浅谈土压平衡盾构维护保养管理

张士民/ZHANG Shi-min

（中铁隧道局集团二处有限公司，河北 三河 065201）

随着城市化进程的不断加快，由此引发的城市交通堵塞等诸多并发症逐渐显现，制约了经济和社会的进一步发展。根据国家基本经济战略，为解决城市交通压力，今后几年乃至几十年，地铁建设成为城市空间开发的重点。

随着盾构法隧道施工技术在设计理念、施工方法和设备设施方面的蓬勃发展，从而使其成为软弱地层中修筑隧道和管道等工程的主导技术，越来越受到建设单位和施工企业的重视。

为了保证盾构施工工序的正常有序进行，盾构设备的良好运行 ，必须做好盾构的维护保养工作，尤其是特殊状况下的盾构设备维保管理。

1 盾构维护保养制度

1）设备完好标准 设备完好的标准包括：设备性能标准，即设备性能良好，精度或设备输出满足使用要求；结构状况标准：即设备的外观、操纵及传动系统、液压、冷却系统、电气及仪表显示、流体等系统符合技术标准规定。

2）盾构维修保养策划 为了使用好、管理好盾构，保证机况的良好性，设备完好率和利用率达到较高水平，盾构的维护保养工作必须按照规章制度执行，规章制度的不足之处可通过现场实际信息反馈进行不断完善。通过对盾构现场操作、保养、维修、检测以及各类信息的汇总分析，可以得到与盾构管理相关的信息，如设备的实际精度信息、故障率信息、易损件损坏信息、设备的磨损信息等。通过这些信息分析，可以发现盾构管理方面的不足，并针对性的制定纠正措施，解决问题，不断提高盾构管理水平。

3）盾构维修保养管理 盾构得维护保养按照“养修并重，预防为主”的原则，有计划地对设备进行技术保养，使设备保持整洁、润滑和安全。必须做到以下几点：设备操作及维护保养落实到人，认真执行设备使用与维护相结合，做到“三好”，即管好、用好、修好；“四会”，即会使用、会保养、会检查、会排除故障。①盾构维护保养工作必须按照规范强制执行，不得以任何借口停止维保工作；②坚决禁止以修理代替保养工作；③保养程序合理，保养方法正确，保持过程有人监督；④进行保养工作时，一定按照设备的工作程序，在保证安全的前提下进行，必要时要停机保养；⑤维修保养中需要更换的重要配件，应达到原机的要求，不得降低标准使用；⑥指示性的传感器、安全阀、仪表、溢流阀等，如有损坏或失准，应及时更换；⑦如需在盾构上安装、拆除、技术改造部件或系统时，必须经过技术论证，并经上一级有关部门研究批准后方可实施，任何人不得随意决定；⑧长时间停机，在盾构启动前，应对各系统的初始状态注意检查，油路、水路、各阀门的开闭应正常；⑨盾构的运转，必须由专职的盾构操作司机进行，非操作人员严禁动作，技术参数必须结合技术交底及现场实际情况，杜绝盲目操作、野蛮操作；⑩盾构运转过程中随时注意设备的异常响声及气味，管道系统有无冒泡滴漏，发现问题及时修复，若出现重大故障，则必须停止推进，将故障的详细情况上报，待研究解决方案后推进；！1保持盾构的清洁卫生，对管线及旋转、行走部件经常检查、维护。

2 盾构维护保养内容

盾构是集机、电、液为一体的科技含量非常高的施工设备，其包含电气控制系统、主驱动系统、推进系统、管片拼装系统、同步注浆系统、泡沫系统、油脂系统、循环水系统、气体系统等各分系统，其中任何一个部分出现故障，都可能致使盾构不能正常推进。

2.1 故障检测

1)运转检测 结合仪表，随时注意设备的温度、震动、声音、气味、工作压力、操作感觉等情况，发现异常应立即停机检查，严重故障应及时上报。

2）状态检测 依据运转检测中发现的异常情况，逐项排查或利用仪器、仪表等进行检测。

3）故障诊断 盾构上的零部件因磨损可能出现故障，故障一般来源两个方面：液压系统；电气系统。若控制板上的控制元件已起动而功能未能实现，可检查液压系统和电子系统的连接从而确定故障原因。断开电气连接阀，然后起动控制键，如测量仪器显示电压或电流正确，则可初步确定故障为液压系统元件引起。

2.2 盾构常规保养

盾构的液压系统、电气系统及其他系统，安排专人定时进行维护保养工作。下面简要概述液压系统及电气系统的检查保养。

1）液压系统 每天检查油箱油位，必要时加注液压油；每天检查油缸、油泵、马达、液压阀及管路，发现渗漏或其他异常情况及时解决；经常监听泵的工作声音，发现异常应及时停机检查；经常检查泵、马达和油箱的温度，发现异常要及时检查处理；经常检查冷却器的冷却水进/出水口的温度和油液的温度，必要时清洗冷却器的热交换器；定期检查或更换各滤油器；定期检查液压油油质，若油质不符合要求须及时更换新油。

2）电气系统 检查高压电缆有无破损及铺设范围内有无造成损坏的因素；高压电缆的耐压试验和绝缘试验；变压器运行声音及是否有油渍渗出；检查变压器和各配电柜内接地情况；检查各接线端子是否紧固；检查低压断路器过载保护和短路保护是否正常；检查配电柜内温度是否正常，冷却系统工作是否正常；定期检查开关、电磁接触器触点的灼伤、磨损及生锈腐蚀情况，发现问题及时修理或更换；必须保证电器设备、电缆外观的完整性，经常检查其有无损伤；随时检查电动机，不得有过热或异常响声等情况；定期检查各仪表的现实数据；检查PLC插板是否松动，接线端子情况；检查传感器情况等。

3 特殊状况下盾构的维护保养

3.1 盾构始发前维修保养

盾构始发掘进前，必须做好盾构的维护保养，其中包括刀盘的检查，刀盘与土仓壁泡沫及膨润土孔的畅通与否，超前注浆孔的封堵，同步注浆管的保护，盾尾油脂的手涂等。做好始发掘进前的维护保养工作，是保证盾构顺利始发的重要保证，同时也为盾构掘进阶段的维护保养工作打好了基础。

1）刀盘的检查 始发前，根据实际地质情况，检查刀盘上配置的刀具是否适合当下地层的掘进，检查刀具的数量及磨损情况，若发现刀具磨损或损坏，及时更换新的刀具，并保证更换质量。检查刀盘外缘与磨损较多的部位，堆焊的耐磨网格情况，重点是刀盘外缘、刀盘中心及螺旋机前部。刀盘螺栓的紧固：双头螺栓在拉拔前，先使用敲击扳手紧固，并保证螺栓端面与刀盘法兰面距离90mm；使用拉拔器时，分3次拉拔螺栓，以保护拉拔器或螺栓不被损坏；双头螺栓紧固完成后，安装刀盘保护帽，并用圆钢将其连在一起，以防止脱落。

2）刀盘与土仓壁泡沫及膨润土孔 土压盾构施工时，泡沫及膨润土的作用是对开挖面或螺机中的土壤进行改良处理，顺利出渣。刀盘前面的添加剂主入口设有单向阀，防止管路被泥沙堵塞，始发前检查单向阀，若其已经失效，则更换；试验所有的注入管路，保证其通畅及所属配件的完好性。

3）超前注浆孔 超前注浆孔，是在不良地层条件下，超前改良地质条件，使之适应盾构掘进。为了保证孔不会堵塞，并在使用时顺利打通，必须对其进行处理。处理方法：通过变接头，将盾尾注脂管连在超前注浆管处，向里注入盾尾油脂；然后在孔径的最前部使用水泥砂浆封堵。

4）同步注浆管 同步注浆，是为了填充盾尾脱离管片后，管片外部的建筑间隙。盾构的同步注浆，一般是在盾尾进入洞门三环开始。同步注浆管若不处理，在注浆前，恐怕已经被泥沙反压进去堵塞了；若处理不当，管路仍是注不通的。以前有过在备用注浆管注入盾尾油脂保护，但使用时却已经堵塞了，而且通起来也非常麻烦。所以，现在的一般方法是：在同步注浆管的口部使用盾尾油脂塞一小段。

5）手涂盾尾油脂 盾尾刷是密封盾尾与管片之间的间隙，阻止地层水、砂浆等进入盾体，因此，始发前需在盾尾刷之间充满不溶于水、高度纤维化及粘结性能突出的手涂油脂来密封。涂抹位置：挡板与钢丝刷之间；格栅两边；钢丝刷与挡板下边的角落处。涂抹时必须均匀、饱和，并避免将钢丝折断，保证每1m长度的盾尾刷手涂油脂用量10kg。若手涂油脂涂抹不好，盾尾刷的磨损将加重，致使盾尾经常漏水漏浆，给施工带来非常大的麻烦及危险。

3.2 小半径转弯时盾构的维护保养

1）拖车轨道 地铁盾构法施工中，为了拆装方便，后配套拖车轨枕一般只是和电瓶机车轨枕卡住，没有硬连接。这种方法在小半径转弯时存在着一定的风险。解决方法是，盾构在曲线段掘进时，随时检查拖车轨枕的状况，发现轨枕不整齐或者其他不良情况，及时调整，若情况比较严重，必须停机，将轨枕重新加固。防止拖车轨枕失效，引起后配套拖车的倾覆，进而引起严重的后果。

2）皮带的维护 土压平衡盾构采用皮带机出渣运输系统，直线段掘进时皮带机运转正常，曲线段掘进时，尤其是小半径转弯，皮带向内侧跑偏，造成掉渣和皮带损坏，增加了工作人员的劳动强度和经济成本。因此，在曲线段掘进，如何做好皮带的防偏，做好维护保养，就成为盾构正常掘进的关键性因素之一。皮带跑偏的主要原因是皮带机中心线与理论中心线偏差大，头尾架滚筒中心线不平行、托辊架与皮带机中心线垂直偏差较大，在掘进过程中皮带与隧道中线形成一定的偏角，造成曲线段内侧皮带松弛，外侧张紧，进而引起皮带向内侧跑偏。皮带跑偏的解决方法如下：盾构在曲线段掘进时，解决皮带跑偏的关键是保证皮带机中心线与隧道曲线切线方向的一致性。皮带自身的最小转弯能力，在盾构设计时，制造厂已经考虑了这种情况，在这里就不再累述。同时调节托辊安装支撑角和支架倾角，将曲线内侧托辊稍向后调节和内侧皮带略高于外侧，并将5号拖车后面的手板葫芦略微回收一点，使皮带稍张紧。经常清洁托辊和滚筒上淤泥和杂物，防止皮带打滑，或滚筒、托辊不随皮带转动，侧向磨损，进而损坏皮带。

3）其他维护 拖车内空间狭小，即使在直线段，电瓶机车行驶到拖车内，两边的间隙都很小。小半径转弯时，由于弯道的影响，很可能出现电瓶机车与拖车或拖车上设备摩擦的情况。在曲线段掘进，尤其是小半径转弯时，必须做好设备的维护：配电柜门锁检查，若有损坏，更换新锁；管线等是否有干涉；轨道铺设逐渐跟上隧道转弯趋势。

3.3 过江过河前盾构的维护保养

地铁隧道的施工，很多时候需要过江过河，但在江河地段，由于地下水丰富，水压较大，很容易出现故障，比如土压传感器不灵敏、盾尾密封失效等。

在过江过河前，必须停机对盾构进行全面的维护检查，将所有故障及危险源全部排除，保持设备的良好状态。其中包括：整机各个系统的正常运行，不存在隐患；高压开关柜分断、闭合实验，检查其动作的可靠性；检查箱变及各配电柜的状况；检查各接线端头的紧固性；检查PLC和传感器的状况；检查液压油箱油位；检查管路是否磨损；检查泵和马达是否有异常以及系统中滤油器等等。

通过停机前的掘进状况，判断土压传感器是否良好，若发现问题，及时更换，以免传感器失灵，不能正常显示压力，无法准确判断掌子面情况，造成地面坍塌或隆起。

检查盾尾密封刷，保证其不会失效，并在推进时，经常采用手动模式注入油脂，管片拼装时尽量居中，以防盾构与管片之间的间隙一边过分增大、另一边过分减小，损坏密封刷。

4 结 语

盾构的维护保养，是持之以恒的事情，需要长时间的积累，同时也需要把工作做到前头。盾构的维修保养不仅需要维保人员尽职尽责，同时需要操作人员的正确操作与高度的警惕性，双方互相配合，才能保持盾构的良好运行。

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