張 長 萬， 張 華

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川 成都 610072)

1 概 述

TBM隧洞掘進(jìn)機(jī)是利用回轉(zhuǎn)刀具開挖、同時(shí)破碎洞內(nèi)圍巖及掘進(jìn)，形成整個(gè)隧洞斷面的一種新型、先進(jìn)的隧洞施工機(jī)械。相對(duì)于目前常用的方法，TBM集鉆、掘進(jìn)、支護(hù)于一體，使用電子、信息、遙測、遙控等高新技術(shù)對(duì)全部作業(yè)進(jìn)行制導(dǎo)和監(jiān)控，使掘進(jìn)過程始終處于最佳狀態(tài)。

TBM是一個(gè)集眾多總成和設(shè)備的聯(lián)動(dòng)體，由此形成了隧洞施工的工廠化，任何一個(gè)系統(tǒng)或部位的故障都將造成TBM停機(jī)，不同之處是影響的程度有所差異。一些故障必須立即停機(jī)處理，例如刀具、主軸承、推進(jìn)系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)、皮帶輸送機(jī)、水供應(yīng)系統(tǒng)等，以及與之相關(guān)的機(jī)械、液壓、電氣系統(tǒng)等方面的故障。而對(duì)于另一些故障，則可以在維護(hù)時(shí)間內(nèi)進(jìn)行，即不必立即停機(jī)處理，例如水泥灌、除塵器濾芯堵塞等輔助系統(tǒng)。

2 TBM的維護(hù)與保養(yǎng)

降低故障率、減少設(shè)備維修次數(shù)、減少不必要停機(jī)的先決條件是使TBM的運(yùn)行狀態(tài)處于良好之中。在本工程中TBM施工時(shí)段長，施工強(qiáng)度大，因此，保證TBM的有效利用率將是本工程施工的關(guān)鍵。

由于主機(jī)系統(tǒng)龐大，保養(yǎng)時(shí)按專業(yè)分類，即由機(jī)械、液壓、潤滑、檢測工程師率領(lǐng)若干人員執(zhí)行各自的保養(yǎng)任務(wù)，從而使維護(hù)時(shí)間減短并提高工作效率。

TBM的維護(hù)保養(yǎng)工作主要在準(zhǔn)備時(shí)間完成，可分為前期控制、運(yùn)行維護(hù)和事后維修三類。前期控制是指對(duì)如主軸承、電機(jī)、軸承密封、液壓泵站系統(tǒng)等重點(diǎn)部件的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分項(xiàng)目監(jiān)測；運(yùn)行維護(hù)是指在掘進(jìn)機(jī)使用過程中周期性的維護(hù)保養(yǎng)；事后維修系指當(dāng)故障發(fā)生后及時(shí)地修復(fù)。

2.1 維護(hù)與保養(yǎng)的原則

2.1.1 掘進(jìn)施工與維修保養(yǎng)并重

TBM施工必須以良好的TBM狀態(tài)為前提，根據(jù)地質(zhì)條件、施工實(shí)際合理操控、合理組織，才能順利達(dá)到這一目標(biāo)，即必須樹立掘進(jìn)施工與維修保養(yǎng)并重的觀念。

2.1.2 全員參與

維修保養(yǎng)和狀態(tài)監(jiān)測的規(guī)范化實(shí)施，除設(shè)備維修保養(yǎng)部門外，還要讓各級(jí)決策者(含各工班長)和執(zhí)行者(操作使用、維護(hù)保養(yǎng)人員)都了解維修保養(yǎng)和狀態(tài)監(jiān)測的意義，各崗位對(duì)設(shè)備維護(hù)、保養(yǎng)應(yīng)盡的責(zé)任、義務(wù)及技術(shù)要求，積極參與并切實(shí)貫徹執(zhí)行，才能保證TBM狀況的持續(xù)良好。

2.1.3 迅速維修

為保證設(shè)備狀態(tài)持續(xù)完好，必須根據(jù)TBM操作、保養(yǎng)以及監(jiān)測反饋的信息進(jìn)行綜合分析，及時(shí)準(zhǔn)確地判斷故障部位、性質(zhì)以及原因，確定維修方案，在最短的時(shí)間內(nèi)實(shí)施維修，從而能夠減少維修時(shí)間、降低維修成本。

2.2 機(jī)械部分的維護(hù)

維護(hù)周期劃分為日常、每周、每月。維護(hù)次數(shù)可根據(jù)現(xiàn)場工作制訂。

2.2.1 主 機(jī)

清渣：每天清理前盾區(qū)域、護(hù)盾區(qū)域、撐靴區(qū)域的積渣。對(duì)于護(hù)盾內(nèi)部的石渣可以采取高壓水槍清洗，但要避免沖洗到電氣元件，以免造成損壞。對(duì)于不能用水的地方，可以采用高壓風(fēng)進(jìn)行清理，如主驅(qū)動(dòng)電機(jī)頂部的積渣、電磁閥上的積渣需用高壓風(fēng)進(jìn)行清理。對(duì)于連接橋小車軌道的底部排水口應(yīng)每天清理，避免伸縮護(hù)盾處的水無法及時(shí)排除。每周應(yīng)清理電機(jī)及齒輪箱呼吸器(拆下用高壓風(fēng)吹)。

外觀檢查：由于掘進(jìn)時(shí)震動(dòng)太大，外觀檢查應(yīng)每天進(jìn)行。主要查看主機(jī)各部件、結(jié)構(gòu)件、踏板是否砸傷或有裂紋；各處螺栓是否松動(dòng)或脫落；各種傳感器是否松動(dòng)或斷線等。由于檢修班的工作時(shí)間有限，部分外觀檢查應(yīng)在掘進(jìn)時(shí)進(jìn)行，從而可以縮短維修時(shí)間，增加掘進(jìn)時(shí)間。

功能檢查：輔助設(shè)備功能是否正常僅靠外觀檢查或根據(jù)掘進(jìn)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況的記錄是無法準(zhǔn)確判斷的，因此，保養(yǎng)時(shí)應(yīng)盡可能在外觀檢查的基礎(chǔ)上對(duì)設(shè)備進(jìn)行性能檢查。例如，將伸縮護(hù)盾區(qū)域清渣完成后進(jìn)行前后移動(dòng)；換步時(shí)檢查撐靴球頭擺動(dòng)有無卡滯，觀察撐靴表面等。

2.2.2 后配套及獨(dú)立設(shè)備

管片安裝器和喂送器：目測鋼結(jié)構(gòu)是否開裂，螺栓是否松動(dòng)；平臺(tái)、扶手、爬梯是否斷裂、螺栓是否松動(dòng)。檢查管片安裝器行走輪刮渣板是否變形；清理行走輪的運(yùn)行軌道；檢查真空泵和濾芯；檢查管片喂送器耐磨板；檢查電纜、油管和氣管的滑輪鏈有無卡滯、卡子有無松動(dòng)、真空吸盤密封是否損壞、前后移動(dòng)的油缸是否變形。

后配套：目測鋼結(jié)構(gòu)是否斷裂、螺栓是否松動(dòng)；平臺(tái)、扶手、爬梯是否斷裂、螺栓是否松動(dòng)。臺(tái)車間的連接銷子是否移位或丟失；在拖動(dòng)后配套時(shí)檢查行走輪是否正常運(yùn)轉(zhuǎn)。TBM前進(jìn)時(shí)應(yīng)清理鋼軌及附近的雜物。

除塵系統(tǒng)：風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)檢查風(fēng)道軟管連接處是否有破損，軟管連接固定環(huán)是否松動(dòng)，觀察軟管連接處是否下沉，一旦發(fā)現(xiàn)應(yīng)及時(shí)進(jìn)行處理。每天應(yīng)切換為手動(dòng)清潔模式30 min以上，對(duì)濾芯進(jìn)行清理。檢查螺旋清渣器運(yùn)轉(zhuǎn)有無異響，排水泵是否堵塞，清理攪拌器內(nèi)的淤泥，空氣濾芯器排水。當(dāng)除塵器報(bào)警時(shí)，利用硫化皮帶的時(shí)間將除塵器濾芯拆除，用高壓風(fēng)進(jìn)行清理，檢查濾芯是否損壞。

吊機(jī)：檢查管片吊機(jī)鋼絲繩磨損是否過大，鋼絲繩表面視情況而定是否抹黃油，防止其銹蝕；鋼絲繩卷筒運(yùn)行是否有異響，視情況而定是否加注黃油，行走輪軸承是否損壞；行走軌道是否錯(cuò)位、螺栓是否松動(dòng)，電纜滑輪有無卡滯，卡子有無松動(dòng)，緩沖墊是否損壞，限位桿是否松動(dòng)或變形，對(duì)管片吊機(jī)進(jìn)行功能檢查；檢查砂漿罐、豆粒石和水泥罐的吊機(jī)鋼絲繩磨損是否過大，吊鏈?zhǔn)欠裾?，檢測吊機(jī)功能是否正常。

空氣系統(tǒng)：每天需排除空氣中的水分(儲(chǔ)氣罐、空壓機(jī)、油水分離器)。每天檢查風(fēng)扳氣動(dòng)元件的管路及閥塊是否漏氣，檢查油水分離器油位，及時(shí)補(bǔ)油。檢查空壓機(jī)顯示的壓力值是否到保養(yǎng)周期。視情況而定清理空氣濾芯，檢查壓縮機(jī)油，按廠家要求的保養(yǎng)周期換油、換濾芯。

渣水分離器：檢查渣水分離器是否正常運(yùn)行，門的密封是否損壞，污水泵是否正常工作。對(duì)油缸的活動(dòng)處每周加注黃油。

2.3 液壓部位的維護(hù)

2.3.1 液壓維護(hù)的意義及注意事項(xiàng)

TBM液壓系統(tǒng)的狀態(tài)良好與否是掘進(jìn)施工能否順利進(jìn)行的前提，隧道掘進(jìn)機(jī)因液壓系統(tǒng)污染可導(dǎo)致出現(xiàn)液壓泵壽命縮短、液壓元件損傷甚至貴重精密設(shè)備受損等故障。因此，實(shí)施液壓系統(tǒng)污染控制，對(duì)提高TBM系統(tǒng)可靠性、降低故障率，延長油液系統(tǒng)的使用壽命、提高TBM的完好率、保證TBM的施工安全具有重要意義。

為了準(zhǔn)確掌握設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，需對(duì)TBM相關(guān)參數(shù)作連續(xù)監(jiān)測，摸索重要部件的磨損規(guī)律，由此判斷異常跡象的發(fā)生時(shí)段或預(yù)測即將出現(xiàn)的故障，以便作出正確的決策，及時(shí)預(yù)防、維修、準(zhǔn)備配件，從而進(jìn)行有效的快速維護(hù)。

根據(jù)設(shè)備的重要程度和系統(tǒng)故障對(duì)工程的影響程度確定監(jiān)測系統(tǒng)以主機(jī)為主，重點(diǎn)是主機(jī)部分的軸承、齒圈、軸承密封、液壓系統(tǒng)、電機(jī)變速箱、齒輪油系統(tǒng)及皮帶機(jī)變速箱。對(duì)于其余的液壓泵站和輔助設(shè)備則根據(jù)需要有選擇地進(jìn)行監(jiān)測，如檢測超標(biāo)，應(yīng)立即予以更換。

2.3.2 每日維護(hù)(每班進(jìn)行)

(1)檢查液壓軟管和接頭是否損壞和滲漏。

(2)觀察各油缸活塞桿表面是否有拉傷、刻痕、毛邊，如有，可用油石修復(fù)。

(3)檢查各液壓缸活塞桿的密封處有無滲漏。

(3)檢查各壓力表是否正常。

(4)檢查潤滑油回油泵是否滲漏。

(5)供水系統(tǒng)：清洗進(jìn)水過濾器和濾芯，檢查冷卻水液位及總輸出流量，檢查主驅(qū)動(dòng)冷卻水流量。

(6)清理液壓油泵站、齒輪油泵站，主要采用高壓風(fēng)清理電機(jī)、泵及閥。根據(jù)報(bào)警監(jiān)測系統(tǒng)，及時(shí)更換濾芯。

(7)泵站運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，用手在呼吸器底部感覺其是否有風(fēng)流動(dòng)，也可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)每月更換一次。結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際，制訂合理的更換周期。

(8)每天派人到刀盤內(nèi)檢查內(nèi)密封的沖刷情況，檢查最外層密封外部是否有淤泥，同時(shí)手動(dòng)開啟密封潤滑，檢查管路有無破損，水管保護(hù)的角鐵是否完好，密封壓蓋螺栓是否松動(dòng)。

(9)檢查主機(jī)前部的流量表是否正常工作。

(10)檢查主驅(qū)動(dòng)電機(jī)齒輪箱油位，同時(shí)檢查油位軟管，及時(shí)補(bǔ)油。

(11)檢查液壓及潤滑系統(tǒng)油箱的油位，當(dāng)其低于正常值時(shí)要及時(shí)補(bǔ)充。同時(shí)肉眼觀察油的顏色，發(fā)現(xiàn)異常，及時(shí)取樣到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析。

(12)檢查液壓油箱是否有滲漏，若有則及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)(焊接)。

(13)因掘進(jìn)時(shí)振動(dòng)較大，應(yīng)隨時(shí)檢查并緊固泵站處的所有螺栓。

(14)各部位注脂情況詳見現(xiàn)場制定的注脂檢查表。

2.3.3 每周維護(hù)

(1)每周拆卸潤滑回油磁性濾芯進(jìn)行檢查，通過回油過濾器元件的拆檢清洗來觀測主軸承、大齒圈和驅(qū)動(dòng)齒輪的工作情況。

(2)對(duì)所有需要油脂潤滑的地方進(jìn)行注脂(除電機(jī)部分)。

(3)檢查齒輪減速器呼吸器是否正常并清理。

(4)功能性檢查電機(jī)過冷、過熱停機(jī)。

(5)潤滑主推油缸，檢查反扭矩油缸。

(6)潤滑除塵器螺旋桿軸承。

2.3.4 每月維護(hù)

(1)對(duì)各類油品取樣做化學(xué)和金屬磨損分析(齒輪箱潤滑油、液壓油等)。

潤滑油分析能反映主軸承和密封的工作狀況。金屬含量高表明齒輪、軸承有磨損，泥沙水含量高表明密封失效(結(jié)合潤滑油耗量判斷)或有其它部位進(jìn)灰、滲水。

(2)功能性檢查刀盤剎車系統(tǒng)。

(3)潤滑伸縮護(hù)盾油缸。

(4)潤滑撐靴油缸和扭矩油缸的球座連接并移除過多的黃油。

2.3.5 每半年維護(hù)

(1)更換真空泵濾芯。

(2)主軸承：外觀檢查磨損和零件是否錯(cuò)動(dòng)。

(3)對(duì)主驅(qū)動(dòng)電機(jī)聯(lián)軸器的離合器進(jìn)行保壓測試等檢查。

(4)對(duì)二次黃油泵站處的黃油濾芯進(jìn)行更換。

2.3.6 每年維護(hù)

根據(jù)供貨商推薦的維護(hù)程序?qū)櫥突赜捅眠M(jìn)行相應(yīng)維護(hù)，潤滑除塵器的電機(jī)。

3 結(jié) 語

對(duì)于TBM的保養(yǎng)堅(jiān)持推廣以“清潔、潤滑、調(diào)整、緊固、更換”為主要內(nèi)容的“十字”作業(yè)法，實(shí)行例行保養(yǎng)和定期保養(yǎng)制，嚴(yán)格按規(guī)定的周期及檢查保養(yǎng)項(xiàng)目進(jìn)行，CCS項(xiàng)目TBM創(chuàng)造了月進(jìn)尺1 000.8 m、年度月均進(jìn)尺685 m的高水平，為CCS項(xiàng)目順利實(shí)施提供了可靠的工期保證。

參考文獻(xiàn):

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[2] 盛敬超. 工程流體力學(xué)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1988.

[3] 王積偉. 液壓傳動(dòng)(第2版)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

作者簡介:

張長萬(1965-)，男，四川大竹人，副總經(jīng)理，高級(jí)工程師，學(xué)士，從事國際工程施工技術(shù)與管理工作；

張 華(1988-)，男，四川攀枝花人，助理工程師，學(xué)士，從事TBM機(jī)械維保管理工作.

(責(zé)任編輯：李燕輝)