隧道施工的盾构设备管理工作

隧道施工的盾构设备管理工作

王伟虎

中铁一局集团城市轨道交通工程有限公司广东省深圳市  518110

摘要：随着国内城市规模的不断扩大，人们对城市空间的利用要求越来越高。通过建造地下综合管廊，将城市发展运行中必备的管道、电缆、光缆等重要设施进行集中入廊设计，既能充分利用地下空间，又可以对城市进行“瘦身”，为城市规划发展提供更大的设计空间。本文主要对隧道施工的盾构设备管理工作进行论述，详情如下。

关键词：隧道施工；盾构设备；管理工作

引言

随着工程建设进程的加快，隧道属于道路交通的重要基础，施工质量和道路运行安全有重要影响。在隧道施工阶段，通常需要将地形因素对施工的影响考虑其中，盾构施工属于机械化施工形式的一种，受到人为因素方面的影响相对较小，能够保证施工效率。

1工作原理

盾构机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隧道施工的盾构设备管理工作

2.1盾构机选型和管理

地铁隧道盾构行业经过蓬勃发展，常规盾构机的市场饱和度和老旧程度凸显，按照机械制造业的10年一个轮回周期的规律，本该是进入盾构机大量淘汰报废、更新换代阶段，但业内受行业竞争激烈和疫情等因素影响，造成资金紧缺问题凸显；所以，再制造的想法应运而生，而普遍再制造都是选择超龄、老旧盾构机，伴随产生故障高的问题，业内也就逐渐开始排斥，不接纳再制造。基于以上原因，此处提出几点关于对当前地铁隧道盾构行业关于盾构机选型和管理的建议，以供各位同仁探讨。（1）对于盾构机的选型，应有高度的重视，通过充分的前期调查和地质水文研究，因地制宜、科学论证，选择最适合的盾构资源。（2）对于老旧盾构机的投入使用，应充分考虑设备性能降低问题，通过科学计算，降维度使用，并加强过程的配件、维修力量储备，通过加强巡检和超前维修的方式，降低设备故障率和减少停机时间。（3）对于盾构机类固定资产折旧摊销，应采用加速折旧的方式；改造成本应全部当期摊销，杜绝“毒瘤”现象存在；对于达到使用寿命和经评估鉴定不具备继续使用价值、不满足于当前行业先进性标准的盾构机，应尽快报废或淘汰。（4）要适时引进更新、更先进的盾构机，紧跟我国高速发展的科技创新步伐，通过科技手段，降低风险、提高工效、创造效益。

2.2智能化管理平台

将不同的机械、设备与互联网大数据分析平台连接在一起，可实现系统的智能化中央控制，提高生产效率。通过在渣土减量化、资源化处理设备上安装高敏传感器，可获取整个生产系统的工艺流程图及各设备运行状态信息，存储有关的工艺参数，并在监管各个模块运行状态的同时，及时对各个模块发出指令，更改运行状态，适应不同情况。

2.3盾构渣土处理工艺

为提高集成化与智能化程度，需对不同地层、不同类型渣土进行针对性更强的系统化处理，需将盾构施工现场脱水压滤后产生泥饼的建材化功能模块纳入到整个系统中，真正实现从渣土到建材的一站式处理，使得整个渣土资源化处理形成闭环。泥水盾构通过泥水分离系统、调制浆系统实现大部分泥浆循环，泥水分离出的废浆和砂石骨料继续进行二次处理。泥水分离的砂石料和土压盾构渣土经过洗砂系统产生废浆，并制作成成品砂。废浆在浓缩罐絮凝沉淀后生成清水及待压榨泥浆，清水存储在清水罐以待二次利用，泥浆通过压滤系统、制砖系统形成成品砖。

2.4在穿越电力管廊施工时采取的预防措施

一是要求施工单位制定应急预案并完善了技术措施。（1）盾构穿越前及时与产权单位联系，若穿越过程中出现意外需及时切断电力管线的电源。（2）管片脱出盾尾后，及时进行洞内钢花管注浆。（3）盾构通过后继续进行地面监测，直到监测数据稳定，若地面仍有沉降，对沉降部位进行二次补充注浆。（4）在电力管廊底板布设监测点，在盾构掘进至电力管廊前约5m时，地面监测人员与隧道内值班人员随时保持联系，根据监测情况实时调整各项参数，以最优参数进行掘进，确保地面沉降或隆起处于可控状态。（5）安排监控人员全天24h监测与巡视，按要求及时进行信息分析与反馈，同时加强现场应急管理，应急设备物资人员现场待命，如发现地面沉降或隆起等异常情况时立即汇报，按照专项应急预案有序处置。（6）在掘进过程中实时采集数据，洞内洞外联动，确保数据真实有效。盾构设备开启时，根据土压显示值，调整开启顺序，若实际土压高于理论值，则先开启螺旋输送机，再启动刀盘掘进，根据出土顺畅程度，将刀盘转速由1.5r/min逐步降低到0.8r/min，结合地面监测反馈数据，动态调整掘进参数，以达到土压平衡。二是加强管理力量，提高技术管控，及时调整掘进参数。（1）在下穿管廊施工前，邀请施工单位技术专家亲临现场进行技术指导，项目总工程师、工程部长、技术主管等主要骨干技术力量按照分工做好下穿电力管廊前的准备工作，确保下穿施工的顺利完成。（2）严格执行交接班制度。现场值班技术员、施工班组长、盾构司机等人员进行现场岗位交接班，当班人员将隧道施工情况、掘进参数、机械状况等参数，与下一班组人员进行详细交接，确保信息畅通。

2.5防水材料及质量

目前国内防水密封材料主要有2种:一种是多孔型三元乙丙橡胶弹性密封垫,另一种是遇水膨胀橡胶密封垫。多孔型三元乙丙橡胶弹性密封垫起源于欧洲,通过密封的弹性压密实现止水。虽然多孔型三元乙丙橡胶弹性密封垫存在长期应力松弛现象,但其在设计年限内的应力松弛率能够通过阿累尼乌斯公式结合快速老化试验验证,在国内也有充分的设计、制造和施工经验,是国内主流的防水密封材料。遇水膨胀橡胶密封垫起源于日本,材料接触到水后产生膨胀,主要通过膨胀力来止水。因其中的高分子吸水材料易在水中溶解析出,利用阿累尼乌斯公式判断耐久性缺乏适用性,国内厂商生产的遇水膨胀橡胶其耐久性也没有得到充分的实际验证,因此,国内主要用于辅助防水。当前市场上的防水材料主要存在以下情况:1)部分厂家在原料中掺加再生胶、二次再生胶,以次充好,导致隧道施工及运营期间发生密封垫破碎、断裂等问题。2)橡胶生产过程中调配不佳,导致成品的硬度控制不好,随温度变化大,冬季施工时硬度过高,从而影响粘贴和管片拼装。3)密封垫框尺寸误差,造成“松肩”“蹋肩”“过拉”问题。因此,应加强材料的生产监督与进场检验,完善和贯彻密封垫的招标要求,密封垫需经试套后才能批量生产。

结语

综上分析，相关人员应该根据隧道工程具体需求，对于工艺进行合理选择，注意预制前、中、后各个阶段的质量控制，保证盾构设备能够顺利应用在盾构隧道施工过程，提高工程建设效益。

参考文献

[1]陈华鼎.论地铁隧道施工盾构机及后续设备下井[J].城市建设,2010(2):330-331.

[2]袁玮,高菊茹,王耀.盾构法施工隧道个体降温防噪设备设计研究[J].隧道建设（中英文）,2018,38(2):358-363.

[3]王东,杨俊朋.隧道盾构施工中机械设备的维护与管理[J].门窗,2020(6):180-181.

[4]张博.浅析燃气管线盾构隧道穿越断层破碎带处理措施[J].中国设备工程,2022(3):251-252.