地鐵隧道盾構機常見故障及處理方法

吳竟營

（中鐵十九局集團軌道交通工程有限公司，北京 101300）

0 引言

地鐵建設給人們的出行和社會經濟發展帶來非常便利的條件，在城市化建設的過程中，地鐵建設的數量不斷增多。在地鐵工程中，隧道挖掘是非常關鍵的環節，在此環節的施工中，使用較為廣泛的、技術成熟度比較高的是盾構機。盾構機具有成本低、噪聲小、效率高等比較明顯的優勢，在很多建設工程項目中被廣泛應用。應用最為頻繁的主要是地鐵隧道工程，盾構機在開挖施工中起到了至關重要的作用。地鐵本身是建設在地下隧道中，工程基礎和關鍵步驟是隧道開挖工作，盾構機則起到關鍵性的作用。但是在實際的隧道施工過程中，由于不同因素的作用，盾構機會出現一些常見故障，需要施工企業對盾構機的日常使用進行必要的維修和保養。維修人員需要了解和掌握盾構機的原理、結構和性能，了解其存在的常見故障，并進行日常維護，確保盾構機的正常使用。

1 盾構機原理及類型

1.1 盾構機原理

盾構機通過設備中的盾構當作地鐵隧道開挖中的暫時性支撐，利用拼裝管片進行固定，之后重復此動作，持續到地鐵隧道挖掘工作完成。實際施工中，在地鐵隧道的某階段的一端修建出豎井，將盾構機的施工主體、配件等放入井中，在預定的場地將設備組裝完成，并進行設備調試。

1.2 盾構機主要類型

盾構機屬于利用盾構技術進行地鐵隧道挖掘的高科技施工設備，該設備在施工中具有比較好的功能，如開挖后的渣土運轉、隧道掘進、襯砌支護等，最大特點是可以一次性開挖成型。盾構機采用的盾構技術成熟度比較高，應用在我國的很多工程建設現場，逐漸發展為全自動化設備，同時解決了復雜地下環境的施工難題。

目前我國的地鐵隧道工程中，使用比較頻繁的盾構機有兩種：①泥水式盾構機，在具有一定壓力的泥漿中進行穩定和支撐，進而進行開挖，其結構組成為旋轉刀盤、水力射流、臂刀頭等，開挖下的泥土轉變為泥漿，由泥漿泵實現運送；②土壓式盾構機，利用泥土料作為穩定的開挖面，依據需要在土中加入泡沫來改善土質結構，為了確保設備內部和外部的土壓平衡，需要應用刀盤后隔板和開挖面間形成一個泥土室，通過刀盤旋轉來挖掘土料，開挖下來的土料經過螺旋輸料器運出。以土壓式盾構機常見故障進行分析和探討，并提出了處理此類故障的方法。

2 地鐵隧道盾構機常見故障

2.1 刀盤故障

在盾構機應用的施工項目中，最為常見的故障是刀盤故障，一般有兩個類型。

（1）泡沫孔被堵塞。一般集中在兩個位置上：①刀盤牛腿附近的泡沫管，這個位置的泡沫管以彎曲狀況分布，部分設備無法用于此處的疏通工作，出現故障也很難拆卸；②刀盤面板位置上的泡沫管，這個位置的泡沫管會由于單向閥閥片的耐磨度較低而出現堵塞，對于抵擋土渣的作用較小，因為土倉較高，導致工作中的泡沫孔被堵住。維修人員在安裝旋轉接頭的操作上需要很長時間，若沒有在疏通之前將其拆卸，會導致損壞，并會重新堵住已疏通的管路。

（2）立柱焊縫開裂。開裂的位置在刀盤和主軸連接的立柱，維修人員焊接過程中常會出現焊接裂紋。裂紋表現為較高的連續性，主要沿立柱焊接處出現環形裂紋，裂紋長度較長、寬度較大，存在較大分叉。這種情況下必須及時修理，確保盾構機可以正常、安全地運行。

2.2 推進系統故障

壓土式盾構機的推進系統作用于隧道的掘進環節，確保盾構機在穩定土壓的情況下進行掘進，能夠高效抵擋住土層的阻力，使掘進更加順利。盾構機推進系統的組成部分，主要包括千斤頂、橫壓變量、推進油缸和相關控制監測部件等。盾構機推進系統有多重故障成因，包括盾構機施工的周邊環境、盾構機其他部件的小故障和問題。由于盾構機推進系統中各個部件相互作用，一旦出現故障，比較難以確定是哪個部分存在問題。在實際工程施工中，盾構機推進系統方面常出現的故障有兩個方面。

（1）壓力出現問題。盾構機的推進系統在液壓管路的設計中留有較多的壓力測量點，以測量關鍵點的壓力值，當盾構機的推進系統出現問題時，測量到的壓力值會呈現系統錯誤。

（2）流量出現問題。盾構機的推進系統依賴于液壓油的流動來驅動液壓子系統，液壓油流入系統的各個部件中，進行形成一定規律。如果盾構機的推進出現問題，則會帶來流量上的問題，影響到盾構機推進系統的正常運行。

3 地鐵隧道盾構機常見故障處理方法

在地鐵隧道施工中，盾構機應用的頻率較高，由于環境、人工操作等方面的因素，出現一些常見故障，包括盾構機的刀盤問題、盾構機的推進系統問題等，針對這兩個方面存在的問題，提出針對性的處理方式。

3.1 刀盤故障處理方法

在刀盤故障方面，主要存在兩部分問題。

（1）泡沫孔被堵塞的處理方法。因為盾構機設備設計的原因，盾構機使用過程中出現泡沫孔堵塞的情況，在疏通上存在一定困難，依照施工的具體環境合理選擇處理方法。如果工程的周邊環境較好，可以將刀盤上的接頭直接拆下，利用管道疏通機、高壓水機等設備機械，將其從旋轉接頭的位置進行泡沫管的疏通，可獲得明顯效果。但是在隧道掘進施工中，泡沫孔可能會再次堵塞，這主要因為設備的設計上存在不足，不能夠僅靠維修來徹底根治，需要優化設計盾構機泡沫管，從源頭上解決此類故障。提高操作人員的操作水平和技巧也可以改善此情況，施工企業需要對盾構機設備的操作人員進行更加專業的培訓，以避免出現人為操作失誤導致的機械設備故障。

（2）立柱焊縫開裂的處理方法。利用氣刨將具有裂紋的焊縫刨去，根據裂紋的實際情況和連接部件的大小，確定開坡口的尺寸，并選擇合理的焊接技術。如果出現立柱焊接裂紋，維修人員需要利用焊條慢慢將開裂的縫隙填補完成，確保立柱焊接的質量。裂紋出現得比較寬的情況下，維修人員可以將刀盤轉到更加合理的位置，以有利于維修人員進行維修操作，不僅可以減少焊接困難，也可以有效確保焊接質量，增強設備維修的效率。

3.2 推進系統故障處理方法

盾構機的推進系統出現問題時，需要控制好推進的偏移量，降低盾構機掘進中出現不穩定的情況，有效控制掘進過量等情況，確保盾構機的開挖面比較穩定。檢修人員需要及時反饋設備工作時所形成的曲線，隨實際情況進行調整和改善，確保掘進參數的合理性，有效控制土體移動和地面沉降等問題。檢修人員需要在盾構機掘進施工過程中，控制油缸的速度，將其控制在合理范圍內。尤其需要對推進系統進行定期檢查，確保盾構機推進系統可以順利施工，降低出現故障的概率。

4 結束語

在地鐵隧道施工中，盾構機的使用較多，可以較快完成隧道施工作業，加快地鐵施工進程。但是盾構機的發展還處于初級階段，需要檢修人員掌握盾構機常見故障和應對方法，以延長盾構機的使用壽命，提高地鐵隧道施工效率。