淺談土壓平衡盾構維護保養(yǎng)管理

張士民/ZHANG Shi-min

（中鐵隧道局集團二處有限公司，河北 三河 065201）

隨著城市化進程的不斷加快，由此引發(fā)的城市交通堵塞等諸多并發(fā)癥逐漸顯現(xiàn)，制約了經濟和社會的進一步發(fā)展。根據國家基本經濟戰(zhàn)略，為解決城市交通壓力，今后幾年乃至幾十年，地鐵建設成為城市空間開發(fā)的重點。

隨著盾構法隧道施工技術在設計理念、施工方法和設備設施方面的蓬勃發(fā)展，從而使其成為軟弱地層中修筑隧道和管道等工程的主導技術，越來越受到建設單位和施工企業(yè)的重視。

為了保證盾構施工工序的正常有序進行，盾構設備的良好運行 ，必須做好盾構的維護保養(yǎng)工作，尤其是特殊狀況下的盾構設備維保管理。

1 盾構維護保養(yǎng)制度

1）設備完好標準 設備完好的標準包括：設備性能標準，即設備性能良好，精度或設備輸出滿足使用要求；結構狀況標準：即設備的外觀、操縱及傳動系統(tǒng)、液壓、冷卻系統(tǒng)、電氣及儀表顯示、流體等系統(tǒng)符合技術標準規(guī)定。

2）盾構維修保養(yǎng)策劃 為了使用好、管理好盾構，保證機況的良好性，設備完好率和利用率達到較高水平，盾構的維護保養(yǎng)工作必須按照規(guī)章制度執(zhí)行，規(guī)章制度的不足之處可通過現(xiàn)場實際信息反饋進行不斷完善。通過對盾構現(xiàn)場操作、保養(yǎng)、維修、檢測以及各類信息的匯總分析，可以得到與盾構管理相關的信息，如設備的實際精度信息、故障率信息、易損件損壞信息、設備的磨損信息等。通過這些信息分析，可以發(fā)現(xiàn)盾構管理方面的不足，并針對性的制定糾正措施，解決問題，不斷提高盾構管理水平。

3）盾構維修保養(yǎng)管理 盾構得維護保養(yǎng)按照“養(yǎng)修并重，預防為主”的原則，有計劃地對設備進行技術保養(yǎng)，使設備保持整潔、潤滑和安全。必須做到以下幾點：設備操作及維護保養(yǎng)落實到人，認真執(zhí)行設備使用與維護相結合，做到“三好”，即管好、用好、修好；“四會”，即會使用、會保養(yǎng)、會檢查、會排除故障。①盾構維護保養(yǎng)工作必須按照規(guī)范強制執(zhí)行，不得以任何借口停止維保工作；②堅決禁止以修理代替保養(yǎng)工作；③保養(yǎng)程序合理，保養(yǎng)方法正確，保持過程有人監(jiān)督；④進行保養(yǎng)工作時，一定按照設備的工作程序，在保證安全的前提下進行，必要時要停機保養(yǎng)；⑤維修保養(yǎng)中需要更換的重要配件，應達到原機的要求，不得降低標準使用；⑥指示性的傳感器、安全閥、儀表、溢流閥等，如有損壞或失準，應及時更換；⑦如需在盾構上安裝、拆除、技術改造部件或系統(tǒng)時，必須經過技術論證，并經上一級有關部門研究批準后方可實施，任何人不得隨意決定；⑧長時間停機，在盾構啟動前，應對各系統(tǒng)的初始狀態(tài)注意檢查，油路、水路、各閥門的開閉應正常；⑨盾構的運轉，必須由專職的盾構操作司機進行，非操作人員嚴禁動作，技術參數必須結合技術交底及現(xiàn)場實際情況，杜絕盲目操作、野蠻操作；⑩盾構運轉過程中隨時注意設備的異常響聲及氣味，管道系統(tǒng)有無冒泡滴漏，發(fā)現(xiàn)問題及時修復，若出現(xiàn)重大故障，則必須停止推進，將故障的詳細情況上報，待研究解決方案后推進；！1保持盾構的清潔衛(wèi)生，對管線及旋轉、行走部件經常檢查、維護。

2 盾構維護保養(yǎng)內容

盾構是集機、電、液為一體的科技含量非常高的施工設備，其包含電氣控制系統(tǒng)、主驅動系統(tǒng)、推進系統(tǒng)、管片拼裝系統(tǒng)、同步注漿系統(tǒng)、泡沫系統(tǒng)、油脂系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)、氣體系統(tǒng)等各分系統(tǒng)，其中任何一個部分出現(xiàn)故障，都可能致使盾構不能正常推進。

2.1 故障檢測

1)運轉檢測 結合儀表，隨時注意設備的溫度、震動、聲音、氣味、工作壓力、操作感覺等情況，發(fā)現(xiàn)異常應立即停機檢查，嚴重故障應及時上報。

2）狀態(tài)檢測 依據運轉檢測中發(fā)現(xiàn)的異常情況，逐項排查或利用儀器、儀表等進行檢測。

3）故障診斷 盾構上的零部件因磨損可能出現(xiàn)故障，故障一般來源兩個方面：液壓系統(tǒng)；電氣系統(tǒng)。若控制板上的控制元件已起動而功能未能實現(xiàn)，可檢查液壓系統(tǒng)和電子系統(tǒng)的連接從而確定故障原因。斷開電氣連接閥，然后起動控制鍵，如測量儀器顯示電壓或電流正確，則可初步確定故障為液壓系統(tǒng)元件引起。

2.2 盾構常規(guī)保養(yǎng)

盾構的液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)及其他系統(tǒng)，安排專人定時進行維護保養(yǎng)工作。下面簡要概述液壓系統(tǒng)及電氣系統(tǒng)的檢查保養(yǎng)。

1）液壓系統(tǒng) 每天檢查油箱油位，必要時加注液壓油；每天檢查油缸、油泵、馬達、液壓閥及管路，發(fā)現(xiàn)滲漏或其他異常情況及時解決；經常監(jiān)聽泵的工作聲音，發(fā)現(xiàn)異常應及時停機檢查；經常檢查泵、馬達和油箱的溫度，發(fā)現(xiàn)異常要及時檢查處理；經常檢查冷卻器的冷卻水進/出水口的溫度和油液的溫度，必要時清洗冷卻器的熱交換器；定期檢查或更換各濾油器；定期檢查液壓油油質，若油質不符合要求須及時更換新油。

2）電氣系統(tǒng) 檢查高壓電纜有無破損及鋪設范圍內有無造成損壞的因素；高壓電纜的耐壓試驗和絕緣試驗；變壓器運行聲音及是否有油漬滲出；檢查變壓器和各配電柜內接地情況；檢查各接線端子是否緊固；檢查低壓斷路器過載保護和短路保護是否正常；檢查配電柜內溫度是否正常，冷卻系統(tǒng)工作是否正常；定期檢查開關、電磁接觸器觸點的灼傷、磨損及生銹腐蝕情況，發(fā)現(xiàn)問題及時修理或更換；必須保證電器設備、電纜外觀的完整性，經常檢查其有無損傷；隨時檢查電動機，不得有過熱或異常響聲等情況；定期檢查各儀表的現(xiàn)實數據；檢查PLC插板是否松動，接線端子情況；檢查傳感器情況等。

3 特殊狀況下盾構的維護保養(yǎng)

3.1 盾構始發(fā)前維修保養(yǎng)

盾構始發(fā)掘進前，必須做好盾構的維護保養(yǎng)，其中包括刀盤的檢查，刀盤與土倉壁泡沫及膨潤土孔的暢通與否，超前注漿孔的封堵，同步注漿管的保護，盾尾油脂的手涂等。做好始發(fā)掘進前的維護保養(yǎng)工作，是保證盾構順利始發(fā)的重要保證，同時也為盾構掘進階段的維護保養(yǎng)工作打好了基礎。

1）刀盤的檢查 始發(fā)前，根據實際地質情況，檢查刀盤上配置的刀具是否適合當下地層的掘進，檢查刀具的數量及磨損情況，若發(fā)現(xiàn)刀具磨損或損壞，及時更換新的刀具，并保證更換質量。檢查刀盤外緣與磨損較多的部位，堆焊的耐磨網格情況，重點是刀盤外緣、刀盤中心及螺旋機前部。刀盤螺栓的緊固：雙頭螺栓在拉拔前，先使用敲擊扳手緊固，并保證螺栓端面與刀盤法蘭面距離90mm；使用拉拔器時，分3次拉拔螺栓，以保護拉拔器或螺栓不被損壞；雙頭螺栓緊固完成后，安裝刀盤保護帽，并用圓鋼將其連在一起，以防止脫落。

2）刀盤與土倉壁泡沫及膨潤土孔 土壓盾構施工時，泡沫及膨潤土的作用是對開挖面或螺機中的土壤進行改良處理，順利出渣。刀盤前面的添加劑主入口設有單向閥，防止管路被泥沙堵塞，始發(fā)前檢查單向閥，若其已經失效，則更換；試驗所有的注入管路，保證其通暢及所屬配件的完好性。

3）超前注漿孔 超前注漿孔，是在不良地層條件下，超前改良地質條件，使之適應盾構掘進。為了保證孔不會堵塞，并在使用時順利打通，必須對其進行處理。處理方法：通過變接頭，將盾尾注脂管連在超前注漿管處，向里注入盾尾油脂；然后在孔徑的最前部使用水泥砂漿封堵。

4）同步注漿管 同步注漿，是為了填充盾尾脫離管片后，管片外部的建筑間隙。盾構的同步注漿，一般是在盾尾進入洞門三環(huán)開始。同步注漿管若不處理，在注漿前，恐怕已經被泥沙反壓進去堵塞了；若處理不當，管路仍是注不通的。以前有過在備用注漿管注入盾尾油脂保護，但使用時卻已經堵塞了，而且通起來也非常麻煩。所以，現(xiàn)在的一般方法是：在同步注漿管的口部使用盾尾油脂塞一小段。

5）手涂盾尾油脂 盾尾刷是密封盾尾與管片之間的間隙，阻止地層水、砂漿等進入盾體，因此，始發(fā)前需在盾尾刷之間充滿不溶于水、高度纖維化及粘結性能突出的手涂油脂來密封。涂抹位置：擋板與鋼絲刷之間；格柵兩邊；鋼絲刷與擋板下邊的角落處。涂抹時必須均勻、飽和，并避免將鋼絲折斷，保證每1m長度的盾尾刷手涂油脂用量10kg。若手涂油脂涂抹不好，盾尾刷的磨損將加重，致使盾尾經常漏水漏漿，給施工帶來非常大的麻煩及危險。

3.2 小半徑轉彎時盾構的維護保養(yǎng)

1）拖車軌道 地鐵盾構法施工中，為了拆裝方便，后配套拖車軌枕一般只是和電瓶機車軌枕卡住，沒有硬連接。這種方法在小半徑轉彎時存在著一定的風險。解決方法是，盾構在曲線段掘進時，隨時檢查拖車軌枕的狀況，發(fā)現(xiàn)軌枕不整齊或者其他不良情況，及時調整，若情況比較嚴重，必須停機，將軌枕重新加固。防止拖車軌枕失效，引起后配套拖車的傾覆，進而引起嚴重的后果。

2）皮帶的維護 土壓平衡盾構采用皮帶機出渣運輸系統(tǒng)，直線段掘進時皮帶機運轉正常，曲線段掘進時，尤其是小半徑轉彎，皮帶向內側跑偏，造成掉渣和皮帶損壞，增加了工作人員的勞動強度和經濟成本。因此，在曲線段掘進，如何做好皮帶的防偏，做好維護保養(yǎng)，就成為盾構正常掘進的關鍵性因素之一。皮帶跑偏的主要原因是皮帶機中心線與理論中心線偏差大，頭尾架滾筒中心線不平行、托輥架與皮帶機中心線垂直偏差較大，在掘進過程中皮帶與隧道中線形成一定的偏角，造成曲線段內側皮帶松弛，外側張緊，進而引起皮帶向內側跑偏。皮帶跑偏的解決方法如下：盾構在曲線段掘進時，解決皮帶跑偏的關鍵是保證皮帶機中心線與隧道曲線切線方向的一致性。皮帶自身的最小轉彎能力，在盾構設計時，制造廠已經考慮了這種情況，在這里就不再累述。同時調節(jié)托輥安裝支撐角和支架傾角，將曲線內側托輥稍向后調節(jié)和內側皮帶略高于外側，并將5號拖車后面的手板葫蘆略微回收一點，使皮帶稍張緊。經常清潔托輥和滾筒上淤泥和雜物，防止皮帶打滑，或滾筒、托輥不隨皮帶轉動，側向磨損，進而損壞皮帶。

3）其他維護 拖車內空間狹小，即使在直線段，電瓶機車行駛到拖車內，兩邊的間隙都很小。小半徑轉彎時，由于彎道的影響，很可能出現(xiàn)電瓶機車與拖車或拖車上設備摩擦的情況。在曲線段掘進，尤其是小半徑轉彎時，必須做好設備的維護：配電柜門鎖檢查，若有損壞，更換新鎖；管線等是否有干涉；軌道鋪設逐漸跟上隧道轉彎趨勢。

3.3 過江過河前盾構的維護保養(yǎng)

地鐵隧道的施工，很多時候需要過江過河，但在江河地段，由于地下水豐富，水壓較大，很容易出現(xiàn)故障，比如土壓傳感器不靈敏、盾尾密封失效等。

在過江過河前，必須停機對盾構進行全面的維護檢查，將所有故障及危險源全部排除，保持設備的良好狀態(tài)。其中包括：整機各個系統(tǒng)的正常運行，不存在隱患；高壓開關柜分斷、閉合實驗，檢查其動作的可靠性；檢查箱變及各配電柜的狀況；檢查各接線端頭的緊固性；檢查PLC和傳感器的狀況；檢查液壓油箱油位；檢查管路是否磨損；檢查泵和馬達是否有異常以及系統(tǒng)中濾油器等等。

通過停機前的掘進狀況，判斷土壓傳感器是否良好，若發(fā)現(xiàn)問題，及時更換，以免傳感器失靈，不能正常顯示壓力，無法準確判斷掌子面情況，造成地面坍塌或隆起。

檢查盾尾密封刷，保證其不會失效，并在推進時，經常采用手動模式注入油脂，管片拼裝時盡量居中，以防盾構與管片之間的間隙一邊過分增大、另一邊過分減小，損壞密封刷。

4 結 語

盾構的維護保養(yǎng)，是持之以恒的事情，需要長時間的積累，同時也需要把工作做到前頭。盾構的維修保養(yǎng)不僅需要維保人員盡職盡責，同時需要操作人員的正確操作與高度的警惕性，雙方互相配合，才能保持盾構的良好運行。

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