地鐵工程施工中盾構(gòu)設(shè)備維修保養(yǎng)措施

摘 要：闡述了地鐵工程施工中盾構(gòu)設(shè)備的作用，并利用案例分析法，對(duì)地鐵工程施工中盾構(gòu)設(shè)備的故障進(jìn)行了研究，提出了地鐵工程施工中盾構(gòu)設(shè)備維修保養(yǎng)的有效措施。通過加強(qiáng)盾構(gòu)設(shè)備日常巡檢、日常維護(hù)與定期保養(yǎng)有機(jī)結(jié)合、完善的維修保養(yǎng)制度等措施，能夠有效提升盾構(gòu)設(shè)備維修保養(yǎng)效果。

關(guān)鍵詞：地鐵工程；盾構(gòu)設(shè)備；維修保養(yǎng)；措施

中圖分類號(hào)：U455 " " " " " " " " " " " " " " " "文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A " " " " " " " " " " " " " " " " " 文章編號(hào)：2096-6903（2024）12-0043-03

0 引言

盾構(gòu)機(jī)是一種特種設(shè)備，在地鐵、水利、公路等多種隧道工程中被廣泛應(yīng)用，獲得顯著的應(yīng)用效果。但盾構(gòu)設(shè)備的結(jié)構(gòu)具有復(fù)雜性、多學(xué)科交叉性等特點(diǎn)，從而增加了故障排除和維修保養(yǎng)工作的難度。為了提高盾構(gòu)設(shè)備的使用價(jià)值，延長(zhǎng)使用壽命，更好地服務(wù)地鐵工程盾構(gòu)施工，就需要人們深入研究盾構(gòu)設(shè)備的維修保養(yǎng)措施，減少設(shè)備故障，節(jié)約維修保養(yǎng)成本。

1 地鐵工程施工中盾構(gòu)設(shè)備的作用

盾構(gòu)法在地鐵工程施工中被廣泛應(yīng)用，其是用盾構(gòu)機(jī)修建隧道的方法，是隧道暗挖法施工中的一種全機(jī)械化施工方法。盾構(gòu)機(jī)械在地層中掘進(jìn)時(shí)，通過盾構(gòu)機(jī)外殼和管片支撐四周圍巖，防止周圍土體發(fā)生往隧道內(nèi)的坍塌。它是在開挖面前方用切削裝置進(jìn)行土體開挖，通過出土機(jī)械運(yùn)出洞外，靠千斤頂在后部加壓頂進(jìn)，并拼裝預(yù)制混凝土管片，形成隧道結(jié)構(gòu)的一種施工方法。

1.1 提高施工質(zhì)量和效率

在地鐵工程施工中，合理利用盾構(gòu)設(shè)備，能夠有效提高施工質(zhì)量和效率，主要由于盾構(gòu)設(shè)備施工速度快，能夠在較短時(shí)間內(nèi)，高質(zhì)量完成地下隧道的各項(xiàng)施工工作。盾構(gòu)設(shè)備的應(yīng)用，在保證地鐵工程施工質(zhì)量的基礎(chǔ)上，縮短工期，提高工程建設(shè)效益。

1.2 保護(hù)周邊環(huán)境

盾構(gòu)設(shè)備施工過程中，對(duì)周邊的土地、建筑物不會(huì)產(chǎn)生較大影響，可保證其安全穩(wěn)定性，減少地表塌陷的可能性。盾構(gòu)設(shè)備施工具有綠色環(huán)保性、高效性的特點(diǎn)，從而對(duì)周圍環(huán)境具有良好的保護(hù)效果，有利于提高地鐵工程建設(shè)的綜合效益。

1.3 減少建筑拆遷

盾構(gòu)設(shè)備操作便捷，施工成本低，可減少不必要的建筑拆遷，規(guī)避地面破壞的風(fēng)險(xiǎn)，加快施工速度，節(jié)約時(shí)間和人工成本，減少施工中相關(guān)費(fèi)用的支出。盾構(gòu)設(shè)備的應(yīng)用還能提高地鐵工程施工質(zhì)量，降低工程投入使用后的故障率，減少維修頻次，降低維護(hù)難度和成本，為施工單位帶來更多經(jīng)濟(jì)效益。

1.4 提高機(jī)械化施工水平

盾構(gòu)設(shè)備在地鐵工程中應(yīng)用，有效提高機(jī)械化施工水平，減少由于人為因素帶來的一系列安全隱患，規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)一步保證人員和財(cái)產(chǎn)安全，提供地鐵工程施工的安全可靠性。

2 地鐵工程施工中盾構(gòu)設(shè)備常見故障

2.1 泡沫系統(tǒng)故障

盾構(gòu)設(shè)備泡沫系統(tǒng)是通過起泡劑、壓縮空氣、水的混合物混合，屬于調(diào)節(jié)介質(zhì)。其借助泡沫發(fā)生器進(jìn)行發(fā)泡，形成細(xì)乳狀泡沫。在挖掘面、土倉注入，有利于順利排出渣土，確保掌子面的安全穩(wěn)定性[1]。泡沫調(diào)節(jié)能夠提高土壤的流動(dòng)性、抗?jié)B透性，擴(kuò)大適合盾構(gòu)設(shè)備開挖的土層范圍，減少刀具磨損。泡沫系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中容易受到相關(guān)因素的影響出現(xiàn)故障問題，影響盾構(gòu)設(shè)備應(yīng)用效果。

某城市地鐵三號(hào)線土建施工中應(yīng)用的1臺(tái)盾構(gòu)設(shè)備，盾體直徑和刀盤開挖直徑分別為6 250 mm、6 280 mm。8個(gè)力士樂馬達(dá)驅(qū)動(dòng)刀盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，額定推力和扭矩分別為34 210 kN、4 760 kN·m；刀盤最大轉(zhuǎn)速為2.76 r/min，裝機(jī)容量1 800 kVA。在2022年10月下旬到11月上旬期間，地鐵施工過程中，盾構(gòu)泡沫系統(tǒng)頻繁發(fā)生故障問題。通過檢查，發(fā)現(xiàn)泡沫泵出口壓力相對(duì)較低，管道出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，泡沫增壓水顯示異常。分析認(rèn)為，盾構(gòu)在地鐵工程施工中，遇到無水的中粗砂層，泡沫跳停無法順利掘進(jìn)，造成盾構(gòu)施工無法正常開展。因此，維修人員在實(shí)際工作中應(yīng)當(dāng)更多關(guān)注盾構(gòu)設(shè)備泡沫系統(tǒng)的故障問題，結(jié)合實(shí)際情況，選擇適宜的措施有效處理故障，保證泡沫系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行，提升盾構(gòu)設(shè)備在地鐵工程施工中的應(yīng)用效果。

泡沫系統(tǒng)故障處理的過程中，工程設(shè)備維修人員在實(shí)際操作中，發(fā)現(xiàn)泡沫泵出口壓力低，從而適當(dāng)降低增壓水壓力，泡沫能夠順利流出，但是泡沫泵出口壓力降低到0.43 MPa時(shí)，無法將泡沫順利注入土倉，造成增壓水倒流。因此，維修人員更換泡沫原液泵以及出口單向閥，上調(diào)出口壓力到0.5 MPa，該系統(tǒng)恢復(fù)正常。而盾構(gòu)施工中10天之后又發(fā)生該故障。因此，相關(guān)技術(shù)人員全面檢查泡沫系統(tǒng)，風(fēng)險(xiǎn)其電氣控制部分、元器件處于正常狀態(tài)。之后，通過設(shè)備售后人員指導(dǎo)，將原廠定子進(jìn)行全面更新，修正底座，按照要求安裝。同時(shí)，拆卸泡沫發(fā)生器，做好內(nèi)部砂粒、黏土的清理工作，并清洗軟管沙粒。通過故障處理，發(fā)現(xiàn)膨潤(rùn)土罐頂部防護(hù)存在問題，進(jìn)入了泥沙，堵塞泡沫，從而做好相應(yīng)的防護(hù)管理，在后續(xù)施工中未出現(xiàn)該故障。

通常情況下，盾構(gòu)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，其成因可能不止一種。因此，維修人員可以選擇逐項(xiàng)排除法，并按照“觀察→思考→動(dòng)手”的順序，避免盲目操作，對(duì)盾構(gòu)設(shè)備的其他構(gòu)件和系統(tǒng)帶來2次損傷，加快故障處理速度。在故障處理中，工作人員應(yīng)當(dāng)做好詳細(xì)地記錄，并進(jìn)行分析和總結(jié)，積累經(jīng)驗(yàn)，為后續(xù)相似故障處理提供有效參考[2]。

2.2 刀盤故障

刀盤主要包含刀盤面板、刀座、泡沫噴嘴裝置和內(nèi)置管路。盾構(gòu)設(shè)備在地鐵施工中應(yīng)用，遇到硬巖、硬質(zhì)砂石等，經(jīng)常出現(xiàn)刀具磨損的現(xiàn)象。由于刀盤單向閥失效、管路負(fù)壓，出現(xiàn)砂土倒灌的現(xiàn)象，造成泡沫噴嘴堵塞問題。對(duì)于這些小故障，維修人員可以直接更換刀具，加壓沖洗刀盤內(nèi)置管路，更換單向閥，保持刀盤順利運(yùn)行。刀盤頻繁跳閘故障十分常見，具有一定的維修難度。

天津地鐵10號(hào)線13標(biāo)盾構(gòu)機(jī)在施工應(yīng)用中，盾構(gòu)推進(jìn)到+32環(huán)～+35環(huán)，刀盤驅(qū)動(dòng)出現(xiàn)多次跳閘，原因不明，并且未出現(xiàn)故障顯示，在復(fù)位之后恢復(fù)正常使用。維修人員檢查線路、控制元器件都顯示正常。但是，在盾構(gòu)持續(xù)掘進(jìn)中，依然存在該現(xiàn)象。

維修人員進(jìn)行刀盤無故障顯示多次跳閘的問題進(jìn)行處理時(shí)，對(duì)動(dòng)力柜進(jìn)行全面檢查，并適當(dāng)對(duì)軟啟動(dòng)跳閘電流進(jìn)行調(diào)節(jié)，刀盤跳閘間隔時(shí)間有所延長(zhǎng)，但是未徹底解決該問題。因此，維修人員對(duì)變壓器電容補(bǔ)償進(jìn)行針對(duì)性檢測(cè)，并邀請(qǐng)廠家技術(shù)人員進(jìn)行遠(yuǎn)程指導(dǎo)，變壓器內(nèi)外部處于正常狀態(tài)。之后，維修人員對(duì)刀盤系統(tǒng)的各個(gè)線路進(jìn)行逐一檢查，發(fā)現(xiàn)斷路器上部通訊電纜屏蔽線存在一些問題，內(nèi)部線絲具有部分外漏現(xiàn)象。對(duì)此，重新處理屏蔽線之后，徹底解決了刀盤跳閘問題。

2.3 液壓推進(jìn)系統(tǒng)泄漏

該故障在地鐵工程盾構(gòu)設(shè)備應(yīng)用中十分常見，導(dǎo)致施工停工，延誤工期。液壓推進(jìn)系統(tǒng)在正常狀態(tài)下，插裝閥門處于關(guān)閉狀態(tài)，在盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)，自動(dòng)打開，向液壓缸順利流進(jìn)液壓油[3]。但是，該系統(tǒng)出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象，對(duì)盾構(gòu)設(shè)備的內(nèi)部元件產(chǎn)生較大影響，并且難以保證液壓系統(tǒng)安全穩(wěn)定地運(yùn)行，整個(gè)盾構(gòu)設(shè)備無法正常施工應(yīng)用。

當(dāng)盾構(gòu)設(shè)備油接頭密封圈自身存在質(zhì)量問題時(shí)，就會(huì)影響密封效果，產(chǎn)生該故障。油接頭安裝操作中，施工人員作業(yè)不規(guī)范，整體施工質(zhì)量不合格，增加漏油問題發(fā)生的可能性。液壓管路運(yùn)行時(shí)間過長(zhǎng)，在振動(dòng)下出現(xiàn)油接頭松動(dòng)的現(xiàn)象，或者油溫較高，影響液壓油黏度，都會(huì)出現(xiàn)泄漏故障。該系統(tǒng)運(yùn)行中，回油背壓過高，而部分回油管路耐壓相對(duì)較差，從而出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象。

該故障處理的過程中，維修人員應(yīng)當(dāng)詳細(xì)檢查液壓油泄漏的實(shí)際情況，分析其故障的成因，選擇適宜的維修方法，提高故障處理效果。通常，維修人員可以進(jìn)行液壓管接頭緊固，或者及時(shí)更換油接頭密封圈。當(dāng)液壓推進(jìn)系統(tǒng)的管線位置出現(xiàn)泄漏的現(xiàn)象，需要檢修人員分析具體管線類型，選擇相對(duì)應(yīng)的維修措施。如果鋼編管耐壓值較高時(shí)，需要全部更換。對(duì)于耐壓值相對(duì)較差的鋼制管路、回油管等，維修人員可以按照要求進(jìn)行拆卸，通過專業(yè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行維護(hù)。在液壓推進(jìn)系統(tǒng)維修之前，需要保證盾構(gòu)設(shè)備處于停機(jī)狀態(tài)，并將液壓裝置的各個(gè)閥門關(guān)閉，釋放該系統(tǒng)中的背壓力，避免出現(xiàn)人員受傷等現(xiàn)象，保障維修人員安全。

3 地鐵工程施工中盾構(gòu)設(shè)備維修保養(yǎng)的有效措施

3.1 提高維修保養(yǎng)人員綜合能力

地鐵工程施工中盾構(gòu)設(shè)備受到多種因素的影響，出現(xiàn)各類故障問題，對(duì)維修保養(yǎng)人員的專業(yè)能力和素養(yǎng)提出了更高要求。維修保養(yǎng)人員具有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、扎實(shí)的專業(yè)理論知識(shí)，并熟練掌握相關(guān)維修和保養(yǎng)技術(shù)，在最短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)盾構(gòu)設(shè)備，避免延誤工期。

為了提高盾構(gòu)設(shè)備維修保養(yǎng)質(zhì)量和效率，需要加強(qiáng)人才隊(duì)伍的建設(shè)。制定科學(xué)完善的人才招聘制度，細(xì)化各項(xiàng)工作內(nèi)容，明確人才選用的標(biāo)準(zhǔn)。按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)聘人員進(jìn)行綜合考察，選用優(yōu)秀的技術(shù)人才。還應(yīng)當(dāng)做好維修保養(yǎng)人員的培訓(xùn)工作，以案例分析、現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)、理實(shí)結(jié)合等方式，提高人員綜合能力，為盾構(gòu)設(shè)備維修保養(yǎng)工作質(zhì)效的提升提供有力的保障。

在人員培訓(xùn)活動(dòng)開展中，相關(guān)管理人員應(yīng)當(dāng)詳細(xì)分析地鐵工程施工中盾構(gòu)設(shè)備的特點(diǎn)、運(yùn)行要求、維修保養(yǎng)的各項(xiàng)內(nèi)容、要求和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等，從而豐富培訓(xùn)內(nèi)容，增強(qiáng)培訓(xùn)活動(dòng)開展的針對(duì)性和實(shí)效性，切實(shí)提高人員維修保養(yǎng)水平。在培訓(xùn)中還應(yīng)當(dāng)增加相關(guān)規(guī)章制度、地鐵工程施工法律法規(guī)、盾構(gòu)設(shè)備各個(gè)零部件、職業(yè)道德等內(nèi)容，多維度提高人員綜合能力。此外，在培訓(xùn)活動(dòng)結(jié)束之后，施工單位應(yīng)當(dāng)制定科學(xué)完善的培訓(xùn)考核機(jī)制，通過卷面考試、實(shí)踐操作等多種方式，綜合考察維修保養(yǎng)人員的專業(yè)能力和素養(yǎng)，確保其考核合格之后，才能正式上崗操作，否則需要重新參加培訓(xùn)，直到考核通過為止。施工單位通過考核結(jié)果，驗(yàn)證培訓(xùn)活動(dòng)開展成果，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)培訓(xùn)中存在的不足，從而結(jié)合實(shí)際情況，針對(duì)性完善培訓(xùn)內(nèi)容，創(chuàng)新培訓(xùn)方式，為下次培訓(xùn)活動(dòng)高質(zhì)高效開展做好充足的準(zhǔn)備。

3.2 加強(qiáng)盾構(gòu)設(shè)備日常巡檢

盾構(gòu)設(shè)備在地鐵工程施工中應(yīng)用，不可避免受到人員操作水平、工作態(tài)度和現(xiàn)場(chǎng)施工條件等多種因素的影響，出現(xiàn)多種類型的故障問題。因此，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)日常巡檢工作，以預(yù)防為主，及時(shí)發(fā)現(xiàn)盾構(gòu)設(shè)備存在的小故障，及時(shí)采取針對(duì)性措施進(jìn)行處理，避免擴(kuò)大故障范圍，降低故障影響程度。如應(yīng)每日?qǐng)?jiān)持進(jìn)行例行性巡檢工作，并在巡檢該工作前，結(jié)合地鐵工程施工情況，制定合理完善的盾構(gòu)設(shè)備日常巡檢計(jì)劃。在巡檢計(jì)劃中，應(yīng)當(dāng)明確盾構(gòu)設(shè)備的巡檢時(shí)間、內(nèi)容、發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)、保養(yǎng)內(nèi)容等，確保該工作的合理規(guī)范性。

維修保養(yǎng)人員結(jié)合盾構(gòu)設(shè)備日常巡檢記錄的各項(xiàng)內(nèi)容，明確維修保養(yǎng)的重點(diǎn)：①強(qiáng)制性清潔設(shè)備的主軸承、管路等，避免盾構(gòu)設(shè)備在掘進(jìn)中出現(xiàn)較多砂土、砂石進(jìn)入管路，造成堵塞現(xiàn)象，引起系列故障。②做好清理工作，能夠有效預(yù)防管路堵塞等故障，全方位檢查盾構(gòu)設(shè)備驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行情況，了解減速器溫度有無異常，對(duì)液壓油箱、齒輪箱的具體油位進(jìn)行檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)油位不足等問題。③對(duì)盾構(gòu)設(shè)備油潤(rùn)滑系統(tǒng)壓力進(jìn)行檢查，并結(jié)合實(shí)際情況，適當(dāng)對(duì)主軸承等配件加注潤(rùn)滑脂，保持其順利運(yùn)行[4]。

3.3 日常維護(hù)與定期保養(yǎng)有機(jī)結(jié)合

地鐵工程施工中盾構(gòu)設(shè)備的維修保養(yǎng)中，通過日常巡檢，及時(shí)發(fā)現(xiàn)一些設(shè)備異?，F(xiàn)象，做好故障的預(yù)防工作。需要工作人員利用定期停機(jī)的方式，全面維修和保養(yǎng)。通常，每月至少進(jìn)行1次盾構(gòu)設(shè)備12 h的強(qiáng)制停機(jī)，在此期間，工作人員有足夠的時(shí)間，更加細(xì)致地檢查盾構(gòu)設(shè)備各個(gè)位置是否存在異常現(xiàn)象，提高維修保養(yǎng)效果。此外，當(dāng)盾構(gòu)設(shè)備在地鐵工程施工中已經(jīng)出現(xiàn)一些故障問題，對(duì)盾構(gòu)掘進(jìn)工作帶來影響時(shí)。維修人員應(yīng)當(dāng)進(jìn)行停機(jī)維修，對(duì)設(shè)備的各個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行細(xì)致檢查，避免再次發(fā)生故障問題。盾構(gòu)設(shè)備的日常維護(hù)、定期保養(yǎng)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，能夠進(jìn)一步保證盾構(gòu)設(shè)備運(yùn)行的安全穩(wěn)定性。

3.4 制定完善的維修保養(yǎng)制度

盾構(gòu)設(shè)備維修保養(yǎng)過程中，相關(guān)單位結(jié)合實(shí)際情況，完善制度，對(duì)人員工作行為起到一定的約束作用，避免出現(xiàn)不規(guī)范行為，影響盾構(gòu)設(shè)備的質(zhì)量安全。維修保養(yǎng)人員在實(shí)際工作中，應(yīng)當(dāng)和盾構(gòu)設(shè)備管理人員及時(shí)溝通，共同制定合理、完善的維修保養(yǎng)方案。

在盾構(gòu)設(shè)備維修保養(yǎng)中，需要跟蹤、記錄后期的管理結(jié)果，確保盾構(gòu)配件使用的有效性。施工單位可以建立完善的盾構(gòu)設(shè)備維修和保養(yǎng)工作檔案，詳細(xì)記錄各項(xiàng)工作開展具體時(shí)間、內(nèi)容、使用配件類型、維修保養(yǎng)方法等，為后續(xù)盾構(gòu)設(shè)備各項(xiàng)維修保養(yǎng)和管理工作提供數(shù)據(jù)參考。維修保養(yǎng)人員在相應(yīng)制度的指導(dǎo)和約束下，嚴(yán)格按照要求進(jìn)行操作，提高盾構(gòu)設(shè)備維修保養(yǎng)質(zhì)量和效率，推動(dòng)地鐵工程施工順利進(jìn)行。

4 結(jié)束語

盾構(gòu)設(shè)備在地鐵工程施工掘進(jìn)作業(yè)順利進(jìn)行中發(fā)揮至關(guān)重要的作用。因此，施工單位應(yīng)當(dāng)高度重視盾構(gòu)設(shè)備維修保養(yǎng)工作，提高人員綜合能力和素質(zhì)，并制定完善的維修保養(yǎng)制度，保證人員工作行為規(guī)范。維修保養(yǎng)人員應(yīng)當(dāng)了解盾構(gòu)設(shè)備常見故障類型，掌握故障處理要點(diǎn)，并做好日常巡視、維修和定期保養(yǎng)工作，提高維修保養(yǎng)工作質(zhì)量，保證地鐵工程順利施工，創(chuàng)造更多綜合效益。

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