張 長 萬， 張 華

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川 成都 610072)

1 概 述

TBM隧洞掘進機是利用回轉刀具開挖、同時破碎洞內圍巖及掘進，形成整個隧洞斷面的一種新型、先進的隧洞施工機械。相對于目前常用的方法，TBM集鉆、掘進、支護于一體，使用電子、信息、遙測、遙控等高新技術對全部作業(yè)進行制導和監(jiān)控，使掘進過程始終處于最佳狀態(tài)。

TBM是一個集眾多總成和設備的聯動體，由此形成了隧洞施工的工廠化，任何一個系統(tǒng)或部位的故障都將造成TBM停機，不同之處是影響的程度有所差異。一些故障必須立即停機處理，例如刀具、主軸承、推進系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)、皮帶輸送機、水供應系統(tǒng)等，以及與之相關的機械、液壓、電氣系統(tǒng)等方面的故障。而對于另一些故障，則可以在維護時間內進行，即不必立即停機處理，例如水泥灌、除塵器濾芯堵塞等輔助系統(tǒng)。

2 TBM的維護與保養(yǎng)

降低故障率、減少設備維修次數、減少不必要停機的先決條件是使TBM的運行狀態(tài)處于良好之中。在本工程中TBM施工時段長，施工強度大，因此，保證TBM的有效利用率將是本工程施工的關鍵。

由于主機系統(tǒng)龐大，保養(yǎng)時按專業(yè)分類，即由機械、液壓、潤滑、檢測工程師率領若干人員執(zhí)行各自的保養(yǎng)任務，從而使維護時間減短并提高工作效率。

TBM的維護保養(yǎng)工作主要在準備時間完成，可分為前期控制、運行維護和事后維修三類。前期控制是指對如主軸承、電機、軸承密封、液壓泵站系統(tǒng)等重點部件的運行狀態(tài)進行分項目監(jiān)測；運行維護是指在掘進機使用過程中周期性的維護保養(yǎng)；事后維修系指當故障發(fā)生后及時地修復。

2.1 維護與保養(yǎng)的原則

2.1.1 掘進施工與維修保養(yǎng)并重

TBM施工必須以良好的TBM狀態(tài)為前提，根據地質條件、施工實際合理操控、合理組織，才能順利達到這一目標，即必須樹立掘進施工與維修保養(yǎng)并重的觀念。

2.1.2 全員參與

維修保養(yǎng)和狀態(tài)監(jiān)測的規(guī)范化實施，除設備維修保養(yǎng)部門外，還要讓各級決策者(含各工班長)和執(zhí)行者(操作使用、維護保養(yǎng)人員)都了解維修保養(yǎng)和狀態(tài)監(jiān)測的意義，各崗位對設備維護、保養(yǎng)應盡的責任、義務及技術要求，積極參與并切實貫徹執(zhí)行，才能保證TBM狀況的持續(xù)良好。

2.1.3 迅速維修

為保證設備狀態(tài)持續(xù)完好，必須根據TBM操作、保養(yǎng)以及監(jiān)測反饋的信息進行綜合分析，及時準確地判斷故障部位、性質以及原因，確定維修方案，在最短的時間內實施維修，從而能夠減少維修時間、降低維修成本。

2.2 機械部分的維護

維護周期劃分為日常、每周、每月。維護次數可根據現場工作制訂。

2.2.1 主 機

清渣：每天清理前盾區(qū)域、護盾區(qū)域、撐靴區(qū)域的積渣。對于護盾內部的石渣可以采取高壓水槍清洗，但要避免沖洗到電氣元件，以免造成損壞。對于不能用水的地方，可以采用高壓風進行清理，如主驅動電機頂部的積渣、電磁閥上的積渣需用高壓風進行清理。對于連接橋小車軌道的底部排水口應每天清理，避免伸縮護盾處的水無法及時排除。每周應清理電機及齒輪箱呼吸器(拆下用高壓風吹)。

外觀檢查：由于掘進時震動太大，外觀檢查應每天進行。主要查看主機各部件、結構件、踏板是否砸傷或有裂紋；各處螺栓是否松動或脫落；各種傳感器是否松動或斷線等。由于檢修班的工作時間有限，部分外觀檢查應在掘進時進行，從而可以縮短維修時間，增加掘進時間。

功能檢查：輔助設備功能是否正常僅靠外觀檢查或根據掘進設備運轉情況的記錄是無法準確判斷的，因此，保養(yǎng)時應盡可能在外觀檢查的基礎上對設備進行性能檢查。例如，將伸縮護盾區(qū)域清渣完成后進行前后移動；換步時檢查撐靴球頭擺動有無卡滯，觀察撐靴表面等。

2.2.2 后配套及獨立設備

管片安裝器和喂送器：目測鋼結構是否開裂，螺栓是否松動；平臺、扶手、爬梯是否斷裂、螺栓是否松動。檢查管片安裝器行走輪刮渣板是否變形；清理行走輪的運行軌道；檢查真空泵和濾芯；檢查管片喂送器耐磨板；檢查電纜、油管和氣管的滑輪鏈有無卡滯、卡子有無松動、真空吸盤密封是否損壞、前后移動的油缸是否變形。

后配套：目測鋼結構是否斷裂、螺栓是否松動；平臺、扶手、爬梯是否斷裂、螺栓是否松動。臺車間的連接銷子是否移位或丟失；在拖動后配套時檢查行走輪是否正常運轉。TBM前進時應清理鋼軌及附近的雜物。

除塵系統(tǒng)：風機運行時檢查風道軟管連接處是否有破損，軟管連接固定環(huán)是否松動，觀察軟管連接處是否下沉，一旦發(fā)現應及時進行處理。每天應切換為手動清潔模式30 min以上，對濾芯進行清理。檢查螺旋清渣器運轉有無異響，排水泵是否堵塞，清理攪拌器內的淤泥，空氣濾芯器排水。當除塵器報警時，利用硫化皮帶的時間將除塵器濾芯拆除，用高壓風進行清理，檢查濾芯是否損壞。

吊機：檢查管片吊機鋼絲繩磨損是否過大，鋼絲繩表面視情況而定是否抹黃油，防止其銹蝕；鋼絲繩卷筒運行是否有異響，視情況而定是否加注黃油，行走輪軸承是否損壞；行走軌道是否錯位、螺栓是否松動，電纜滑輪有無卡滯，卡子有無松動，緩沖墊是否損壞，限位桿是否松動或變形，對管片吊機進行功能檢查；檢查砂漿罐、豆粒石和水泥罐的吊機鋼絲繩磨損是否過大，吊鏈是否正常，檢測吊機功能是否正常。

空氣系統(tǒng)：每天需排除空氣中的水分(儲氣罐、空壓機、油水分離器)。每天檢查風扳氣動元件的管路及閥塊是否漏氣，檢查油水分離器油位，及時補油。檢查空壓機顯示的壓力值是否到保養(yǎng)周期。視情況而定清理空氣濾芯，檢查壓縮機油，按廠家要求的保養(yǎng)周期換油、換濾芯。

渣水分離器：檢查渣水分離器是否正常運行，門的密封是否損壞，污水泵是否正常工作。對油缸的活動處每周加注黃油。

2.3 液壓部位的維護

2.3.1 液壓維護的意義及注意事項

TBM液壓系統(tǒng)的狀態(tài)良好與否是掘進施工能否順利進行的前提，隧道掘進機因液壓系統(tǒng)污染可導致出現液壓泵壽命縮短、液壓元件損傷甚至貴重精密設備受損等故障。因此，實施液壓系統(tǒng)污染控制，對提高TBM系統(tǒng)可靠性、降低故障率，延長油液系統(tǒng)的使用壽命、提高TBM的完好率、保證TBM的施工安全具有重要意義。

為了準確掌握設備的運行狀態(tài)，需對TBM相關參數作連續(xù)監(jiān)測，摸索重要部件的磨損規(guī)律，由此判斷異常跡象的發(fā)生時段或預測即將出現的故障，以便作出正確的決策，及時預防、維修、準備配件，從而進行有效的快速維護。

根據設備的重要程度和系統(tǒng)故障對工程的影響程度確定監(jiān)測系統(tǒng)以主機為主，重點是主機部分的軸承、齒圈、軸承密封、液壓系統(tǒng)、電機變速箱、齒輪油系統(tǒng)及皮帶機變速箱。對于其余的液壓泵站和輔助設備則根據需要有選擇地進行監(jiān)測，如檢測超標，應立即予以更換。

2.3.2 每日維護(每班進行)

(1)檢查液壓軟管和接頭是否損壞和滲漏。

(2)觀察各油缸活塞桿表面是否有拉傷、刻痕、毛邊，如有，可用油石修復。

(3)檢查各液壓缸活塞桿的密封處有無滲漏。

(3)檢查各壓力表是否正常。

(4)檢查潤滑油回油泵是否滲漏。

(5)供水系統(tǒng)：清洗進水過濾器和濾芯，檢查冷卻水液位及總輸出流量，檢查主驅動冷卻水流量。

(6)清理液壓油泵站、齒輪油泵站，主要采用高壓風清理電機、泵及閥。根據報警監(jiān)測系統(tǒng)，及時更換濾芯。

(7)泵站運轉時，用手在呼吸器底部感覺其是否有風流動，也可根據經驗每月更換一次。結合現場實際，制訂合理的更換周期。

(8)每天派人到刀盤內檢查內密封的沖刷情況，檢查最外層密封外部是否有淤泥，同時手動開啟密封潤滑，檢查管路有無破損，水管保護的角鐵是否完好，密封壓蓋螺栓是否松動。

(9)檢查主機前部的流量表是否正常工作。

(10)檢查主驅動電機齒輪箱油位，同時檢查油位軟管，及時補油。

(11)檢查液壓及潤滑系統(tǒng)油箱的油位，當其低于正常值時要及時補充。同時肉眼觀察油的顏色，發(fā)現異常，及時取樣到實驗室進行分析。

(12)檢查液壓油箱是否有滲漏，若有則及時進行修補(焊接)。

(13)因掘進時振動較大，應隨時檢查并緊固泵站處的所有螺栓。

(14)各部位注脂情況詳見現場制定的注脂檢查表。

2.3.3 每周維護

(1)每周拆卸潤滑回油磁性濾芯進行檢查，通過回油過濾器元件的拆檢清洗來觀測主軸承、大齒圈和驅動齒輪的工作情況。

(2)對所有需要油脂潤滑的地方進行注脂(除電機部分)。

(3)檢查齒輪減速器呼吸器是否正常并清理。

(4)功能性檢查電機過冷、過熱停機。

(5)潤滑主推油缸，檢查反扭矩油缸。

(6)潤滑除塵器螺旋桿軸承。

2.3.4 每月維護

(1)對各類油品取樣做化學和金屬磨損分析(齒輪箱潤滑油、液壓油等)。

潤滑油分析能反映主軸承和密封的工作狀況。金屬含量高表明齒輪、軸承有磨損，泥沙水含量高表明密封失效(結合潤滑油耗量判斷)或有其它部位進灰、滲水。

(2)功能性檢查刀盤剎車系統(tǒng)。

(3)潤滑伸縮護盾油缸。

(4)潤滑撐靴油缸和扭矩油缸的球座連接并移除過多的黃油。

2.3.5 每半年維護

(1)更換真空泵濾芯。

(2)主軸承：外觀檢查磨損和零件是否錯動。

(3)對主驅動電機聯軸器的離合器進行保壓測試等檢查。

(4)對二次黃油泵站處的黃油濾芯進行更換。

2.3.6 每年維護

根據供貨商推薦的維護程序對潤滑油回油泵進行相應維護，潤滑除塵器的電機。

3 結 語

對于TBM的保養(yǎng)堅持推廣以“清潔、潤滑、調整、緊固、更換”為主要內容的“十字”作業(yè)法，實行例行保養(yǎng)和定期保養(yǎng)制，嚴格按規(guī)定的周期及檢查保養(yǎng)項目進行，CCS項目TBM創(chuàng)造了月進尺1 000.8 m、年度月均進尺685 m的高水平，為CCS項目順利實施提供了可靠的工期保證。

參考文獻:

[1] 凱勒·GR，著，林其敏，陳燕慶，譯. 液壓系統(tǒng)分析[M].北京：國防工業(yè)出版社，1985.

[2] 盛敬超. 工程流體力學[M].北京：機械工業(yè)出版社，1988.

[3] 王積偉. 液壓傳動(第2版)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006.

作者簡介:

張長萬(1965-)，男，四川大竹人，副總經理，高級工程師，學士，從事國際工程施工技術與管理工作；

張 華(1988-)，男，四川攀枝花人，助理工程師，學士，從事TBM機械維保管理工作.

(責任編輯：李燕輝)