地鐵盾構施工設備管理及維保技術

隋曉慧

【摘 要】地鐵盾構機刀具配置、維修和管理是盾構施工設備管理的重要內容。針對不同的地質，盾構機的使用壽命、切削效果、出土狀況和掘進速度、施工進度都會受到直接的影響。盾構機刀盤的特點和刀具布局以及分類；提出刀盤選型和刀具配備方式、維修、盾構施工掘進中刀具的管理。結合地鐵盾構施工實例，闡述刀具的配置情況、失效形式和維修。

【關鍵詞】地鐵盾構機；維修；管理

前言

盾構機施工中往往遇到各種復雜的地層，特別是的地層復雜，決定了盾構機刀盤的配置及刀具的選用將非常關鍵，直接影響到刀具使用的壽命。因此，不同地層將選用不同的刀具，軟土地層只需配置切削型刀具，砂卵石地層及礫質黏土層除配置切刀外，還需配置先行刀，風化巖及軟硬不均地層除配置切削型刀具外，還需配置先行刀、滾刀，全斷面巖層只需要配置滾刀。

一、盾構法施工中存在的風險及不足

盾構法施工具有較高的安全性，在明確盾構法施工中存在的風險及不足的前提下，往往可以更好地優化盾構技術。盾構法施工中最主要的風險之一是環境風險因素，要在明確環境條件的基礎上掌握施工現場的地質條件、覆土層厚度、上覆土層范圍內的地下結構以及地面結構等信息，從而進行參數設置，例如，土壓力、推力、推進速度、注漿量等，如果施工中無法正確把握環境地質因素，會給盾構施工造成一定的安全風險。根據相關調查統計資料顯示，在地鐵施工安全事故中，由于施工工藝和技術方面的原因造成的安全事故約占事故總數的65.8%，其中主要原因是由于沒能有效防止地下水滲漏以及其他一些不可預見的因素。而由于安全防護措施不當造成的事故約占事故總數的34.2%，其中主要原因是機械設備方面造成的事故。另外，小半徑曲線隧道施工對技術水平要求相對較高，對隧道線型的控制難度也往往較大，施工過程中很容易出現質量問題。除此之外，在盾構法施工過程中，較常見的還有地表沉降問題，因為地表沉降現象不能完全避免，因此，需要將地表沉降量控制在一定范圍內，如何對隧道施工上方一定范圍內的地表沉降進行有效控制是地鐵盾構施工安全風險管理過程中需要重點攻克的難題。

二、優化地鐵盾構施工的安全風險管理措施

（一）針對盾構施工風險進行合理性規避

盾構施工的主要風險包括：地質與盾構選型的風險、盾構組裝與調試風險、盾構始發與到達作業的風險、盾構掘進施工的風險、特殊地段盾構施工風險、盾構設備維護與保養的風險。這些都是盾構施工中主要存在的安全風險，在明確盾構施工風險的前提下，有針對性地進行合理控制與合理性規避，可以推動盾構安全施工。例如，針對盾構始發風險，可以進行技術創新與管理方法的改進，利用盾構到達接受鋼套筒、上下重疊隧道施工技術等促進盾構的平衡始發，實現施工風險的有效規避。施工部門需要在明確盾構施工技術的不足以及存在問題的基礎上，吸取地鐵盾構施工安全事故的經驗教訓，加強對盾構施工中主要參數、盾構姿態、盾構施工材料消耗、沉降數據累計等方面的有效監測，以提高安全風險管理能力，實現全過程的施工管理[1]。

（二）點檢與巡檢

點檢和巡檢的主要對象就是盾構機的上百個點位，這樣才能夠對設備進行全范圍的監控觀察，能最快速度的發現設備存在的危害和故障，從而采用相應的處理方法進行及時的處理，在萌芽狀態就將故障消除，有效的降低了設備事故的發生率。點檢與巡檢制度的建立，需要從選人、選點、選時、選標、選項和選法這六個方面進行，其中選人就是對會參加施工的現場人員挑選出來，其中有關于機械、液壓、電氣方面的工程師和相關的操作人員，要對他們所管轄設備的職責范圍進行確定；在盾構機設備上進行維修保養重點的部位的確定選點；選時則是進行維修保養的項目實施周期與實施時間的排定；選標則是指聯系每一處的每一中具體實施內容，嚴格相應執行標準的確定；選項就則是結合確定部位的具體特征，聯系設備的真實狀況，使一定要進行的若干項維保項目進行選擇；最后一個就是選法，即確保每一項操作都有確定的工具、方法和輔助材料等[2]。

（三）提升盾構技術的安全性

在地鐵盾構施工過程中，還可以從施工技術著手，提高盾構技術和地鐵建設的安全性。盾構機有3大核心技術，分別是自動控制技術、液壓技術和密封技術。盾構機的3大核心部件包括刀盤、管片拼裝機及螺旋輸送機。要提升盾構技術的安全性，需要從技術掌握、部件配備等方面進行優化，以實現盾構技術的有效應用。以盾構的開倉作業環節為例，在盾構開倉作業過程中，除了需要有明確的安全施工方案，還要做好施工人員的培訓工作；開倉前，盾構機要在檢查無誤的情況下，保證其氣壓系統以及氣密性都符合施工的檢驗標準，并且停在地層自穩性較好的地段。盾構機在施工過程中，在后方的3～10環的范圍內成型隧道管片、其中盾位置應利用雙液漿打止水環箍[3]。

（四）明確設備管理人員職責標準

設備管理這項工作是屬于全員性質的，其分工也是非常明確的，必須根據各個崗位的具體職責進行劃分。設備主管人員必須對每一套設備的性能進行全面的掌握，對于那些比較重要的設備一定要提前盡心預警預報。各隊的隊長要對各臺設備的基本情況進行全面的掌握和了解，確保將管理和指導工作做好，還要定期的召開設備管理與檢查會議，及時的進行工作制度與措施的制定[4]。

（五）優化管理手段，實現信息化管理

為了進一步提高地鐵施工安全風險管理能力，要優化管理手段，實現信息化的管理目標，可以借鑒“北京盾構施工實時管理系統”這一管理形式，有效使用系統平臺進行盾構狀態監控，監控范圍可以達到85%，不僅可以分析盾構施工的全過程及其可能存在的風險，還能根據盾構的施工進度及其成本核算進行分析，實時掌握施工情況。其次，利用信息技術系統平臺還能將盾構施工過程與地面沉降監測控制系統相結合，這也是目前我國在地鐵盾構施工安全風險管理中應用的最新技術。但是，在信息化管理的過程中，仍存在技術難題，例如，“盾構施工實施管理系統”無法有效監測盾構的始發動作與到達動作，因此，還需要額外針對這兩部分進行安全風險管理，以避免安全風險事故的發生。以“地鐵元通站”為例，因為地鐵元通站的施工環境及地質條件相對復雜，在選擇到達井設計方案的過程中，沒有選擇端頭加固方法，并且水平探孔偏少，由于對始發動作環節的忽視，管理人員沒有及時發現水平探孔出現少量的流水以及涌砂，導致盾構進入達到井拆除結構時，整體結構崩潰，盾構全部被埋，沉降現象嚴重。因此，在優化管理方法的過程中，除了要實現信息化管理，還要針對信息化管理中不能覆蓋的部分進行改進，確保安全風險管理覆蓋盾構施工的全過程。

（六）設備運行動態管理制度

系統設備的巡檢標準也要進行建立和健全，管理部門要根據設備的機構和運行方式將每一臺設備的具體檢查部位、需要檢查的內容、正常運行的參數標準進行確定，并結合具體的運行特點，針對設備的每一個巡檢點進行明確的檢查周期的確定。還要進行巡檢保證體系的建立和健全。操作設備的每一個工作人員都要針對本崗位使用的設備的所有巡檢點認真進行檢查，專業的維修人員還要將重點設備的巡檢任務承擔起來。

總結

在目前的盾構施工過程中，還存在很多施工風險，因此，施工單位需要在細化風險的過程中，通過優化管理手段、實現信息化管理、提升盾構技術的安全性，加強對地鐵盾構施工的安全管理與安全監測，避免出現盾構施工的安全事故，以完善的安全風險管理促進地鐵建設的有序進行。

參考文獻：

[1]李敦峰.地鐵盾構施工設備管理及維保技術[J].建材與裝飾，2019（03）：252-253.

[2]王凱龍，周默.淺談盾構施工安全管理[J].現代制造技術與裝備，2018（09）：188+190.

[3]胡龍光.地鐵盾構施工設備管理及維保技術[J].工程技術研究，2018（09）：168-169.

[4]于坤.地鐵盾構施工風險管理[J].城市建設理論研究（電子版），2017（27）：66-67.

（作者單位：中國電建市政建設集團有限公司）