淺談土壓平衡盾構(gòu)維護(hù)保養(yǎng)管理

張士民/ZHANG Shi-min

（中鐵隧道局集團(tuán)二處有限公司，河北 三河 065201）

隨著城市化進(jìn)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(jīng)濟(jì)和社會(huì)的進(jìn)一步發(fā)展。根據(jù)國(guó)家基本經(jīng)濟(jì)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(shè)成為城市空間開發(fā)的重點(diǎn)。

隨著盾構(gòu)法隧道施工技術(shù)在設(shè)計(jì)理念、施工方法和設(shè)備設(shè)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(dǎo)技術(shù)，越來(lái)越受到建設(shè)單位和施工企業(yè)的重視。

為了保證盾構(gòu)施工工序的正常有序進(jìn)行，盾構(gòu)設(shè)備的良好運(yùn)行 ，必須做好盾構(gòu)的維護(hù)保養(yǎng)工作，尤其是特殊狀況下的盾構(gòu)設(shè)備維保管理。

1 盾構(gòu)維護(hù)保養(yǎng)制度

1）設(shè)備完好標(biāo)準(zhǔn) 設(shè)備完好的標(biāo)準(zhǔn)包括：設(shè)備性能標(biāo)準(zhǔn)，即設(shè)備性能良好，精度或設(shè)備輸出滿足使用要求；結(jié)構(gòu)狀況標(biāo)準(zhǔn)：即設(shè)備的外觀、操縱及傳動(dòng)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(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

2）盾構(gòu)維修保養(yǎng)策劃 為了使用好、管理好盾構(gòu)，保證機(jī)況的良好性，設(shè)備完好率和利用率達(dá)到較高水平，盾構(gòu)的維護(hù)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(chǎng)實(shí)際信息反饋進(jìn)行不斷完善。通過對(duì)盾構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)操作、保養(yǎng)、維修、檢測(cè)以及各類信息的匯總分析，可以得到與盾構(gòu)管理相關(guān)的信息，如設(shè)備的實(shí)際精度信息、故障率信息、易損件損壞信息、設(shè)備的磨損信息等。通過這些信息分析，可以發(fā)現(xiàn)盾構(gòu)管理方面的不足，并針對(duì)性的制定糾正措施，解決問題，不斷提高盾構(gòu)管理水平。

3）盾構(gòu)維修保養(yǎng)管理 盾構(gòu)得維護(hù)保養(yǎng)按照“養(yǎng)修并重，預(yù)防為主”的原則，有計(jì)劃地對(duì)設(shè)備進(jìn)行技術(shù)保養(yǎng)，使設(shè)備保持整潔、潤(rùn)滑和安全。必須做到以下幾點(diǎn)：設(shè)備操作及維護(hù)保養(yǎng)落實(shí)到人，認(rèn)真執(zhí)行設(shè)備使用與維護(hù)相結(jié)合，做到“三好”，即管好、用好、修好；“四會(huì)”，即會(huì)使用、會(huì)保養(yǎng)、會(huì)檢查、會(huì)排除故障。①盾構(gòu)維護(hù)保養(yǎng)工作必須按照規(guī)范強(qiáng)制執(zhí)行，不得以任何借口停止維保工作；②堅(jiān)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(jìn)行保養(yǎng)工作時(shí)，一定按照設(shè)備的工作程序，在保證安全的前提下進(jìn)行，必要時(shí)要停機(jī)保養(yǎng)；⑤維修保養(yǎng)中需要更換的重要配件，應(yīng)達(dá)到原機(jī)的要求，不得降低標(biāo)準(zhǔn)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(zhǔn)，應(yīng)及時(shí)更換；⑦如需在盾構(gòu)上安裝、拆除、技術(shù)改造部件或系統(tǒng)時(shí)，必須經(jīng)過技術(shù)論證，并經(jīng)上一級(jí)有關(guān)部門研究批準(zhǔn)后方可實(shí)施，任何人不得隨意決定；⑧長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)，在盾構(gòu)啟動(dòng)前，應(yīng)對(duì)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(yīng)正常；⑨盾構(gòu)的運(yùn)轉(zhuǎn)，必須由專職的盾構(gòu)操作司機(jī)進(jìn)行，非操作人員嚴(yán)禁動(dòng)作，技術(shù)參數(shù)必須結(jié)合技術(shù)交底及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，杜絕盲目操作、野蠻操作；⑩盾構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中隨時(shí)注意設(shè)備的異常響聲及氣味，管道系統(tǒng)有無(wú)冒泡滴漏，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)修復(fù)，若出現(xiàn)重大故障，則必須停止推進(jìn)，將故障的詳細(xì)情況上報(bào)，待研究解決方案后推進(jìn)；！1保持盾構(gòu)的清潔衛(wèi)生，對(duì)管線及旋轉(zhuǎn)、行走部件經(jīng)常檢查、維護(hù)。

2 盾構(gòu)維護(hù)保養(yǎng)內(nèi)容

盾構(gòu)是集機(jī)、電、液為一體的科技含量非常高的施工設(shè)備，其包含電氣控制系統(tǒng)、主驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、推進(jìn)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(gè)部分出現(xiàn)故障，都可能致使盾構(gòu)不能正常推進(jìn)。

2.1 故障檢測(cè)

1)運(yùn)轉(zhuǎn)檢測(cè) 結(jié)合儀表，隨時(shí)注意設(shè)備的溫度、震動(dòng)、聲音、氣味、工作壓力、操作感覺等情況，發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)立即停機(jī)檢查，嚴(yán)重故障應(yīng)及時(shí)上報(bào)。

2）狀態(tài)檢測(cè) 依據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)的異常情況，逐項(xiàng)排查或利用儀器、儀表等進(jìn)行檢測(cè)。

3）故障診斷 盾構(gòu)上的零部件因磨損可能出現(xiàn)故障，故障一般來(lái)源兩個(gè)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(dòng)而功能未能實(shí)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(dòng)控制鍵，如測(cè)量?jī)x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(gòu)常規(guī)保養(yǎng)

盾構(gòu)的液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)及其他系統(tǒng)，安排專人定時(shí)進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)工作。下面簡(jiǎn)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(shí)加注液壓油；每天檢查油缸、油泵、馬達(dá)、液壓閥及管路，發(fā)現(xiàn)滲漏或其他異常情況及時(shí)解決；經(jīng)常監(jiān)聽泵的工作聲音，發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)及時(shí)停機(jī)檢查；經(jīng)常檢查泵、馬達(dá)和油箱的溫度，發(fā)現(xiàn)異常要及時(shí)檢查處理；經(jīng)常檢查冷卻器的冷卻水進(jìn)/出水口的溫度和油液的溫度，必要時(shí)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(zhì)，若油質(zhì)不符合要求須及時(shí)更換新油。

2）電氣系統(tǒng) 檢查高壓電纜有無(wú)破損及鋪設(shè)范圍內(nèi)有無(wú)造成損壞的因素；高壓電纜的耐壓試驗(yàn)和絕緣試驗(yàn)；變壓器運(yùn)行聲音及是否有油漬滲出；檢查變壓器和各配電柜內(nèi)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(hù)和短路保護(hù)是否正常；檢查配電柜內(nèi)溫度是否正常，冷卻系統(tǒng)工作是否正常；定期檢查開關(guān)、電磁接觸器觸點(diǎn)的灼傷、磨損及生銹腐蝕情況，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)修理或更換；必須保證電器設(shè)備、電纜外觀的完整性，經(jīng)常檢查其有無(wú)損傷；隨時(shí)檢查電動(dòng)機(jī)，不得有過熱或異常響聲等情況；定期檢查各儀表的現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)；檢查PLC插板是否松動(dòng)，接線端子情況；檢查傳感器情況等。

3 特殊狀況下盾構(gòu)的維護(hù)保養(yǎng)

3.1 盾構(gòu)始發(fā)前維修保養(yǎng)

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

1）刀盤的檢查 始發(fā)前，根據(jù)實(shí)際地質(zhì)情況，檢查刀盤上配置的刀具是否適合當(dāng)下地層的掘進(jìn)，檢查刀具的數(shù)量及磨損情況，若發(fā)現(xiàn)刀具磨損或損壞，及時(shí)更換新的刀具，并保證更換質(zhì)量。檢查刀盤外緣與磨損較多的部位，堆焊的耐磨網(wǎng)格情況，重點(diǎn)是刀盤外緣、刀盤中心及螺旋機(jī)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(shí)，分3次拉拔螺栓，以保護(hù)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(hù)帽，并用圓鋼將其連在一起，以防止脫落。

2）刀盤與土倉(cāng)壁泡沫及膨潤(rùn)土孔 土壓盾構(gòu)施工時(shí)，泡沫及膨潤(rùn)土的作用是對(duì)開挖面或螺機(jī)中的土壤進(jìn)行改良處理，順利出渣。刀盤前面的添加劑主入口設(shè)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(jīng)失效，則更換；試驗(yàn)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(zhì)條件，使之適應(yīng)盾構(gòu)掘進(jìn)。為了保證孔不會(huì)堵塞，并在使用時(shí)順利打通，必須對(duì)其進(jìn)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(gòu)的同步注漿，一般是在盾尾進(jìn)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(jīng)被泥沙反壓進(jìn)去堵塞了；若處理不當(dāng)，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(hù)，但使用時(shí)卻已經(jīng)堵塞了，而且通起來(lái)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(jìn)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(jié)性能突出的手涂油脂來(lái)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(shí)必須均勻、飽和，并避免將鋼絲折斷，保證每1m長(zhǎng)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(jīng)常漏水漏漿，給施工帶來(lái)非常大的麻煩及危險(xiǎn)。

3.2 小半徑轉(zhuǎn)彎時(shí)盾構(gòu)的維護(hù)保養(yǎng)

1）拖車軌道 地鐵盾構(gòu)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(jī)車軌枕卡住，沒有硬連接。這種方法在小半徑轉(zhuǎn)彎時(shí)存在著一定的風(fēng)險(xiǎn)。解決方法是，盾構(gòu)在曲線段掘進(jìn)時(shí)，隨時(shí)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(shí)調(diào)整，若情況比較嚴(yán)重，必須停機(jī)，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(jìn)而引起嚴(yán)重的后果。

2）皮帶的維護(hù) 土壓平衡盾構(gòu)采用皮帶機(jī)出渣運(yùn)輸系統(tǒng)，直線段掘進(jìn)時(shí)皮帶機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常，曲線段掘進(jìn)時(shí)，尤其是小半徑轉(zhuǎn)彎，皮帶向內(nèi)側(cè)跑偏，造成掉渣和皮帶損壞，增加了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度和經(jīng)濟(jì)成本。因此，在曲線段掘進(jìn)，如何做好皮帶的防偏，做好維護(hù)保養(yǎng)，就成為盾構(gòu)正常掘進(jìn)的關(guān)鍵性因素之一。皮帶跑偏的主要原因是皮帶機(jī)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(jī)中心線垂直偏差較大，在掘進(jìn)過程中皮帶與隧道中線形成一定的偏角，造成曲線段內(nèi)側(cè)皮帶松弛，外側(cè)張緊，進(jìn)而引起皮帶向內(nèi)側(cè)跑偏。皮帶跑偏的解決方法如下：盾構(gòu)在曲線段掘進(jìn)時(shí)，解決皮帶跑偏的關(guān)鍵是保證皮帶機(jī)中心線與隧道曲線切線方向的一致性。皮帶自身的最小轉(zhuǎn)彎能力，在盾構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，制造廠已經(jīng)考慮了這種情況，在這里就不再累述。同時(shí)調(diào)節(jié)托輥安裝支撐角和支架傾角，將曲線內(nèi)側(cè)托輥稍向后調(diào)節(jié)和內(nèi)側(cè)皮帶略高于外側(cè)，并將5號(hào)拖車后面的手板葫蘆略微回收一點(diǎn)，使皮帶稍張緊。經(jīng)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(zhuǎn)動(dòng)，側(cè)向磨損，進(jìn)而損壞皮帶。

3）其他維護(hù) 拖車內(nèi)空間狹小，即使在直線段，電瓶機(jī)車行駛到拖車內(nèi)，兩邊的間隙都很小。小半徑轉(zhuǎn)彎時(shí)，由于彎道的影響，很可能出現(xiàn)電瓶機(jī)車與拖車或拖車上設(shè)備摩擦的情況。在曲線段掘進(jìn)，尤其是小半徑轉(zhuǎn)彎時(shí)，必須做好設(shè)備的維護(hù)：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(shè)逐漸跟上隧道轉(zhuǎn)彎趨勢(shì)。

3.3 過江過河前盾構(gòu)的維護(hù)保養(yǎng)

地鐵隧道的施工，很多時(shí)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(jī)對(duì)盾構(gòu)進(jìn)行全面的維護(hù)檢查，將所有故障及危險(xiǎn)源全部排除，保持設(shè)備的良好狀態(tài)。其中包括：整機(jī)各個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，不存在隱患；高壓開關(guān)柜分?jǐn)唷㈤]合實(shí)驗(yàn)，檢查其動(dòng)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(dá)是否有異常以及系統(tǒng)中濾油器等等。

通過停機(jī)前的掘進(jìn)狀況，判斷土壓傳感器是否良好，若發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)更換，以免傳感器失靈，不能正常顯示壓力，無(wú)法準(zhǔn)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(huì)失效，并在推進(jìn)時(shí)，經(jīng)常采用手動(dòng)模式注入油脂，管片拼裝時(shí)盡量居中，以防盾構(gòu)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(jié) 語(yǔ)

盾構(gòu)的維護(hù)保養(yǎng)，是持之以恒的事情，需要長(zhǎng)時(shí)間的積累，同時(shí)也需要把工作做到前頭。盾構(gòu)的維修保養(yǎng)不僅需要維保人員盡職盡責(zé)，同時(shí)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(gòu)的良好運(yùn)行。

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