吳竟?fàn)I

（中鐵十九局集團(tuán)軌道交通工程有限公司，北京 101300）

0 引言

地鐵建設(shè)給人們的出行和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)非常便利的條件，在城市化建設(shè)的過(guò)程中，地鐵建設(shè)的數(shù)量不斷增多。在地鐵工程中，隧道挖掘是非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，在此環(huán)節(jié)的施工中，使用較為廣泛的、技術(shù)成熟度比較高的是盾構(gòu)機(jī)。盾構(gòu)機(jī)具有成本低、噪聲小、效率高等比較明顯的優(yōu)勢(shì)，在很多建設(shè)工程項(xiàng)目中被廣泛應(yīng)用。應(yīng)用最為頻繁的主要是地鐵隧道工程，盾構(gòu)機(jī)在開(kāi)挖施工中起到了至關(guān)重要的作用。地鐵本身是建設(shè)在地下隧道中，工程基礎(chǔ)和關(guān)鍵步驟是隧道開(kāi)挖工作，盾構(gòu)機(jī)則起到關(guān)鍵性的作用。但是在實(shí)際的隧道施工過(guò)程中，由于不同因素的作用，盾構(gòu)機(jī)會(huì)出現(xiàn)一些常見(jiàn)故障，需要施工企業(yè)對(duì)盾構(gòu)機(jī)的日常使用進(jìn)行必要的維修和保養(yǎng)。維修人員需要了解和掌握盾構(gòu)機(jī)的原理、結(jié)構(gòu)和性能，了解其存在的常見(jiàn)故障，并進(jìn)行日常維護(hù)，確保盾構(gòu)機(jī)的正常使用。

1 盾構(gòu)機(jī)原理及類型

1.1 盾構(gòu)機(jī)原理

盾構(gòu)機(jī)通過(guò)設(shè)備中的盾構(gòu)當(dāng)作地鐵隧道開(kāi)挖中的暫時(shí)性支撐，利用拼裝管片進(jìn)行固定，之后重復(fù)此動(dòng)作，持續(xù)到地鐵隧道挖掘工作完成。實(shí)際施工中，在地鐵隧道的某階段的一端修建出豎井，將盾構(gòu)機(jī)的施工主體、配件等放入井中，在預(yù)定的場(chǎng)地將設(shè)備組裝完成，并進(jìn)行設(shè)備調(diào)試。

1.2 盾構(gòu)機(jī)主要類型

盾構(gòu)機(jī)屬于利用盾構(gòu)技術(shù)進(jìn)行地鐵隧道挖掘的高科技施工設(shè)備，該設(shè)備在施工中具有比較好的功能，如開(kāi)挖后的渣土運(yùn)轉(zhuǎn)、隧道掘進(jìn)、襯砌支護(hù)等，最大特點(diǎn)是可以一次性開(kāi)挖成型。盾構(gòu)機(jī)采用的盾構(gòu)技術(shù)成熟度比較高，應(yīng)用在我國(guó)的很多工程建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)，逐漸發(fā)展為全自動(dòng)化設(shè)備，同時(shí)解決了復(fù)雜地下環(huán)境的施工難題。

目前我國(guó)的地鐵隧道工程中，使用比較頻繁的盾構(gòu)機(jī)有兩種：①泥水式盾構(gòu)機(jī)，在具有一定壓力的泥漿中進(jìn)行穩(wěn)定和支撐，進(jìn)而進(jìn)行開(kāi)挖，其結(jié)構(gòu)組成為旋轉(zhuǎn)刀盤、水力射流、臂刀頭等，開(kāi)挖下的泥土轉(zhuǎn)變?yōu)槟酀{，由泥漿泵實(shí)現(xiàn)運(yùn)送；②土壓式盾構(gòu)機(jī)，利用泥土料作為穩(wěn)定的開(kāi)挖面，依據(jù)需要在土中加入泡沫來(lái)改善土質(zhì)結(jié)構(gòu)，為了確保設(shè)備內(nèi)部和外部的土壓平衡，需要應(yīng)用刀盤后隔板和開(kāi)挖面間形成一個(gè)泥土室，通過(guò)刀盤旋轉(zhuǎn)來(lái)挖掘土料，開(kāi)挖下來(lái)的土料經(jīng)過(guò)螺旋輸料器運(yùn)出。以土壓式盾構(gòu)機(jī)常見(jiàn)故障進(jìn)行分析和探討，并提出了處理此類故障的方法。

2 地鐵隧道盾構(gòu)機(jī)常見(jiàn)故障

2.1 刀盤故障

在盾構(gòu)機(jī)應(yīng)用的施工項(xiàng)目中，最為常見(jiàn)的故障是刀盤故障，一般有兩個(gè)類型。

（1）泡沫孔被堵塞。一般集中在兩個(gè)位置上：①刀盤牛腿附近的泡沫管，這個(gè)位置的泡沫管以彎曲狀況分布，部分設(shè)備無(wú)法用于此處的疏通工作，出現(xiàn)故障也很難拆卸；②刀盤面板位置上的泡沫管，這個(gè)位置的泡沫管會(huì)由于單向閥閥片的耐磨度較低而出現(xiàn)堵塞，對(duì)于抵擋土渣的作用較小，因?yàn)橥羵}(cāng)較高，導(dǎo)致工作中的泡沫孔被堵住。維修人員在安裝旋轉(zhuǎn)接頭的操作上需要很長(zhǎng)時(shí)間，若沒(méi)有在疏通之前將其拆卸，會(huì)導(dǎo)致?lián)p壞，并會(huì)重新堵住已疏通的管路。

（2）立柱焊縫開(kāi)裂。開(kāi)裂的位置在刀盤和主軸連接的立柱，維修人員焊接過(guò)程中常會(huì)出現(xiàn)焊接裂紋。裂紋表現(xiàn)為較高的連續(xù)性，主要沿立柱焊接處出現(xiàn)環(huán)形裂紋，裂紋長(zhǎng)度較長(zhǎng)、寬度較大，存在較大分叉。這種情況下必須及時(shí)修理，確保盾構(gòu)機(jī)可以正常、安全地運(yùn)行。

2.2 推進(jìn)系統(tǒng)故障

壓土式盾構(gòu)機(jī)的推進(jìn)系統(tǒng)作用于隧道的掘進(jìn)環(huán)節(jié)，確保盾構(gòu)機(jī)在穩(wěn)定土壓的情況下進(jìn)行掘進(jìn)，能夠高效抵擋住土層的阻力，使掘進(jìn)更加順利。盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)的組成部分，主要包括千斤頂、橫壓變量、推進(jìn)油缸和相關(guān)控制監(jiān)測(cè)部件等。盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)有多重故障成因，包括盾構(gòu)機(jī)施工的周邊環(huán)境、盾構(gòu)機(jī)其他部件的小故障和問(wèn)題。由于盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)中各個(gè)部件相互作用，一旦出現(xiàn)故障，比較難以確定是哪個(gè)部分存在問(wèn)題。在實(shí)際工程施工中，盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)方面常出現(xiàn)的故障有兩個(gè)方面。

（1）壓力出現(xiàn)問(wèn)題。盾構(gòu)機(jī)的推進(jìn)系統(tǒng)在液壓管路的設(shè)計(jì)中留有較多的壓力測(cè)量點(diǎn)，以測(cè)量關(guān)鍵點(diǎn)的壓力值，當(dāng)盾構(gòu)機(jī)的推進(jìn)系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，測(cè)量到的壓力值會(huì)呈現(xiàn)系統(tǒng)錯(cuò)誤。

（2）流量出現(xiàn)問(wèn)題。盾構(gòu)機(jī)的推進(jìn)系統(tǒng)依賴于液壓油的流動(dòng)來(lái)驅(qū)動(dòng)液壓子系統(tǒng)，液壓油流入系統(tǒng)的各個(gè)部件中，進(jìn)行形成一定規(guī)律。如果盾構(gòu)機(jī)的推進(jìn)出現(xiàn)問(wèn)題，則會(huì)帶來(lái)流量上的問(wèn)題，影響到盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

3 地鐵隧道盾構(gòu)機(jī)常見(jiàn)故障處理方法

在地鐵隧道施工中，盾構(gòu)機(jī)應(yīng)用的頻率較高，由于環(huán)境、人工操作等方面的因素，出現(xiàn)一些常見(jiàn)故障，包括盾構(gòu)機(jī)的刀盤問(wèn)題、盾構(gòu)機(jī)的推進(jìn)系統(tǒng)問(wèn)題等，針對(duì)這兩個(gè)方面存在的問(wèn)題，提出針對(duì)性的處理方式。

3.1 刀盤故障處理方法

在刀盤故障方面，主要存在兩部分問(wèn)題。

（1）泡沫孔被堵塞的處理方法。因?yàn)槎軜?gòu)機(jī)設(shè)備設(shè)計(jì)的原因，盾構(gòu)機(jī)使用過(guò)程中出現(xiàn)泡沫孔堵塞的情況，在疏通上存在一定困難，依照施工的具體環(huán)境合理選擇處理方法。如果工程的周邊環(huán)境較好，可以將刀盤上的接頭直接拆下，利用管道疏通機(jī)、高壓水機(jī)等設(shè)備機(jī)械，將其從旋轉(zhuǎn)接頭的位置進(jìn)行泡沫管的疏通，可獲得明顯效果。但是在隧道掘進(jìn)施工中，泡沫孔可能會(huì)再次堵塞，這主要因?yàn)樵O(shè)備的設(shè)計(jì)上存在不足，不能夠僅靠維修來(lái)徹底根治，需要優(yōu)化設(shè)計(jì)盾構(gòu)機(jī)泡沫管，從源頭上解決此類故障。提高操作人員的操作水平和技巧也可以改善此情況，施工企業(yè)需要對(duì)盾構(gòu)機(jī)設(shè)備的操作人員進(jìn)行更加專業(yè)的培訓(xùn)，以避免出現(xiàn)人為操作失誤導(dǎo)致的機(jī)械設(shè)備故障。

（2）立柱焊縫開(kāi)裂的處理方法。利用氣刨將具有裂紋的焊縫刨去，根據(jù)裂紋的實(shí)際情況和連接部件的大小，確定開(kāi)坡口的尺寸，并選擇合理的焊接技術(shù)。如果出現(xiàn)立柱焊接裂紋，維修人員需要利用焊條慢慢將開(kāi)裂的縫隙填補(bǔ)完成，確保立柱焊接的質(zhì)量。裂紋出現(xiàn)得比較寬的情況下，維修人員可以將刀盤轉(zhuǎn)到更加合理的位置，以有利于維修人員進(jìn)行維修操作，不僅可以減少焊接困難，也可以有效確保焊接質(zhì)量，增強(qiáng)設(shè)備維修的效率。

3.2 推進(jìn)系統(tǒng)故障處理方法

盾構(gòu)機(jī)的推進(jìn)系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，需要控制好推進(jìn)的偏移量，降低盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)中出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況，有效控制掘進(jìn)過(guò)量等情況，確保盾構(gòu)機(jī)的開(kāi)挖面比較穩(wěn)定。檢修人員需要及時(shí)反饋設(shè)備工作時(shí)所形成的曲線，隨實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整和改善，確保掘進(jìn)參數(shù)的合理性，有效控制土體移動(dòng)和地面沉降等問(wèn)題。檢修人員需要在盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)施工過(guò)程中，控制油缸的速度，將其控制在合理范圍內(nèi)。尤其需要對(duì)推進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)行定期檢查，確保盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)可以順利施工，降低出現(xiàn)故障的概率。

4 結(jié)束語(yǔ)

在地鐵隧道施工中，盾構(gòu)機(jī)的使用較多，可以較快完成隧道施工作業(yè)，加快地鐵施工進(jìn)程。但是盾構(gòu)機(jī)的發(fā)展還處于初級(jí)階段，需要檢修人員掌握盾構(gòu)機(jī)常見(jiàn)故障和應(yīng)對(duì)方法，以延長(zhǎng)盾構(gòu)機(jī)的使用壽命，提高地鐵隧道施工效率。