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浅谈盾构施工常见机械故障及处理措施王震

发表时间：2020/9/15 来源：《基层建设》2020年第15期作者：王震

[导读] 摘要：目前，我国工程机械发展迅速。盾构机作为地铁隧道施工中的关键设备，集光、机、电、液、传感、信息技术于一体，具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能，安全、可靠、高效，广泛用于地铁、铁路、公路、市政、水电等隧道工程，盾构机/TBM具有复杂度高、维护量大、维护标准高等特点，基于此盾构设备的管理和维护工作极具必要性。

        中铁隧道股份有限公司河南郑州 450000
        摘要：目前，我国工程机械发展迅速。盾构机作为地铁隧道施工中的关键设备，集光、机、电、液、传感、信息技术于一体，具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能，安全、可靠、高效，广泛用于地铁、铁路、公路、市政、水电等隧道工程，盾构机/TBM具有复杂度高、维护量大、维护标准高等特点，基于此盾构设备的管理和维护工作极具必要性。
        关键词：盾构施工；常见机械故障；处理措施
        引言
        盾构设备是目前工程施工中的常用施工设备，在隧道中长时间使用此类设备的过程中，由于缺乏管理与维护、保养，容易增加盾构施工设备出现故障的概率而影响正常盾构施工进度和安全。为此，就需要在具体的地铁工程施工中，提高对盾构施工设备管理与维保的重视，采取科学的维修保养策略和措施来确保其性能的发挥，提升施工进度并保障施工安全。
        1控制电路常见故障
        1.1高压柜及低压柜系统故障
        高压柜故障一般情况分为高压柜断路器跳闸、高压柜继电器故障、主电路电压不稳以及高压柜自身硬件损坏。（1）高压柜跳闸一般分为缺相跳闸和过流跳闸。①缺相跳闸是盾构机机组内有电器元件使用380V交流电，因为缺少一项电压，导致其他线路电流过大，如果该电器元件的运行时的内部电流与漏电保护器的过载设置不匹配（这样极易损坏用电器），直接导致空开不跳闸，使之主回路电压不稳，导致跳闸。②过流跳闸是盾构机机组内部主电路电流过大导致跳闸，如盾构机使用多台电焊机或一台焊机将其电流调节的很大，这都会导致主电路的电流增大，用电器过载保护导致跳闸。（2）高压柜继电器的吸合是由蓄能开关控制，高压柜里面的蓄能开关是为了保护送电人员安全，一般继电器不能吸合，原因是蓄能器合闸后信号传送到机械合闸开关，导致空开还处于断开状态，所以当指示灯所给信息为合闸后需要人员在进一步确认时候由电压传递到前方。（3）主电路电压不稳一般为供电站传送电压波动大，例如其实电压低于10KVA，这会使高压电的变压器里面电压转换发生波动，从而使高压柜跳电。（4）高压柜自身元件损坏，这种情况发生概率很小，如有故障需要高压柜厂家派出专业人员解决。（5）低压柜跳电同高压侧相似，但不同的是CC-Link故障也会使低压跳电。
        1.2动力单元控制柜故障
        动力柜分为两个，一般动力柜故障分为空气开关跳闸、漏电保护器跳闸、变压器故障、变频器故障、继电器熔断、CC-Link导致电源故障等。（1）当电路中电流过大或电器过载运行都会导致空气开关和漏电保护器跳闸。（2）电压测把交流电送给动力柜1和动力柜2后，会经过变压器变为低压24V支流电，当线路板过载时会导致变压器损坏。（3）当用电器一直处于超过额定功率的工作状态时，会导致变频器启动保护状态，使用电器停止工作。（4）继电器在长期工作的情况下会使里面的内部结构发生改变，导致故障（继电器故障时常发生，建议多备）。（5）CC-Link是盾构机机组运行的一个信号，它的故障有很多种，当发生问题时需要仔细排查。
        2盾构施工优化措施
        2.1盾构区间视频监控管理
        盾构区间视频监控管理是盾构安全防范模块的重要组成部分，在现场施工中扮演着比较重要的角色。包括前端摄像机、传输线缆、视频监控模块。其中前端摄像机布置在盾构机出土口、吊装井口、盾构尾端、管片拼装区、吊装运输区、盾构机操作室，根据前端摄像机的布置，主要针对出土安全、监控吊装安全和洞门施工、监控开仓与刀具更换和盾尾安全、管片吊装和拼装安全、盾构隧道施工运输和轨行区施工安全、盾构机掘进参数进行视频监控管理。

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管理人员可利用视频监控模块对盾构区间进行监控，通过远程可视化管理措施，借助模块促进和提高安全文明施工的管理效果，达到进一步提升盾构施工现场安全质量管理水平的目的。
        2.2盾构机设备维保管理措施
        （1）局部检测与大体检测。局部检测和大体检测的目标是盾构设备的百余个点位，通过对部分或全部点位的严格检测，全面发现盾构设备隐患，并以正确的手段消除隐患，维持设备运行的安全性和稳定性。局部检测和大体检测在具体实施时应遵循“人、点、时、标、项、法”等六个方面的原则。人：在施工人员中挑选技术能力强的人，并进行专门的设备管理与维护培训；点：设备的检修应当精确到点和最基础的结构；时：确定设备检测维修和保养的周期；标；根据设备管理需求创建维保管理标准；项：将设备各部位的特征与施工过程相联系；法：面向盾构设备的各项管理工作要遵循法律法规。（2）监测。为更为快速且精准地掌握设备异常情况或合理预测设备在后续使用阶段可能出现的故障，必须加强对设备的监测，从设备的实际运行情况出发，以技术参数为依据评定设备的运行状况。监测是辅助性途径，围绕设备参数（温度、流量、扭矩、压力、噪声等）加以测定，及时发现难以凭经验和肉眼观察到的隐患，并根据监测到的异常情况制定合理的应对措施。监测的内容和要求应根据设备的性能、重要程度等因素进行确定，为确保监测诊断结果的科学性，应根据各系统的实际情况对设备监测进行分级管理，通常可分为三个级别：A级——关键设备；B级——重要设备；C级——一般设备。针对组成盾构机的各子系统做好监测等级分类工作，以科学的检测技术为指导落实相关监测工作。
        2.3日常保养
        盾构机的工作量较大，加强日常保养是维持其性能的关键途径，此项工作每天至少持续4h，包含综合性检查、异常部分的调整、松动零件的紧固、设备的清洁和防腐等[3]。保养时首先要对盾构机的主要设备、主要构件的完整性和安全性进行检查，如排污与冷却系统是否存在较大的故障隐患，从而制定相应的解决措施；盾构机的调整保养，就是根据实际施工时对设备的性能、状态等要求进行部分构件的调整，如深度清理变压器与高压电缆的卷筒，以免渣土堆积而对设备正常使用造成不良影响；固定保养指的是处理盾构机各零部件的松动情况，提高其紧固性，极为关键的是固液气线路，此处极容易发生泄漏，如铰接密封等部位都是固定保养的重点，应确保其密封性。润滑保养工作的覆盖面较广，实现途径主要有两种，一是借助设备配备的自动润滑系统完成，二是对存在需求的部位以人工作业的方式给予润滑；清洁保养的部位包括主轴承密封处、盾尾的底部、油缸活塞表面、各类泵及阀组等；由于电器液压元件在施工过程中会受到泡沫和水泥浆液的影响造成腐蚀，因此需要对该部分进行防腐保养，若存在脱漆现象则要对其采取修补措施，为设备的运行营造更良好的环境，提高其耐久性。
        2.4PLC程序控制故障
        目前盾构机里面的PLC故障都是指指令错误或者是PLC模块自身损坏，如果出现指令和条件都满足，而PLC还是没有信号显示，需要厂家对PLC程序进行改动。当在司机室电脑上PLC出现报警时，第一时间不要先进行复位，可以直接打开网路程序，查找是哪个点出现问题，方便准确快速的找到故障的位置，以红蓝油缸只能伸出不能缩回为例：当出现问题是，查找PLC，看连锁页面是不是所有条件都满足，如果发现都满足，可以确定是PLC模块触点损坏，更换PLC模块触点，如果是有一项存在问题，解决这一项后，就可以恢复PLC了。
        结语
        城市轨道交通与隧道施工是中国未来城市地下轨道交通发展的关键，合理运用此技术，了解盾构机的各个系统的工作原理，做到心中有数，方可保证盾构施工的正常运行。
        参考文献
        [1]陈外洋.厦门地铁盾构设备绿色成本管理与维修研究[J].建筑机械，2017（6）：197-200.
        [2]房海军.南京地铁盾构机刀具配备维修与管理[J].设备管理与维修，2015（3）：41-44.