浅议 土压平衡式盾构机常见故障及应对措施

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1、浅议土压平衡式盾构机常见故障及应对措施摘要：本文阐述了土压平衡盾构机刀盘的工作原理和结构特点，结合企业施工经验总结了土压平衡式盾构机常见的故障，分析了产生的原因和相应的处理方法，以保障盾构机的正常掘进。关键词：土压平衡式盾构机轨道交通隧道施工故障分析处理方法土压平衡式盾构机正广泛应用于我国世界各国城市地铁的施工建设当中，它主要适用于软土地层的隧道施工,具有公害少、安全和适应性强,自动化程度高、施工速度快、一次成洞、开挖时可控制地面沉降、减少对地面建筑物的影响和在水下开挖时不影响水面交通等特点。6广东水电二局股份有限公司目前已拥有八台盾构机

2、，其中从德国海瑞克公司购买了四台土压平衡式盾构机，应用于广州市轨道交通四号线、深圳地铁二号线的隧道施工。它的主要工作原理是将泥土料作为支撑开挖面稳定的介质，刀盘开挖面与后面的承压各班形成的空间为土仓室，刀盘旋转开挖出来的泥土料通过刀盘上的开口进入土仓，依靠开挖面土层的压力与土仓室土体作用在开挖面的压力相平衡的原理从而保持开挖面的稳定，土仓内的土料与室内泡沫可塑土浆混合进行土壤改良后，由螺旋输送机将泥土料运出，土仓内压力可又刀盘旋转开挖速度和螺旋输送机单位出土量来进行协调控制。本文结合企业的实际运用，对盾构机常见故障产生的原因及相应的处理方

3、法归纳如下：1.开挖面失稳，盾构机无法往前推进施工中，盾构机会出现刀盘正常运转但不能往前推进，主要分为以下几种：（1）土仓压力过高：土压平衡式盾构机一般设计土仓最大允许土压力为0.3Mpa，当出现土仓压力超过盾构机设计的压力值时，盾构机将自动停止往前推进。应对措施：加大螺旋输送机的出土量，来降低土仓压力直到仓内压力降至正常值为止。6（2）刀盘工作压力过高：广州地质条件比较复杂，有“地质博物馆”之称，当在花岗岩孤石、球形风化带掘进时，由于岩石硬度大，必须依靠滚刀的旋转破除岩石，同时造成刀盘的工作压力增大。应对措施：保持刀盘继续旋转的情况下，

4、待控制面板上刀盘压力值下降低于设定值时（刀盘的工作压力必须低于其额定压力，工作压力值可以设定），再操作“ADVANCE”键继续推进，在推进过程中，还应随时注意刀盘压力大小，当刀盘工作压力上升时，应调节使其始终保持低于设计值范围，可通过调节推进千斤顶的压力使推力减小或调节推进速度降低掘进速度，从而减少刀盘受到的推力，以降低刀盘的工作压力，使盾构机能保持正常向前推进。（3）形成“泥饼”：当遇到强风化和粘土地层，泥土料富水性极弱，进入土仓内非常干，粘性大，在仓内压力作用下很容易被压实团结，并附着从刀盘中心位置向四周逐步在刀盘面和土仓内壁上形成附

5、着的泥饼，掘进速度随之急剧下降，刀盘扭矩也会上升，大大降低开挖效率甚至无法向前掘进。应对措施：首先，空转刀盘，通过土仓内搅拌棒注入水，使泥饼在刀盘旋转的作用下脱落下来，必要时刻在开挖面稳定前提下人工进仓对泥饼进行清除；其次，遇到地层富水性极弱、粘性大地段可适当增加泡沫剂的注入量更好地改善土体的合易性，并保持刀盘中心注水孔导常开，提早预防结块，如此种地段较多，也可把刀盘上的中心滚刀更换为片式刮刀，增加刀盘的开口率，中心刀盘面板和中心隔板之间存在相对运动，借助于搅拌棒充分搅拌，减少泥饼的形成。2.驱动液压系统故障6盾构机是集机械、液压、电气于

6、一体的庞然大物，因此液压系统污染是造成盾构设备故障的一个非常重要的原因，而油液污染是引起盾构液压元件、系统故障的最直接原因，具体表现有液压油箱温度过高；液压元件摩损加剧，烧伤甚至破坏；容易堵塞冷却器内部水道、水过滤器滤网；液压油泵供应不足、回油不畅等。深圳地铁二号线的隧道施工事实证明，频繁发生液压系统故障是直接导致盾构的经常性停机主要原因。应对措施：首先、控制污染元素，在对液压元件组装清洗的时，组装前须用煤油以及相同牌号的液压油进行清洗，清洗完的零件用干燥的压缩空气做吹干处理，液压硬管安装完毕后必须经过管道酸洗磷化方可使用，液压软管拆卸时

7、必须对接头进行包扎处理。其次，油箱注油前务必检查油箱内部的清洁度。第三、加强油液质量控制，一旦发生油液已产生污染，视污染轻情况轻重而定，轻者可做更换或清洗滤芯；重者须做解体、清洗、重新安装来保障不受污染困扰。3.螺旋输送机出现“喷涌”或“爆砂”螺旋输送机出土闸处发生喷涌情况容易出现在盾构机过富水砂层施工或是在有岩石分化截面和裂隙的岩层中，由于含水量加大，使得开挖面的水不断涌入土仓，土仓不停的积水使土仓压力急剧上升，当螺旋输送机工作时，就会有大量泥水喷出，此时停止掘进时间越长，水将不断流入土仓内，喷出的泥水压力就越大。喷涌应对措施：首先，刀

8、盘前注入膨润土，形成一层厚厚的泥膜阻止地下水再次涌入土仓；其次，关闭螺旋输送机以及出土闸门，可将向土仓内注入高浓度泥浆或泡沫剂以便改良渣土性能，提高渣土流动性和止水性，之后，便可开启螺旋输送机