铁路隧道领域发展概况铁路运输具有覆盖面积广、高度连续性、载运量大、运行速度快、安全性高等优势，长期以来在我国现代交通运输体系中占据重要地位，受到国家政府以及各类产业政策的鼓励。随着基础设施建设向中西部、山区转移，铁路建设规模逐年加大。根据中国铁路经济规划研究院在隧道建设期刊中发布中国铁路隧道发展与展望文章显示：截至2020年底，中国铁路营业里程达145万公里，其中已投入运营高速铁路总长37万公里；投入运营铁路隧道19，630公里，其中高速铁路隧道6，003公里。2020年新增开通运营铁路隧道1，589公里，新增运营高速铁路隧道508公里；在建铁路隧道6，083公里，在建高速铁路隧道2，750公里；规划铁路隧道16，255公里，规划高速铁路隧道7，966公里。4、城市地下综合管廊领域发展概况城市地下综合管廊指在城市道路、厂区等地下建造一个隧道空间，将电力、通讯、燃气、供热、给排水等两种及两种以上的市政公用管线铺设在同一个构筑物内。城市地下综合管廊将城市地下各种类的市政管网设施转变为集中化、统一化的综合管廊，是保障城市运行的重要基础设施和生命线，满足我国城市化建设的发展需求，使城市地下的空间资源得到充分利用，已成为市政公用管线铺设的主流趋势和必要发展方向。我国城市地下管廊建设起步晚，目前处于快速发展阶段。为解决反复开挖的马路拉链等问题，国家从2014年开始不断出台政策推进城市地下综合管廊建设；2015年关于推进城市地下综合管廊建设的指导意见到2020年建成一批具有国际先进水平的地下综合管廊并投入运营。2019年11月25日，住房和城乡建设部、工业和信息化部、国家广播电视总局、国家能源局发布关于进一步加强城市地下管线建设管理有关工作的通知。通知指出，要规范优化管线工程审批，各地有关部门要按照放管服改革要求，进一步优化城市地下管线工程建设审批服务流程，将城市供水、排水、供热、燃气、电力、通信、广播电视等各类管线工程建设项目纳入工程建设项目审批管理系统，实施统一高效管理。强化管线工程建设和维护，建设单位要严格执行城市地下管线建设、维护、管理信息化相关工程建设规范和标准，提升管线建设管理水平。随着社会的发展，城市化进程的加快，越来越多的建筑拔地而起，大厦密集，城市道路四通八达，但是与此同时，问题也接踵而来：用地紧张、生存空间拥挤、交通阻塞、生态失衡、环境恶化等，这给人们居住生活带来很大影响，也制约着经济与社会的进一步发展。在这种情况下，地下空间的发展尤为重要，根据近年来我国城市地下综合管廊的发展情况，我国城市地下综合管廊的建设将继续维持平稳发展。随着异形盾构机的出现和应用，城市地下综合管廊建设也在原来主要使用顶管机、定向穿越钻机的基础上，加大了对盾构机的使用量，为相关破岩工具带来了市场增量。5、引水隧洞工程发展概况我国水资源时空分布极不均匀，受降水的影响，季节分配夏秋多、冬春少，空间上分布南多北少、东多西少，水资源短缺和水环境恶化问题严重影响经济社会的可持续发展。为缓解我国水资源分布不均问题，我国兴建了一系列水资源配置工程，采用跨流域调水的方式，将水资源丰富地区的水调到水资源缺乏的地区，来均衡水资源的空间分布，以更合理的利用水资源。2019年4月，水利部发布关于印发加快推进水利基础设施补短板的指导意见的通知提到，区域水资源配置工程方面，在中西部地区，以及京津冀、长江经济带、粤港澳大湾区、海峡西岸经济区、海南自贸区等重点地区，加快建设高质量区域供水基础设施网络。2019年水资源配置工程在建投资规模为7，8750亿元，累计完成投资4，5302亿元，项目投资完成率为575%。广东珠江三角洲水资源配置等工程开工建设；湖北鄂北地区水资源配置工程封江口水库上游段、江西廖坊水利枢纽灌区二期工程实现通水，引江济淮、云南滇中引水、内蒙古引绰济辽、陕西引汉济渭、贵州夹岩水利枢组及黔西北调水等工程加快实施。6、输油气管线领域发展概况管道输油（气）是我国目前最为主要的油气传输方式，通过油气产地与用地间的连接，形成一条油气传输专用管道。随着油气流动频率增加，管道需求不断增加，管道建设以天然气管道为主，石油管道次之。管道建设施工方法有开挖法、顶管法、微型隧道法、水平定向钻法。开挖施工需要开挖沟槽、管道放入管沟、土壤回填、压实以及恢复路面等操作流程，具有影响交通、破坏环境等缺陷；顶管法、微型隧道法及水平定向钻法等非开挖技术操作流程简单，施工周期短。因此目前我国大口径长输油气管道主要采用非开挖技术。中长期输油气管网规划预期2020年累计建设油气管道里程是169万公里，到2025年输油气管网达24万公里，截至2020年底累计建设里程只有144万公里，到2025年底仍需建设96万公里。在规划里程未完成的基础上，国家十四五规划和2035远景目标纲要提出构建现代能源体系，推动油气增储上产，加快建设天然气主干管道，完善油气互联互通网络、要求推进送电输气等一批强基础、增功能、利长远的重大项目建设等要求，均需加快天然气基础建设。在政策支持和绿色低碳发展趋势的推动下，天然气管道建设将会持续建设。油气管道的加快建设，将为顶管、水平定向钻等使用的非开挖用工程破岩工具带来更多的需求，促使行业快速发展。（三）工程破岩工具海外市场的发展情况工程破岩工具作为工程施工的消耗品，其出口业务主要是与中国工程承包单位共船出海逐步发展起来的。在一带一路不断深化，我国工程机械、工程承包业务也获得了较大的发展，为未来工程破岩工具的出口奠定了良好的基础。根据商务部发布的中国对外承包工程发展报告（2019-2020），尽管全球经济面临下行风险，但从国际基础设施建设市场的中长期需求来看，基础设施建设始终是推动各国经济发展的重要引擎，国际基础设施建设需求依旧较大。随着新兴经济体和发展中国家人口增长和城市化建设加快，新建基础设施建设缺口大；发达国家基础设施老旧，普遍存在更新升级的需求。根据全球基础设施展望预测，全球基础设施投资需求平均年增长速度为39%。其中桥梁、隧道、公路、铁路、港口、机场等互联互通基础设施，电力网络、水利建设、房屋建筑、公共设施等民生工程建设在相当长的一段时间内仍将是各国建设的重点。近二十年来，我国对外承包工程业务规模总体保持增长，截至2019年底，对外承包工程业务已累计实现完成营业收入176万亿美元，新签合同额258万亿美元。其中，与隧道施工息息相关的交通运输建设领域已连续数年成为我国企业对外承包工程业务中规模最大的专业领域，业务占比进一步提升。二、 破岩工具行业技术水平及技术特点盾构刀具是盾构掘进系统的关键部件，在掘进过程中容易损坏，需要经常更换，其使用寿命的长短不仅与刀具制造质量有关，还与地质情况、刀盘结构、刀具配置、掘进参数及维护等因素有关。因此，刀具技术涉及到制造、选型、管理、维护，每一环节对盾构工程施工的安全性、可靠性和经济性都有重要影响，刀具技术的进步对促进盾构的高效与安全施工起着重要作用。工程破岩工具的关键技术主要包括结构设计、材料研发、金属密封等，我国工程破岩工具行业整体技术水平随着盾构机及TBM等工程装备设备行业的发展取得了明显的进步。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。三、 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。四、 影响破岩工具行业发展的主要因素（一）影响破岩工具行业发展的有利因素1、破岩工具行业国家相关产业政策支持近年来，国家相继出台的交通强国建设纲要长江三角洲区域一体化发展规划纲要国家综合立体交通网规划纲要城市地下空间开发利用十三五规划十四五现代综合交通运输体系发展规划等政策支持或鼓励城市轨道交通建设、公路铁路隧道建设、地下空间开发利用等建设。随着十四五规划的逐步实施，基础设施建设继续推进，加之深入推进共建一带一路，国家正积极推动铁路轨道交通项目走出去，预计未来，铁路、公路、城轨、市政、城市地下综合管廊、地下空间等基础建设将持续发展。国家各部委出台的关于进一步做好机电产品再制造试点示范工作的通知工业和信息化部办公厅关于进一步做好机电产品再制造试点示范工作的通知高端智能再制造行动计划（2018-2020年）十四五循环经济发展规划的通知，也明确推动盾构机及其核心零部件等领域的再制造，为行业的发展带来新的增长点，促进行业健康、绿色发展。2、破岩工具行业非开挖技术应用领域不断拓展在一带一路、西部大开发、南水北调、成渝地区双城经济圈等重大战略对区域公路铁路建设、水利建设需求的引导下，超长、超深、超大隧道建设工程越来越多，更多的工程施工单位采用盾构法来施工，带动工程破岩工具行业的长期需求，应用的市场范围越来越大。此外，盾构法施工中，圆形盾构占有比较主导的地位，但在某些特殊地质条件下的隧道施工工程中，矩形盾构及马蹄形盾构等也显示出其独特的优点。如，针对上软下硬的复合地质条件，矩形盾构顶管法施工以其高效的暗挖优势，相比常规的圆形盾构施工效率高，最大程度地提高空间利用率，同时节省大量的工期和后期施工成本。随着新型机械化非开挖技术的推广，异形盾构在未来的综合管廊、地下空间开发等领域都将有广泛的应用需求。3、破岩工具行业下游市场前景广阔城市轨道交通领域：2020年新增城市轨道交通运营线路1，2335公里，其中新增地铁1，1002公里，占比892%，再创历史新高。2020年，国家发改委批复徐州、合肥、济南、宁波4个城市新一轮城市轨道交通建设规划。此外，上海、武汉、广州等地规划了在未来几年内规模较大的轨道交通运营和在建里程。预计未来盾构及TBM在城市轨道交通领域仍将保持良好发展态势。铁路与公路应用领域：随着川藏铁路等重大项目陆续启动，面对复杂施工环境，盾构及TBM等设备将迎来重大发展机遇。根据国家公路网规划（2013年-2030年）指出，普通国道建设规划总计265万公里，国家高速公路规划总计118万公里；基本建成普通国道网和国家高速公路网，大约需要20年。公路建设过程中也将有大量的公路隧道工程，将促进工程破岩工具行业快速发展。地下综合管廊建设领域：随着城市化的发展，地下综合管廊服务半径扩大，地下管线里程持续增长。根据全国城市市政基础设施规划建设十三五规划，到十三五期间，结合道路建设与改造、新区建设、旧城更新、河道治理、轨道交通、地下空间开发等，建设干线、支线地下综合管廊8000公里以上。地下综合管廊建设项目是未来非开挖施工领域的高增长市场，盾构机施工广泛运用于城市建筑密集交通繁忙的地下综合管廊施工，盾构及TBM刀具等工程破岩工具在该领域应用前景广阔。水利建设领域：随着国家生态环境治理力度的不断加大，全国范围内调水及区域调水、过江隧道的修建等大型水利工程项目逐渐增多。如，长江干线过江通道布局规划（20202035年）中指出，到2025年，基本形成规模适度、资源节约的长江干线过江通道系统，建成过江通道180座左右，到2035年建成过江通道240座左右。其中在长江中游的通道密集地区、航道易变河段有限选用隧道过江形式，在长江下游南京以下新开工过江通道原则上采用隧道过江形式。水利隧道工程呈现快速增长趋势，带动盾构机及TBM与非开挖施工设备行业的快速发展，进而拓展了工程破岩工具的市场空间。综上，随着我国城镇化的不断推进和对基础设施建设的持续投入，未来国内城轨交通、铁路、公路、综合管廊和水利建设仍将有较大的增长空间，下游行业的持续发展将拉动工程破岩工具行业稳定增长。（二）影响破岩工具行业发展的不利因素1、破岩工具行业城市轨道交通公路铁路城市综合管廊等投资受国家政策影响大城市轨道交通、公路、铁路、市综合管廊等基础设施建设主要由政府主导，关系国计民生且投资规模大，因此具有较强的国家产业政策导向性。工程破岩工具行业发展主要依赖于各项基础设施建设的投资规模，若国家采取调控措施，控制相关投资规模，将对基础设施建设产生不利影响，从而影响到工程破岩工具制造行业的市场需求。2、破岩工具行业产品同质化竞争激烈，技术和创新能力有待进一步提高国内工程破岩工具制造行业企业数量众多，行业集中度较低，大部分企业技术水平不高，产品同质化竞争激烈。随着非开挖技术的进步，未来国内外大型地下工程建设将会越来越多，在国内，包括川藏铁路、跨海隧道等国家战略工程已经或将陆续开发建设，对新技术、新应用的要求日益增加。因此行业内企业需要持续提升研发水平，加强研发团队建设，研究开发复杂地质条件适应性强、使用寿命长的工程破岩工具，以满足日益复杂的产品需求。五、 全球工程机械发展历程：2008年以后中国成为行业需求最大国家20世纪90年代，日美欧三地市场对工程机械的需求基本上占到了世界总需求的80%。在日本泡沫经济达到顶峰的1990年前后，仅日本就占了世界工程机械需求的40%，而当时日本的人口仅占世界的2%。当时日美欧对工程需求如此之高的原因在于当时日美欧的城镇化率迅速提升，伴随城镇化率的提升，基建和房产旺盛，因而催生对工程机械的需求，到1990年日本城镇化率已经达到63%，而美、英、德均超过70%。从2000年开始，我国工程机械需求伴随着工业化和城镇化急剧上升，相反日本和北美的需求呈下降趋势，尽管同时期欧洲的需求正在增长，但与我国和其他新兴市场的快速增长相比，增长速度非常缓慢。2008年后，我国首次超过美国成为世界上最大的工程机械需求国家。印度和拉美市场也不容小觑，根据WUP预测2030年我国城镇化率有望超过60%，而印度也有望超过40%，工程机械市场空间巨大。六、 中国工程机械行业市场发展现状近两年是中国工程机械行业实现五年新跨越的攻坚之年、转折之年，在国家基建投资力度加大、持续推进以及存量设备更新需求、环保升级等多重利好因推进下，市场整体保持稳中上升态势，国际化进程再提速，出口平稳增长。工程机械行业投入高，市场集中度较高，主要参与者有卡特彼勒、小松、徐工、三一、中联重科等几家。根据全球数据分析结果显示，2021年工程机械行业前十家企业市场份额总和为653%，卡特彼勒、小松、徐工、三一、中联重科的市场份额分别为130%、104%、79%、75%、49%。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%。