探究盾构机掘进阶段设备的维修管理

摘要：盾构法施工以其施工的快速性、安全性，以及对综合环境的小干扰性成为城市地铁(轨道)交通建设的首选。基于盾构机本身的高额购置成本，规范和加强盾构设备零配件的管理已成为施工管理中成本控制的一个重要方面。

关键词：盾构机；掘进；维修管理

中图分类号： C35 文献标识码： A

引言

由于其机械化、自动化程度高，科技含量高，控制环节多，工序复杂，并且相互关联，相互影响，任何一个环节出现故障都将影响正常掘进甚至停机修理，这提高了设备管理的难度。为保障盾构机工作的高度可靠性、安全性，必须重视对盾构机及其附属设备的维护保养工作。

一、盾构机的维护保养管理

为了保证盾构机安全高效地的工作，使设备的完好率和利用率达到较高的水平，必须加强对盾构机的维护保养。盾构机维修保养采用日常巡检保养和定期停机维修保养相结合的方式。每天进行日常巡检保养。每周停机24小时进行强制性集中维修保养。采取以日常保养为主，停机维修保养为辅的方式。维修保养工作必须制定维保计划，根据既定计划和保养内容，对设备进行月保、季保、年保；有计划的对设备进行全面的检查，评估其状态，并相应的作出保养内容。维修保养采取责任工程师签认制度，所有维修保养工作内容都要有书面纪录，并且由责任工程师检查签认。对电气和液压系统的任何修改（包括临时接线等）都要做详细记录、签字并存档。对设备进行清洁、紧固、、调整、防腐等，预防故障发生。清洁，清洁上电机、阀、配电柜等；紧固，对结构连接松动处，管线泄漏处；，一是检测系统是否正常，二是对需手动的部位进行手动；调整，对盾构机不合理的地方进行调整整改；防腐，防止盾构机的电气液压元件受腐蚀。对设备进行巡检，及时发现设备存在的问题，巡检内容按照盾构机巡检表进行。间断监测，借助辅助工具对设备进行温度、压力、油液、电流、振动等状态监测，及时发现设备人感官不能发现问题。维保工作还应当注重安全管理：只有当机器停止操作时才能进行维保工作；断开要维护的电气部件的开关，并确保维护期间不会工作；在液压系统维护之前必须关闭相关阀门和降压，必须防止液压油缸的缩回和液压马达的意外运行。意外泄漏的的高压油有可能会造成人员的伤亡。

二、做好盾构机设备的维修管理

1、机电领班日常检查维护保养制度

日常保养：加油、点检、调整、清洁；巡回检查：巡回检查设备的运行状况；定期整修：调整、换油、破损件更换、部分系统的系统性检查。

2、停机保养制度

每隔半个月，在现场倒班期间，针对部分存在问题的系统进行强制性集中维修保养。安排保养人员对盾构机的全面清洁、检查。

3、人员培训

培训一批技术熟练，身体素质较好的换刀工人是保证换刀质量和速度的前提。培训的内容主要包括：首先，换刀的工具的操作及维修；其次，各种类型刀具更换的安全操作规程，刀盘上刀具的布置，并具有对刀具使用状态做出合理判断的能力，能判断一把待安装刀具是否满足安装条件，具备对紧急情况的应付能力。

4、盾构机刀具的管理

（1）刀具管理的重要性

由于刀具对于盾构机而言有着极其重要的位置，因此，对刀具管理进行制度完善的管理计划与方案能够有效的保障工程进度，同时还可以对施工成本进行控制，另外，刀具管理的完善还能保证施工安全。

（2）刀具管理流程

刀具管理流畅之间相互紧密联系，是一套完整的管理体系，包括对地质分析、管理计划的制定、换刀作业、维修刀具、掘进作业中的刀具管理等。

（3）在掘进过程中对刀具的管理

在盾构机掘进作业的时候进行刀具管理，而刀具管理是盾构机施工中的一项重要工作内容。

①推动控制

首先，保证油缸推力在一定范围内，不宜过大也不宜过小；其次，刀盘的转速需要进行控制，转速不宜过大；最后，盾构机掘进速度进行控制，不易过快，否则会造成刀具损坏。

②碴良

进行碴良不仅可以保障盾构机的施工安全，而且能够顺利、快速完成施工项目，是盾构施工中不可或缺的重要技术。这种技术是通过在刀盘面、土舱等注入泡沫，然后搅拌使得添加剂与土碴混合，从而解决碴土黏度过大问题，以实现盾构机施工效果。另外一方面改良碴土工程的主要措施有在螺旋机输送机中注入泡沫、在刀盘面、土舱内注入泡沫以减少泥饼的形成或者排碴量。

③防泥饼措施

盾构机作业的时候，刀盘以及刀盘中心容易产生泥饼，为解决这个问题需要采取以下措施：进行盾构施工地质、泥土加强预测；为减少碴土粘附性在刀盘前部注入泡沫，从而降低泥饼的形成率；及时处理形成的泥饼；采用土舱顶部加气的方法土压平衡模式掘进来防止泥饼的形成；通过改良碴土技术来防止泥饼形成。

5、刀具更换

①刀盘清理

打开仓门后，先向碴仓内输送高压风5-10分钟，用以给刀盘降温和输送氧气，然后用水将刀盘冲洗干净，特别是需要更换的刀位。同时螺旋输送机将碴仓内的碴出至主轴承以下的位置，以便于检查中心部位的刀具。

②刀具拆除

刀盘冲洗干净后，利用大扭矩的风动扳手将需更换刀具的螺栓拆下，并将刀具运送出碴仓，同时将需安装的新刀具吊到位。对于在换刀中常常碰到的因变形严重难以取出的中心刀具螺栓，采用割除螺栓螺帽的方法拆除。为避免会对刀座、刀具螺栓孔产生破坏，在割除时需注意以下几点：割枪的火焰不能调的太大、太快，以免火焰伤到刀座、刀具螺栓孔。对刚利用割除方法拆下螺栓的螺栓孔不能立即用水冲洗，以免螺栓孔收缩太快而产生变形。

③刀具安装

在清洁时，特别要注意螺栓孔和螺栓的清洁。一般情况下，刀座螺栓孔、刀具螺栓先用高压水冲洗，再用钢丝刷将螺纹刷干净，最后用高压风吹干或用毛巾擦干。对采用割除等方法而遭到损伤的接触面要进行修复、打磨。对刀孔、刀具所有装配表面先用高压水冲洗，而后用高压风吹干、吹净。刀具在运输过程中造成的装配表面的毛刺，必须进行打磨处理。螺栓的紧固力矩不允许超过或低于其额定值，必须严格按照刀具螺栓的紧固扭矩紧固螺栓。

6、整体检查

完成刀具更换后，转动并检查刀盘，观察每把刀具的转动情况，确认相邻刀位的刀具磨损量相差不超过10mm。检查确认土仓内没有人员、换刀工具或者其它物品后关闭仓门，准备掘进。刀盘以0.8转/分的低速空转10-15分钟，直到刀盘扭矩值很小且没有大的变化，逐渐加大推力，并保持1到2环的低推力推进，根据掘进情况和碴土状态选取合适的掘进参数，防止刀具过载造成损坏。

结束语

设备维护保养工作应严格遵照盾构机使用手册中的要求，按照以各主要组成系统、各种部件类型和时间间隔分类的表格中所列具体要求，进行维护保养工作。盾构的保养应以保为主、以保带养。保养工作内容主要是:清洁、紧固、调整、、防腐，亦称“十字作业法”。对盾构设备进行认真细致的维护保养，可防止设备零部件非正常磨损与损坏，减缓磨损程度，延长修理间隔期，减少维修费用，加快工程进度。为保证这种良好的状态必须通过正确的操作、及时恰当的维护保养工作，才能防止各种不正常故障的出现。盾构机只有保持良好的安全运行与备用状态，才能更有效地发挥设备的效率，达到高效合理的掘进运行状态。

参考文献

[1]王云飞.IHI盾构及单盘的维修技术[J].工程材料与设备，2011，（3）.

[2]李德洋，吴钦刚，刘汝东，等.北京地铁9号线3标盾构机刀具的破坏形式及刀具的改造[C]//2011中国盾构技术学术研讨会论文集.2011（05）.

[3]郑仔弟，周政，耿富林，等.土压平衡盾构机辐条式刀盘刀具失效分析及应对措施[C]//2009中国城市地下空间开发高峰论坛论文集.2009（15）.

[4]周振国，郭磊，郭卫社．盾构施工姿态控制和管片选型[J]．西部探矿工程2011（08）.