盾构机操作与维修保养技术1 - 图文

盾构机操作与维修保养技术

前言

长沙地铁2号线-期工程体育公园站～杜花站区间隧道左右线总长3609m，其中盾构隧道左线长1792.5m，右线长1816.5m，最小转弯半径350m，最大坡度26‰；隧道内径φ5400mm，管片外径φ6000mm、管片环宽1500mm。本标段隧道采用两台盾构机施工，先后由杜花路站始发，向体育公园站掘进。两台盾构机掘进到达体育公园后站解体吊出地面。右、左线隧道盾构始发时间相差一个月，开工日期左线2010年10月31日，掘进完成日期2011年5月7日。历时175天。

本工程采用的盾构机是适合本工程地质特征的土压平衡式盾构机，型号为ZTE6250，由中国铁建隧道装备公司，根据本工程的特点专门设计生产的，具有土压平衡功能，能有效控制地表沉降，破岩机理明确，能有效掘进，刀盘结构和刀具布置设计合理，具有超前地质钻探功能和预注浆的能力。

盾构机上大量采用液压、控制、自动导向等领域的新技术。其控制系统的底端全部由PLC可编程控制器直接控制，上端由上位机进行总体控制。盾构机还可以通过网络系统由洞外技术部门或盾构厂家进行远程监控、调试及控制。盾构机的数据采集系统可以记录盾构操作的全过程的所有参数。

液压系统的主驱动系统、推进系统、螺旋输送机系统及管片安装系统大量采用比例控制、恒压控制、功率限止等先进的液压控制技术。

盾构采用上海立行公司先进的SLS-T APD型激光导向系统来控制隧道的掘进方向，这在隧道的方向控制上也是比较前沿的高端技术。

目录

1、盾构机掘进操作技术----------------------------------------------4

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2、盾构机的状态检测------------------------------------------------13 3、盾构机维修保养程序---------------------------------------------21 4、故障处理措施------------------------------------------------------26 5、盾构机国产化可行性技术---------------------------------------43 6、总述------------------------------------------------------------------47

1、盾构机掘进操作技术 1.1盾构机掘进及操作控制程序 1.1.1盾构掘进作业工序流程 盾构机掘进作业流程见图1-1-1

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开始设置管理基准开挖掘进同步注浆是否达到掘进循环进尺是1＃编组列车出洞否管片衬砌拼装2＃编组列车进洞1＃列车装料开挖6m是延伸轨道否下一个循环图1-1-1盾构掘进作业工序流程图 图6-1-12 盾构掘进作业工序流程图

1.1.2盾构机掘进控制程序 掘进控制程序流程见图1-1-2

调整泡沫及膨润土注入参数是启动设定土仓压力值P0设定刀盘扭矩、转速设定泡沫、膨润土注入参数设定千斤顶速度设定螺旋输送机转速调整螺旋输送机转速及出料口仓门刀盘扭矩为上限土压力P1不符P0与P1不好相符碴土流动性与止水性好盾构机姿态好调整掘进参数或进行二次补强注浆不好地层沉降控制与反馈好继续不好调整千斤顶推力参数 图1-1-2 盾构掘进控制程序图

1.2掘进模式的选择及操作控制 1.2.1不同掘进模式的特点及适用条件

长沙地铁2号线一期工程15标杜花路—体育公园区间选用的盾构机为复合式盾构机，具有敞开式（OPEN）、半敞开式（SEMI-OPEN）和土压平衡式

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（EPB）三种掘进模式，每一种掘进模式具有不同的特点和适用条件。

（1）敞开式

该掘进模式类似于敞开式TBM掘进，盾构机切削下来的碴土进入土仓内，即刻被螺旋输送机排出。土仓内仅有极少量碴土，基本处于清空状态，掘进中刀盘和螺旋输送机所受反扭力较小。由于仓内压力为大气压，故不能支撑开挖面地层和防止地下水渗入。该掘进模式适用于能够自稳、地下水少的地层.

（2）半敞开式

半敞开式有的又称为局部气压模式。掘进中土仓内的碴土未充满土仓，尚有一定的空间，通过向土仓内输入压缩空气与碴土共同支撑开挖面或防止地下水。该掘进模式适用于具有一定自稳能力和地下水的压力不太高的地层，其防止地下水渗入的效果主要取决于压缩空气的压力，如图1-2-1所示。

（3）土压平衡模式

土压平衡模式是将刀盘切削下来的碴土充满土仓，并产生与土压力和水压力相平衡的压力，来稳定开挖面地层和防止地下水渗入。该掘进模式主要通过控制盾构推进速度和螺旋输送机的排土量来产生压力，并通过测量土仓内的土压力来随时调整、控制盾构推进速度和螺旋输送机的转速。在该掘进模式下，刀盘和螺旋输送机所受的反扭力较大。该掘进模式适用于不能稳定的软土和富水地层，见图1-2-1。 土压平衡式 水、土压力半敞开式 压缩空气 敞开式

水、土压力水、土压力

图1-2-1 三种掘进模式原理示意图

1.2.2各掘进模式的主要参数及控制方法

(1)各掘进模式掘进参数的选择

根据二号线和本标段地质情况，参数在表1－2－1范围内选取，并在本

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标段施工中得到不断的优化和调整。

表1-2-1

参数 模式 敞开式 半开敞式 推 力（t） 600~800 800～1000 三种掘进模式的主要工作参数

刀盘转速（rpm） 1.1～1.3 1.3～1.4 1.4～1.6 土仓压力（bar） 无 0.5～1.0 1.2~1.8 螺旋机转速（rpm） 8～10 6～10 8～10 备注 扭 矩（t.m） 100~140 150～180 180～200 土压平衡式 1200～1300 (1) 敞开式掘进的技术措施：

a、采用滚刀破岩为主，采用高转速、低扭矩适宜的螺旋输送机转速推进，加大螺旋输送机的转速和出土口的开口度，尽最大的可能将土仓内的碴土输出，从而提高掘进的速度。

b、采用敞开模式掘进时，易产生掘进中的盾构机滚动和较大震动现象。对此采用设于盾构机上的稳定器顶撑于岩壁上以防滚和减震。施工中如不慎引起盾构机滚动，则可使刀盘反转来纠正，频繁的采用刀盘的正反转以减少盾构机的滚动幅度，盾构机的滚动角最好控制在±0.1度以内，从而减小由于盾构机的滚动给设备和施工带来的负面影响。

c、同步注浆时浆液可能渗流到盾壳与周围岩体间的空隙甚至刀盘处，为避免此现象发生可适当增大浆液粘度、缩短浆液凝结时间、适当减低注浆压力等方法来解决。根据具体施工的情况及时调整浆液的配合比和每环注浆量，使装好的的脱出盾尾的管片和岩石之间的空隙能够得到及时饱满的填充，从而防止在这种掘进模式下由于盾构机的滚动，使掘进时千斤顶的作用在前面已经拼装好的管片上使管片产生旋转。

d、在硬岩敞开式掘进时，刀具磨损较大，温度高，岩碴不具软塑性，因此，应注意观察、检查，及时换刀，注入泡沫和膨润土冷却、润滑，以降磨。在这种掘进模式下加大泡沫和澎润土的注量，观察螺旋输送机的出土情况，尽量使碴土能够顺畅的输出。如果在设备的泡沫和澎润土系统都是最大流量注入，由于岩层含水较少，土仓内的温度较高，而碴土不能达到要求，也可以通过承压墙上的闸阀接少水管直接向土仓内加清水，使碴土达到最佳的输出效果，也降低土仓内的温度，减小刀具的磨损。

(2) 半敞开式掘进技术措施

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a、半敞开式掘进模式介于土压平衡和开敞式之间，采用滚刀、齿刀混合破岩切削。

b、为既能稳定开挖面和防止地下水渗入，又能避免出碴时螺旋输送机发生喷涌，压缩空气压力应控制在1～1.5bar以内。

c、在该模式下掘进时，应注入泡沫对碴土进行改良。遇地层变换、涌水较大时，及时转换模式掘进。

(3) 土压平衡模式技术措施（本区间主要的掘进模式） a、采用以齿刀、刮刀为主切削土层，以低转速、大扭矩推进。

b、土仓内土压力值P应略大于静水压力和地层土压力之和P0，即P=K P0，

K——介于1.0～1.3之间，土仓的压力主要应该根据掌子面的岩层，隧道顶部的埋深，以及地表的建筑物和地面的检测出来的地表沉降情况，在掘进中不断调整优化。

c、土仓压力通过采取设定掘进速度、调整排土量或设定排土量、调整掘进速度两种方法建立，并应维持切削土量与排土量的平衡，以使土仓内的压力稳定平衡。在隧道顶部地质较好，地表监测的情况较好的情况下，在掘进的过程中可以在土仓内的加大气压，减少土仓内的土，使之产生气土压力的平衡，以提高掘进速度。在一环掘进快结束时减少土仓内的气压，增加土仓内的土，使之达到土压平衡，有效的保证地表的安全。

d、盾构机的掘进速度主要通过调整盾构推进力、转速（扭矩）

来控制，排土量则主要通过调整螺旋输送机的转速来调节。在实际

掘进施工中，应根据地质条件、排出的碴土状态，以及盾构机的各项工作状态参数等动态地调整优化，此模式掘进时应采取碴土改良措施增加碴土的流动性和止水性。

(2)复杂地质的掘进技术措施：

a、隧道埋深浅，隧道顶部地质软，掌子面的岩层软。在广州地铁三号线大-沥区间刚始发时的河下面就属于这样的情况，河床距隧道顶不只有几米，这样的情况在掘进时很容易发生顶部塌下来，使河和开挖面贯通，给施工带来十分被动的局面。在这样的条件下掘进，必须很好的控制好土压和出土

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量，避免上下贯通，采取的技术措施为：掘进时的土仓顶部压力最少应该保持在1.6bar以上，在停机时还可以高一点（1.8bar左右），刀盘的转速〈1.2r/min，减小由于盾构机刀盘的转动给岩层带来的扰动，使盾构平稳安全的通过。根据经验最好是快速的通过，提高掘进的速度，减少掘进时盾构对岩层的扰动的时间；由于这样的地质状况下的浆液渗透能力很强，可以适当的加大同步注浆量，必要时进行同步双液浆，保证管片和开挖面的间隙饱满，防止顶部的下沉；合理安排工序，缩短循环时间，盾构尽快的通过这样的地质情况。

b、含水丰富的硬岩中掘进。掘进速度相对较慢，而且很容易发生喷涌。在隧道顶部的岩层不稳定的情况下，保持土仓的压力平衡十分重要，刀盘转速在1.5r/min比较合适，掘进时的土仓上部压力1.5bar以上为好，螺旋输送机的出土一定要平稳，要避免突然大量出土，使土仓瞬间降压，使太多的水进入土仓，以致产生喷涌，使地表下沉较多。在隧道顶部的岩层很稳定，开挖面的岩石硬度高，含水量丰富的条件时，这时的隧道的自稳性很好，地表不会下沉，但是由于岩石硬，盾构机的掘进速度较慢，水大很容易产生喷涌。在进入这样的岩层之前要检查刀具的磨损情况，尽量提前换刀，以保证掘进的速度。掘进时的参数选择：刀盘的转速要快1.5~1.6r/min，手动开启泡沫系统，加大液体流量，减少空气的进入量，膨润土系统最好不要开启，掘进的速度在20mm/min最好，螺旋输送机转速0~5r/min，不要过多过快的出土。同步注浆必须饱满，在每掘进10环对后面的管片开孔进行2次补注浆，保证管片和岩层之间的缝隙全部被浆液填满，有效的阻止后面的地下水窜到土仓内。

c、在流沙层中的掘进。由于地质非常的软，盾构容易下沉，这需要很好的控制盾构机的姿态，保持盾构机掘进时的姿态平稳，避免出现过大的纠偏。土仓的压力平衡十分重要，避免出现土仓压力的过大的波动，控制在0.3bar之内，土仓压力保持在1.5bar以上，很好的掌握好出土量，不能过多的出土，刀盘的转速1.3r/min以下，减小扰动。同步注浆及时跟上，及时填充空隙，使隧道边缘的沙层得到很好的固化，避免形成一定的水道，防止流沙的快速流动，使地表下沉。地表沉降的监测情况快速反馈到盾构机上，以便

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及时调整盾构掘进参数和注浆的情况。

d、房屋建筑物的桩基侵入隧道情况的掘进。盾构操作手必须清楚桩基在隧道中的位置（具体的里程）和侵入隧道的深度以及侵入隧道中桩的结构类型，在盾构机刀盘接触桩之前500mm时，减小盾构机的推力和掘进速度，作到将桩慢慢的切削下来，避免整桩的断裂，使桩在刀盘前转动从而影响以后的掘进。刀盘转速加快，推力减小！ （3）盾构机的进出洞门掘进措施

a、盾构机进洞。盾构机进洞始发时极容易发生盾构机掉头和盾构机的滚动，操作时需要特别的注意。掘进前注意检查切割洞门时是否有钢筋和其他遗留杂物在刀盘前面，有的话要及时清除，避免硬物进入螺旋输送机影响出土。始发的反力架和拖架必须加固牢，避免由于掘进反力,造成拖架反力架的变形，给负环管片的拼装来带困难。掘进时的推力控制在600t以下，正常的情况下刀盘扭矩控制在150bar以下，掘进速度控制在20mm/min以下，造成后面的反力架和负环管片的扭转变形和移动，刀盘的转速控制在1.0r/min，以减小盾构机的滚动。始发预先提高盾构机的中心高度，以消除盾构机掉头带来的影响，在盾构机主机进洞后及时调整盾构机的姿态，合理选择管片，保证盾尾间隙，避免损坏管片和盾尾刷。保证同步注浆，适当控制好注浆的压力，保证注浆量的同时，尽量避免浆液的遗漏，一旦发现洞门的止水帘布有浆液压出时，应该降低注浆的压力，或者停止掘进，运用棉纱和快速水泥封堵，等一会浆液稍微凝固后再继续注浆掘进，必须保证饱满浆液的同时才能掘进。

b、盾构机出洞。盾构能否准确顺利的按照设计的洞门出洞十分重要，在出洞前的10环以前一定要将盾构机的姿态调整到设计的线路上来，以保证盾构机能够准确的推出设计洞门。最后的10环要保证同步注浆，使管片稳固，把地层中的地下水全部隔断。出洞的最后一环的盾构掘进操作尤为重要，最后1000mm前盾构机的转速控制在1.4r/min左右，推力600t以下，掘进速度20mm/min以下，采用半敞开式掘进；盾构司机随时了解前方洞门的情况，做到心中有数以便及时调整参数；最后1000～500mm，推力控制在500～800t，转速降低到1.0r/min左右，速度降低到10～15mm/min，采用敞开式掘进，随

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时与洞门外保持联系；最后500mm，速度10mm/min以下，转速0.8r/min，推力500t以下，尽量将土仓内的碴土出空，采用敞开式缓慢的磨完最后的500mm，以达到安全，准确的通过设计洞门，盾构机顺利出洞。 1.3盾构机掘进过程中的操作技术 1.3.1操作步骤

启动步骤：打开空压机；启动内循环水泵；刀盘驱动先导油泵和补偿油泵，过了30秒后启动3个刀盘驱动油泵；之后启动推进千斤顶；启动各个油脂、齿轮油泵；根据掘进需要随时启动螺旋输送机油泵。

根据地质情况以及施工要求是预设定土仓压力P0：原本土仓压力小于要求压力，则旋转刀盘，并推进一定的距离，同时没有出土，这样土仓压力将逐渐上升，直到达到要求值，即可进行正常掘进工作；原本土仓压力大于要求压力，则旋转刀盘，并打开螺旋输送机，在没有往前推进的情况下稍微出土，这样土仓压力将逐步下降，直到达到要求值，即可进行正常掘进。 1.3.2各种不同阶段盾构机操作技术 1.3.2.1运转前的检查项目 （1）、过滤器

A、在开始掘进前，要检查每一个过滤器是否能正常工作，检查的方式为：拔掉过滤器传感器电源插头，这相当于过滤器失效（平时失效主要有两种原因：受污染和过滤器本身的功能受损）。过滤器失效时，控制室里工业计算机的显示界面上将显示错误信息，一旦计算机界面上有错误信息，必须立即查明原因排除才能开始掘进。

B、过滤器的检查：液压油箱冷却循环过滤器 油箱回油过滤器（2个） 刀盘驱动先导油泵出油路过滤器 刀盘驱动补偿油泵出油路过滤器 拼装机油泵出油路过滤器 同步注浆油泵出油路过滤器 齿轮油泵出、回油路过滤器。

C、需要注意的是：由于回油路液压油流量较大，油箱回油过滤器的受污染程度会较大，因此，需要经常检查此过滤器的滤芯。 （3）、冷却水、压缩气系统

A、机械运转前，配电柜热交换器的进出水管路球阀必须打开。

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B、机械运转前检查内循环水压是否达到要求。

C、油箱过滤循环冷却系统在运转前必须打开此循环系统的所有闸阀（过滤器的充油管闸阀除外）。

D、泡沫发生装置、气压抽水泵、盾尾注脂气制动装置、膨润土气制动装置的压缩气开关在各自系统工作前必须打开。 （4）、注脂系统

A、注脂泵的最大供给气压在操作前必须设定为不超过8bar，减压阀调定压力一般为2.5～3 bar，相当于油脂压力表250 bar～300bar。

B、在掘进前及时检查油脂桶中的油脂，当油脂桶中油脂很少时，及时在掘进前更换，尽量避免在控制室上油脂桶油脂量过低指示灯将亮时才更换，以免耽误掘进时间。

C、必须确定油脂管路充满油脂后才能进行掘进工作。 （5）、注浆系统

A、在工地上第一次使用注浆泵之前，必须安装上砼缸的活塞，这是因为在工厂时此活塞未安装（到达工地后进行安装）。安装此活塞的方法是：把四个砼缸的出料管连接螺栓分别拆除，之后旋转砼泵出料管，即可安装上此活塞。当然，如果要更换此活塞的话，也按这样的步骤进行。

B、在每一次砼缸开始工作时，必须检查保证油缸与砼缸之间的储水槽有半满的水（打开此槽的封盖即可看到是否有足够的水）。 （6）、压缩空气系统和冷却水循环系统

A、只要有人在土仓里工作时，就需要使用人闸压缩空气控制系统。加压过程可在人闸里面及外面进行操作，减压过程只能在人闸外面进行操作。 B、主轴承中冷却水循环系统中的每一个水温检测表时刻都要打开着。 C、空压机的离析过滤器底端有一开关，打开此开关即可放掉积水，空压机开启时，每小时要放一次积水，此过程可人工进行，也可自动进行。同时，在空压机按停止按钮后，约30秒后，空压机将关闭，这起到了缓冲作用。 （7）、主轴承齿轮油润滑循环系统

A、齿轮油过滤器在齿轮油温较低时，噪音较大，齿轮油温升高时，噪音会变小。当齿轮油位过低时（油位指示器可观察到），齿轮油泵将停止，同时刀盘油泵也

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会停止工作，这个信息在控制室工业计算机显示屏也会同时显示出来，这必须在掘进前人工检查齿轮油的油位。

B、主轴承第二与第三道密封腔室之间未加注任何油、脂，它通过油管连接到主驱动齿轮油渗漏油箱中（此油箱在盾构机中体H型架前底部，有油位标尺），应定期检查此油箱的渗漏油油位。 （8）、螺旋输送机

在第一次开始运转时，刀盘、螺旋输送机补油泵开动半个小时后才能开动螺旋输送机（这是由于螺旋输送机的减速箱是由补油泵所提供的液压油进行润滑，第一次运转时应对减速箱进行充油）。在正常掘进时，不必这样操作。 （9）、油箱油冷却循环系统

出油过滤器前后压力表之间的压差不能超过2.5bar，如果超过2.5bar，表明过滤器已经被污染，应予以更换。在工作时，只需要检查此两者的压差。循环油泵的出口压力通常为1bar至2bar左右，当其小于0.5bar时，表示过滤器里没有滤芯（即过滤器是空的）。 （10）、泡沫系统

在第一次使用或机器停止使用较久后又重新运转时，由于泡沫管路有可能有油脂渗入或其它污染物，因此，必须先用水清洗此管道。

B、在使用泡沫泵之前，必须检查确定泡沫剂桶有泡沫剂，泡沫系统的所有开关已经打开。 （11）、皮带输送机

在操作过程中，如果皮带与皮带滚筒之间有偏离的话，证明皮带的松紧度不适当，或滚筒上有弃土，所以必须经常检查皮带及其滚筒。 （12）、管片拼装状态

A、在进行管片拼装时，当水土压力为零时，推进千斤顶参数设定保持压力约为15bar。当水土压力为2 bar时，推进千斤顶参数设定保持压力约为60bar。此值需在初始掘进中摸索出其中的规律。

B、在管片拼装前的操作（注意顺序）：关闭螺旋输送机出土闸门 启动辅助油泵 启动拼装机驱动油泵 按下管片拼装模式按钮。 （13）、螺旋输送机

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A、螺旋输送机运转时，出土闸门的最大开度为800mm；

B、在维修螺旋输送机时，其伸缩油缸必须完全伸出（即螺旋输送机从土仓全部收回），并关闭入土闸门（前闸门）。

C、如果较长时间内不使用螺旋输送机，必须伸出螺旋输送机的伸缩油缸，使螺旋输送机从土仓收回；同时关闭入土闸门。 （14）、拼装机的操作

A、在第一次拼装管片前，在盾尾密封上先用人工抹上油脂，所抹的油脂类型如下：密封刷子内、盾尾密封前后腔的空隙都要用WR90充满（WR90只是初装时使用的油脂）；之后是盾尾注脂泵自动或手动操作注脂（WR89）。在所有的准备工作中，涂抹WR90油脂最好放在最后一步进行。 B、启动拼装机油泵

C、在拼装机控制面板上进行操作

（15）、主油箱中的油温如果太高或油箱中的油位太低的话，所有的液压系统将自动停止。 1.3.2.2运转操作

（1）、机器运转前一定要注意运动部件周围有无人员（尤其是在刀盘附近），可通过操作控制室的检查灯按钮进行操作前的注意提示。

（2）、刀盘运转的操作程序：液压油箱油冷却循环油泵 主驱动齿轮油泵 润滑脂泵 先导油泵 补油泵（此泵在螺旋输送机第一次使用前必须先开半个小时） 刀盘驱动油泵。

（3）、刀盘在开始运转时，按step2（0~6.1 r/min）按钮。这是刀盘高转速，低扭矩速度挡。刚开始运转时，先用低扭矩，使之慢慢增高。如果启动扭矩太大的 话，对刀盘驱动系统会造成冲击。

（4）、刀盘参数设定为：刀盘液压系统初始压力为30bar，转速为0.02rpm。 （5）、在第一次推进前，首先把A、B、D区推进千斤顶的油压调定为0bar，C区的推进千斤顶调定为40bar。

（6）、螺旋输送机的出土闸门最大开口设定为100mm。

（7）、在第一次推进前的螺旋输送机转速保持在0.5~0.6 r/min，同时刀盘保持旋转，之后推进千斤顶向前推进。承压墙上的5个土压力传感器显示的压力会慢慢

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上升，直到土压力传感器的压力值达到设定的土压力值，这时，螺旋输送机的转速开始适当地调高，同时提高推进速度，保持土压力平衡。通常是通过调整螺旋输送机转速和推进速度来保持土仓土压力的平衡。

（8）、在正常情况下，螺旋输送机都要伸到土仓内，只有在进行维修时才缩回（即是螺旋输送机的伸缩油缸伸出）。

（9）、当刀盘进入土层后，螺旋输送机的速度保持在5~ 6 r/min，当土仓填满土后，螺旋输送机的转速可以适当提高。

（10）、初始掘进时，掘进速度慢所以盾尾油脂不必注入太快，可以通过设定用推进千斤顶行程控制注脂循环模式进行盾尾注脂。在正常掘进阶段，设定每隔5秒注脂一次（共12根注脂管线，循环时间为60秒）。

（11）、初始掘进时，掘进速度很慢，有一个原因是要对盾构机姿态进行初步调整及掌握其中的规律，同时需要摸索掘进的一些参数。

（12）、推进千斤顶的压力控制是以百分比来进行的，例如：100%为300bar。15%为45bar。 1.3.2.3正常推进

（1）、正常情况下，螺旋输送机的速度要根据土仓土压力及推进速度来调节，应保持土仓土压力与刀盘前开挖面的水土压力处于动态平衡。

（2）、螺旋输送机的土压力传感器显示压力一般为0~0.3bar，有时候会出现1~3bar的现象，这是由于渣土粘性太大，螺旋输送机有堵塞现象造成的。这时要适当加入泡沫来调整渣土的状态。

（3）、一般来说，承压墙受压力小于或等于3bar，土仓土压力的大小会随着隧道的深度、地质的变化而改变。

（4）、土仓的压力可以用改变掘进速度和螺旋输送机的出土速度来调节，加快速度和减小螺旋输送机的转速可以提高土仓内的压力，反之就会降低压力。 （5）、不同的地质条件有不同的水、土压力特点，而千斤顶的推进速度太快则会导致土压力太大，刀盘扭矩增加，可能造成地面隆起；反之，则会造成地面沉陷。 （6）、在掘进中，由于刀盘切削下来的渣土量与从螺旋输送机排除的渣土量失去平衡，可能导致地表隆陷。因此，掘进的关键是保持盾构机土仓压力与刀盘前的地层水土压力保持动态平衡，这需要操作人员根据各种情况作出正确的判断并调

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整相应的掘进参数。

大○石○块○堵○住螺旋输送机的现象，这时，（7）、在隧道掘进过程中，有时候会产生○

即使螺旋输送机的转速为0，也会产生土压和扭矩较大的现象，处理的方式为：正反转螺旋输送机，使大石头能够转回土仓搅碎或者在螺旋输送机内搅碎，直到大石块能够从螺旋输送机输出。

（8）、如果需要切断电源，则要注意保持土仓内的土压。同时，在电源断掉后，螺旋输送机的出土闸门会自动关闭。螺旋输送机出土闸门储能器设计压力为250bar，在自动关闭出土闸门后的压力保持在80bar至90bar左右。

（9）、在维修螺旋输送机前，必须关闭螺旋输送机出土闸门液压油缸进出油管球阀。

（10）、螺旋输送机出土闸门储能器控制阀组上有卸荷装置，可使储能器卸荷。 （11）、在螺旋输送机驱动油泵启动后，其储能器的压力自动升到250bar。 1.4掘进技术管理模式探讨

在掘进过程中，主要的工作是两个环节：隧道开挖（盾构机前进）、管片拼装。

为了这两个环节的顺利完成，隧道内主要的人员有：操作手、维修工，值班电工； 拼装手1人，辅助拼装手3名，管片吊机操作工1名，浆液注手2名，列车指挥手1名，管线延伸工2名。每个工人各尽其责，其中工人的工种属于相互合作制，协力完成整个掘进过程。

在地面实行隧道内掘进随时监测制，根据地质条件，进行拟订有关掘进参数，保证到每一米。而在操作过程中，盾构司机当以拟订参数为参照，进行掘进，根据实际情况不断调整以达到最佳的掘进。在掘进过程中出现盾构机姿态偏差太大、掘进速度过慢、喷涌严重、刀盘扭矩过大、推力过高等情况时，及时汇报情况，召集有关人员研究出行之有效的处理方案，并派遣有足够资质的人员进行实施。

提出盾构机司机的岗位责任书和操作规程，严禁误操作。司机必须具有很强的盾构机理论和实践知识，在掘进过程中能够随时根据掘进状态和参数感知到盾构机每个部件的工作状态，并熟悉所有的工作部件，掘进过程中，应以使用和保护部件的模式进行操作，以进度为目的，同时尽量保护盾构机各个部件，做到人

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机合一。同时具有完全正确的VMT系统操作能力。定期对司机进行责任心的培养，使之明确自己的职责。

提出管片拼装机操作手责任书和操作规程，严禁误操作，要求在拼装机运转区域内，人员的安全随时处于有保证状态。 2、盾构机状态检测

2.1盾构机掘进状态下的监测技术

海瑞克盾构机配置了先进的数据采集系统，其功能为：记录、处理、存储、显示和评判盾构机运行的所有有关监控参数。由测量数值记录器来读取和存储测量的数据值，通过对测量数据的记录，盾构机所进行的整个工作过程都被记录到文档中，从而可以全部或部分地理解盾构机的掘进工作。所有记录的测量数据都以图象形式显示，监视器内的内容被分成几个功能组： 监视器页面1：刀盘 监视器页面2：护盾/注射 监视器页面3：土料运输 监视器页面4：温度 监视器页面5：后配套运行

监视器页面6：测量的数值全览1—N 监视器页面7：错误信息 监视器页面8：信息

用户可以在8个屏幕页面之间进行切换，在控制室对盾构机运行状态进行全面监测。

2.1.1掘进状态下检测技术的程序概述

过程数据的采集和显示的任务可以被概括如下：

“采集，处理，存储，显示并评估与掘进机联网所获得的数据。”

通过测量传感器按事先调整过的时钟脉冲，连续不断地得到所有的测量数据 ，但是，只在特定的，时间才记录。计算平均值的周期可以在每个测量点单独选择。定义操作隧道掘进机的相应阶段的三个周期是：

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* 前进 * 放置管片 * 待命

前进和管片放置分别通过控制面板上的按钮激活。只要这些信号有一个高的水平，被选择确定的操作状态将被指示给隧道掘进机的PLC（可编程逻辑控制器）。如果两个按钮都没有被激活，机器将停止。

前进、管片放置和停止阶段两两之间形成了一个单元，即所谓的环。每个环的数据保存在不同的文件中，这些文件分配有连续的编号。借助于环的编号、文件的日期和存储的时间，就可以迅速找出相应的施工部分。

在每次系统启动并在存储器中装入所有所需的程序部件以后，测量数据的采集程序会自行运行。然后，程序确定机器当前的操作状态，采集、存储和显示当前的测量数据，根据机器的操作状态和测量值确定下一阶段的执行动作。由于没有当前的测量数据就不可能做出关于程序的后续进程的决定，所以，接收必需的测量数据是程序首要的，也是最重要的任务。下一步就是要对采集到的测量数据进行显示和评估。

通过菜单、键盘和鼠标控制程序的关闭，并通过密码方式进行保护。 2.1.1测量数据的采集和存储

对通过测量传感器采集到的测量值的读入和存储是程序的最重要的部分之一。根据记录的测量数据，必须记录通过机器或在机器上执行的工作的完整顺序，以便能够完全地重建隧道的施工，或者用于后续不同的部分。

这种通讯连接是双向的；根据要求采集的测量数据，从PLC（可编程逻辑控制器）中得到所有的重要信息，并可以把数据送往SPC。这对于重要的限制值、控制参数、修正因数和其他没有程序员又需要在PLC（可编程逻辑控制器）中调整数值的场合具有重要意义――通过一个用于采集测量数据的屏幕，就可以输入所

需

的

数

据

，

然

后

传

给

PLC

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Current measuring values, stateof operation,speed of rotation, ...PLCTunnelling machineLimit values, controlparameters,correction factors, ...PC process data acquisition andvisualisation (PC PDV)

（可编程逻辑控制器）。

PLC当前测量值、操作状态和旋转速度

隧道掘进机 。

计算机过程数据的获取和显示（PDV计算机） 图 2.1.1-1 PLC（可编程逻辑控制器） 和 计算机之间的通讯

如果在连接或数据传输中出现错误，具体的错误信息会出现在数据采集的操作界面上，从而使用户可以解决问题，目的就是要将丢失数据的数量降到最低。

KeneVebndungzwischenSPSundPCNo connection between PLC and PCPLCTunnelling machinePC process data acquisition andvisualisation (PC PDV)

PLC

PLC与PC之间无连接

隧道掘进机 计算机过程数据的获取和显示（PDV计算机） 图 2.1.1-2 PLC（可编程逻辑控制器）和计算机间连接中断时的错误信息

PLC（可编程逻辑控制器）和PC之间连接中断时的错误信息

程序不仅采集当前的测量数据（所谓的瞬时数据值），而且采集PLC（可编程逻辑控制器）中发生的错误信息。错误信息清楚地表明了它们对掘进作业的影响。此外，以下的信息也属于该组：

* 马达保护开关的附加触点； * 驱动马达的温度监测；

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* 冷却水的温度监测； * 液压油系统的温度监测； * 过滤器的污染； * 油位；

* 变压器的温度监测

在干扰暂停后，该信息会以纯文本形式显示在屏幕上，并指示当前的路径。 当激活或解除激活时，错误信息会随日期和时间一起自动保存，且当打印前进报告时这些信息会直接打印在后面。如果一个错误信息在若干个前进周期中都存在，它每次都会在前进报告中打印出来，而且会提示第一次激活的日期。

所有采集的数据都存在dBase V? 类型的数据表中(参阅数据评估)

2.1.2 数据的直观显示

所有需要记录的测量值都在PDV计算机的显示器上以图形方式显示。屏幕的各个内容被分成下面几个功能组： * 前进；

* 螺旋输送机/ 批带输送机； * 润滑脂 / 灌浆； * 温度； * 其它； * 错误信息。

操作者现在可以在这些屏幕之间选择，并接收控制室中显示的测量值的图片。信号通过指针式仪表，数字显示或曲线图等途径表示。属于共同的过程用符号表示。作为输入元素，可以使用按钮、滑动装置、旋转按钮或输入字段。

除了每个屏幕上的测量信号以外，机器的相应的操作状态、当前的钻进行程编号、以及当前的日期和时间也有显示。屏幕上直观显示的测量数据的更新与数据采集是同步的。测量数据被采集（如果需要还要被处理）、存储，然后显示。这些操作通过使用菜单、鼠标和键盘来简单地进行。 2.1.3数据评估

在一个新的前进周期开始时，会提取每个环的周期和附带事先定义的数据的前进报告。报告可以自动地输出，或通过在菜单中选择报告打印选项，进行报告

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打印输出。

为了打印前进报告，启动一个Paradox? 应用程序，它在PDV的后台运行，而且不会影响进一步处理。

在该Paradox? 应用程序中，操作者要对前进报告的版面进行一次自定义，或者使用Herrenknecht设置过的前进报告作为默认设置。用户可以通过修改相关的数字、位置和表现类型改变报告的版面。特别是在用图形表示时，有大量的二位和三维图形可供选择。

在数据库程序开始启动后，报告所需的数值从将要打印的环的平均值表格中载入。这些数据根据用户的调整进行搜集，并与前进报告一起打印。由于拟定的报告采用了与存储的模式和记录的测量数据相连，所需的报告可以随时重新打印。

瞬时值文件根据计算机的能力和要参数化的文件的数量逆向删除。环的平均值文件和错误信息文件保留。

2.2盾构机在掘进状态下，掘进方向的向导

盾构机的驾驶员需要关于掘进机轴线与设计的隧道轴线（DTA）的位置和方向之间关系的连续信息。每分钟掘进几公分的速度现在已相当普遍，驾驶员为尽量保持掘进机的轴线和实际的DTA一致，就必须及时得到他操作控制结果的反馈。带有自动定位和推进处理软件的隧道导向系统给用户提供了最新的关于盾构机空间方位的信息，这样一来，通过适当的控制措施，盾构机就可以被控制在沿DTA狭小的误差范围内

SLS-T系统主要参考是提供一束可视的激光，激光束发射于安装在位置相对稳定的墙壁或衬砌上的经纬仪。根据激光的能量、隧道内的空气环境以及其承受折射量的不同，激光的射程在100～200之间不等。

激光束穿过掘进机和后续设备（激光窗）射向机器前体上的激光靶。到达激光靶的有用激光射程也取决于激光窗口和隧道的曲率，所以要周期性地将激光移到新的位置。在测量人员确定初始位置之后，后续的激光位置是设备本身予以确定的。

当激光束击中ELS光靶，和光靶中心相关的激光束中心被精确测得，激光击中ELS 光靶的水平角被同时确定。在ELS光靶内装有双向测斜传感器，用于监

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视ELS光靶的前后俯仰和左右偏斜。ELS光靶前面装有一个向后反射的三棱镜，激光参考位置和ELS光靶的距离由经纬仪内的EDM测得。从而，ELS光靶的绝对位置和方向与盾构机的绝对位置和方向之间的关系可以建立起来。

这些信息和理想的掘进路线结合起来可以给驾驶员一个简单的提示：掘进机实际的方位和理想方位之间的关系。SLS-T APD系统不仅在任何时刻，特别是盾构机 掘进过程中提供了一种精确的测量方法，而且将其测量结果以简明的方式提示操作人员采取正确的纠偏措施，从而保证有力地控制掘进机的实际路线不偏离理想的路线。

2.2.1SLS-T APD 系统的特征

· 计算盾构机位置并用图表和数字方式显示 · 计算和显示安装管片的位置 · 计算和显示盾构机 掘进趋势 · 计算和显示管片趋势

· 计算使盾构机 回到设计路线切线方向的纠正曲线 · 估计待装管片（根据纠正曲线）

· 形成隧道施工文件（掘进记录、施工日志等） · 按计算的纠正曲线显示设计的推进油缸形程 · 根据标准几何参数计算DTA · PC 的全部操作 · 自行控制激光方向（方位控制）

· 在拼装管片时，指导调整激光设备

2.2.2 SLS-T APD系统技术 SLS-T APD 导向系统和隧道 掘进软件全天侯提供盾构机的三维坐标和定向的连续的动态信息。隧道图2.2.2-1系统简图TBMELS光靶黄盒显示器工业PC控制盒管片参考目标激光经纬仪TBM操作室掘进软件是SLS-T APD的核心（系统简图见土2.2.2-1）。通过其附带的通信装置接收数据，由隧道掘进软件计算盾构机的方位和坐标，并以图表和数字表格显- 20 -

示出来，使TBM的位置一目了然。参见下图（2.2.2-2激光导向系统指示图）：

说明：

1、水平和垂直偏差值[mm] 3、前参考点里程[m]

2.2.2-2 激光导向系统指示图

2、水平和垂直趋势[mm/m] 4、当前掘进环号 6、滚动角[mm/m]

8、由ELS靶测量的左右倾角

5、TBM掘进状态模拟显示 7、上下倾角绝对值。 (1) 计算机管理系统

本机计算机管理系统采用海瑞克开发的PDV数据采集系统，可采集、处理、储存、显示、评估与盾构机有关的数据。

所有测量数据都通过被时钟脉冲控制的测量传感器连续的采集并在操作室显示屏上显示。

所有必须记录的测量值都以图形的形式显示在PDV的监测器上。屏幕上的每个内容均按功能分组如下：

? 掘进

? 螺旋输送机/（泥水管线）/泡沫 ? 油脂/注浆 ? 温度 ? 其它 ? 错误信息

操作员可在这些屏幕页之间切换并从中获取需要的数据。

相关管理检测人员可通过PDV采集系统地面显示装置随时监测洞内设备及掘进状况。

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PDV数据采集系统工作示意图如下（图3-7-7）： Internet或电话拔号网

当前盾构状态数据如转速、扭矩、压力……设定值如极限值、设定参数、修正系数……盾构机PLC地面PC采集、处理、显示、打印……

业主监理设计技术部门图2.2.2-3 PDV数据采集系统工作示意图

该系统可以通过PLC采集盾构机上的传感器数据，包括刀盘、盾体、注浆、碴土运输、温度、后配套操作、测量值综述和错误信息等，然后将数据传送给控制室的主机，在主机上进行数据的记录、储存、显示和分析，同时，主机也可以对这些采集内容设定初始值，传送到PLC上；主机可以通过Modem和远程机连接，工作人员能通过远程机对盾构机提供远程维护、远程控制和监控掘进并保留掘进过程的数据。

2.2.3拼装和掘进和估算

在盾构机 和最后一环管片位置确定之后，可进行下一步推进的计算，对于较小的纠正计算曲线，可以直接参考DTA；如果需要纠正几个厘米的量，纠正曲线必须经过计算，使盾构机从最后一环管片的相应位置回到DTA的切线方向上。纠正曲线必须考虑到盾构机的机动性和管片几何尺寸的限制（用户可以确定水平和垂直两个方向上的纠正曲线，使盾构机尽快回到DTA）。 3、盾构机维修保养

3.1 盾构掘进机管、用、养、修技术措施 3.1.1盾构掘进机的管理组织机构

盾构机的管理实行以机电副总工程师为主的设备管理体系，对各系统实行工程师负责制，组建由机械工程师、电气工程师、刀具工程师、状态检测工程师组成的盾构设备管理体系，并成立主机长、电气组、液压组、后续设备组、刀具组和状态监测组负责盾构机的管、用、养、修。

建立盾构机技术支持系统

①、制造厂商专家指导培训小组；

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②、聘请有关专家组成技术顾问组； ③、组建盾构研究开发小组； 3.1.2盾构掘进机的管、用、养、修制度 制订如下制度

①、盾构机管理制度； ②、盾构机操作规程； ③、盾构机维修保养制度； ④、盾构机油水管理制度； ⑤、盾构机状态检测制度。

建立盾构机的履历簿、运转记录、维修保养记录，实行表格化管理。 3.1.3 盾构掘进机的管、用、养、修人员

我方组建一支曾经到日本、德国及国内研修和培训的人员为主的队伍进行盾构机的管理、使用、维修和保养。

对盾构机主机操作，我方将用具有工程师资格的人员担任。

对使用及维修、保养人员进行培训，经考试合格后持证上岗，实行岗位负责制，实行“二定三包”定人、定岗，包保管、包使用、包保养。 3.1.4盾构掘进机的维修、保养及监督

每日有一定时间对盾构机进行维修保养，主要是清洁、润滑、检查。 依据盾构机制造商提供的维修保养说明书进行维修保养。 实行日常保养及定期保养。

每月对盾构机各系统进行评审；对管、用、养、修各环节进行充分评审，总结当月设备管理状况，提出相应措施，将下月维修计划与生产计划一同下达。 3.1.5盾构掘进机的配件管理工作

建立《盾构机配件管理制度》。 建立高效完备的盾构机配件供应系统。 建立配件信息管理数据库。 3.1.6盾构掘进机的安全措施

盾构操作人员及保养维修人员严格按照操作规程进行操作，禁止野蛮施工，以保证设备及人员安全。

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对操作及保修人员进行培训，使其熟悉盾构机械原理与构造及有关安全知识。

3.2盾构机的维修保养技术

盾构机的结构复杂、体积庞大、造价高、科技含量高，因此在进行维修与保养的过程中以生产厂家所提供的技术资料为主要依据，在实际的维修与保养工作中提高对盾构机维修的熟练性与精确性。

盾构机保养的目的和任务：保证盾构机正常运转、减少个故障、最大限度地发挥掘进工作效能，延长盾构机使用寿命。因此必须严格按照海瑞克隧道机械有限公司所规定的作业周期和作业范围，实行强制保养制度。根据机械保养的基本原理，在进行例行保养的时候，认真对机械进行“清洁、扭紧、调整、润滑、防腐”十字作业。

保养质量管理：由机电部送出保养单，项目队伍实行保养工作。保养单必须严格按照盾构机保养规程和注意事项来编制，维护人员必须严格进行保养，机电部有关人员进行保养的全程跟踪并督促完成。对于项目对没有按时按量完成的保养，机电部人员有权要求停止运行施工，必须在完成之后才能恢复使用。 3.2.1附录1

附录1是海瑞克隧道机械有限公司所提供的盾构机维护保养内容和方式，我部人员必须完全按照其例行的保养作业来进行盾构机的保养工作。

3.2.2另外根据我部的实践经验，下面所增加的各项是在施工过程中很有成效的保养工作：

（1）、确定每一天检查皮带上的刮板能够清理皮带及与皮带完全接触，若有异常立即调整后使用。

（2）、当皮带机运转时一定要开动皮带机后面的喷水装置。

（3）、每一天检查皮带滚筒和皮带，排除所有在皮带下的泥。每个月加注黄油到滚筒的轴承里。

（4）、在皮带机的轴承上的4个油嘴上要保证每一周打一次黄油。

（5）、所有的水压装置、接头必须每一周紧一次，这样连续3个星期，然后每三个星期，然后每个月。

（6）、清理所有的马达和泵，然后就可以看到那里有漏油。如果你发现那里漏油，

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请尽快修理。

（7）、在每一个白班或晚班下井的时候，空压机过滤器的积水必须由机修工进行排除。

（8）、按时更换油和空气过滤器。

（9）、机修工必须每天检查液压油油箱、主轴承齿轮油油平面位置。

（10）、所有的液压、泡沫、气体和水系统接头必须检查并紧固。在刚开始的三个星期里，每个星期一次，三个星期后，每个月一次。

（11）、如果停止时间超过一个小时，注浆泵必须清理。浆液槽必须清理，并让下一班的人员知道已经做过的内容。打开注浆管的封盖，并清理出所有的浆液。 （12）、泡沫剂箱必须保持水平位置时刻高于最低刻度之上，如果泵空转的话，将会被毁坏。

（13）、如果需要更换油滤芯或做一些必须停止盾构机的工作的话，必须通知盾构机操手，在确认相关油泵停止的情况才能更换。

（14）、如果出现油循环滤芯的错误信息，首先检查油压，然后把压力去除，如果过滤器前后有4bar的压力差，如果问题没有解决，让电器工程师检查传感器。 （15）、所有的后配套拖车的轮子必须每环都要检查，如果轮子没有转动，这就有可能是因为轮子已经脱离轨道，或已经被卡住。

（16）、螺旋输送机的每一个连接件必须三个月内，每个星期检查一次。然后每一个月检查所有的连接件、销杆并检查是否有油泄漏和检查轴承是否有油脂注入。它可以自动地注入油脂，但是，每个星期要打开油脂注入管并观察是否有油脂喷出（这个油脂管是具有频率性的，打开后并不一定就会发现有油脂喷出，可以等一段时间，在确定是否有油脂出来）。

（17）、螺旋输送机出土闸门油脂注入口，在白班早上要注入两次油脂，晚班上班时也要注入两次油脂。

（18）、皮带输送机的橡胶被损坏的话，必须更换。如果滚筒被损坏的话，必须更换滚筒。更换，是因为它将割坏皮带，在看到这样的问题后尽快更换。 （19）、每个班检查一次皮带输送机的警报系统。

（20）、在有异常的声音后，立即清理皮带输送机系统，让皮带完全地处于正常状态下进行工作，而且并没有停止在铁板上或松驰。

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（21）、拼装机必须每两个星期检查它的连接件，并且在发现油泄漏现象的时候立即处理。

（22）、用柴油清洗所有的阀组，使得它们没有泥浆和油漆在上面。

（23）、必须保证拼装机旋转传力链没有受到损坏，在没有进行拼装管片的时候进行维护。

（24）、必须保证拼装机行走横梁上，拼装机的行走轮能够自由走动，同时进行清理拼装机横梁，加一些油脂到横梁上面，这样浆液就掉到上面后不能粘紧。 （25）、用塑料盖住所有的油脂阀，以免它们被漏下的浆液损坏。 （26）、检查每一条油脂线路，并且保证有油脂在输送点上输出。 （27）、特别地要检查分配器，同时在需要的时候注意过滤器的更换。

（28）、检查所有在阀组上的液压堵头是否有油泄漏，并且检查所有的连接件。 （29）、三个油脂泵，EP2、盾尾油脂和HBW油脂必须每个星期检查一次，在柱塞孔里加入一些油（液压油、机械油等都可以）和在气体润滑单元上的油杯必须充满足够的特殊油（PREMIUM100），只能充入PREMIUM100这种油，其它不可以。 （30）、在盾构机里所有的黄油嘴必须每天或每周，每个班都要按时打黄油。它们将很容易地排除其它杂物。

（31）、在刀盘里，必须检查所有刀具的刃口和固定螺栓（固定板、固定件等），这包括刮刀、齿刀和滚刀。

（32）、当操作手认为机械运动速度太慢时，不要再掘进，如果有必要的话，进到刀盘里检查刀具、工具的损坏状况。

（33）、检查螺旋输送机各部分的外表，如果有必要的话进行对螺旋输送机的局部焊接，这样避免在螺旋输送机上表面的损伤。

（34）、如果听到在刀盘里面有破裂的声音，通知有关专家进到刀盘里，并且检查所发生的情况。

（35）、如果需要更换刀具的固定件或各种铲刀，必须在之前准备好所有材料在工地上。

（36）、不断地清理盾构机，这样就可以看到任何漏油的地方，如果盾构机是脏的，那么就很难看到油在哪里泄漏。

（37）、电器端子箱内外、空压机内部电器系统、控制室电缆系统、配电柜内部

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电缆系统，每两个星期都要进行清理和干燥一次。

（38）、空压机内部系统，每个星期都要用压缩气吹掉上面的灰尘。

（39）、每个班必须检查管片吊机行走横梁上面是否有泥土，如果有的话立即清理。

4、故障处理措施

盾构机是个协调性、环节相扣性很强的机器，其中某个部件或者系统出现故障，那将有可能导致掘进参数控制不准，甚至停机。因此熟悉盾构机工作原理，在实际操作过程中能够准确、快速地寻找出故障的发生区域、原因、处理方式，并具有很强的动手能力是盾构机维修人员所必须具有的素质。 4.1不同掘进阶段所出现的问题及其预防处理措施 4.1.1盾构到达、初始掘进

盾构进出洞是盾构法隧道施工中的一道关键工序。在进、出洞过程中。施工环节多，工作量集中，各工种交叉施工频繁，设备、人员众多，因此加强安全质量管理和控制尤为重要。 4.1.1.1盾构基座变形 ㈠ 现象

在盾构进洞过程中，盾构基座发生变形，使盾构掘进轴线偏离设计轴线。 ㈡ 原因分析

⑴、盾构基座的中心夹角轴线与隧道设计轴线不平行，则盾构在基座上纠偏产生了过大的侧向力；

⑵、盾构基座的整体刚度、稳定性不够，或局部构件的强度不足；

⑶、盾构姿态控制不好，盾构推进轴线与基座轴线产生较大夹角，致使盾构基座受力不均匀；

⑶、对盾构基座的固定方式考虑不周，固定不牢靠。 ㈢、预防措施

⑴、盾构基座形成的中心夹角轴线应与隧道设计轴线方向一致，当洞口段处于隧道设计轴线的曲线时，应考虑盾构基座沿曲线的切线方向放置，切点必须设于洞口内侧面处；

⑵、基座框架结构的强度和刚度能抵抗盾构出洞段施工土体加固区所产生的推

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力；

⑶、合理控制盾构姿态，尽量使盾构轴线与盾构基座中心夹角轴线保持一致； ⑷、盾构基座的底面与始发井的底板之间要垫平垫实，保证接触面积满足要求。 ㈣、治理方法

⑴、对已发生变形损坏的构件，进行相应的加固或调换； ⑵、盾构基座的变形严重，将盾构脱离基座，对基座作修复加固。 4.1.1.2盾构后靠支撑位移及变形过大 ㈠、现象

在盾构出洞过程中，盾构后靠支撑体系在受盾构推进顶力的作用后发生支撑体系的局部变形或位移过大。 ㈡、原因分析

⑴、盾构推力过大，或受出洞千斤顶编组影响，造成后靠受力不均匀、不对称，产生应力集中；

⑵、盾构后靠混凝土充填不密实或填充的混凝土强度不够；

⑶、组成后靠体系的部分构件的强度、刚度不够，各钢构件间的焊接强度不够； ⑷、后靠与管片间的结合面不平整。 ㈢、预防措施

⑴、在推进过程中合理控制盾构的总推力，且尽量使千斤顶编组合理。使之均匀受力；

⑵、采用素混凝土或水泥砂浆填充各构件连接处的缝隙时，除填充密实外，还必须确保填充材料强度和养护；

⑶、对系统的各构件必须进行强度、刚度校验，对受压构件一定要作稳定性验算，确保连接强度和焊接质量；

⑷、尽快安装上部的后盾支撑构件，完善整个后盾支撑体系，以便开启盾构上部的千斤顶，使后盾支撑系统受力均匀。

㈣、治理方法

⑴、对产生裂缝或强度不够的缝隙填充料凿除，重新充填，并经过养护后达到要求强度再恢复推进；

⑵、对变形的构件进行修补及加固。根据推进油压及千斤顶开启只数计算出发生

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破坏时的实际推力，对后靠体系进行校验； ⑶、对于发现裂缝的接头及时进行修补。 4.1.1.3拆封门产生涌土 ㈠、现象

在拆除洞封门过程中，洞门前方土体从封门间隙内涌入工作井（接收并）内。 ㈡、原因分析。

⑴、封门外侧土体加固方案不当或加固效果欠佳，其自立性达不到封门拆除所需的施工时间；

⑵、地下水丰富，土体软弱自立性极差；

⑶、封门拆除工艺编制不合理或施工中发生意外，造成封门外土体暴露时间过长。 ㈢、预防措施

⑴、根据现场土质状况，制定合理的土体加固方案，并在拆封门前设置观察孔，检测加固效果，以确保在土体加固效果良好的情况下拆封门； ⑵、布置井点降水，将地下水位降至能保证安全出洞水位；

⑶、根据封门的实际尺寸，制定合理的封门拆除工艺。施工安排周详，确保拆封门时安全、快速。 ㈣、治理方法

创造条件能使盾构尽快进入洞口内，对洞门口进行注浆封堵，减少土体流失，如土体流失严重，则在塌方区内填塞装土草包。 4.1.1.4盾构出洞段轴线偏离 ㈠、现象

盾构出洞段的推进轴线上浮，偏离隧道设计轴线较大。 ㈡、原因分析

⑴、洞口土体加固强度太高，使盾构推进的推力提高；

⑵、盾构正面平衡压力设定过高，导致盾构正面土体拱起变形，引起盾构轴线上浮；

⑶、未及时安装上部的后盾支撑。使上半部分的千斤顶无法使用，当推力集中在下部，使盾构产生一个向上的力矩，导致盾构沿着向上的趋势偏离轴线； ⑷、盾构机械系统故障，造成上部千斤顶的顶力不足。

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㈢、预防措施

⑴、正确设计出洞口土体加固方案，采用合理的加固方法达到所需的加固强度，保证加固土体的强度均匀；

⑵、施工过程中正确地设定盾构正面平衡土压；

⑶、及时安装上部后盾支撑，改变推力的分布状况，防止盾构上浮； ⑷、正确操作盾构，按时保养设备，保证机械设备的功能完好。 ㈣、治理方法

⑴、施工过程中在管片拼装时加贴上部的楔子，调正管片环面与轴线的垂直度，便于盾构推进纠偏控制。

⑵、在管片拼装时尽量利用盾壳与管片间隙作隧道轴线纠偏，改善推进轴线； ⑶、用注浆的办法对隧道作少量纠偏，便于盾构推进轴线的纠偏。 4.1.1.5盾构进洞时姿态突变 ㈠、现象

盾构进洞后，最后几环管片往往与前几环管片存在明显的高差，影响了隧道的有效净尺寸。 ㈡、原因分析

⑴、盾构进洞时，由于接收基座中心夹角轴线与推进轴线不一致，盾构姿态产生突变，使在盾尾内的或环管片位置产生相应的变化；

⑵、最后两环管片在脱出盾尾后，由于洞口处无法及时地填充空隙，使管片产生沉降。 ㈢、预防措施

⑴、盾构接收基座要设计合理，使盾构下落的距离不超过盾尾与管片的建筑空隙； ⑵、将进洞段的最后一段管片上半圈的部位用槽钢相互连结，增加隧道刚度； ⑶、在最后几环管片拼装时，及时复紧管片的拼装螺栓。提高抗变形的能力； ⑷、进洞前调整好盾构姿态，使盾构标高略高于接收基座标高。 ㈣、治理方法

⑴、在洞门密封钢板未焊死以前，用整圆装置将下落的管片向上托起，纠正偏差； ⑵、将洞口处的管片拆除，重新按正确的轴线位置立模板，浇混凝土。 4.1.1.6盾构进出洞时洞口土体大量流失

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㈠、现象

进、出洞时，大量的土体从洞口流入井内，造成洞口外侧地面大量沉降。 ㈡、原因分析

⑴、洞口土体加固质量不好，强度未达到设计或施工要求而产生塌方，或者加固不均匀，隔水效果差，造成漏水、漏泥现象；

⑵、在凿除洞门混凝土或拔除洞门钢板桩后，盾构未及时靠上土体，使正面土体失去支护造成塌方；

⑶、洞门密封装置安装不好，止水橡胶帘带内翻，造成水土流失； ⑷、洞门密封装置强度不够，经不起较高的土压力，受挤压破坏而失效； ⑸、盾构外壳上有突出的注浆管等物体，使密封受到影响； ⑹、进洞时未能及时安装好洞圈钢板；

⑺、进洞时土压力未及时下调，致使洞门装置被顶坏，井外大量土体塌入井内。 ㈢、预防措施

⑴、洞口土体加固应保证加固后土体强度和均匀性； ⑵、洞口封门拆除前应充分做好各项进、出洞的准备工作；

⑶、洞门密封圈安装要准确，在盾构推进的过程中要注意观察，防止盾构刀盘的周边刀割伤橡胶密封圈，密封圈可涂牛油增加润滑性；洞门的扇形钢板要及时调整，改善密封圈的受力状况；

⑷、盾构进洞时要及时调整密封钢板的位置，及对地将洞口封好； ⑸、盾构在进洞口时，要降低正面的平衡压力。 ㈣、治理措施

⑴、将受压变形的密封圈重新压回洞口内，恢复密封性能，及时固定弧形板，改善密封橡胶带的工作状态；

⑵、对洞口进行注浆堵漏，减少土体的流失；

⑶、注浆堵漏，仍无法达到出洞所需的土压时，在洞口可重新设计加工第二套密封装置，以达到洞门密封效果。 4.1.2盾构正常掘进

盾构掘进是盾构法隧道施工的主要工序，要保证隧道的实际轴级和设计轴线相吻合，并确保管片拼装质量，使隧道不漏水，地面不产生大的变形。

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4.1.2.1土压平衡式盾构正面阻力过大 ㈠、现象

盾构推进过程中，由于正面阻力过大造成盾构推进困难和地面隆起变形。 ㈡、原因分析

⑴、盾构刀盘的进土开口率偏小，进土不畅通； ⑵、盾构正面地层土质发生变化； ⑶、盾构正面遭遇较大块状的障碍物； ⑷、推进千斤顶内泄漏、达不到最高额定油压； ⑸、正面平衡压力设定过大； ⑹、刀盘前面或土仓内结泥饼。 ⑹、地质条件过硬。 ㈢、预防措施

⑴、合理设计进土孔的尺寸，保证出土畅通；

⑵、隧道轴线设计前，应对盾构穿越沿线作详细的地质勘查，摸清沿线影响盾构推进的障碍物的具体位置；

⑶、详细了解盾构推进断面内的土质状况，以便及时优化，调整土压设定值、推进速度等施工参数；

⑷、经常维修推进千斤顶，确保其运行良好； ⑸、合理设定平衡压力，加强施工动态管理； ⑹、在刀盘前面或土仓中加注泡沫或膨润土。 ㈣、治理方法

在分清原因后分别采取如下措施：

⑴、采取辅助技术，在工作面内清理障碍物，在条件许可的情况下，也可采取大开挖施工法清理正面障碍物； ⑵、加注泡沫或膨润土。

4.1.2.2土压平衡盾构正面平衡压力的过量波动 ㈠、现象

在盾构框进及激拼装的过程中。开挖面的平衡上压力发生异常的波动，与理论压力值或设定压力值的偏差较大。

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㈡、原因分析

⑴、推进速度与螺旋机的旋转速度不匹配；

⑵、当盾构在砂土层中施工时，螺旋机摩擦力大或形成士塞，出土不畅，使开挖面平衡压力急剧上升；

⑶、盾构后退，使开挖面平衡压力下降；

⑷、土压平衡控制系统出现故障，造成实际土压力与设定土压力的偏差。 ㈢、预防措施

⑴、正确设定盾构推进的施工参数，使推进速度与螺旋机的出土能力相匹配； ⑵、当土体强度高，螺旋机排土不畅时，在螺旋机或土仓中适量地加注水或泡沫等润滑剂，提高出土的效率。当土体很软，排土很快影响正面压力的建立时，适当关小螺旋机的闸门，保证平衡上压力的建立；

⑶、管片拼装作业，要正确伸、缩千斤顶，严格控制油压和伸出千斤顶的数量，确保拼装时盾构不后退；

⑷、正确设定平衡土压力值以及控制系统的参数；

⑸、加强设备维修保养，保证设备完好率，确保千斤顶没有内泄漏现象。 ㈣、治理方法

⑴、向切削面注入泡沫、水或膨润土泥浆，改善切削土体的塑流性能，提高螺旋机的排土能力，稳定正面土压；

⑵、维修好设备，减少液压系统的泄漏；

⑶、对控制系统的参数重新进行设定，满足使用要求。 4.1.2.3盾构掘进轴线偏差 ㈠、现象

盾构掘进过程中，盾构推进轴线过量偏离隧道设计轴线，影响管片成环的轴线。

㈡、原因分析

⑴、盾构超挖或欠挖，造成盾构的姿态不好，导致盾构轴线产生过量的偏移； ⑵、测量误差，造成轴线的偏差； ⑶、纠偏不及时，或纠偏不到位；

⑷、盾构处于不均匀土层中，即处于两种不同土层相交的地带时，两种土的压缩

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性、抗压强度、抗剪强度等指标不同；

⑸、盾构处于非常软弱的土层中时，若推进停止的间歇太长，则正面平衡压力损失，导致盾构下沉；

⑹、拼装管片时落底块部位（盾壳内）清理不干净，相邻两环管片的夹缝内有杂质，使管片的下部超前，轴线产生向上的趋势，影响盾构推进轴线的控制； ⑺、同步注浆量不够或浆液质量不好，泌水后引起隧道沉降，而影响推进轴线的控制；

⑻、浆液不固结，在大的推力作用下隧道引起变形。 ㈢、预防措施

⑴、正确设定平衡压力，使盾构的出土量与理论值接近，减少超挖与欠挖现象，控制好盾构的姿态；

⑵、盾构施工进程中经常校正、复测及复核测量基站；

⑶、发现盾构姿态出现偏差时应及时纠偏，使盾构正确地沿着隧道设计轴线前进； ⑷、盾构处于不均匀土层中时，适当控制推进速度，多用刀盘切削土体，减少推进时的不均匀阻力，也可以采用向开挖面注入泡沫或膨润土的办法改善土体，使推进顺利；

⑸、当盾构在极其软弱的土层中施工时，应掌握推进速度与进土量的关系，控制正面土体的流失；

⑹、拼装底块管片前应对盾壳底部的垃圾进行清理，防止杂质夹杂在管片间； ⑺、保证浆液的搅拌质量和注入量。 ㈣、治理方法

⑴、调整盾构的千斤顶编组或调整各区域油压，及时纠正盾构轴线； ⑵、对开挖面作局部超挖，使盾构沿被超挖的一侧前进；

⑶、盾构的轴线受到管片位置的阻碍不能进行纠偏时，采用楔子环管片调整环面与隧道轴线的垂直度，改善盾构后座面。 4.1.2.4盾构过量自转 ㈠、现象

推进中盾构发生过量的旋转，造成盾构与车架连接不好，设备运行不稳定，增加测量、封顶块拼装的困难。

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㈡、原因分析

⑴、盾构内设备布置重量不平衡，盾构的重心不在中心线上，产生了旋转力矩； ⑵、盾构所处的土层不均匀，两侧的阻力不一致，推进过程中受到附加的旋转力矩；

⑶、在施工过程中刀盘或旋转设备连续采用同一转向，导致盾构在推进运动中旋转；

⑷、盾构安装时千斤顶轴线与盾构轴线不平行，在纠偏时左右千斤顶推力不同； ⑸、管片拼装顺序连续不变。 ㈢、预防措施

⑴、安装于盾构内的设备作合理布置，并对各设备的重量和位置进行验算，使盾构重心位于中心线上或配置配重调整重心位置于中心线上； ⑵、经常纠正盾构转角，使盾构自转在允许范围内；

⑶、根据盾构的自转角，经常改变旋转设备的转向及变换管片的拼装顺序。 ㈣、治理方法

⑴、可通过改变刀盘或旋转设备的转向或改变管片拼装顺序来调节盾构的自转角度；

⑵、盾构自转量较大时，可采用加压重的方法纠正盾构转角。 4.1.2.5盾构机后退 ㈠、现象

盾构停止推进（尤其是拼装管片）的时候，产生后退现象。使开挖面压力下降，地面产生下沉变形。 ㈡、原因分析

⑴、盾构千斤顶自锁性能不好，千斤顶回缩；

⑵、千斤顶大腔的安全溢流阀压力设定过低，使千斤顶推力无法抵抗盾构正面的土压力；

⑶、盾构拼装管片时千斤顶缩回的个数过多，并没有控制应有的最小防后退顶力。 ㈢、预防措施

⑴、加强盾构千斤顶的维修保养工作，防止产生内泄漏； ⑵、安全溢流阀的压力调定到规定值；

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⑶、拼装时不多缩千斤顶，管片拼装到位及时伸出千斤顶到规定压力。 ㈣、治理方法

因盾构后退而无法拼装时，可进行二次推进。 4.1.2.6盾尾密封装置泄漏 ㈠、现象

地下水、同步注浆浆液从盾尾的密封装置渗漏进入盾尾的盾壳和隧道内，严重影响工程进度和施工质量，甚至对工程安全带来影响。 ㈡、原因分析

⑴、衬砌环与盾尾环不同心，使盾尾和管片间的空隙局部过大，超过密封装置的密封功能界限；

⑵、密封装置受偏心的衬砌环过度挤压后，产生塑性变形，失去弹性，密封性能下降；

⑶、盾尾密封油脂压注不充分，盾尾钢刷内侵入浆液并结硬，盾尾刷的弹性丧失，密封性能下降；

⑷、盾构后退，盾尾刷与管片间引起刷毛方向相反的运动，使剧毛反卷，盾尾刷变形而密封性能下降；

⑸、盾尾密封油脂的质量不好，对盾尾钢丝刷起不到保护的作用，或因油脂中含有杂质堵塞压注泵，使油脂压注量达不到要求。 ㈢、预防措施

⑴、严格控制盾构推进的纠偏量，尽量使管片四周的建筑空隙均匀一致，减小管片对盾尾密封刷的挤压；

⑵、及时、保量、均匀地压注盾尾油脂； ⑶、控制盾构姿态，避免盾构产生后退现象；

⑷、采用有足够的粘度、流动性、润滑性、密封性能优质的盾尾油脂。 ㈣、治理方法

⑴、对已经产生泄漏的部位集中压注盾尾油脂，恢复密封性能； ⑵、管片拼装时在管片背面塞入海绵，将泄漏部位堵住；

⑶、有多道盾尾钢丝刷的盾构，可将最里面的一道盾尾刷更换，以保证盾尾刷的密封性；

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⑷、从盾尾内清除密封装置钢刷内杂物。 4.1.2.7盾构切口前方地面过量变形 ㈠、现象

在盾构推进过程中，切口前方地面出现超量沉降或隆起。 ㈡、原因分析

⑴、地质状况发生突变；

⑵、施工参数设定不当，如平衡土压力设定值偏低或偏高、推进速度过快或过慢； ⑶、盾构切削土体时超挖或欠挖。 ㈢、预防措施

⑴、详细了解地质状况，及时调整施工参数；

⑵、严格控制平衡压力及推进速度，避免波动范围过大； ⑶、按理论出土量、施工实际工况定出合理出土量； ㈣、治理方法

根据地面监测情况。及时调整盾构施工参数，如推进速度、平衡压力、出土量等。

4.1.2.8运输过程中管片受损 ㈠、现象

在管片垂直运输与水平运输过程中，将管片边角撞坏。 ㈡、原因分析

⑴、行车吊运管片时，管片由于晃动而碰撞行车支腿或其他物件，造成边角损坏； ⑵、管片翻身时碰擦边角，引起损坏； ⑶、管片堆放时，垫木没有放置妥当；

⑷、用钢丝绳起吊管片时，钢丝绳将管片的棱边勒坏； ⑸、运输管片的平板车颠簸跳动，造成管片损坏； ⑹、管片叠放在隧道内时未垫垫木，造成边角损坏； ⑺、在管片吊放时，放下动作过大，使管片损坏。 ㈢、预防措施

⑴、行车操作要平稳，防止过大的晃动；

⑵、管片使用翻身架翻身，或用专用吊具翻身，保证管片翻身过程中的平稳；

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⑶、地面堆放管片时上下两块管片之间要垫上垫木；

⑷、设计吊运管片的专用吊具，使钢丝绳在起吊管片的过程中不碰到管片的边角； ⑸、采用运输管片的专用平板车，加设避振设施；叠放的管片之间垫好垫木； ⑹、工作面储存管片的地方放置枕木将管片垫高，使存放的管片与隧道不产生碰撞。

㈣、治理措施

已碰撞损坏的管片及时进行修补，损坏较重的管片运回地面进行整修，或更换新的管片。

4.2在掘进过程中盾构机械设备发生的故障处理 4.2.1盾构刀盘轴承失效 ㈠、现象

盾构刀盘轴承失效，刀盘无法转动，盾构失去切削功能无法推进。 ㈡、原因分析

⑴、砂土等杂质进入盾构刀盘轴承内，使轴承卡死、密封失效，滚柱无法在滚道内滚动，轴承损坏；

⑵、密封腔的润滑油脂压力小于开挖面平衡压力，引起盾构正面的泥土或地下水夹着杂质进入轴承，使轴承磨损，间隙增大，从而导致保持架受外力破坏而使滚柱散乱，轴承无法转动而损坏；

⑶、轴承的润滑状态不好，使轴承磨损严重，进而损坏。 ㈢、预防措施

⑴、设计密封性能好、强度高的密封轴承，保护轴承不受外界杂质的侵害； ⑵、密封腔内的润滑油脂压力设定要略高于开挖面平衡压力，并经常检查油脂压力；

⑶、经常检查轴承的润滑情况，对轴承的润滑油定期取样检查。 ㈣、治理方法

更换刀盘轴承。 4.2.2盾构推进压力过低 ㈠、现象

盾构推进压力无法达到推进所需的压力值。

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㈡、原因分析

⑴、推进主溢流阀损坏； ⑵、推进油泵损坏； ⑶、阀板或阀件有内泄漏；

⑷、密封圈老化或断裂，造成泄漏； ⑸、千斤顶内泄漏；

⑹、推进、拼装压力转换开关失灵。 ㈣、预防措施

⑴、不使系统长期工作在较高压力工况下； ⑵、保证液压系统的清洁；

⑶、冷却系统要常开，保证油温不致过高； ⑷、经常检查液压系统，及时发现问题，进行修复。 ㈤、治理方法

⑴、修复或更换主溢流阀； ⑵、修复或更换油泵；

⑶、找出泄漏部件，予以更换修复； ⑷、更换老化或损坏的密封圈；

⑸、更换千斤顶的密封装置，保证千斤顶的性能； ⑹、修复或更换推进、拼装压力转换开关或电磁阀。 4.2.3盾构推进千斤顶油缸不动作 ㈠、现象

盾构推进系统可以建立压力，但千斤顶不动作。 ㈡、原因分析

⑴、换向阀不动作，使千斤顶无法伸缩；

⑵、油温过高，连锁保护起作用，使千斤顶不能动作；

⑶、先导泵损坏，无法建立控制油压，无法对液压系统进行控制； ⑷、管路内混入异物，堵塞油路，使液压油无法到达； ⑸、滤油器堵塞。 ㈢、预防措施

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⑴、保持液压油的清洁，严禁杂物混人油箱内，拆装液压元件时保持系统的清洁； ⑵、按操作规程要求，认真操作；

⑶、发现故障及时修理，不随便将盾构的连锁开关短接，不强行启动盾构设备； ⑷、按要求正确设定、调定系统的压力。 ㈣、治理方法

⑴、检查控制电路是否故障，换向电信号是否传到电磁阀，修复电路。若换向阀卡住，则更换换向阀；

⑵、先排除别的故障，再检查推进系统的故障； ⑶、修复或更换先导泵；

⑷、判断杂物在管路内的位置，并设法取出； ⑸、更换滤油器。 4.2.4液压系统漏油 ㈠、现象

液压系统的管路、管接头漏油，影响液压系统的正常运行。 ㈡、原因分析

⑴、油接头因液压管路振动而松动，产生漏油； ⑵、“O”型圈密封失效，使油接头漏油；

⑶、油接头位置安装操作困难，造成安装质量差，产生漏油； ⑷、油温高，液压油的粘度下降，造成漏油； ⑸、系统压力持续较高，使密封圈失效；

⑹、系统的回油背压高，使不受压力的回油管路产生泄漏； ⑺、密封圈的质量差，过早老化，使密封失效。 ㈢、预防措施

⑴、经常检查液压系统的漏油情况，发现漏点及时消除； ⑵、结构设计、安装尺寸要合理；

⑶、使用冷却系统，使油温保持在合适的温度内； ⑷、注意控制系统压力，不要长时间在高压下工作；

⑸、增大回油管路的管径，减少回油管路的弯头数量，使回油畅通； ⑹、阀板、密封油箱、油接头等结构的设计要合理。

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㈣、治理方法

⑴、将松动的油接头进行复紧；

⑵、将漏油的油接头“O”型圈进行更换；

⑶、采用特殊的扳手对位置狭小的油接头进行复紧。 4.2.5皮带运输机打滑 ㈠、现象

皮带运输机驱动辊旋转而皮带不转，使螺旋输送机排出的土堆积在皮带运输机的料口，甚至堆积在隧道内，影响盾构推进。 ㈡、原因分析

⑴、皮带的张紧程度不够；

⑵、皮带运输机的刮板刮土不干净，使粘附在皮带上的土被带到驱动辊上，引起皮带打滑；

⑶、在螺旋机中加水过多，或排出的土太湿，水或湿土流到皮带反面，引起皮带打滑；

⑷、推进结束时，皮带机上的土未排除干净就停机，造成下一次皮带运输机重载启动，使皮带打滑。 ㈢、预防措施

⑴、应将皮带张紧装置调节到适当的位置；

⑵、经常调整刮板的位置，使刮板与皮带间的空隙保持在1～1.5mm之间； ⑶、注意观察螺旋机内排出的土的干湿程度，调整加水流量；

⑷、每次推进完毕，应将皮带运输机上的土全部排入土箱，皮带运输机启动时应是空载启动。 ㈣、治理方法

⑴、清理驱动辊和皮带上粘附的粘土；

⑵、若张紧装置已调节到极限位置，应将皮带割短后重新接好，再进行张紧。 4.2.6千斤顶行程、速度无显示 ㈠、现象

千斤顶行程、速度无显示，盾构推进控制困难。 ㈡、原因分析

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⑴、冲水清理时有水溅到千斤顶行程传感器，使传感器损坏，无法检测数据； ⑵、拼装工踩踏在千斤顶活塞杆上作业，损坏了传感器； ⑶、传感器的信号线断路，使信号无法传送到显示器。 ㈢、预防措施

⑴、进行清理时避免用水冲洗，以免电器设备漏电、短路等情况的发生； ⑵、设计作业平台，使拼装工不站立到千斤顶活塞杆上作业； ⑶、传感器的信号线布置要适当，施工人员不准踩踏信号。 ㈣、治理方法

⑴、损坏的传感器进行更换；

⑵、检查线路的断点，重新接线，恢复系统。 4.2.7盾构内气动元件不动作 ㈠、现象

盾尾油脂泵、气动球阀等气动元件不动作，使盾构无法正常推进。 ㈡、原因分析

⑴、系统存在严重漏气点，压缩空气压力达不到规定的压力值； ⑵、受水汽等影响，使气动控制阀的阀杆锈蚀卡住；

⑶、气压太高，使气动元件的回位弹簧过载而疲劳断裂，气动元件失灵。 ㈢、预防措施

⑴、安装连接各管路接头时，防止泄漏；

⑵、经常将气包下的放水阀打开放水，减少压缩空气中的含水量，防止气动元件产生锈蚀；

⑶、根据设计要求正确设定系统压力，保证各气动元件处于正常的工作状态。 ㈣、治理方法

⑴、对气路中的漏气点进行堵漏，恢复系统压力； ⑵、修复或更换损坏的元件。 4.2.8不能输出泡沫 ㈠、现象

在控制室的操作检测工业电脑上显示泡沫输出量为0，或者泡沫剂罐的液位保持不动，而此时泡沫系统泵是正常开启的。

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㈡、原因分析

⑴、泡沫剂泵输出压力过低；

⑵、泡沫输出系统管道的控制元件损坏； ⑶、泡沫输出管道堵塞。 ㈢、预防措施

⑴、保持泡沫剂泵启动和控制电器系统的正常运转，定期检测泡沫剂泵的性能； ⑵、泡沫输出系统管道的控制元件处于盾体下方，注意防水，防止无意中人员的触碰损伤，避免泡沫系统的误操作；

⑶、在停机（尤其是在有外界注浆）时，操作人员必须定期（2个小时~4个小时）开通泡沫系统，让泡沫输出管道随时处于能够流通状态。 ㈣、治理方法

⑴、首先检查损坏部件的位置，之后正确修理泡沫系统的各个部件；

⑵、在泡沫输出管道堵塞时，首先疏通盾体内的管道，如果还未能输出泡沫，则打开旋转节，从旋转节到到刀盘的泡沫输出口那里疏通刀盘承力臂里面的管道。 4.3故障处理技术的管理

故障处理完成后，有关技术人员必须进行统计存档，有助于对以后盾构发施工过程中进行同样的故障处理工作。同时，在具有的条件下，公司尽量地培养出大量的盾构机故障处理技术人员和维修人员，为公司以后的盾构法隧道作好充分的人力准备。

5 盾构机配件国产化可行性技术研究

盾构机，是种结构复杂、价格昂贵的隧道掘进机械。在盾构法隧道施工过程中，盾构机配件的利用，是盾构法施工过程中一个很重要的资金支出。因此，能够在使用足够的配件的同时，节约配件购买成本，是各个盾构法隧道施工单位所一直探讨的问题。

根据盾构机在实际运用过程中的便利性、价格性，同时也增强我国的在盾构机行业上的竞争力，我部在进行盾构法隧道掘进生产的过程中尽量采用盾构机配件国产化的研究和进行盾构机配件国内购买、加工和改型。 5.1 试验总结 5.1.1 刀具

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硬岩破岩机理

盾构机采用滚刀进行破岩，其破岩形式属于滚压破碎岩石。滚压破碎岩是一种破碎量大、速度快的机械破岩方法，其特点是靠工具滚动产生冲击压碎和剪切碾碎的作用达到破碎岩石的目的。如图5.1.1-1所示是滚刀滚压破碎的示意图，轴力P使滚刀压入岩石，滚动力矩M使滚刀滚压岩石，两者的共同作用使岩石得到连续的破碎，这是滚压碎所独有的特点。

图5.1.1-1 滚刀滚压破岩示意图 1、断裂体 2、碎断体 3、密实层

一般情况下在滚压破碎中推力是主要的参数，决定了扭矩（滚动力）以及其它参数；但是在决定滚压破碎的功率中扭矩是最主要的参数。因为它占破碎功的绝大部分。

软岩的切削机理

软岩的切削主要是刀具直接对土层进行剪切破坏来进行切削的。如下图5.1.1-2所示。

图5.1.1-2 软土刀具切削机理示意图

在上述图中，可以知道刀具的切削位置主要就在刀的刃口，只要寻找到刀具的刃口，即可自行进行刀具的改造和维修。同时，可以寻找专业的机械铸件厂家进行刀具刀体的制造，之后在刀体上焊接上刃口。

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5.1.2 油料

在我部广州地铁三号线的施工过程中，使用的液压油、油脂等，是经过海瑞克公司推荐，由我部自行购买。其中价格比较符合中国市场国情。在盾尾油脂的使用上，我部使用过3家公司的油脂，最终选定了一种品牌（CONDAT），其性能较好，同时价格不高。 5.1.3 配件

主要是在电器元件、气动元件、液压密封件、盾尾刷、油脂、各种管件、可加工件等。

在广州地铁地铁三号线大—沥区间的施工过程中，我部所更换过的部件有： 1、盾尾注脂泵的密封件 2、刀盘制动开关 3、气动抽水泵的橡胶膜 4、各种已经损坏了的液压管路 5、焊接工艺焊条的国内购买 6、各种密封件的国内购买

7、各种电器元件的国内修复以及购买 8、皮带输送机的皮带 9、液压油管 10、液压滤芯

11、各种电器设备的接触器、继电器等。

只要新部件功能达到掘进工作所需，即可进行国产化更换。 5.2 盾构机配件国产化面临的主要问题

5.2.1 国内生产技术水平不高，同时使用周期短， 5.2.2 易于损坏，影响到掘进的效率

5.2.3 有关的机电设备生产厂家没有注重到盾构机配件的设计和生产 5.2.4 国外盾构机生产厂家对盾构机配件生产技术的保密度高

因此，盾构机配件国产化需要长时间，并由盾构机拥有单位与生产厂家相互协助，从技术上攻克，并能够生产出符合盾构机掘进要求的配件。 5.3 盾构机配件国产化实践模式

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国外盾构机生产厂家的生产模式，基本上是一种集成组装模式，既各种部件由各个生产厂家来生产，而它本身主要是盾构机设计和组装。在盾构机配件出现损坏的时候，如果从盾构机生产厂家订购，那么将多了一道购买程序，而如果直接从各个生产厂家进行购买，将使得购买价格便宜很多。

如今，在如今，比较现实的国产化理念是：修、改、代。修，既在配件损坏后，由有关技术人员进行修理，而不是损坏之后就进行订购；改，既在盾构机配件出现损坏时，或者功能不能够完全达到时，可以进行改造，使得盾构机掘进效率提高；代，既在不影响盾构机正常掘进功能的前提下，某些系统可以使用国产设备，进行代替。附录二是盾构机有关部件的相应生产原厂家。

配件的摆放位置可分为三：海瑞克订购件；国内购买件；维修完成件。海瑞克订购件应按照系统原理分别摆放，标明配件号；国内购买件，应标明名称和相对的盾构机原件名称；维修完成件，应标明配件号，并说明维修后，功能所达到的程度。

配件管理人员，以具有盾构机技术的人员组成，并成立盾构配件维修小组，损坏了的配件应及时进行修理达到继续使用的效果。配件管理与技术为一体，不可分离，方便于配件国产化的研究工作，同时能够适当地准备好有关易损件和损耗件。

每一个损坏件，必须注有损坏过程、修复过程、修复结果和能否继续使用的文字说明，并把损坏件专门放置，文字说明进行存档。 5.4 盾构机配件国产化可行性探讨 5.4.1 国内的技术水平正在上升。

5.4.2 在不影响盾构机正常掘进的情况下，进行掘进模式的重新配置，达到使用国产部件的同时，能够使得盾构机正常使用。

5.4.3 充分积累经验，与同样有盾构法隧道掘进经验的公司进行交流，达成让盾构机生产厂家按照中国实际现状进行盾构机的改造，能够使得盾构机配件尽量国产化。

5.4.4 国内现有的有关企业水平，已经达到了生产小型盾构机，与这样的厂家进行技术研讨，让之生产出与我部盾构机技术相应的盾构机配件。

5.4.5 为了下一步盾构机技术的探讨，培养出大量的盾构机技术人才，并把积累

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下来的技术进行组织存档，以便于将来的不断地进行有关盾构机配件国产化的研究和可行性。

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