TBM設備維護技術

沈希富

(山西省水利建筑工程局，山西 太原 030006)

1 概述

隨著隧洞工程施工工期的縮短和進度的加快，采用TBM施工成為隧道施工的首選，而TBM設備的保障率是保證隧道施工進度的關鍵。為將設備保持在最優的運行狀態下，必須完成機器的預防性維護。與大部分機械設備一樣，認真地完成防護性維修可以極大地減少機器的維修停機時間。在實施任何維護之前，應全面了解維護的部件或系統，應參考原理圖、組裝圖、有關的供應商資料及本節給出的信息，同時，應嚴格遵守安全規程。

2 預防性維護

預防性維護作為確定或預防機器故障的一種有效手段，以免機器某一部件或系統的故障導致機器的停機檢修。

2.1 潤滑

潤滑計劃給出需潤滑的項目。涉及的信息包括潤滑油的類型和級別、許可的品牌、實施潤滑的頻數、建議的用量。潤滑油技術規格詳細闡述了每種潤滑油的技術特性。

主軸承密封每天應檢查脂潤滑，確保潤滑脂脈沖和排量符合防塵和潤滑要求。

除電機外，其他需潤滑的部位應每運行40 h加注一次潤滑脂。關于液壓泵驅動馬達及其他電機的潤滑，應按照電機制造商提供的產品說明書中規定的頻數使用指定規格的潤滑脂予以潤滑。加注潤滑脂的頻數取決于電機工作環境的惡劣程度，一般認為隧洞掘進施工中使用的電機處于一種惡劣的運行環境。

2.2 定期檢查

應按照檢查維護計劃的規定定期檢查各部件和系統。

2.3 內外密封檢查

所有密封系統必須每天至少一次進行目視檢查。必須要進行下列檢查:

1)內部和外部密封的總體目視檢查;

2)檢查潤滑油;

3)檢查是否污染;

4)檢查齒輪上潤滑油泵的供應線路是否流動(通過擰下潤滑油線路的螺絲進行檢查);

5)檢查潤滑油接頭是否泄露。

2.4 潤滑油系統

2.4.1 油位

每班作業前應檢查潤滑油油位，油位應接近可視油位計上方的標志，但在機器最初啟動時，油位可能波動。當機器處于正常運行狀態時，油位應處于一種穩定的水平。

操作室顯示幕將顯示信息，表明油箱處于低、高油位。

2.4.2 呼吸器

檢查孔芯上是否聚集有塵土或其他堵塞物。除非工作環境需要頻繁的更換，否則應每隔500 h更換一次孔芯。

2.4.3 過濾器

每班作業應檢查一次潤滑系統的濾芯。如果指示燈呈紅色(潤滑油溫正常時)，則必須更換濾芯。如果壓力過濾器的任何一個發生旁通，則操作室故障顯示屏幕將顯示報警信息。

2.4.4 潤滑系統儀表

在機器運行期間，應檢查潤滑油壓力表和密封潤滑油壓力表，以確保潤滑油壓力的相對穩定。

在每班作業期間，應檢查潤滑油溫度，且油溫不應超過65℃，不低于30℃。

2.4.5 齒輪減速器

每班作業期間應檢查每個齒輪減速器的潤滑油油位。每個

齒輪減速器的油位可通過透明油位計檢查。

每40 h應檢查每臺電機的通氣孔，確保其未被堵塞。

應每天檢查每臺齒輪減速器與刀盤支架、每個驅動電機與其齒輪減速器聯結螺栓的緊固情況。

在正常情況下，工作250 h后，應更換一次齒輪減速器內的潤滑油，即每工作2000 h或每12個月之內應更換一次潤滑油箱的潤滑油。每500 h應完成一次潤滑油的取樣分析。

2.4.6 主軸、大齒輪和驅動齒輪

通過檢查潤滑系統共用的回油過濾器可以監測上述部件的潤滑情況。在試運行期間，濾芯上滯留的渣粒可以證明這些部件發生正常磨損。定期進行潤滑油的取樣分析可以發現是否發生異常磨損。

每1000 h應進行一次大齒輪傳動齒的目視檢查。

2.5 刀盤

在每次檢查刀具時，應檢查刀盤裝置，檢查內容為:

1)目視檢查刀具裝置共用的緊固件，確認其承受恰當扭矩;

2)檢查刀盤裝置共用的所有輔助緊固件，確認其未松動;

3)檢查鏟斗和刀座共用的焊縫;

4)檢查鏟斗舌，確認其耐磨層未發生磨損;

5)檢查規刀刀具艙，確認其外緣未損壞;

6)檢查噴水系統噴嘴，確認其損壞或堵塞;

7)檢查噴水系統軟管的所有保護性鋼件的位置。

2.6 刀具

刀具為機器成功運行的關鍵部件。為使這一消耗性部件達到其最長的使用壽命，應強制性的執行一個恰當的檢查規程。建議采用下述檢查規程:

1)在最初150 m掘進作業期間，每掘進4 h，完成一次刀具的目視檢查;

2)如果在最初的150 m掘進作業期間完成的刀具檢查情況令人滿意，則可以每天檢查一次刀具的磨損情況;但是，正常的做法是每班檢查一次刀具的磨損情況;

3)在掘進作業中，如果有跡象表明突然發生失去刀具的情況下，如掘進速度突然下降、電機電流突然增加，則應立即停機并進行刀具的檢查。

2.7 護盾伸縮裝置

積聚在內/外伸縮護盾之間的渣料不應影響護盾之間的滑動，這一點很重要，因為如果發生這種情況，則在掘進或換步過程中，伸縮護盾不能完全合龍，且可能由于推進油缸收回產生巨大的力而導致結構性的損壞。因此，應及時清理內伸縮護盾的渣料。

內外護盾之間渣料的聚集取決于巖石質量和含水量，在某些情況下，渣料的這種聚集很容易形成。鑒于地質條件的變化，應每班開啟一次活動進行觀察和地質描述，同時利用皮帶機上渣料外觀的變化、驅動電機電流值及推進壓力值的變化、后支撐壓力的變化可以推斷是否已進入地質條件較差的洞段。

需注意的是，當伸縮護盾處于伸出位置時，通過護盾壁上的活動門可以觀測巖壁的地質情況，通過觀測后支撐區域的隧洞洞壁，可以發現阻礙后支撐恰當發揮其功能的洞穴。另外，根據皮帶機上渣料的突然減少情況也可以推斷是否遇到了洞穴。經常目視檢查渣料的質量、數量和含水量，可以提前得知是否遇到可能出現問題的地質洞段。

2.8 輔助推進油缸

為避免損壞混凝土管片，與管片接觸的油缸撐靴必須保持良好的維護狀態。油缸的球形支承座必須能夠自由轉動且應更換過度磨損的撐靴墊板，應每天檢查墊板的情況，如果機器在單護盾模式下運行，則只使用輔助推進油缸而不使用后支撐靴以獲得推進所需的推力和扭矩，這時，油缸撐靴受到磨損和損壞的可能性將加大。由于隧洞洞內滲水將流向下部，底拱區的油缸可能會浸于水中(由于本機器原本設計在斜面上工作，故這不應是一個問題)。但是，如果入滲水量較大時，應配置水泵抽水以免積水過深。如果地下水含鹽量較大量，會腐蝕外露金屬構件、軟管接頭和密封件，還可能腐蝕油缸的鍍鉻活塞桿。如果油缸浸入積聚的地下水中，則應在入滲地下水排除后，用潔凈水沖洗油缸，經常沖洗機器浸入含鹽地下水的部位。

2.9 穩定器

位于前護盾上方的兩個穩定器用于防止機器在掘進過程中發生側向振動。應定期檢查前護盾傳動機構是否能夠自由運動，因為它們可能被渣料卡住。同時，還應檢查控制穩定器定位和施加壓力的液壓系統，以使穩定器按照設定的壓力和行程工作。

2.10 管片安裝器

安裝器能恰當的發揮其功能，對于有效安裝管片和安全施工很關鍵。必須每天檢查安裝器的機械、液壓和電氣系統。運動部件的機械聯結、液壓閥組的堵塞、不正確設定都可能引起機器的誤操作，應檢查其原因，并在再次使用前予以更正。

2.11 皮帶機系統

應每天清理皮帶機后部滾筒附近的區域，以防止粉塵過度聚集造成皮帶出軌的皮帶邊緣過早磨損。一般使用高壓水進行沖洗，如果不能這樣做，應使用其他工具清理。

每天檢查皮帶的行走情況并根據需要進行調整。

檢查皮帶機張緊油缸密封件是否發生磨損，活塞桿是否有裂紋或其他損壞情況，并確保針閥在不使用時處于關閉狀態。

每天檢查上下托輥的情況。

2.12 噴水系統

除刀盤檢查中所述需檢查噴嘴外，每天還應檢查水過濾器;必要時，應予清理。目視檢查系統，確認無滲漏、部件無故障或其他損壞情況。確保有足夠水流入主驅動裝置和密封沖冼孔。

2.13 液壓系統

檢查油箱油位，確保其在可視油位計的計量范圍內;需要時，加注液壓油。如果油位較低，操作室屏幕將顯示報警信息，這時，所有油泵的驅動電機將停機。

在實際運行期間，應監測液壓油的溫度。建議液壓油運行溫度在38℃ ～55℃之間;任何時候，油箱溫度計顯示的液壓油溫度不應超過65℃，當油溫接近55℃時，操作室發出油溫報警信號。當油溫達到65℃時，操作室屏幕將顯示警告信號，PLC將自動停機。

當油溫低于21℃時，應將后支撐完全收回。直至油溫升至38℃，這時液壓油將通過減壓閥，使系統內的液壓油變熱。

應檢查氣孔以確保其孔芯未堵塞。除非運行條件要求更頻繁地更換孔芯，否則應每500 h更換一次孔芯。

每月應完成一次液壓油的取樣。一旦出現殘渣或水，則應放空油箱、清理，然后再次充油。理想的情況是，應完成油樣的化學成分分析，以確定其外來物，從而確定系統部件的磨損情況。

在每次排空油箱時，應清潔一次磁性過濾器和油箱內壁。

在運行油溫和壓力下，檢查整個系統是否存在滲漏，如存在滲漏，應盡可能緊固管件;如果是由于管件損壞導致的滲漏，則應更換管件。

當液壓軟管或管件處于承壓狀態時，不要試圖修補液壓軟管或管件，從管路中噴出的高壓油可能引起嚴重的傷害。

如果一個油缸的活塞桿外露段上偶然出現裂紋或凹坑，則在毛刺未磨平之前，不要通過推桿密封環收回活塞桿。

應每8 h檢查一次所有壓力過濾器和回油過濾器，以確保其指示燈呈綠色。這一工作應在液壓油處于正常溫度下時完成。

2.14 電氣系統

除定期完成的正常檢查外，電氣系統的組件僅需很少量維護，這些維護包括:

1)應關閉所有外罩和門，以防止塵土和其他物質進入。

2)目視檢查所有外露電纜的磨損和損壞情況。

3)使用干燥的壓縮空氣清理電機和其他氣冷型設備上/中的塵土。

4)每班前，檢查所有指示儀表和指示燈。所有指示燈具有按下即檢測的特性。

電氣設備的維護只能由合格電工完成。在設備維護之前，應切斷電源，以免發生電擊事故或損壞控制設備。

2.15 結構性檢查

在機器運行過程中，振動幅度較大，應定期檢查所有螺栓聯結的部件。如果接觸松開，構件發生振動，則可能引起不均勻磨損，構件易于疲勞，且難于將緊固螺栓以恰當的扭力緊固就位。必須每天目視檢查刀盤、后支撐、主梁和后梁的聯結螺栓，確認其未松動，且應定期使用扳手檢查。同時，還應檢查所有油缸聯結銷，確認其定位螺栓緊固就位。

組裝圖所示螺栓緊固扭力與螺栓扭力表中的值不一致時，以組裝圖為準。有關施加扭力的說明，應參見相關的圖紙。

3 結語

TBM設備維護我們是結合了山西引黃工程采用的美國羅賓斯生產的TBM-154-273和TBM-155-274兩臺雙護盾全斷面硬巖掘進機的施工經驗和德國海瑞克公司生產的TBM-S-301雙護盾全斷面硬巖掘進機的施工經驗，同時參考了土壓平衡盾構機、泥水平衡盾構機和敞開式掘進機等隧洞施工機械設備的施工經驗和教訓，希望對目前大力推廣的TBM施工作業提供參考和指導。

［1］林國亮.淺談建筑施工機械設備的保養與維修［J］.山西建筑，2011，37(4):225-226.