葛之東

【摘 要】 隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人們對交通現(xiàn)狀、環(huán)境條件等等都不滿意，為改善交通壓力以及環(huán)境自然美觀，所以最近幾十年開始研究一些能夠開挖地鐵、引排水、電纜等地下隧道工程的工具，終于，盾構(gòu)機(jī)機(jī)械設(shè)備就在社會的需求、科技的研究下誕生了。盾構(gòu)機(jī)的應(yīng)用比較廣泛而且其機(jī)械設(shè)備極其昂貴，因此對盾構(gòu)機(jī)正確使用的 同時需要注意對其保養(yǎng)以延長使用壽命。本文通過對盾構(gòu)機(jī)原理結(jié)構(gòu)的深刻認(rèn)識，及施工管理制度的研究，總結(jié)了盾構(gòu)機(jī)一些維護(hù)保養(yǎng)要點和制度要求。

【關(guān)鍵詞】 盾構(gòu)機(jī) 應(yīng)用范圍 運(yùn)行方式 保養(yǎng)與維修

1 盾構(gòu)機(jī)的簡介

盾構(gòu)隧道掘進(jìn)機(jī)，被稱為盾構(gòu)機(jī)。是一種隧道掘進(jìn)的特殊工程設(shè)備，現(xiàn)代盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)聚集多種技術(shù)于一體，擁有挖掘切削土體、運(yùn)送土碴、安裝隧道襯砌、檢測導(dǎo)向糾偏等功能。盾構(gòu)機(jī)是由護(hù)盾、開采機(jī)構(gòu)、前進(jìn)機(jī)構(gòu)、挖土機(jī)構(gòu)、襯砌機(jī)構(gòu)及其他機(jī)構(gòu)構(gòu)成。護(hù)盾通常是切口環(huán)、支撐環(huán)和盾尾三部分構(gòu)成；挖掘機(jī)構(gòu)核心是刀頭或刀盤還有支承裝置構(gòu)成；推進(jìn)機(jī)構(gòu)核心是液壓裝置比如油泵、油馬達(dá)、油壓千斤頂?shù)裙餐瑯?gòu)成；排土機(jī)械中的泥水式核心是由泥漿管及管道共同組成，土壓平衡式核心是由螺旋輸料器和皮帶轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)構(gòu)成；襯砌機(jī)構(gòu)核心是管片拼裝機(jī)械手；輔助機(jī)構(gòu)包含壁后灌漿設(shè)施、傳導(dǎo)測量及檢控設(shè)施等。盾構(gòu)機(jī)的主要工作原理是一個圓柱體的鋼組件安裝隧洞軸線邊向前移動對土壤進(jìn)行開采。該圓柱體組件的外殼即護(hù)盾，它對開采出的還沒有襯砌的隧洞段起到臨時保護(hù)的作用，承受旁邊土層的壓力，有的時候還會承受地下水壓以及把地下水阻擋在外面。掘進(jìn)、襯砌等作業(yè)、在護(hù)盾的保護(hù)下進(jìn)行。盾構(gòu)機(jī)施工主要由穩(wěn)定開挖面、挖掘、襯砌三大要素組成。

2 盾構(gòu)機(jī)類型以及工作運(yùn)行

盾構(gòu)機(jī)類型有很多，常見的有：手掘式盾構(gòu)機(jī)、半機(jī)械式盾構(gòu)機(jī)、機(jī)械式盾構(gòu)機(jī)、擠壓式盾構(gòu)機(jī)、泥水式盾構(gòu)機(jī)、土壓平衡盾構(gòu)機(jī)等。

2.1 手掘式盾構(gòu)機(jī)以及運(yùn)行

手掘式盾構(gòu)機(jī)主要是針對開挖面有障礙物、巨大礫石等情況進(jìn)行使用的，而且這種盾構(gòu)機(jī)機(jī)械一般是由人工進(jìn)行的，因此，掘進(jìn)的速度較慢。這種盾構(gòu)機(jī)機(jī)械對開挖的環(huán)境有著較高的要求，例如：開挖面要有穩(wěn)定性，如若不是穩(wěn)定性開挖面則需要采取一些措施來改善圍巖、底層等開挖面。

2.2 半機(jī)械式盾構(gòu)機(jī)以及運(yùn)行

由于這種半機(jī)械式盾構(gòu)機(jī)包括有專用挖掘機(jī)械設(shè)備和出碴機(jī)械設(shè)備，因此具有掘進(jìn)與出碴的功能，同時這種機(jī)械還裝備了活動前檐以達(dá)到防止開挖面坍塌。這種機(jī)械一般應(yīng)用于砂礫土質(zhì)以及軟弱沖積層，在軟弱沖積層作業(yè)的時候需要采取壓氣施工法來改良土質(zhì)層。

2.3 機(jī)械式盾構(gòu)機(jī)運(yùn)行

機(jī)械式盾構(gòu)機(jī)裝備中有一旋轉(zhuǎn)式刀盤，這大大增加了盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)能力。另外還有旋轉(zhuǎn)鏟斗和斜槽裝入皮帶輸送機(jī)這使得開挖與排土兩項工作可以同時進(jìn)行，其挖掘土質(zhì)、環(huán)境要求如手掘式、半機(jī)械式盾構(gòu)機(jī)一樣。

2.4 擠壓式盾構(gòu)機(jī)運(yùn)行

擠壓式盾構(gòu)機(jī)的運(yùn)行方法是在挖掘之前在開挖面的稍后方設(shè)置隔板，然后在隔板上設(shè)置一排土口，擠壓式盾構(gòu)機(jī)運(yùn)作向前移動，則絞出來的土就從排土口排出。由于這種擠壓式要求的開挖土質(zhì)特殊（適合用于軟粘土和粉砂質(zhì)圍巖但是又不能在低穩(wěn)定性開挖進(jìn)行），因此，很少被采用。

2.5 泥水式盾構(gòu)機(jī)

泥水盾構(gòu)機(jī)運(yùn)作方式是在機(jī)械前部設(shè)置隔板，在地面上還設(shè)有泥漿處理設(shè)備，這種機(jī)械是利用懸浮液的體積對泥漿壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)與控制，采用泥漿作為支護(hù)材料。開挖面的穩(wěn)定性是通過泥膜保持水壓力，使得開挖面的土、水壓力得以平衡，泥水式盾構(gòu)機(jī)通過開挖的土砂以泥漿的形式輸送到地面，而地面有著專門將泥漿分離開來的設(shè)備，然后將分離開的泥水又返回開挖面。由于泥水式盾構(gòu)機(jī)在什么樣的土層中都可以適用，因此，它被廣泛的采用。

2.6 土壓式平衡盾構(gòu)機(jī)

土壓式平衡盾構(gòu)機(jī)的支護(hù)材料是土壤本身，因此，在該盾構(gòu)機(jī)運(yùn)行的時候可以依靠土壤的壓力使其保持穩(wěn)定。

3 盾構(gòu)機(jī)常見故障產(chǎn)生原因以及處理方式

3.1 盾構(gòu)機(jī)刀盤被泥土粘黏以及處理方式

盾構(gòu)機(jī)機(jī)械在作業(yè)的時候經(jīng)常會被泥土粘黏上去，這是因為盾構(gòu)機(jī)機(jī)械的操作作業(yè)大都在土壤中進(jìn)行。一旦土壤粘黏在刀盤上則會給機(jī)械的重要部分帶來一系列的危害，例如：刀盤支撐臂中心、渣槽、泥土倉等設(shè)備都會堵死損壞，造成盾構(gòu)機(jī)中的螺旋輸送機(jī)堵塞進(jìn)而影響作業(yè)繼續(xù)。而針對這種情況的處理方法是：第一，將刀盤一直空旋轉(zhuǎn)著，使得泥餅借離心作用而掉落下來；第二，保持盾構(gòu)機(jī)機(jī)械開挖面穩(wěn)定，然后用人工進(jìn)行清除泥土；第三，在盾構(gòu)機(jī)機(jī)械作業(yè)的時候向注入泡沫劑來改善土體粘性，從而使得土體結(jié)塊自動掉落；第四，在進(jìn)行盾構(gòu)機(jī)設(shè)計的時候要考慮到土體粘黏的問題，在泥土倉添加空心攪動棒并注水來實現(xiàn)對刀盤與泥土倉的清潔。

3.2 螺旋輸送機(jī)出現(xiàn)噴涌泥水的情況以及處理措施

螺旋輸送機(jī)出現(xiàn)噴涌泥水的情況是因為盾構(gòu)機(jī)機(jī)械進(jìn)入水砂層施工，而水砂層中含有很多的水量。盾構(gòu)機(jī)機(jī)械在作業(yè)的時候，這些水通過流水通道進(jìn)入到泥土倉內(nèi)，然后在螺旋輸送機(jī)運(yùn)作的時候?qū)⑦@些水吸干再運(yùn)行，但是運(yùn)行的過程中又產(chǎn)生大量的水，如此惡性循環(huán)使得盾構(gòu)機(jī)無法正常運(yùn)行工作。針對這種情況應(yīng)采取相關(guān)措施來解決：第一，將螺旋輸送機(jī)關(guān)閉，讓盾構(gòu)機(jī)刀盤削下的土體將泥土倉將水?dāng)D出，這種措施方法要注意泥土倉的壓力且盾構(gòu)機(jī)后部密封被擊穿的狀況；第二，為使得螺旋輸送機(jī)能夠順利出土，可以通過對泥土倉中注入高濃度泥漿來改善土體；第三，在盾構(gòu)機(jī)機(jī)械進(jìn)入水砂層前將氣壓調(diào)節(jié)到平衡模式，以保證泥水不被流入泥土倉內(nèi)過多。

3.3 頭部周期下降情況以及處理方法

盾構(gòu)機(jī)機(jī)械頭部周期下降也是我們常說的“磕頭”的現(xiàn)象，這是由于泥土倉內(nèi)實際承載的土壓力比理論上的土壓力要低，才使得這種情況的出現(xiàn)。針對這種情況的解決措施是將泥土倉內(nèi)的土壓力超過理論上的土壓力，可以在其加入添加劑使得土體被改善，讓其能夠容納更多的土，從而改善盾構(gòu)機(jī)機(jī)械的“磕頭”的情況。

3.4 盾構(gòu)機(jī)機(jī)械呈蛇形前進(jìn)以及解決措施

盾構(gòu)機(jī)機(jī)械呈蛇形前進(jìn)是由于操作者對其中心軸線以及隧道中心線偏差糾正時操作方法不對，從而使得糾正量數(shù)值太大，導(dǎo)致盾構(gòu)機(jī)呈蛇形向前運(yùn)行。對于這種情況來說，可以通過對偏差數(shù)值調(diào)節(jié)的時候保證在5mm以內(nèi)，使得糾正量不大從而不易出現(xiàn)呈蛇形前進(jìn)的情況。

3.5 泥土倉的土壓突然大幅下降以及解決措施

泥土倉的土壓突然大幅下降是因為泥土倉中含有的空氣以及水含量較高，在二者蒸發(fā)或空氣竄流釋放就會使得土壓突然下降。針對這種情況可以采取以下方式進(jìn)行解決：將螺旋輸送機(jī)和出土閘門關(guān)閉，同時在盾構(gòu)機(jī)繼續(xù)前行的時候依據(jù)土質(zhì)情況進(jìn)行調(diào)節(jié)刀盤大小，調(diào)節(jié)泡沫系統(tǒng)中的空氣含量以及水含量從而解決泥土倉土壓突然下降的問題。

3.6 螺旋輸送機(jī)的出料口形成大土堆以及解決辦法

螺旋輸送機(jī)出料口出現(xiàn)大土堆的情況，是由于螺旋輸送機(jī)的出土閘門排出來的泥土有一部分粘黏性較強(qiáng)的泥土掉到膠帶上面，時間一長便會在膠帶上面形成大土堆，因此，這個大土堆會在螺旋輸送機(jī)出料口堆積著。對于這種情況來說，可以通過以下辦法來解決：大土堆這種情況一出現(xiàn)便開始讓操作員進(jìn)行清除，在清除的過程中讓膠帶運(yùn)輸機(jī)機(jī)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)著，則可全面清除干凈，同時對盾構(gòu)機(jī)操作過程進(jìn)行觀察，以便采取相關(guān)措施解決。

4 盾構(gòu)機(jī)維護(hù)與保養(yǎng)

4.1 盾構(gòu)機(jī)的保養(yǎng)

對于盾構(gòu)機(jī)維護(hù)與保養(yǎng)來說，首先要遵循“養(yǎng)修并重，預(yù)防為主”的維護(hù)原則，然后在作業(yè)的過程中嚴(yán)格遵循盾構(gòu)機(jī)的操作方法，仔細(xì)對盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行保養(yǎng)與維護(hù)。進(jìn)行對盾構(gòu)機(jī)保養(yǎng)主要有兩種形式，即例行保養(yǎng)與定期保養(yǎng)，而定期保養(yǎng)分為一級、二級、三級等子保養(yǎng)。一級保養(yǎng)的主要工作是通過維護(hù)機(jī)械的完好來確保盾構(gòu)機(jī)能夠正常運(yùn)行，而二級保養(yǎng)主要工作是對盾構(gòu)機(jī)設(shè)備的工作狀況進(jìn)行調(diào)整且排除故障，三級保養(yǎng)是對盾構(gòu)機(jī)主要部位進(jìn)行檢查，可以通過解體檢查或使用儀器來消除故障。

4.2 盾構(gòu)機(jī)的修理

盾構(gòu)機(jī)的修理是指對設(shè)備的各種損壞以及精度不準(zhǔn)確等問題情況進(jìn)行修理。盾構(gòu)機(jī)的修理是確保盾構(gòu)機(jī)能夠正常運(yùn)行且設(shè)備技術(shù)問題得到恢復(fù)，修理的過程中將設(shè)備中磨損、腐蝕以及老化部件進(jìn)行修理、更換，從而延長盾構(gòu)機(jī)機(jī)械設(shè)備的壽命周期。

4.3 液壓系統(tǒng)的維護(hù)

液壓油的選擇及清潔度一般液壓油分為以下3類：a.普通液壓油：適用于工作溫度較高、運(yùn)行時間較長、壓力范圍較寬的系統(tǒng)；b.抗磨液壓油：適用于工作壓力較高的系統(tǒng)；c.低凝液壓油：適用于工作溫度較低、運(yùn)行時間較長、壓力范圍較寬的系統(tǒng)。保證液壓油清潔，液壓系統(tǒng)的故障主要由于液壓油的污染變質(zhì)導(dǎo)致的。所以，現(xiàn)場施工中要注意以下幾點：油源清潔、工作區(qū)域清潔、系統(tǒng)清潔。

泵站日常維護(hù)，油泵作為液壓系統(tǒng)的動力來源，對于系統(tǒng)的正常使用起著至關(guān)重要的作用。在維護(hù)中要從以下方面著手：透氣裝置：對于盾構(gòu)機(jī)來說由于周圍環(huán)境比較惡劣，要注意不要有水等通過此處進(jìn)入油箱。有些濾芯是多次重復(fù)利用的要注意定時拆卸下清洗；泵站油位：對于油箱的油位一定要有明顯的標(biāo)記以便查看，提前加油；油溫，盾構(gòu)機(jī)的油箱一般都有溫度傳感器，當(dāng)油溫高到一定程度，油泵自動停止工作，切忌不要因為一時的利益，將其短接。油溫過高會導(dǎo)致很多的問題，比如，油封提前老化、油泵摩擦加劇等。液壓元件的維護(hù)：液壓泵在出現(xiàn)下列情況之一時，應(yīng)外送修復(fù)保養(yǎng)或更換：排油量不足，執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作遲緩、壓力或壓力脈動較大、異常噪聲、內(nèi)滲或外漏、泵體發(fā)熱、變量機(jī)構(gòu)失靈；液壓缸或氣缸出現(xiàn)下列情況之一時，應(yīng)外送修復(fù)保養(yǎng)或更換：爬行、推力不足，工作不穩(wěn)定、內(nèi)滲外漏、活塞桿表面鍍層脫落、缸筒凹陷；控制閥出現(xiàn)下列情況之一時，應(yīng)更換或保養(yǎng)：異常振動或噪聲、內(nèi)滲或外漏、動作不靈或無動作、電磁鐵過熱或燒毀、調(diào)整元件操控實效。

5 盾構(gòu)機(jī)管理制度

5.1 盾構(gòu)機(jī)管理原則

保持盾構(gòu)機(jī)完好，充分發(fā)揮盾構(gòu)機(jī)的效能，取得良好的投資效益；依靠技術(shù)進(jìn)步，促進(jìn)生產(chǎn)發(fā)展和預(yù)防為主；堅持設(shè)計、制造和使用相結(jié)合，維護(hù)與計劃檢修相結(jié)合，修理、改造與更新相結(jié)合；專業(yè)管理與現(xiàn)場管理相結(jié)合，技術(shù)管理與經(jīng)濟(jì)管理相結(jié)合的原則。

5.2 盾構(gòu)機(jī)維護(hù)、保養(yǎng)制度

盾構(gòu)機(jī)保養(yǎng)種類可以分為：每日維護(hù)保養(yǎng)：由盾構(gòu)機(jī)操作人員和盾構(gòu)機(jī)日常維護(hù)人員按照規(guī)定的檢查路線，對照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，認(rèn)真對盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行“清潔、緊固、調(diào)整、潤滑、防腐”十字作業(yè)，清楚故障隱患；定期維護(hù)保養(yǎng)：包括周保養(yǎng)、月保養(yǎng)、季度保養(yǎng)、半年保養(yǎng)和年保養(yǎng)。定期保養(yǎng)應(yīng)由盾構(gòu)機(jī)日保人員配合維修班專業(yè)人員進(jìn)行，以專業(yè)人員為主；工地轉(zhuǎn)移前和調(diào)頭期間保養(yǎng)：為使盾構(gòu)機(jī)到新工點后能迅速投入生產(chǎn)，應(yīng)進(jìn)行一次全面的檢查、維修、保養(yǎng)。要保證盾構(gòu)機(jī)正常運(yùn)行，工程建設(shè)過程中做好對盾構(gòu)機(jī)的定期維護(hù)及工程結(jié)束后對盾構(gòu)機(jī)的維護(hù)與保養(yǎng)是必不可少的。

5.3 保養(yǎng)計劃的制定與實施

機(jī)電部應(yīng)根據(jù)工程任務(wù)、盾構(gòu)機(jī)日常使用情況和盾構(gòu)機(jī)保養(yǎng)規(guī)定內(nèi)容，每月編制保養(yǎng)計劃，與施工計劃同時下達(dá)，嚴(yán)格組織實施；當(dāng)盾構(gòu)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)到保養(yǎng)周期時，由機(jī)電部按保養(yǎng)計劃把保養(yǎng)任務(wù)下達(dá)給參與盾構(gòu)機(jī)保養(yǎng)的各單位負(fù)責(zé)人，有各單位負(fù)責(zé)人對保養(yǎng)內(nèi)容進(jìn)行具體分工；日保養(yǎng)與周保養(yǎng)利用盾構(gòu)機(jī)作業(yè)間隙進(jìn)行，不再安排時間。

6 結(jié)語

盾構(gòu)機(jī)應(yīng)用范圍較廣泛而且在隧道開挖的時候發(fā)揮著重要的作用，為人們的生活帶來很大的便捷，同時為整體環(huán)境規(guī)劃也帶來積極的作用。另一方面，由于盾構(gòu)機(jī)機(jī)械設(shè)備價格昂貴而且在隧道工程方面發(fā)揮著極其重要的作用，因此，在進(jìn)行運(yùn)行操作的時候要注意方法方式，加強(qiáng)對其保養(yǎng)與維護(hù)以延長盾構(gòu)機(jī)使用壽命。隨著我國高鐵建設(shè)和城市地鐵建設(shè)高峰期到來，盾構(gòu)法施工以其安全、優(yōu)質(zhì)、高校、環(huán)保、勞動強(qiáng)度低等優(yōu)點在地下施工工程中得到廣泛應(yīng)用。我國早期引入的盾構(gòu)機(jī)已到達(dá)一定適用年限和在施工過程中盾構(gòu)機(jī)會出現(xiàn)某些故障，要保證盾構(gòu)機(jī)正常運(yùn)行，工程建設(shè)過程中做好對盾構(gòu)機(jī)的定期維護(hù)及工程結(jié)束后對盾構(gòu)機(jī)的維護(hù)與保養(yǎng)是必不可少的。

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