地鐵盾構(gòu)施工設(shè)備管理及維保技術(shù)

隋曉慧

【摘 要】地鐵盾構(gòu)機(jī)刀具配置、維修和管理是盾構(gòu)施工設(shè)備管理的重要內(nèi)容。針對不同的地質(zhì)，盾構(gòu)機(jī)的使用壽命、切削效果、出土狀況和掘進(jìn)速度、施工進(jìn)度都會(huì)受到直接的影響。盾構(gòu)機(jī)刀盤的特點(diǎn)和刀具布局以及分類；提出刀盤選型和刀具配備方式、維修、盾構(gòu)施工掘進(jìn)中刀具的管理。結(jié)合地鐵盾構(gòu)施工實(shí)例，闡述刀具的配置情況、失效形式和維修。

【關(guān)鍵詞】地鐵盾構(gòu)機(jī)；維修；管理

前言

盾構(gòu)機(jī)施工中往往遇到各種復(fù)雜的地層，特別是的地層復(fù)雜，決定了盾構(gòu)機(jī)刀盤的配置及刀具的選用將非常關(guān)鍵，直接影響到刀具使用的壽命。因此，不同地層將選用不同的刀具，軟土地層只需配置切削型刀具，砂卵石地層及礫質(zhì)黏土層除配置切刀外，還需配置先行刀，風(fēng)化巖及軟硬不均地層除配置切削型刀具外，還需配置先行刀、滾刀，全斷面巖層只需要配置滾刀。

一、盾構(gòu)法施工中存在的風(fēng)險(xiǎn)及不足

盾構(gòu)法施工具有較高的安全性，在明確盾構(gòu)法施工中存在的風(fēng)險(xiǎn)及不足的前提下，往往可以更好地優(yōu)化盾構(gòu)技術(shù)。盾構(gòu)法施工中最主要的風(fēng)險(xiǎn)之一是環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)因素，要在明確環(huán)境條件的基礎(chǔ)上掌握施工現(xiàn)場的地質(zhì)條件、覆土層厚度、上覆土層范圍內(nèi)的地下結(jié)構(gòu)以及地面結(jié)構(gòu)等信息，從而進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，例如，土壓力、推力、推進(jìn)速度、注漿量等，如果施工中無法正確把握環(huán)境地質(zhì)因素，會(huì)給盾構(gòu)施工造成一定的安全風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)相關(guān)調(diào)查統(tǒng)計(jì)資料顯示，在地鐵施工安全事故中，由于施工工藝和技術(shù)方面的原因造成的安全事故約占事故總數(shù)的65.8%，其中主要原因是由于沒能有效防止地下水滲漏以及其他一些不可預(yù)見的因素。而由于安全防護(hù)措施不當(dāng)造成的事故約占事故總數(shù)的34.2%，其中主要原因是機(jī)械設(shè)備方面造成的事故。另外，小半徑曲線隧道施工對技術(shù)水平要求相對較高，對隧道線型的控制難度也往往較大，施工過程中很容易出現(xiàn)質(zhì)量問題。除此之外，在盾構(gòu)法施工過程中，較常見的還有地表沉降問題，因?yàn)榈乇沓两惮F(xiàn)象不能完全避免，因此，需要將地表沉降量控制在一定范圍內(nèi)，如何對隧道施工上方一定范圍內(nèi)的地表沉降進(jìn)行有效控制是地鐵盾構(gòu)施工安全風(fēng)險(xiǎn)管理過程中需要重點(diǎn)攻克的難題。

二、優(yōu)化地鐵盾構(gòu)施工的安全風(fēng)險(xiǎn)管理措施

（一）針對盾構(gòu)施工風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行合理性規(guī)避

盾構(gòu)施工的主要風(fēng)險(xiǎn)包括：地質(zhì)與盾構(gòu)選型的風(fēng)險(xiǎn)、盾構(gòu)組裝與調(diào)試風(fēng)險(xiǎn)、盾構(gòu)始發(fā)與到達(dá)作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)、盾構(gòu)掘進(jìn)施工的風(fēng)險(xiǎn)、特殊地段盾構(gòu)施工風(fēng)險(xiǎn)、盾構(gòu)設(shè)備維護(hù)與保養(yǎng)的風(fēng)險(xiǎn)。這些都是盾構(gòu)施工中主要存在的安全風(fēng)險(xiǎn)，在明確盾構(gòu)施工風(fēng)險(xiǎn)的前提下，有針對性地進(jìn)行合理控制與合理性規(guī)避，可以推動(dòng)盾構(gòu)安全施工。例如，針對盾構(gòu)始發(fā)風(fēng)險(xiǎn)，可以進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新與管理方法的改進(jìn)，利用盾構(gòu)到達(dá)接受鋼套筒、上下重疊隧道施工技術(shù)等促進(jìn)盾構(gòu)的平衡始發(fā)，實(shí)現(xiàn)施工風(fēng)險(xiǎn)的有效規(guī)避。施工部門需要在明確盾構(gòu)施工技術(shù)的不足以及存在問題的基礎(chǔ)上，吸取地鐵盾構(gòu)施工安全事故的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，加強(qiáng)對盾構(gòu)施工中主要參數(shù)、盾構(gòu)姿態(tài)、盾構(gòu)施工材料消耗、沉降數(shù)據(jù)累計(jì)等方面的有效監(jiān)測，以提高安全風(fēng)險(xiǎn)管理能力，實(shí)現(xiàn)全過程的施工管理[1]。

（二）點(diǎn)檢與巡檢

點(diǎn)檢和巡檢的主要對象就是盾構(gòu)機(jī)的上百個(gè)點(diǎn)位，這樣才能夠?qū)υO(shè)備進(jìn)行全范圍的監(jiān)控觀察，能最快速度的發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在的危害和故障，從而采用相應(yīng)的處理方法進(jìn)行及時(shí)的處理，在萌芽狀態(tài)就將故障消除，有效的降低了設(shè)備事故的發(fā)生率。點(diǎn)檢與巡檢制度的建立，需要從選人、選點(diǎn)、選時(shí)、選標(biāo)、選項(xiàng)和選法這六個(gè)方面進(jìn)行，其中選人就是對會(huì)參加施工的現(xiàn)場人員挑選出來，其中有關(guān)于機(jī)械、液壓、電氣方面的工程師和相關(guān)的操作人員，要對他們所管轄設(shè)備的職責(zé)范圍進(jìn)行確定；在盾構(gòu)機(jī)設(shè)備上進(jìn)行維修保養(yǎng)重點(diǎn)的部位的確定選點(diǎn)；選時(shí)則是進(jìn)行維修保養(yǎng)的項(xiàng)目實(shí)施周期與實(shí)施時(shí)間的排定；選標(biāo)則是指聯(lián)系每一處的每一中具體實(shí)施內(nèi)容，嚴(yán)格相應(yīng)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)的確定；選項(xiàng)就則是結(jié)合確定部位的具體特征，聯(lián)系設(shè)備的真實(shí)狀況，使一定要進(jìn)行的若干項(xiàng)維保項(xiàng)目進(jìn)行選擇；最后一個(gè)就是選法，即確保每一項(xiàng)操作都有確定的工具、方法和輔助材料等[2]。

（三）提升盾構(gòu)技術(shù)的安全性

在地鐵盾構(gòu)施工過程中，還可以從施工技術(shù)著手，提高盾構(gòu)技術(shù)和地鐵建設(shè)的安全性。盾構(gòu)機(jī)有3大核心技術(shù)，分別是自動(dòng)控制技術(shù)、液壓技術(shù)和密封技術(shù)。盾構(gòu)機(jī)的3大核心部件包括刀盤、管片拼裝機(jī)及螺旋輸送機(jī)。要提升盾構(gòu)技術(shù)的安全性，需要從技術(shù)掌握、部件配備等方面進(jìn)行優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)盾構(gòu)技術(shù)的有效應(yīng)用。以盾構(gòu)的開倉作業(yè)環(huán)節(jié)為例，在盾構(gòu)開倉作業(yè)過程中，除了需要有明確的安全施工方案，還要做好施工人員的培訓(xùn)工作；開倉前，盾構(gòu)機(jī)要在檢查無誤的情況下，保證其氣壓系統(tǒng)以及氣密性都符合施工的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，并且停在地層自穩(wěn)性較好的地段。盾構(gòu)機(jī)在施工過程中，在后方的3～10環(huán)的范圍內(nèi)成型隧道管片、其中盾位置應(yīng)利用雙液漿打止水環(huán)箍[3]。

（四）明確設(shè)備管理人員職責(zé)標(biāo)準(zhǔn)

設(shè)備管理這項(xiàng)工作是屬于全員性質(zhì)的，其分工也是非常明確的，必須根據(jù)各個(gè)崗位的具體職責(zé)進(jìn)行劃分。設(shè)備主管人員必須對每一套設(shè)備的性能進(jìn)行全面的掌握，對于那些比較重要的設(shè)備一定要提前盡心預(yù)警預(yù)報(bào)。各隊(duì)的隊(duì)長要對各臺設(shè)備的基本情況進(jìn)行全面的掌握和了解，確保將管理和指導(dǎo)工作做好，還要定期的召開設(shè)備管理與檢查會(huì)議，及時(shí)的進(jìn)行工作制度與措施的制定[4]。

（五）優(yōu)化管理手段，實(shí)現(xiàn)信息化管理

為了進(jìn)一步提高地鐵施工安全風(fēng)險(xiǎn)管理能力，要優(yōu)化管理手段，實(shí)現(xiàn)信息化的管理目標(biāo)，可以借鑒“北京盾構(gòu)施工實(shí)時(shí)管理系統(tǒng)”這一管理形式，有效使用系統(tǒng)平臺進(jìn)行盾構(gòu)狀態(tài)監(jiān)控，監(jiān)控范圍可以達(dá)到85%，不僅可以分析盾構(gòu)施工的全過程及其可能存在的風(fēng)險(xiǎn)，還能根據(jù)盾構(gòu)的施工進(jìn)度及其成本核算進(jìn)行分析，實(shí)時(shí)掌握施工情況。其次，利用信息技術(shù)系統(tǒng)平臺還能將盾構(gòu)施工過程與地面沉降監(jiān)測控制系統(tǒng)相結(jié)合，這也是目前我國在地鐵盾構(gòu)施工安全風(fēng)險(xiǎn)管理中應(yīng)用的最新技術(shù)。但是，在信息化管理的過程中，仍存在技術(shù)難題，例如，“盾構(gòu)施工實(shí)施管理系統(tǒng)”無法有效監(jiān)測盾構(gòu)的始發(fā)動(dòng)作與到達(dá)動(dòng)作，因此，還需要額外針對這兩部分進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)管理，以避免安全風(fēng)險(xiǎn)事故的發(fā)生。以“地鐵元通站”為例，因?yàn)榈罔F元通站的施工環(huán)境及地質(zhì)條件相對復(fù)雜，在選擇到達(dá)井設(shè)計(jì)方案的過程中，沒有選擇端頭加固方法，并且水平探孔偏少，由于對始發(fā)動(dòng)作環(huán)節(jié)的忽視，管理人員沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)水平探孔出現(xiàn)少量的流水以及涌砂，導(dǎo)致盾構(gòu)進(jìn)入達(dá)到井拆除結(jié)構(gòu)時(shí)，整體結(jié)構(gòu)崩潰，盾構(gòu)全部被埋，沉降現(xiàn)象嚴(yán)重。因此，在優(yōu)化管理方法的過程中，除了要實(shí)現(xiàn)信息化管理，還要針對信息化管理中不能覆蓋的部分進(jìn)行改進(jìn)，確保安全風(fēng)險(xiǎn)管理覆蓋盾構(gòu)施工的全過程。

（六）設(shè)備運(yùn)行動(dòng)態(tài)管理制度

系統(tǒng)設(shè)備的巡檢標(biāo)準(zhǔn)也要進(jìn)行建立和健全，管理部門要根據(jù)設(shè)備的機(jī)構(gòu)和運(yùn)行方式將每一臺設(shè)備的具體檢查部位、需要檢查的內(nèi)容、正常運(yùn)行的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行確定，并結(jié)合具體的運(yùn)行特點(diǎn)，針對設(shè)備的每一個(gè)巡檢點(diǎn)進(jìn)行明確的檢查周期的確定。還要進(jìn)行巡檢保證體系的建立和健全。操作設(shè)備的每一個(gè)工作人員都要針對本崗位使用的設(shè)備的所有巡檢點(diǎn)認(rèn)真進(jìn)行檢查，專業(yè)的維修人員還要將重點(diǎn)設(shè)備的巡檢任務(wù)承擔(dān)起來。

總結(jié)

在目前的盾構(gòu)施工過程中，還存在很多施工風(fēng)險(xiǎn)，因此，施工單位需要在細(xì)化風(fēng)險(xiǎn)的過程中，通過優(yōu)化管理手段、實(shí)現(xiàn)信息化管理、提升盾構(gòu)技術(shù)的安全性，加強(qiáng)對地鐵盾構(gòu)施工的安全管理與安全監(jiān)測，避免出現(xiàn)盾構(gòu)施工的安全事故，以完善的安全風(fēng)險(xiǎn)管理促進(jìn)地鐵建設(shè)的有序進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]李敦峰.地鐵盾構(gòu)施工設(shè)備管理及維保技術(shù)[J].建材與裝飾，2019（03）：252-253.

[2]王凱龍，周默.淺談盾構(gòu)施工安全管理[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2018（09）：188+190.

[3]胡龍光.地鐵盾構(gòu)施工設(shè)備管理及維保技術(shù)[J].工程技術(shù)研究，2018（09）：168-169.

[4]于坤.地鐵盾構(gòu)施工風(fēng)險(xiǎn)管理[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2017（27）：66-67.

（作者單位：中國電建市政建設(shè)集團(tuán)有限公司）