盾构设备管理及典型故障分析

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1、盾构系统管理与典型故障分析李小岗(中铁隧道集团北京地下直径线项目部北京西城100045)摘要:通过对盾构典型故障的分析,探寻提高盾构完好率的方法,同时通过对盾构设备一系列的科学配套管理,以实现最大限度在整合社会资源,为工程建设服务,最终实现项目管理低投入、高产出的项目目标。关键词:盾构故障诊断管理技术1引言盾构机的完好率直接影响盾构施工的进度，盾构机故障诊断分析是盾构维护保养不可或缺的重要组成部分，也是盾构施工系统管理的一部分。快速诊断盾构故障、排除故障、恢复掘进是盾构快速施工的必然要求。2直径线工程及盾构机简介2.1工程简介北京站到北京西站的直径线

2、是一条双线地下铁路联络线，全长9.151Km，其中隧道长7.23Km，最大埋深41m，是国内第一条在城市繁华区域内采用大直径泥水盾构法施工的工程，连续掘进的距离长达5.175Km，工程批复总投资31.25亿元。盾构区间采用钢筋混凝土管片衬砌，外径11.6m，内径10.5m，环宽1.8m，管片采用六块标准块，两块邻接块，1块K块组成。盾构穿越的地层95.21%为砂卵石地层，盾构区间地质勘探表明地层细沙粒含量极少，0.074mm以下的约占2.4%，10mm以上的含量大于60%，最大砂卵石粒径达到280mm左右，且不排除有大直径孤石的可能。盾构区间覆土厚度

3、为11~29m。含水层主要为砂卵石层、圆砾层及砂层，最大渗透系数为1.74×10-3m/s，最大水土压力为0.3MPa.砂卵石地层对盾构刀具磨损严重，施工难度大。2.2盾构机介绍直径线工程采用Φ12.04m气垫式泥水平衡盾构机施工。盾构全长62m，分为刀盘、主机和后配套组成。刀盘采用10台192.5Kw变频电机驱动。泥水循环系统由排浆泵（6台）、进浆泵（3台）、泥水分离设备和泥浆压滤机组成。3盾构系统管理3.1盾构管理的一般规定3.1.1盾构施工必须实行专业化管理。关键岗位作业人员（包括盾构操作、管片拼装、注浆、管片吊运、电瓶车司机等）必须经过专业培

4、训，不得随意更换。3.1.2加强施工过程中的掘进压力管理、出碴量管理及注浆管理，严格控制掘进引起的地层沉降，确保周边环境安全；掘进压力应合理制定，掘进过程中的出碴量应以环为单位及时计量并详细记录；同步注浆、二次注浆及二次加强注浆必须有书面记录，每次注浆作业必须由监理签字确认。3.1.3加强盾构机和泥水分离系统设备的日常维修、保养，并规范做好记录；发现故障及时修理，严禁违章操作或带故障工作，确保设备能长期、稳定使用。根据进度和设备状况做好消耗品、设备易损件的统筹计划，并及时配备，保证施工正常有序进行。3.2刀具管理3.2.1盾构施工必须做到有计划换刀，

5、盾构换刀方案（包括换刀位置、换刀方式、安全措施等）应尽量严密周全，必要时经专家论证，报批后实施。3.2.2在每次人员进舱前必须通知项目部，经项目部各部门审核,并报项目经理批准后实施,进舱情况（包括进舱检查的图片资料）随后报项目部。3.2.3每次实际更换刀具的类型、数量及磨损情况必须由监理和业主代表鉴字并现场确认,资料齐全完整。3.3.4对换下的刀具原则上应修复再使用，对不能修复使用的刀具应登记。3.3盾尾密封脂选型与使用3.3.1不同地质使用对产品的要求对盾尾密封脂止水性的要求主要数据是根据地质报告中该地层的渗水率决定的。渗水率高的地区对盾尾密封脂的

6、止水性要求就高，渗水率低的地区，对盾尾密封脂的止水性要求相对较低。（1）粘土粘土地层渗水率不高，用什么盾尾密封脂都在止水性上没什么差异；当地层渗水率很高时，就需要止水效果好的油脂产品。（2）硬岩硬岩地质存在缝隙，渗水率高，但是属于间断性的，当掘进到空隙处时水压会突然增大，对盾尾密封脂的要求就会增加，此时如果尾刷有空洞就容易冲通，出现漏水现象。3.3.2盾尾密封脂l盾尾密封脂对尾刷的保护是显而易见的，如果劣质的产品在水里浸泡3~4天后就会出现表面变硬或盾尾密封脂发散的现象。这种现象会对施工造成一定的风险和对设备的损坏，当停工检修时间在2天或2天以上时当

7、盾尾密封脂变硬会对尾刷有腐蚀和损伤；盾尾密封脂在尾刷处需要3~4天才能置换出去，如果盾尾密封脂发散，出现富水地区或突然水压增大时，止水性就差，可能出现漏水；而且当盾尾密封脂发散时第一道尾刷和第二道尾刷的密封性就减弱或存在空洞，尾刷会长时间浸泡在水中，水会对尾刷造成腐蚀等其他损害。l盾尾密封脂粘度对尾刷的影响：盾尾密封脂和尾刷共同起到止水作用，当盾尾密封脂粘度过高，盾尾密封脂无法填满尾刷，就会出现空洞，尾刷的部分区域打不进去，长时间下去，空洞容易形成通道：（1）致使水流通过通道直接贯通。（2）尾刷长期浸泡在水中，会对尾刷有腐蚀作用，易损坏。（3）当水压

8、过大时，操作手为了安全就会把注脂压力提高，此时在尾刷部就形成不稳定的压力变化，致使尾刷前后来回变形，尾刷极易