浅谈国产土压平衡盾构机常见故障及处理措施

浅谈国产土压平衡盾构机常见故障及处理措施

张东升

张东升

中铁七局集团第五工程有限公司河南郑州450000

摘要：结合郑州地铁2号线航海东路站～长江路站区间盾构现场实例，汇总了国产土压平衡盾构在施工中常见故障及处理办法，以供今后在盾构施工方面参考。

关键词：国产盾构土压平衡常见故障故障处理

前言：目前盾构法施工具有机械化、自动化程度高、施工速度快、对地面及周围环境影响小等优点，在隧道和地下工程尤其是城市地铁工程中得到越来越广泛的应用。由于其机械化、自动化程度高，科技含量高，对设备维修保养提出了更高的要求。因此，如何快速处理盾构机故障，及时恢复盾构掘进，加快施工进度，提高生产效益，取得良好的经济效益，对企业的发展意义重大。本论文结合中铁装备制造有限公司生产的盾构设计所适应的地层确定为：粉土、粉质粘土、粉沙等地层。刀盘为辐条结构配薄型面板和软岩刀具。盾构的主要部件如主轴承及密封、小齿轮、减速器、主要液压部件、同步注浆泵、油脂泵、泡沫泵、齿轮油泵、数据采集及PLC控制系统、激光导向系统、低压电气元件等均采用欧美进口件。国产主要通用部件采用合资产品。主机通用材料为Q345B，后配套通用材料为Q235B。刀盘及螺旋机耐磨材料分别为耐磨复合钢板及硬质耐磨焊材。

1HBW脉冲计数低于设定值

刀盘驱动第一道迷宫密封就使用HBW油脂密封。油脂直接用气动油脂泵从拖车的油脂桶里输送到注脂点。

HBW脉冲计数次数在机器调试时已设定，如果HBW泵工作时脉冲计数低于设定值，刀盘将不能启动。

在正常掘进过程中经常出现HBW系统出现报警信息。操作人员应及时排除故障防止损坏主驱。

处理措施：首先确定HBW脉冲计数是否为调试时设定值，如有变动，维保人员及时调整。如果没有变动，要观察HBW气动油脂泵是否工作正常，如有严重漏气现场，更换泵头密封。其次观察进气压力是否过低而导致泵动作缓慢，及时调整进气压力一般为3~5bar；同时要检测气动泵出口压力是否正常，如果压力过大证明管路已堵塞，采用逐段排除的方法疏通管路；最后检查中盾部位HBW分配马达是否正常工作，检查有没有堵塞和内部磨损，如有堵塞用柴油清洗干净，马达分配器磨损后要及时更换。

2推进系统工作不正常

采用4组16对油缸（A组6根油缸，B组8根油缸，C组8根油缸，D组10根油缸。）分组布置，满足调向及纠偏要求以及管片纵向螺栓分度要求。最大推力34000KN。

2.1油缸不能同步工作

具体表现为掘进过程中，四组油缸中有其中一根不伸出，但其余油缸都能正常调节伸出。

处理措施：根据工作原理，主要检查程序是根据原理图判断找到位于盾体两侧的控制阀块，然后对应相应的各组油缸采用压力表对阀块进油进行压力检测，检测是否有压力存在，然后采用手动方式进行换向阀换向，若油缸能动作，说明电气问题，这时需要找到电气图的相应问题。电气上主要检查电磁阀插头和相关线路是否有损坏、接触不良的现象。

2.2推进油缸内泄

在正常掘进的过程中，部分油缸经常存在顶不到管片的现象，它们分别在不同的分组里面。

通过将推进油缸顶紧管片，拆开油缸回油管路，继续加压伸出油缸时，由于油缸行程未改变，油缸回油口有液压油源源不断地流出，因此证明该油缸内泄。油缸内泄会造成伸出动作不正常，最终影响正常推进，处理时可根据实际情况更换密封圈。3管片吊机问题

吊机布置形式为双梁式，采用双梁双吊机方式布置。吊机轨道梁采用标准Ｈ型钢制作。轨道梁前部与设备桥采用螺栓固定联接，后部使用卡板与拖车浮放联接，中部为不完全万向铰接，以适应盾构转弯要求。

管片吊机采用分体式的布置，即行走部分和起吊部分分开设置，两者之间采用连杆连接。管片吊机包括管片吊机轨道梁，吊机行走小车，吊机起吊小车，管片起吊吊具等。由于管片吊机的使用频率较大容易损坏，掘进过程中要及时检修并备足配件。

3.1管片吊机无法前进或者后退

原因分析：管片吊机限位损坏或线头脱落。主要检查十字限位装置是否完好。

解决方法：将限位十字装置中带黑色箭头的指针转向上方即可恢复正常。

3.2管片吊机减速机存在异响

原因分析：刹车片松紧调整的不合理。如果刹车片过紧会导致散热风机处有黑色粉末掉落。如果过松会出现吊机沿轨道梁“溜滑”现象。

解决方法：在调整了电机刹车片后恢复正常，异响消失。

3.3管片吊机（电动葫芦）两侧起升不同步

原因分析：经查为管片吊机电动葫芦电机高低速2个线圈中的高速线圈无输出，造成电机只能低速运行，造成两侧电机不同步。

解决方法：将管片吊机电机控制盒打开更换控制模块，恢复正常。

3.4管片吊机升降一侧无动作

原因分析：主线路短路或刹车模块损坏不能正常松开刹车，导致电机不能运转。要仔细排查线路防止进水导致电动葫芦处的刹车模块烧坏。

解决方法：更换电机刹车模块即可，并在安装时将刹车模块用绝缘胶布进行包裹，吊机控制电柜进行防水防护。

4油脂密封润滑系统故障

4.1脉冲次数低于上位机设置次数报警

如果HBW脉冲次数低于设置值，则刀盘不能启动。一般情况下为了保护主驱动密封性和节约成本，脉冲次数设置为6-12次/min。如发现报警要检查油脂泵是否工作正常，气压是否达到工作要求；如检查没有问题则检查管路是否有堵塞现象，如有堵塞及时处理；如管路也没有堵塞则应检查前盾壁上的HBW分配马达是否工作正常，及时检修，依次逐层排查。

4.2气动油脂泵泵杆漏油

分析原因：活塞杆上的密封干磨糊死或损坏。

解决方法：要求机修人员及时在油杯内加油防止干磨。已经出现“干磨”现象的拆开泵杆处检查密封并清洗干净，必要时更换。

4.3油脂泵活塞杆不能动作

分析原因：首先可能由于进气压力太低，增大气压观察情况，其次检查气马达处的先导换向阀是否卡死，及时修理或更换，最后要检查活塞杆是否有变形，与铜套间隙是否过小而卡死。

4.4螺旋机和回转接头处的油脂分配阀动作异常

解决方法：清洗阀块，检查里面是否有杂质，更换油脂时务必注意清洁，防止异物进入油脂系统造成前方阀体堵塞损坏。

4.6盾尾油脂泵打油脂不顺畅

原因分析：活塞杆已有变形，上下移动时会与导杆铜套相抵触。

解决办法：需拆下铜套进行扩孔处理。

4.5油脂泵工作时，活塞导杆不能上下移动

原因分析：排除导杆变形、密封损坏等原因，查明原因是气马达处先导换向阀损坏。

解决方法：更换先导阀。

5盾尾漏浆问题

造成盾尾漏浆主要有以下几个原因：一是盾尾刷磨损；二是盾尾与管片之间隙不均匀；三是衬背注浆压力过高。

解决方法：1、在挖掘前对盾尾密封系统进行全面检查与维护，全面更换已磨损的密封刷。

2、在管片拼装前必须把盾壳内的杂物清理干净，防止对盾尾刷造成损坏；每30环全面检查1次盾尾密封腔油脂状况，严格控制盾尾油脂的压力。

3、经常检查盾尾周边与管片的间隙，控制好盾构机的姿态和管片选型，保持间隙均匀。

6结语

总之，在盾构施工过程中如何快速处理盾构机故障，及时恢复掘进作业，需要不断的摸索，积极探索，从盾构机的日常维修保养上来寻找突破口，尽量避免盾构机停机维修，努力缩短盾构停机维修保养时间，发挥出盾构的生产效率，完满的完成施工任务，取得良好的经济效益。

参考文献

[1]刘仁鹏;刘万京.土压平衡盾构技术浅谈.工程机械.2000.25-27

[2]康洪信.土压平衡盾构掘进中的止水技术[J];建筑机械化;2006年03期

[3]鲁志军.土压平衡式盾构机泡沫系统及其故障排除.建筑机械：上半月.2003.58-60