地鐵工程施工中盾構設備維修保養措施

摘 要：闡述了地鐵工程施工中盾構設備的作用，并利用案例分析法，對地鐵工程施工中盾構設備的故障進行了研究，提出了地鐵工程施工中盾構設備維修保養的有效措施。通過加強盾構設備日常巡檢、日常維護與定期保養有機結合、完善的維修保養制度等措施，能夠有效提升盾構設備維修保養效果。

關鍵詞：地鐵工程；盾構設備；維修保養；措施

中圖分類號：U455 " " " " " " " " " " " " " " " "文獻標識碼：A " " " " " " " " " " " " " " " " " 文章編號：2096-6903（2024）12-0043-03

0 引言

盾構機是一種特種設備，在地鐵、水利、公路等多種隧道工程中被廣泛應用，獲得顯著的應用效果。但盾構設備的結構具有復雜性、多學科交叉性等特點，從而增加了故障排除和維修保養工作的難度。為了提高盾構設備的使用價值，延長使用壽命，更好地服務地鐵工程盾構施工，就需要人們深入研究盾構設備的維修保養措施，減少設備故障，節約維修保養成本。

1 地鐵工程施工中盾構設備的作用

盾構法在地鐵工程施工中被廣泛應用，其是用盾構機修建隧道的方法，是隧道暗挖法施工中的一種全機械化施工方法。盾構機械在地層中掘進時，通過盾構機外殼和管片支撐四周圍巖，防止周圍土體發生往隧道內的坍塌。它是在開挖面前方用切削裝置進行土體開挖，通過出土機械運出洞外，靠千斤頂在后部加壓頂進，并拼裝預制混凝土管片，形成隧道結構的一種施工方法。

1.1 提高施工質量和效率

在地鐵工程施工中，合理利用盾構設備，能夠有效提高施工質量和效率，主要由于盾構設備施工速度快，能夠在較短時間內，高質量完成地下隧道的各項施工工作。盾構設備的應用，在保證地鐵工程施工質量的基礎上，縮短工期，提高工程建設效益。

1.2 保護周邊環境

盾構設備施工過程中，對周邊的土地、建筑物不會產生較大影響，可保證其安全穩定性，減少地表塌陷的可能性。盾構設備施工具有綠色環保性、高效性的特點，從而對周圍環境具有良好的保護效果，有利于提高地鐵工程建設的綜合效益。

1.3 減少建筑拆遷

盾構設備操作便捷，施工成本低，可減少不必要的建筑拆遷，規避地面破壞的風險，加快施工速度，節約時間和人工成本，減少施工中相關費用的支出。盾構設備的應用還能提高地鐵工程施工質量，降低工程投入使用后的故障率，減少維修頻次，降低維護難度和成本，為施工單位帶來更多經濟效益。

1.4 提高機械化施工水平

盾構設備在地鐵工程中應用，有效提高機械化施工水平，減少由于人為因素帶來的一系列安全隱患，規避風險，進一步保證人員和財產安全，提供地鐵工程施工的安全可靠性。

2 地鐵工程施工中盾構設備常見故障

2.1 泡沫系統故障

盾構設備泡沫系統是通過起泡劑、壓縮空氣、水的混合物混合，屬于調節介質。其借助泡沫發生器進行發泡，形成細乳狀泡沫。在挖掘面、土倉注入，有利于順利排出渣土，確保掌子面的安全穩定性[1]。泡沫調節能夠提高土壤的流動性、抗滲透性，擴大適合盾構設備開挖的土層范圍，減少刀具磨損。泡沫系統在實際應用中容易受到相關因素的影響出現故障問題，影響盾構設備應用效果。

某城市地鐵三號線土建施工中應用的1臺盾構設備，盾體直徑和刀盤開挖直徑分別為6 250 mm、6 280 mm。8個力士樂馬達驅動刀盤驅動系統，額定推力和扭矩分別為34 210 kN、4 760 kN·m；刀盤最大轉速為2.76 r/min，裝機容量1 800 kVA。在2022年10月下旬到11月上旬期間，地鐵施工過程中，盾構泡沫系統頻繁發生故障問題。通過檢查，發現泡沫泵出口壓力相對較低，管道出現堵塞現象，泡沫增壓水顯示異常。分析認為，盾構在地鐵工程施工中，遇到無水的中粗砂層，泡沫跳停無法順利掘進，造成盾構施工無法正常開展。因此，維修人員在實際工作中應當更多關注盾構設備泡沫系統的故障問題，結合實際情況，選擇適宜的措施有效處理故障，保證泡沫系統安全穩定的運行，提升盾構設備在地鐵工程施工中的應用效果。

泡沫系統故障處理的過程中，工程設備維修人員在實際操作中，發現泡沫泵出口壓力低，從而適當降低增壓水壓力，泡沫能夠順利流出，但是泡沫泵出口壓力降低到0.43 MPa時，無法將泡沫順利注入土倉，造成增壓水倒流。因此，維修人員更換泡沫原液泵以及出口單向閥，上調出口壓力到0.5 MPa，該系統恢復正常。而盾構施工中10天之后又發生該故障。因此，相關技術人員全面檢查泡沫系統，風險其電氣控制部分、元器件處于正常狀態。之后，通過設備售后人員指導，將原廠定子進行全面更新，修正底座，按照要求安裝。同時，拆卸泡沫發生器，做好內部砂粒、黏土的清理工作，并清洗軟管沙粒。通過故障處理，發現膨潤土罐頂部防護存在問題，進入了泥沙，堵塞泡沫，從而做好相應的防護管理，在后續施工中未出現該故障。

通常情況下，盾構設備出現故障時，其成因可能不止一種。因此，維修人員可以選擇逐項排除法，并按照“觀察→思考→動手”的順序，避免盲目操作，對盾構設備的其他構件和系統帶來2次損傷，加快故障處理速度。在故障處理中，工作人員應當做好詳細地記錄，并進行分析和總結，積累經驗，為后續相似故障處理提供有效參考[2]。

2.2 刀盤故障

刀盤主要包含刀盤面板、刀座、泡沫噴嘴裝置和內置管路。盾構設備在地鐵施工中應用，遇到硬巖、硬質砂石等，經常出現刀具磨損的現象。由于刀盤單向閥失效、管路負壓，出現砂土倒灌的現象，造成泡沫噴嘴堵塞問題。對于這些小故障，維修人員可以直接更換刀具，加壓沖洗刀盤內置管路，更換單向閥，保持刀盤順利運行。刀盤頻繁跳閘故障十分常見，具有一定的維修難度。

天津地鐵10號線13標盾構機在施工應用中，盾構推進到+32環～+35環，刀盤驅動出現多次跳閘，原因不明，并且未出現故障顯示，在復位之后恢復正常使用。維修人員檢查線路、控制元器件都顯示正常。但是，在盾構持續掘進中，依然存在該現象。

維修人員進行刀盤無故障顯示多次跳閘的問題進行處理時，對動力柜進行全面檢查，并適當對軟啟動跳閘電流進行調節，刀盤跳閘間隔時間有所延長，但是未徹底解決該問題。因此，維修人員對變壓器電容補償進行針對性檢測，并邀請廠家技術人員進行遠程指導，變壓器內外部處于正常狀態。之后，維修人員對刀盤系統的各個線路進行逐一檢查，發現斷路器上部通訊電纜屏蔽線存在一些問題，內部線絲具有部分外漏現象。對此，重新處理屏蔽線之后，徹底解決了刀盤跳閘問題。

2.3 液壓推進系統泄漏

該故障在地鐵工程盾構設備應用中十分常見，導致施工停工，延誤工期。液壓推進系統在正常狀態下，插裝閥門處于關閉狀態，在盾構掘進時，自動打開，向液壓缸順利流進液壓油[3]。但是，該系統出現泄漏現象，對盾構設備的內部元件產生較大影響，并且難以保證液壓系統安全穩定地運行，整個盾構設備無法正常施工應用。

當盾構設備油接頭密封圈自身存在質量問題時，就會影響密封效果，產生該故障。油接頭安裝操作中，施工人員作業不規范，整體施工質量不合格，增加漏油問題發生的可能性。液壓管路運行時間過長，在振動下出現油接頭松動的現象，或者油溫較高，影響液壓油黏度，都會出現泄漏故障。該系統運行中，回油背壓過高，而部分回油管路耐壓相對較差，從而出現泄漏現象。

該故障處理的過程中，維修人員應當詳細檢查液壓油泄漏的實際情況，分析其故障的成因，選擇適宜的維修方法，提高故障處理效果。通常，維修人員可以進行液壓管接頭緊固，或者及時更換油接頭密封圈。當液壓推進系統的管線位置出現泄漏的現象，需要檢修人員分析具體管線類型，選擇相對應的維修措施。如果鋼編管耐壓值較高時，需要全部更換。對于耐壓值相對較差的鋼制管路、回油管等，維修人員可以按照要求進行拆卸，通過專業機構進行維護。在液壓推進系統維修之前，需要保證盾構設備處于停機狀態，并將液壓裝置的各個閥門關閉，釋放該系統中的背壓力，避免出現人員受傷等現象，保障維修人員安全。

3 地鐵工程施工中盾構設備維修保養的有效措施

3.1 提高維修保養人員綜合能力

地鐵工程施工中盾構設備受到多種因素的影響，出現各類故障問題，對維修保養人員的專業能力和素養提出了更高要求。維修保養人員具有豐富的實踐經驗、扎實的專業理論知識，并熟練掌握相關維修和保養技術，在最短時間內恢復盾構設備，避免延誤工期。

為了提高盾構設備維修保養質量和效率，需要加強人才隊伍的建設。制定科學完善的人才招聘制度，細化各項工作內容，明確人才選用的標準。按照相關標準對應聘人員進行綜合考察，選用優秀的技術人才。還應當做好維修保養人員的培訓工作，以案例分析、現場指導、理實結合等方式，提高人員綜合能力，為盾構設備維修保養工作質效的提升提供有力的保障。

在人員培訓活動開展中，相關管理人員應當詳細分析地鐵工程施工中盾構設備的特點、運行要求、維修保養的各項內容、要求和技術標準等，從而豐富培訓內容，增強培訓活動開展的針對性和實效性，切實提高人員維修保養水平。在培訓中還應當增加相關規章制度、地鐵工程施工法律法規、盾構設備各個零部件、職業道德等內容，多維度提高人員綜合能力。此外，在培訓活動結束之后，施工單位應當制定科學完善的培訓考核機制，通過卷面考試、實踐操作等多種方式，綜合考察維修保養人員的專業能力和素養，確保其考核合格之后，才能正式上崗操作，否則需要重新參加培訓，直到考核通過為止。施工單位通過考核結果，驗證培訓活動開展成果，并及時發現培訓中存在的不足，從而結合實際情況，針對性完善培訓內容，創新培訓方式，為下次培訓活動高質高效開展做好充足的準備。

3.2 加強盾構設備日常巡檢

盾構設備在地鐵工程施工中應用，不可避免受到人員操作水平、工作態度和現場施工條件等多種因素的影響，出現多種類型的故障問題。因此，應當加強日常巡檢工作，以預防為主，及時發現盾構設備存在的小故障，及時采取針對性措施進行處理，避免擴大故障范圍，降低故障影響程度。如應每日堅持進行例行性巡檢工作，并在巡檢該工作前，結合地鐵工程施工情況，制定合理完善的盾構設備日常巡檢計劃。在巡檢計劃中，應當明確盾構設備的巡檢時間、內容、發現故障點、保養內容等，確保該工作的合理規范性。

維修保養人員結合盾構設備日常巡檢記錄的各項內容，明確維修保養的重點：①強制性清潔設備的主軸承、管路等，避免盾構設備在掘進中出現較多砂土、砂石進入管路，造成堵塞現象，引起系列故障。②做好清理工作，能夠有效預防管路堵塞等故障，全方位檢查盾構設備驅動電機運行情況，了解減速器溫度有無異常，對液壓油箱、齒輪箱的具體油位進行檢查，及時發現油位不足等問題。③對盾構設備油潤滑系統壓力進行檢查，并結合實際情況，適當對主軸承等配件加注潤滑脂，保持其順利運行[4]。

3.3 日常維護與定期保養有機結合

地鐵工程施工中盾構設備的維修保養中，通過日常巡檢，及時發現一些設備異常現象，做好故障的預防工作。需要工作人員利用定期停機的方式，全面維修和保養。通常，每月至少進行1次盾構設備12 h的強制停機，在此期間，工作人員有足夠的時間，更加細致地檢查盾構設備各個位置是否存在異常現象，提高維修保養效果。此外，當盾構設備在地鐵工程施工中已經出現一些故障問題，對盾構掘進工作帶來影響時。維修人員應當進行停機維修，對設備的各個系統進行細致檢查，避免再次發生故障問題。盾構設備的日常維護、定期保養進行有機結合，能夠進一步保證盾構設備運行的安全穩定性。

3.4 制定完善的維修保養制度

盾構設備維修保養過程中，相關單位結合實際情況，完善制度，對人員工作行為起到一定的約束作用，避免出現不規范行為，影響盾構設備的質量安全。維修保養人員在實際工作中，應當和盾構設備管理人員及時溝通，共同制定合理、完善的維修保養方案。

在盾構設備維修保養中，需要跟蹤、記錄后期的管理結果，確保盾構配件使用的有效性。施工單位可以建立完善的盾構設備維修和保養工作檔案，詳細記錄各項工作開展具體時間、內容、使用配件類型、維修保養方法等，為后續盾構設備各項維修保養和管理工作提供數據參考。維修保養人員在相應制度的指導和約束下，嚴格按照要求進行操作，提高盾構設備維修保養質量和效率，推動地鐵工程施工順利進行。

4 結束語

盾構設備在地鐵工程施工掘進作業順利進行中發揮至關重要的作用。因此，施工單位應當高度重視盾構設備維修保養工作，提高人員綜合能力和素質，并制定完善的維修保養制度，保證人員工作行為規范。維修保養人員應當了解盾構設備常見故障類型，掌握故障處理要點，并做好日常巡視、維修和定期保養工作，提高維修保養工作質量，保證地鐵工程順利施工，創造更多綜合效益。

參考文獻

[1] 董愛，方繼安，王可佳，等.地鐵工程施工中盾構設備維修保養措施及其影響研究[J].工程技術研究，2023，8（3）：111-113+ 156.

[2] 陳萍萍.地鐵盾構設備常見故障處置與維保措施[J].工程機械與維修，2023（1）：9-11.

[3] 劉建成，史照鵬，喬依超，等.隧道施工的盾構設備管理工作[J].中國設備工程，2022（17）：53-55.

[4] 陳鵬.盾構機在地鐵隧道工程施工中常見故障和維修方法[J].工程機械與維修，2022（1）：92-93.