隧道施工盾构设备管理工作分析

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摘要：盾构施工是当前隧道工程建设的重要方式，其能在盾构机等钢组件的作用下，沿着隧洞轴线边向前推进完成土壤切削掘进，具有施工自动化程度高、施工便捷的特征，同时其整体的经济、安全效益较为突出。本文在阐述盾构机组成及工作原理的基础上，分析隧道施工中盾构设备的日常维护要点和长期管理措施，期望能提升盾构机使用的规范程度，增强盾构设备适用性，进而推动隧道盾构施工工作的有序开展。

关键词：隧道工程；盾构设备；维护管理

隧道不只是公路交通工程建设的重要内容，其能有效缩短两地间的公路里程，确保公路交通运行的顺畅性、便捷性，更是轨道交通工程的基础工程。盾构施工是当前较为隧道工程项目施工中常用的常方式，其凭借着先进的盾构机设备进行岩土切削掘进施工，满足了隧道高效、安全开挖需要。在隧道项目建设中，盾构机的性能直接关系着隧道施工的效率、质量和安全效益，故而有必要深层次分析盾构机的作业原理，做好盾构机的养护管理，为盾构机的安全运行奠定良好基础。

1盾构机设备的构成及工作原理

1.1结构组成

作为隧道盾构施工的主要设备，盾构机的结构组成较为复杂，其不仅包含盾体、刀盘驱动、双室气闸结构，而且设计管片拼装机排土机构、后配套装置单元，此外电气系统以及辅助设备等都是盾构机的重要组成部分。盾构机的盾体包含前盾、中盾和尾盾三个部分，其中，前盾往往和承压隔板焊接在一起，两者不仅对刀盘驱动起到支撑作用，而且能实现泥土仓和工作空间的有效隔离。在法兰螺栓作用下，中盾与前盾相互连接，盾构机中盾中设置着油缸，当油缸运作时，能推动盾构机向前运动。盾构机尾盾是通过铰与中盾相连的，其在盾构机转向中发挥着重要作用。刀盘是盾构机作业的重要单元，其设置在盾构机的最前方，通过刀具的作用，能快速地完成土体切削，完成隧道掘进。隧道转向掘进时，需通过外侧的超挖刀进行作业。刀盘驱动固定在前盾承压隔板的法兰上，这些刀盘驱动一般是由9组马达和主齿轮箱组成。双室气闸安装在盾构机前盾的上方，这样通过调节气闸前室和主室之间的压力，满足整体的作业需要（见图1）。

1.2工作原理

盾构机本身相当于一个圆柱体的钢组件，在盾构施工作业中，通过盾构机向前推进，能完成对土体的切削和挖掘，在盾构设备掘进过程中，盾构机的壳体对刚刚完成切削得分隧道其支撑作用，这种支撑作用具有双重性，即其不仅承受周围土体压力，而且能阻挡来自地下水的压力，有效地保证了隧洞的稳定性，隧道挖掘、排土和衬砌工作的开展奠定了良好基础。隧道掘进过程中，推动油缸发挥动力支撑作用，其能推动盾构机向前运动，同时在液压马达作用下，刀盘能开始旋转完成土层切削。当岩土切削成碎渣后，会通过螺栓输送机向皮带输送机上运输，最终所切削的渣土会运送到渣土车的土箱中，并经过竖井运送到地面。要注意的是，当盾构掘进一定距离后，需做好管片的拼接，确保隧道一次成型。

2隧道施工中盾构设备的日常养护

2.1日常保养

盾构机在隧道掘进施工中起到至关重要的作用，在规范操作盾构机设备的基础上，应严格落实盾构机的日常保养制度。（1）在盾构机日常保养中，应明确日常保养的具体内容，即除做好设备日常巡检外，还需要对设备进行清洁、润滑、防腐处理，预防设备故障发生。（2）盾构设备日常保养中，应做好设备液压系统、电气系统等单元的保养，其中在液压系统保养中，应日常检查油箱的油位，及时加注液压油，同时应监听盾构机工作时的声音，确保其处于正常工作状态，此外应对液压机的液压阀、油缸、马达、油泵、管路等部件进行检查，控制各部件作业温度，消除漏油问题，当发现有部件温度异常或漏油问题时，应及时地进行停机检查。电气系统维护保养中，应做好敷设范围内高压电缆的实施检查，若高压电缆有破损问题，应对其进行重点检查和处理，同时应实施检查变压器，通过作业声音的辨别，判断变压器作业是正常。另外应严格检查并消除变压器渗油、配电柜和变压器温度异常等信息，并实施过载保护，确保电气运作正常。（3）盾构机单日的保养时间应维持在4h以上，除上述保养内容外，还需要对盾构机的主轴承内密封部分、盾尾部分、管片轨道等要素进行检查，同时确保油缸活塞裸露、皮带机从动部分、阀组清洁无污染。（4）日常保养中应做好盾构设备的联动调控管理，如在考虑施工状态的基础上，应对盾构机上的排污以及冷却系统实施加强处理，同时在作业过程中应注意保护压器和高压电缆的卷筒，避免渣土在这些部位堆积。此外考虑到泡沫和水泥浆液对盾构机液压元器件的腐蚀，需通过脱漆部位修补等收单，做好盾构机防腐处理等。

2.2常规检测

规范开展盾构设备检测工作，能及时掌握盾构设备的工作状态，发现盾构设备使用问题，并通过故障检修为盾构设备的使用奠定良好基础。在盾构机设备检测中，应在现骨干仪表和设备的作用下，系统检测盾构机的工作压力、温度、声音，同时应对其气味、振动等情况进行有效分析，并动态化地追踪、分析这些参数，这样能确保盾构机始终在最佳工作状态运行、常规检测中，要求实际的检测过程符合相关流程，并完成检测结果真实上报，若发现盾构机出现参数异常问题，需对其进行停机处理，以此来发挥盾构机检测的作用，确保盾构机操作的规范性。在盾构机常规检测中，应做好点检与巡检的有效结合；即在实际检测中，需对盾构机设备的上百个点位进行点检和巡检，全面检测盾构机的运作，消除盾构机使用时的安全隐患。在盾构机点检、巡检过程中，要求严格落实“六选”制度，即在选人、选点、选时的基础上，应系统考虑选标、选项、选法等要素，从职责层面实现盾构机检测工作的有效约束；这样能以严格的标准规范盾构机检测工作状态检测工作的开展，为后期的故障发现、诊断和处理奠定良好基础。

2.3故障诊断

在盾构设备常规检测的基础上，还应做好设备的故障诊断和处理。通常机械构件之间的摩擦和损坏时造成盾构设备故障的主要原因；而在盾构掘进施工中，液压系统、电气系统是最容易出现故障的两个系统。在故障诊断过程中，若通过操作控制板上的元件不能实现机械功能控制时，应检查其对应系统与机械设备的连接处，以此来找出故障原因。故障诊断的中，首先应断开设备电气连接阀门，并启动相应的控制键，此时如果电流、电压的运作状态仍不正常，则应考虑盾构设备电气系统发生故障，而当电流、电压恢复正常使用，可判断设备的故障在液压部位。要注意的是，在盾构设备故障诊断中，状态检测是极为重要的一种方式，在实际检测中，须通过专业的工具设备，对盾构机的温度、压力、流量进行检测，同时考虑设备电流、油液、扭矩等因素，并对设备状态、噪音等特征进行分析，以此来准确掌握设备运作状态，消除设备故障，提升盾构设备的使用性能。

2.4机械维修

“养修并重，预防为主”是盾构机设备维修保养的基本原则。在隧道施工过程中，针对盾构机的维修保养和检修，需严格按照盾构机日常保养记录、盾构机运转记录的内容分析故障点位，并科学选用维修保养方法进行处理。其一，在盾体结构维修中，应检查盾尾密封状况，在消除盾尾漏水、漏浆问题的基础上，清除盾体底部杂质，并且修检油缸柱，消除油缸柱上的划痕。其二，旋转接头部位容易出现泡沫渗漏问题，应及时检查这些部位，清除露出的泡沫，并完成选择接头的密封处理。其三，皮带输送机故障维修中，需清理托辊和挡边辊上的泥土，同时应检查更换皮带，消除皮带磨损、皮带输送机卡死、跑偏等问题。其四，螺旋传送机的驱动装置容易出现油液渗漏、减速箱油位异常问题，应重点检查这些问题进行处理，并且需检查处理闸门和伸缩缸的润滑情况，清理相关杂物，保证螺旋传送机运作状态良好。其五，盾构机水系统还容易出现流量、水位异常及水体污染情况，对此应通过检查水管路上的压力和温度指示器来发现只写问题，及时的更换相应的管理阀门，进行水体补充，确保盾构设备水系统运作状态。

2.5配件管理

隧道施工过程中，受高强度工作状态及复杂环境的影响，盾构设备难免会出现设备磨损问题，故而在日常养护管理中，还需做好盾构设备配件的系统管理。首先在盾构设备配件管理中，应认识到盾构机的配件较为特殊，若构件本身的价格较高、不易损坏，而且生产周期较长，则应加强企业与生产厂家的联系与合作，由生产厂家定制对应零件，并将生产的零件存放在厂家内，这样才能在保证破损配件更换效率的基础上，降低配件采购资金及库存量。其次在盾构设备配件管理中，应有计划地开展配件的采购和库存管理，即在满足施工条件的情况下，要求最大限度地减少配件的库存，降低盾构设备配件的采购成本部和管理成本。最后在盾构设配件管理中，要求建立完善的配件采购渠道，对于常用的大批量配件，应从生产厂家采购，确保配件与设备本身相互匹配，提升盾构设备的整体应用效果。

3隧道施工中盾构设备的长期管理

3.1建立设备管理标准

系统完善的管理标准能为隧道盾构设备的管理和应用奠定良好基础。在隧道盾构设备长期管理中，要求隧道施工企业设备部门工作者应认识到盾构设备在整个隧道施工中的作用，高度重视盾构设备管理的重要性，创造良好的设备管理环境。其次，在盾构设备管理中，应结合盾构设备管理标准及项目的建设实际，制定系统完善的设备养护管理制度，在具体制度中，应就盾构设备维护保养标准进行清晰说明，要求所编制的制度包含设备结构和性能的保障制度，同时对于盾构设备管理制度的设计，还需要考虑盾构机日常保养情况、检测情况以及修理情况等信息，以此来设计较为科学的管理制度，满足盾构设备精度控制及实际工作开展需要。另外在完成盾构设备管理制度建设后，要求对本单位的设备管理部门进行优化重组，选择具有专业能力与素养的人员开展设备管理，提升盾构设备的整体应用效果。

3.2细化长期管理措施应用

在盾构设备长期管理中，设备管理人员还应做好具体管理要点的落实。其一，在盾构设备长期管理中，应建立三级巡视制度，通过保养人员、保养工程师和主管工程师进行巡视，及时地发现盾构设备所存在的问题，并针对性地进行应对处理，满足整体应用需要。其二，在盾构设备长期维修保养中，要求将具体的管理责任落实到个人头上，即工程建设企业应指派独立负责人，对设备切实管理，真正做到设备使用、保养、检查、修理的有机统一。其三，在实际管理活动中，应从设备维护、设备监督、设备维护、部件替换更新、设备操作等层面进行管理。其中在设备维护中，应制系统完善的维护管理制度，实现设备维护与保养的协调工艺；在设备监管中，应从设备维护保养、工作状态等层面实施监督，重点监测相关设备的使用状态，以此来发现设备使用问题，这样能快速处理设备应用故障，提升设备运行效果。

3.3做好设备档案管理

要进一步提升盾构施工设备管理质量，还应建立系统完善的档案管理制度，通过档案资料规范管理工作，提升设备管理的规范性。一方面，在盾构设备档案管理中，应将所有的盾构设备、零部件纳入档案馆系统，从设备、零件采购、应用、维修保养等环节进行信息记录，使得设备档案信息真实、可信，然后以档案资料指导设备维修保养，确保设备的管理处于可控范围之内。另一方面，在设备档案管理中，应借助信息化技术进行档案管理，该管理模式下，要求通过信息平台建立盾构机设备盾体、刀盘驱动、双室气闸结构等单元的维护管理文件，在具体文件中，应准确记录设备维修保养部位、维修原因、维修方法、维修人员等信息，并在大数据技术下，进行设备维修保养效果分析，优化设备维修、保养方案，为后期的设备管理提供参考。

4结语

盾构设备在隧道施工中发挥着重要作用，新时期，隧道施工人员只有充分认识到盾构设备管理的重要性，结合工作实际，做好盾构设备的日常养护和长期管理，这样能最大程度发挥设备性能，提升盾构作业效率和质量，促进隧道盾构施工工作的有序开展。

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作者：刘建成 史照鹏 乔依超 权军 单位：中铁工程服务有限公司