隧道盾构机常见故障及处理方法总结 李彬

摘要：近年来，随着我国经济水平的不断提升和高层建筑的增加，地面可用空间相对于以往越来越少，该如何有效利用和创造地下空间是当下城市现代化建设的重要课题。盾构法是地铁隧道施工中较为先进的技术，即在地表以下利用盾构开挖隧道。其中盾构机是基于盾构方法挖掘隧道的高科技施工设备，可实现隧道衬砌支护、掘进、碴土装运等一次性开挖成形功能。本文浅析隧道盾构机常见故障及处理方法。

关键词：盾构机；常见故障；隧道挖掘；故障分析 引言

隧道盾构机作为一种效率极高，对人民生活产生影响最小，成本花销最少的高科技施工建设工具，受到了全世界施工建筑行业的青睐与利用。特别是在交通建设当中，隧道盾构机更是扮演着必不可少的角色。在现代地铁建设当中，隧道盾构机发挥的作用可谓是非常重要。全程地铁的构建都在隧道盾构机挖掘隧道的基础上建立起来。隧道盾构机能够高效率的完成任务的话，相当于地铁建设就完成大半了。只是在地铁这样大规模的地下隧道建设当中，隧道盾构机的使用频率极高，所以盾构机常常出现许多故障与问题，盾构机的维护与保养也成为地铁施工方最需要研究与改善的方面。盾构机涉及的结构工程机械领域十分广泛，如何利用这些领域不同的特征与性能，对其进行改造与故障研究，就是本文所要探究的重要内容。

1地铁隧道盾构机常见故障 1.1盾构机推进系统故障

土压平衡盾构机推进系统是建立在盾构挖掘阶段，能实现盾构机在土压平衡状态下的掘进控制，同时可以克服来自土层的各种阻力，确保设备正常工作。该系统由长短千斤顶、横压变量、推进油缸及相关控制监测部件组成。该系统故障产生原因比较复杂，有时会因为外部恶劣的工作环境以致部分子系统过载，使系统部件的损坏受到影响。有时也是因部分部件失效造成或系统部件使用寿命到限，尤其各个系统之间的相互联系和影响在正常推进模式下使故障变得更加复杂，此时很难确定故障在哪个系统或由哪一部分引起。但总结下来盾构机推进系统主要有以下方面异常：（1）压力异常：盾构机推进系统在设计液压管路时预留了许多压力测量点，导致这些压力测量表可测量出关键测量点的压力值，一旦推进系统发生故障，其压力值就会存有偏差。（2）流量异常：盾构机推进系统中的液压子系统运行主要依靠液压油的流动来带动执行驱动，液压油流速会在推进系统各个动作紧密配合中呈现规律性变化，因此当推进系统出现故障时必然会导致流量发生改变。 1.2刀盘故障 1.2.1泡沫孔堵塞

泡沫孔堵塞多集中在以下两方面：一在盾构机刀盘4条牛腿设置泡沫管，有较大的拆卸难度。泡沫管的走线基本上都呈现出多直角弯分布状态，抑制部分如管道疏通机等机械式疏通机无法发挥作用。二在泡沫管安装于刀盘面板出处，其单向阀阀片的耐磨性不高，由于无法起到挡碴作用，导致在掘进过程中泡沫孔常常因过高的土仓压力而堵塞。一般安装旋转接头需花费较多时间，若不能在疏通前拆下，则无法使用，同时也会在短时间内堵塞已疏通的道路。 1.2.2立柱焊缝开裂

盾构机在使用过程中连接主轴承和刀盘的立柱经常出现焊缝开裂现象，例如某地铁隧道工程在施工过程中所出现的开裂部位位于立柱和仿行刀面板连接处，其裂纹特点为连续性较强，具体分布为沿立柱焊缝呈环状，裂纹长度较长，最长一条长420mm且分叉较多，裂缝宽度较大，最宽处约为4mm。 2地铁隧道盾构机常见故障处理方法 2.1盾构机无法前行

盾构机制造是统一的，但是在面对各种环境的挑战下，统一的配置始终是有缺陷的，不能够应对所有的环境。所以盾构机无法前行运作最大的问题就是环境条件引起的。首先施工地段含水量较大，导致土质粘性增大，盾构机前行时容易产生几项严重的问题。盾构机可能将粘性大的土壤挤压形成难以挖掘、密度较大的土墙，阻碍盾构机行驶前进。水分含量较大的土壤表面也会相对较光滑，导致盾构机刀盘找不到挖掘着力点，使得刀盘空转，白白损失能源动力，更有甚者会导致刀盘由于空转而脱落。当湿润的土质进入土仓后，由于粘性较大，甚至肯能导致土仓无法及时排出、清理内部土壤，使得土仓堵塞，盾构机也就无法正常进行施工操作，被迫停止前行。土仓压力过大，使得盾构机负载超标，无法得到有效的循环处理，也会使得盾构机无法前行。如果土壤质地较硬且含有大量的岩石碎块，导致盾构机刀盘工作压力大，甚至可能会损坏刀盘，这也是盾构机无法继续前进的重要原因之一。既然已经知道施工环境可能会对盾构机产生巨大的影响与损失，所以在建造盾构机时应当考虑到不同地理环境的特征，随之为盾构机配套服务相应的维护使用设备，帮助盾构机能够面对并处理各种地理条件下的隧道施工问题。比如遇到湿润土质时，可以加入人工的施工团队力量，帮助快速清理粘性较大的湿润土壤，帮助盾构机接触阻碍，使得可以正常的进行工作，也可以添加一些化学制剂，使得湿润土壤能够固化，让盾构机能够方便快捷的解决挖掘阻碍问题。当面对土质较硬的情况，针对刀盘改善革新，使得刀盘更加坚固，能够对抗岩石的坚硬难以破除的问题。也可以使用碎石机，协助盾构机正常的前行与运作。

2.2刀盘故障处理方法

首先立柱焊缝开裂；可运用气刨刨去含有裂纹的焊缝，视裂纹在焊缝深处的发展情况和连接件的尺寸来决定所需开坡口的大小和所需采用的焊接工艺。主要因为作用于立柱相接的两块厚度达40mm的肋板接受刀盘的推力和扭矩所承受的压力。若裂纹出现在该区域，则需立即保证焊接质量，必须用焊条一点一点填满缝隙，如果裂纹的宽度较宽，可将刀盘转到合适的位置，便于操作人员采用平焊的方法焊接，由此一来，降低焊接难度的同时保证焊接质量，一定程度上还能简易化焊接步骤，提高工作效率。其次泡沫孔堵塞；由于设计因素，有时泡沫孔疏通工作难度较高，但遇到优质的地质条件可将旋转接头拆除，用管道疏通机和高压水机疏通从旋转接头的泡沫管和刀盘面板的泡沫管。虽然这种处理方法有较大的成功几率，然而泡沫孔在掘进的过程中极易被二次堵塞，所以要从设计上加以改进，从根本上解决问题。与此同时，如果中控手能提高操作技巧或掌握所要添加泡沫数量，可有效降低堵塞几率。 2.3皮带机故障

皮带机在盾构机中起到物理的带动运行的主要作用，在隧道施工中也常常发生故障。这种故障也往往发生在地质环境不同种，比如施工隧道土质含水量过大，导致皮带与引导器械之间进入水分，水分有润滑作用，然而过于润滑，可能使皮带本身具有的有效摩擦力降低，导致皮带打滑，不能够继续带动机械运作。面对

这样的问题，一定要保证皮带的干燥，防止水泥对皮带的影响，一旦打滑，可能会导致螺旋器、刀盘等空转，使得两者有脱落的可能性。而在砂石较多的施工场地，砂石等颗粒物质可能会进入皮带机与带动器械之间，使得摩擦加剧，导致皮带与器械产生磨损或者烧伤。这种时候需要有人工的帮助，帮助及时清理皮带机中的工业残渣，减少皮带机的损伤。及时更换修理皮带机，使皮带机一直处于一种良好的应用状态。当盾构机在转弯运作的时候，皮带机的负荷特别大，这种时候容易产生两边皮带受重不均匀，导致皮带机脱落，或者皮带松动，以至于盾构机运行有偏差，造成施工事故。盾构机操作人员一定要及时，并且坚持长期检查皮带机，加固皮带机，防止由于检查疏忽导致的事故产生。皮带由于处于长期紧绷高压的状态，所以寿命也是有限的，更换质量更好的皮带机，使得盾构机使用效率更高。 结语

由于盾构机重量和体积都很大，如果不经常维护保养则会造成盾构机下沉、盾构中心偏离隧道设计轴和地面沉降等问题。为保证盾构机处于良好的技术状态下，必须强化设备的维修保养工作，提高机械利用率，减少故障停机日，提高使用寿命。 参考文献

[1]张云飞.盾构隧道施工中的典型事故分析及控制研究[D].中国地质大学（武汉），2017.

[2]霍元盛.土压平衡盾构机通过地铁隧道矿山法段的回填掘进施工技术[J].铁道标准设计，2018（10）:107-110.