盾構(gòu)施工設(shè)備全生命周期管理

蘭祥

中鐵十四局集團大盾構(gòu)工程有限公司 江蘇 南京 211800

引言

隨著地鐵工程建設(shè)的大范圍鋪開，盾構(gòu)機應(yīng)用率顯著提升，盾構(gòu)機是一種將機械、電氣、PLC控制等多個專業(yè)技術(shù)融于一身的技術(shù)集成設(shè)備，結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜，科技含量比較高，盾構(gòu)機與其他工程設(shè)備的相同之處在于，必須對之進行科學(xué)性管理維護，才能保證持續(xù)平穩(wěn)運行，在長期應(yīng)用和發(fā)展過程中，經(jīng)過相關(guān)工作人員不斷摸索總結(jié)，我國盾構(gòu)施工設(shè)備管理也有了一定進步，但是為了進一步提升盾構(gòu)施工設(shè)備管理水平，仍需針對盾構(gòu)成套設(shè)備零配件管理策略等問題進行深層研究。

1 盾構(gòu)機設(shè)備的構(gòu)成及工作原理

盾構(gòu)機是一種用于地下隧道開挖的工程機械，它主要由刀盤、推進裝置、掘進泵、注漿系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)等組成。刀盤是盾構(gòu)機的核心部件，它由刀盤殼體、刀具、刀臂、液壓系統(tǒng)、環(huán)片等組成。刀盤會迅速旋轉(zhuǎn)，推進裝置推動刀盤進行土體切削，并將其轉(zhuǎn)移至輸送系統(tǒng)進行運輸。推進裝置是盾構(gòu)機實現(xiàn)前進的關(guān)鍵，它一般由液壓油缸、電磁閥組、控制系統(tǒng)等組成。液壓缸可以驅(qū)動盾構(gòu)機前進。導(dǎo)向裝置則能準(zhǔn)確引導(dǎo)盾構(gòu)機行進方向，而穩(wěn)定機身則是由推進油缸的作用力來實現(xiàn)的。而支撐裝置則負(fù)責(zé)維護盾構(gòu)機的平衡，使盾構(gòu)機在前進時不失穩(wěn)。雙室氣閘安裝在盾構(gòu)機前盾的上方，通過調(diào)節(jié)氣閘前室和主室之間的壓力，滿足整體的作業(yè)需要。此外，管片拼裝機排土機構(gòu)、后配套裝置單元、電氣系統(tǒng)以及輔助設(shè)備等也都是盾構(gòu)機的重要組成部分[1]。

2 盾構(gòu)設(shè)備全生命周期常見故障及處理方法

2.1 刀盤故障及處理

刀盤由刀盤面板、泡沫噴嘴、刀具刀座以及刀盤內(nèi)部的管路組成，它有兩種常見故障類型。第一，刀具磨損。盾構(gòu)期間遇到硬質(zhì)巖層或砂石時刀具會加速磨損，必須去掉已經(jīng)磨損的刀具。換上新刀具方可繼續(xù)作業(yè)；第二，堵住泡沫噴嘴。盾構(gòu)機在管路負(fù)壓狀態(tài)或者單向閥失靈后，掘進的砂土就會堵住泡沫噴嘴，可利用加壓方式對噴嘴進行沖洗，也可替換新的單向閥。

2.2 管片拼裝系統(tǒng)故障及處理

①拼裝機。拼裝機由回轉(zhuǎn)、平移、升降等機構(gòu)，加上真空吸盤以及液壓等系統(tǒng)組成，它有兩種常見故障類型：第一，回轉(zhuǎn)、平移以及升降機構(gòu)出現(xiàn)失靈或者運轉(zhuǎn)吃力。原因在于沒有對拼裝機進行及時潤滑，或者系統(tǒng)出現(xiàn)了油壓外泄后壓力過低，導(dǎo)致液壓閥組故障頻發(fā)，系統(tǒng)中的流量以及油壓都達不到正常標(biāo)準(zhǔn)所致，在拼裝機上找到潤滑點位，注入足量潤滑脂，保證系統(tǒng)順暢運行，對系統(tǒng)進行全面檢查，找到導(dǎo)致油壓外泄的O形圈以及管路，換上質(zhì)量性能正常的新替代品，找到液壓閥組中的故障成因進行針對性處理[2]；第二，真空吸盤抓舉失效。原因在于真空泵自身出現(xiàn)問題，或者真空吸盤密封失效，而且如果吸盤的壓緊感應(yīng)器壞掉，也會致使吸盤抓舉失效，可以及時修復(fù)真空泵，或者換下壞掉的密封裝填新密封，或者對壓緊感應(yīng)器進行修復(fù)或替換；②吊運系統(tǒng)。該系統(tǒng)由伸降和雙軌梁行走兩個機構(gòu)外加真空吸盤系統(tǒng)組成，它有兩種常見故障類型：第一，雙軌梁行走機構(gòu)無法運轉(zhuǎn)或運轉(zhuǎn)吃力，原因在于雙軌梁的連接導(dǎo)軌的部位不平，機構(gòu)呈跳動式行走，或者行走剎車緊固得過分，機構(gòu)就不會按照操作指令做出動作。第二，伸降異?；虿宦犑箚?。原因在于升降葫蘆剎車嚴(yán)重磨損，葫蘆電機被水侵蝕，燒毀了元器件，可及時替換葫蘆剎車或相關(guān)電機元件，為升降葫蘆加設(shè)保護措施，有效防水；③卸載器。它由卸載器機構(gòu)，外加伸降油缸和輔助泵站兩個系統(tǒng)組成，卸載器伸降吃力或不做動作是常見故障類型。原因在于液壓系統(tǒng)壓力外泄，油壓達不到驅(qū)動壓力標(biāo)準(zhǔn)，或者卸載器達不到足夠潤滑度，機構(gòu)動作遇到太大阻力難以正常動作或者不做動作，抑或液壓閥系統(tǒng)損壞，導(dǎo)致系統(tǒng)流量及壓力均不正常，出現(xiàn)動作吃力或不做動作?？膳挪橐簤合到y(tǒng)的泄露位置和成因，修復(fù)或安裝新產(chǎn)品，為卸載器注入足量潤滑脂，對液壓閥排障并恢復(fù)正常功能[3]。

2.3 液壓推進系統(tǒng)故障及處理

①千斤頂。液壓推進系統(tǒng)中的千斤頂由推進油缸、推進撐鞋以及防扭設(shè)施組成，它有3種常見故障類型：第一，推進油缸動作不靈。原因在于油缸進氣，或內(nèi)密封損壞后發(fā)生泄漏，油壓以及流量均不正常?？砂延透着艢忾y打開，通過往返動作把缸內(nèi)氣體排凈，或撤換損壞密封，對系統(tǒng)流量以及壓力進行調(diào)試。確保正常；第二，防扭設(shè)施失靈。原因在于防扭油缸失去了固定或徹底損壞，防扭油管出現(xiàn)外泄等?？蓪Ψ琅ぴO(shè)備進行固定，同時對防扭油缸以及防扭油管進行故障排查并替換新產(chǎn)品；第三，推進撐鞋發(fā)生變形。原因在于推進撐鞋壞掉了水封，或萬向軸嚴(yán)重磨損，或撐鞋因嚴(yán)重磨損而變形?？蓪涡瑝|、萬向軸承以及水封進行以舊換新；②液壓閥組。該液壓閥組的組成部分包括溢流閥、換向閥、單向閥、比例調(diào)速閥以及電磁線圈，它有如下幾種常見故障類型：第一，溢流閥損壞引發(fā)系統(tǒng)壓力不正常。原因在于調(diào)節(jié)壓力部位螺釘松動導(dǎo)致系統(tǒng)壓力忽大忽小，或主閥芯堵住了阻尼孔，系統(tǒng)油壓失去調(diào)控能力，或者先導(dǎo)閥調(diào)整彈簧失效?？蓪ο到y(tǒng)進行調(diào)壓，緊固調(diào)節(jié)螺釘，沖凈阻尼孔，閥芯以及調(diào)整彈簧以舊換新等；第二，比例調(diào)速閥發(fā)生故障引發(fā)油缸出現(xiàn)不正常伸縮速率。原因在于液壓油渾濁，導(dǎo)致主閥芯不能靈活滑動，進而促使流量出現(xiàn)異常，或主閥芯堵住了阻尼孔，系統(tǒng)流量失去調(diào)節(jié)能力。處理方式為清洗閥芯、換裝新液壓油或閥芯、更換液壓油濾芯；第三，電磁線圈發(fā)生故障引起閥芯不做動作。原因在于電磁線圈已經(jīng)燒毀，或者線路發(fā)生了故障?？蓪﹄姶啪€圈進行替換。也可排查線路故障并處理；第四，閥塊“O”形圈損壞進而漏油。原因在于“O”形圈安裝作業(yè)質(zhì)量不達標(biāo)，技術(shù)不規(guī)范，或“O”形圈因過度擠壓發(fā)生泄漏，或在高壓作用下發(fā)生變形損壞?？刹鹦稉p壞O形圈，規(guī)范化安裝新的專業(yè)適用的O形圈[3]。

3 盾構(gòu)設(shè)備的全生命周期管理

3.1 對盾構(gòu)設(shè)備實施定期結(jié)合日常形式的強化維修保養(yǎng)

盾構(gòu)設(shè)備主要在隧道掘進作業(yè)中使用，由于工作環(huán)境惡劣，施工條件不良，故障發(fā)生率較高，這就要求相關(guān)人員對盾構(gòu)設(shè)備強化日常維保，提前規(guī)劃編制條理清晰且細致周到的維保計劃，確保盾構(gòu)設(shè)備的正常運行。管理人員應(yīng)遵循制度條令，強化盾構(gòu)設(shè)備的日常巡檢，形成例行制度，尤其是施工過程急需的盾構(gòu)設(shè)備，需要重點強化日常巡檢。盾構(gòu)設(shè)備包括多種關(guān)鍵組成部分，包括供電系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)以及機械裝備等，它們都是電氣設(shè)備，作業(yè)人員要加大維保力度，排查供電系統(tǒng)有無潛在的斷路或者短路等故障風(fēng)險，排查機械裝備的運行狀況。分析有無造成停機的潛在隱患，排查液壓系統(tǒng)潛在的故障風(fēng)險等。盾構(gòu)設(shè)備的日常維保要達到理想成效，工作模式可選擇日常維保結(jié)合定期維保的方式綜合進行。第一，定期維保就是全面排查盾構(gòu)設(shè)備潛在的故障風(fēng)險，如果察覺故障隱患須立即排除；第二日常維保。就是盾構(gòu)設(shè)備全身實施簡單維保，提高盾構(gòu)設(shè)備利用率，保證正常運行。盾構(gòu)設(shè)備的日常維保要求每天堅持不斷，其間須檢查設(shè)備清潔工作的必要性，對電纜進行全面檢查，排查破損或磨損嚴(yán)重的點位，檢查電氣柜的關(guān)閉程度，清潔空調(diào)設(shè)施的必要性等；定期維保需要對全部安全措施以及緊急制動措施，排查其質(zhì)量隱患和性能指標(biāo)。

4 TPM管理應(yīng)用于盾構(gòu)設(shè)備管理

4.1 成立TPM專職管理小組

TPM管理是一種系統(tǒng)化的管理模式，它要求有關(guān)方面為TPM管理的運作構(gòu)建分層管理組織，成立專職辦公室推動貫徹落實進程，是項目部直屬機構(gòu)。盾構(gòu)掘進作業(yè)任務(wù)也由勞務(wù)外包的運作模式，轉(zhuǎn)變?yōu)槟壳暗腡PM管理小組負(fù)責(zé)運行，小組正副組長負(fù)責(zé)聘任專職操作手。正組長負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)組織人員配置以及盾構(gòu)作業(yè)執(zhí)行情況，副組長負(fù)責(zé)具體的作業(yè)任務(wù)安置規(guī)劃以及設(shè)備的日常維保，機械總工負(fù)責(zé)向技術(shù)人員實施技術(shù)、安全以及時間等方面的交底，在統(tǒng)一組織安排下保證盾構(gòu)施工以及設(shè)備運行有條不紊地高效推進[4]。

4.2 TPM小組自主活動

①5S活動，優(yōu)化施工現(xiàn)場工況。5S具體是指5個具體項目，即整理、素養(yǎng)、整頓、清掃以及清潔，分區(qū)總管帶動成員悉數(shù)參加，目的是優(yōu)化工作環(huán)境，全員提高素養(yǎng)以及保障設(shè)備狀態(tài)正常等。第一。整理。盾構(gòu)作業(yè)現(xiàn)場劃分多個區(qū)域，學(xué)習(xí)區(qū)負(fù)責(zé)實現(xiàn)信息溝通與共享；休息區(qū)設(shè)置包括飲水機、座椅以及儲物箱等必要設(shè)施；材料區(qū)分門別類堆放施工材料；設(shè)備區(qū)統(tǒng)一保管設(shè)備維修所需零件及專用工具；廢料區(qū)負(fù)責(zé)對廢舊的配件以及物料收集處理；第二，整頓。物料儲存須定位且定量，這些物料包括工具、鋼軌、油料以及軌枕等，按照數(shù)量規(guī)定整齊有序擺放，不僅方便查找。而且降低損失率；第三，清掃。盾構(gòu)機、施工材料以及作業(yè)現(xiàn)場要徹底打掃，不得殘存油污或雜質(zhì)，運送及儲存砂漿的設(shè)施要清理干凈，管理員全部監(jiān)管，每班機械操作手班后須打掃自己負(fù)責(zé)的機械及工具；第四，清潔。對上述幾個步驟取得的成果予以維護，保證環(huán)境干凈舒爽，避免設(shè)備清理用時過長；第五，素養(yǎng)。工作習(xí)慣要認(rèn)真負(fù)責(zé)，設(shè)備及環(huán)境整潔有序。舉例來說，皮帶機攜帶大量泥垢，對現(xiàn)場清潔不利，須就渣土改良、操作過程、優(yōu)化設(shè)備以及安全防護等入手，全員行動，實現(xiàn)自主保全；②日常點檢以及維保落實區(qū)域責(zé)任制。第一，全區(qū)落實日常巡檢和點檢。操作手班前每日查看負(fù)責(zé)區(qū)，通過簡單用具對設(shè)備實施清掃、調(diào)試、保養(yǎng)以及緊固等，強化薄弱環(huán)節(jié)以及關(guān)鍵局部巡檢力度。組長負(fù)責(zé)對盾構(gòu)設(shè)備及現(xiàn)場開展日常巡檢；第二，設(shè)備定期維保，停機間隙也要落實強制性保養(yǎng)。日常點檢保養(yǎng)要持續(xù)進行，由兩名專職保養(yǎng)工負(fù)責(zé)全面維保盾構(gòu)設(shè)施并記錄，就設(shè)備實況給出具體維保具體規(guī)劃。停工期以及停機間隙，副組長召集維保人員，聯(lián)合操作手對設(shè)備進行全方位維保。重點維保日常易遺漏部位，促使設(shè)備始終處于良好運行狀態(tài)，加快工程建設(shè)；第三，設(shè)備維保及故障總結(jié)全員參與。這是TPM管理模式的特色之一，它打破了操作手與維修員的職責(zé)分工界限，強調(diào)全員參與，要求人人掌握機械操作維保要領(lǐng)，促進維修作業(yè)及時準(zhǔn)確排查處理故障，避免類似錯誤重復(fù)出現(xiàn)。故障總結(jié)及成因排查可以幫助作業(yè)人員明晰故障來源，是違規(guī)操作還是條件不夠。是舊病復(fù)發(fā)還是設(shè)計及能力缺陷，以及改進狀況如何等。

5 結(jié)束語

隨著隧道工程施工項目不斷增多，盾構(gòu)施工設(shè)備管理逐漸成為隧道施工企業(yè)關(guān)注與重視的重要問題，因為盾構(gòu)機械設(shè)備具有高投入、復(fù)雜性及科技水平高等特點，一旦出現(xiàn)設(shè)備故障，會造成經(jīng)濟損失、施工延誤及安全事故等諸多不良后果，因此上文從盾構(gòu)設(shè)備的各部位故障及檢修措施入手，探討了盾構(gòu)施工設(shè)備全生命周期管理具體實施，以供參考。