盾构设备管理及典型故障分析.doc

盾构系统管理与典型故障李小岗 (中铁隧道集团北京地下直径线项目部 北京西城 100045) 摘 要 : 通过对盾构典型故障的分析,探寻提高盾构完好率的方法,同时通过对盾构设备一系列的科学配套管理,以实现最大限度在整合社会资源,为工程建设服务,最终实现项目管理低投入、高产出的项目目标。 关键词: 盾构 故障 诊断 管理 技术 1 引言 盾构机的完好率直接影响盾构施工的进度，盾构机故障诊断是盾构维护保养不可或缺的重要组成部分，也是盾构施工系统管理的一部分。快速诊断盾构故障、排除故障、恢复掘进是盾构快速施工的必然要求。 2 直径线工程及盾构机简介 2.1 工程简介 北京站到北京西站的直径线是一条双线地下铁路联络线，全长9.151Km，其中隧道长7.23Km，最大埋深41m，是国内第一条在城市繁华区域内采用大直径泥水盾构法施工的工程，连续掘进的距离长达5.175Km，工程批复总投资31.25亿元。盾构区间采用钢筋混凝土管片衬砌，外径11.6m，内径10.5m，环宽1.8m，管片采用六块标准块，两块邻接块，K块组成。盾构穿越的地层95.21%为砂卵石地层，盾构区间地质勘探表明地层细沙粒含量极少，0.074mm以下的约占2.4%，10mm以上的含量大于60%，最大砂卵石粒径达到280mm左右，且不排除有大直径孤石的可能。盾构区间覆土厚度为11~29m。含水层主要为砂卵石层、圆砾层及砂层，最大渗透系数为1.74×10-3m/s，最大水土压力为0.3MPa.砂卵石地层对盾构刀具磨损严重，施工难度大。 2.2 盾构机介绍 直径线工程采用Φ12.04m气垫式泥水平衡盾构机施工。盾构全长62m，分为刀盘、主机和后配套组成。刀盘采用10Kw变频电机驱动。 泥水循环系统由排浆泵（6台）、进浆泵（3台）、泥水分离设备和泥浆压滤机组成。 盾构系统管理.3盾尾密封脂选型与使用 .3.1不同地质使用对产品的要求 对盾尾密封脂止水性的要求主要数据是根据地质报告中该地层的渗水率决定的。渗水率高的地区对盾尾密封脂的止水性要求就高，渗水率低的地区，对盾尾密封脂的止水性要求相对较低。 （1）粘土 粘土地层渗水率不高，用什么盾尾密封脂都在止水性上没什么差异；当地层渗水率很高时，就需要止水效果好的油脂产品。 （2）硬岩 硬岩地质存在缝隙，渗水率高，但是属于间断性的，当掘进到空隙处时水压会突然增大，对盾尾密封脂的要求就会增加，此时如果尾刷有空洞就容易冲通，出现漏水现象。 3.3.2盾尾密封脂 盾尾密封脂对尾刷的保护是显而易见的，如果劣质的产品在水里浸泡3~4天后就会出现表面变硬或盾尾密封脂发散的现象。这种现象会对施工造成一定的风险和对设备的损坏，当停工检修时间在2天或2天以上时当盾尾密封脂变硬会对尾刷有腐蚀和损伤；盾尾密封脂在尾刷处需要3~4天才能置换出去，如果盾尾密封脂发散，出现富水地区或突然水压增大时，止水性就差，可能出现漏水；而且当盾尾密封脂发散时第一道尾刷和第二道尾刷的密封性就减弱或存在空洞，尾刷会长时间浸泡在水中，水会对尾刷造成腐蚀等其他损害。 盾尾密封脂粘度对尾刷的影响：盾尾密封脂和尾刷共同起到止水作用，当盾尾密封脂粘度过高，盾尾密封脂无法填满尾刷，就会出现空洞，尾刷的部分区域打不进去，长时间下去，空洞容易形成通道： （1）致使水流通过通道直接贯通。 （2）尾刷长期浸泡在水中，会对尾刷有腐蚀作用，易损坏。 （3）当水压过大时，操作手为了安全就会把注脂压力提高，此时在尾刷部就形成不稳定的压力变化，致使尾刷前后来回变形，尾刷极易折断，致使尾刷损坏。 （4）当盾尾密封脂过硬时，每次的注入量会很低，为了提高注入量，在开口处要增加压力，虽然能打入盾尾密封脂，但是对泵活塞上的密封圈造成极大的磨损。 （5）盾尾密封脂粘度过低会使单位时间内注脂量增加，会形成不必要的浪费，用量会增加。 盾尾密封脂的剪切率的要求：盾尾密封脂的抗剪切率小于5%为正常，高于5%时属于不合格。 3.3.3选择盾尾密封脂时要注意事项 1、盾尾密封脂的基脂：应含有合成基脂。 2、纤维的精细度：真正好的纤维不但精细，而且柔韧性好。粗糙的纤维，在长时间使用时不但会堵泵，还会对泵的使用寿命有损耗。 3、粘度：粘度的范围是在200~250，这样的盾尾密封脂不但泵送性好，而且对尾刷的保护性也好。当粘度高时泵送性就差，尾刷不容易填满，当粘度底时，单位时间内的注入量就高，成本高。 4、腐蚀性：盾尾密封脂不能对尾刷有腐蚀性。 5、水冲刷性：盾尾密封脂的水冲刷性越好，损耗越小，成本会相对降低。 6、环保：盾尾密封脂要对环境没有污染。 3.3.4 直径线盾尾密封脂 通过对日本松村、抗大特、合东双、加密多油脂进行了对比试验，综合考虑直径线盾构的掘进环境（压力不超过3bar）、、环保要求等诸多因素，最后选