中铁装备公司技术服务分公司土压平衡盾构机常见故障案例分析与处理PPT课件
盾构机常见故障分析
盾构机常见故障原因及对策1．漏油液压驱动在盾构机部占重要部分，漏油为液压常见故障，漏油多发生在管路接头处，漏油的原因视情况而定。
一般有两种原因，一是接头连接处松动，这种情况用对应型号的扳手紧固即可，盾构机管路螺纹均为右旋，扳手顺时针扳为紧固。
二是管路螺纹磨损，导致接头配合不紧密，此种情况可以缠一些生胶带在螺纹上。
有些管路部有密封圈，可能是密封圈老化、密封圈破损等原因造成，则需更换密封圈。
漏油处理完之后，用干抹布擦干净管路及泄露的液压油，隔一段时间再来观察，如果仍然泄露，则需进一步处理。
在拆开接头处理漏油故障过程中，注意不要让管路螺纹沾上杂质。
2漏气漏气一般能通过听声音来辨别，漏气原因与漏油类似，多为接头松动，或螺纹配合不紧密，解决方法可以参照漏油故障解决方法。
3漏水漏水多发生在管路接头处，解决方法也可以参照漏油的解决方法。
有些情况发生在法兰连接处，需紧固法兰连接螺栓；如果紧固无效，请拆开法兰连接面，查看法兰密封垫片有无破损，如有损坏，及时更换。
4螺栓松动有些螺栓处在经常振动的位置，比如拼装回旋马达机座上的螺栓，加泥泵周围的螺栓，还有电动机的机座等。
由于振动，这些螺栓比较容易松动，应定时检查，加以紧固。
5 注浆管路上的控制阀对操作无响应选中注入口阀，注入口阀通常会在短时间开闭，如果超过一段时间，也没有全闭、全开时，要考虑以下的原因。
（1）空气驱动阀（1-2秒）：供给空气圧力、流量的低下，注入口阀处的同步注浆材料凝固。
（2）注入口阀（1秒）：注入口开闭用液压泵停止，注入口阀处的同步注浆材料凝固。
（3）电动球阀（9-10秒）：注浆材料凝固，电磁阀电源没有合闸。
对于空气压力、流量低下，应启动空压机补充气压；如果压力正常，还不能驱动，则拆开对应的管路，检查注浆材料是否凝固，如果凝固，则应清除管路中的凝固材料，对管路进行清洗，保证管路通畅。
6 注浆管路压力过高或者过低盾构机有四条注浆管路，每个管路上设一压力传感器，在注浆触摸屏上有注浆压力值显示，不同注入压力其背景颜色不同。
土压平衡式盾构机掘进中的一些问题及防治
土压平衡式盾构机掘进中的一些问题及防治一、盾构正面阻力过大1、现象盾构推进过程中，由于正面阻力过大造成盾构推进困难和地面隆起变形。
2、原因分析（1）盾构刀盘的进土开口率偏小，进土不畅通；（2）盾构正面地层土质发生变化；（3）盾构正面遭遇较大块状的障碍物，如大块孤石；（4）推进千斤顶内泄漏，达不到其本身的最高额定油压；（5）正面平衡压力设定过大。
3、预防措施（1）合理设计进土孔的尺寸，保证出土畅通；（2）隧道轴线设计前，应对盾构穿越沿线作详细的地质勘查，摸清沿线影响盾构推进的障碍物的具体位置、深度，以使轴线设计考虑到这一状况；（3）详细了解盾构推进断面内的土质状况，以便及时优化调整土压设定值、推进速度等施工参数；（4）经常检修推进千斤顶，确保其运行良好。
（5）合理设定平衡压力，加强施工动态管理，及时调整控制平衡压力值。
4、治理方法（1）采取辅助技术，尽量采取在工作面内进行障碍物清理，在条件许可的情况下，也可采取大开挖施工法清理正面障碍物；（2）增添千斤顶，增加盾构总推力。
二、盾构正面平衡压力的过量波动1、现象在盾构推进及管片拼装的过程中，开挖面的平衡土压力发生异常的波动，与理论压力值或设定压力值发生较大的偏差。
2、原因分析（1）推进速度与螺旋机的旋转速度不匹配；（2）当盾构在砂土土层中施工时，螺旋机摩擦力大或形成土塞而被堵住，出土不畅，使开挖面平衡压力急剧上升；（3）盾构后退，使开挖面平衡压力下降；（4）土压平衡控制系统出现故障造成实际土压力与设定压力的偏差。
3、预防措施（1）正确设定盾构推进的施工参数，使推进速度与螺旋机的出土能力相匹配；（2）当土体强度高，螺旋机排土不畅时，在螺旋机或土仓中适量地加注水或泡沫等润滑剂，提高出土的效率。
当土体很软，排土很快影响正面压力的建立时，适当关小螺旋机的闸门，保证平衡土压力的建立；（3）管片拼装作业，要正确伸、缩千斤顶，严格控制油压和伸出千斤顶的数量，确保拼装时盾构不后退；（4）正确设定平衡土压力值以及控制系统的控制参数；（5）加强设备维修保养，保证设备完好率，确保千斤顶没有内泄漏现象。
2.中铁隧道局案例(盾构)资料PPT课件
决方案。
3.1进仓检查情况
653环停机后，完成准备工作后带压进仓，检查情况如下：
3.1.1刀具磨损情况
滚刀磨损情况：1-14#滚刀部分脱落或磨损严重，15#-18#正面滚刀偏磨，21#-30#
正面滚刀正常磨损20mm左右。切刀磨损情况：检查共计40把，部分切刀磨损量在2/3左
右，12把切刀磨损量在1/3左右，15把切刀完好。边缘刮刀磨损情况：共计检查16把，
.
6
标 高 (m)
10
5
0
Q5Z15A
11.42
9.42 7.72
2.00 3.70
N=50
①-1 ②-1b2
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[j1] -2xn-3
-10
f fr rb == 44 5. .0 81 1M MP Pa a fr=43.80MPa
左 线 隧 道
-15
frb=62.11MPa frb=22.56MPa
24地下管线情况序号管线名称及特征039上方影响小039上方影响小089上方影响较大地表影响小084影响小13三事件经过及应急处置盾构掘进过程中项目部安排专人进行地面巡视及监测在盾构掘进至652环位置地面巡视人员在绿化带路沿石部位发现裂缝项目部及时与政府部门及地铁公司做了沟通立即组织人员对绿化带停机位置进行围挡封闭绿化带植被进行清除探明地下管线并采取保护措施地面塌陷后及时回灌混凝土稳定周边环境并迅速联系专家研究解决方案
强度中等，压缩性中等，微透水
（j1）-2xn-3 中风化石英 砂岩
浅灰色
较硬
岩芯为长柱、短柱状,取芯率7090%,块状构造,主要由石英颗粒、 少量长石颗粒组成。局部发生深 度变质,为较硬岩,岩体基本质量
等级为Ⅳ级
土压平衡式盾构机异常现象产生原因和处理方法
土压平衡式盾构机异常现象产生原因和处理方法汪茂祥(中铁十六局集团机械维修中心,北京100018)[中图分类号] U45513+9 [文献标识码] C [文章编号] 10012554X(2003)0520032202Abnormal phenomena cause and its treatment for soil balance shield machineWAN G Mao2xiang土压平衡式盾构机是依靠开挖面土层的压力与泥土仓土体作用在开挖面上的压力相平衡以保持开挖面相对稳定而不致坍塌的原理来工作的。
它主要适用于软土地层的隧道施工,具有公害少、安全和适应性强,而且开挖时可以控制地面沉降,减少对地面建筑物的影响等优点。
目前正广泛地应用于我国和世界各国城市地铁的施工建设。
在土压平衡式盾构机的实际操作中,常会遇到一些异常现象,笔者根据自己实际操作经验,对异常现象产生原因及其相应的处理方法归纳总结如下。
(1)盾构机正常推进时,泥土仓内土压大幅度突降。
产生原因:这是由于泥土仓内空气含量较多,泥土仓的土压主要由空气压力形成,而且泥土仓内含有大量的水,泥水混合液很稀,压力空气容易穿过稀泥进入螺旋输送机前闸门(入土闸门),通过螺旋输送机从其后闸门(出土闸门)迅速喷出,使泥土仓内压力空气瞬时大量释放,导致泥土仓内的土压大幅度突降;在较松软的地质中,泥土仓内的大量压力空气有时会通过盾构机外壳的松软土层向盾尾方向移动,最后在中盾和尾盾连接处穿过尾盾的密封条向盾构机内部释放压力空气,也会造成泥土仓内的土压大幅度突降。
处理方法:遇此情况时,螺旋输送机应立即停止出土,关闭螺旋输送机及其出土闸门。
盾构机继续往前推进,使泥土仓土压尽快恢复至正常值,以保持开挖面土层的稳定,防止由于泥土仓压力突降而引起地层发生变化,引起地表面出现较大幅度沉降。
同时在操作中,应根据土质情况和刀盘扭矩的大小,减小泥土仓内的加水量,调整泡沫系统中空气的比例,并减小泡沫量,降低泥土仓内水和空气的含量。
土压平衡式盾构机维保及故障分析
土压平衡式盾构机维保及故障分析摘要：随着隧道工程、城市轨道和地下管廊施工中盾构工法的广泛应用，盾构机作为一种高效集成的专用大型机械设备，市场保有量逐年增加，因此盾构机的维护保养和故障排除就显得尤为重要。
本文就土压平衡式盾构机为例提出了一些日常保养方法和全面维保措施，同时以实际工程中盾构机设备故障为例，分析了盾尾螺栓断裂和刀具磨损严重的故障原因及处理方式，为减少盾构机故障发生提供了参考。
关键词：土压平衡式盾构机日常保养全面维保故障分析1前言盾构机作为一种集隧道掘进、泥土运输、管片拼装于一体的专用大型机械设备，被广泛应用于隧道工程掘进技术环节。
因其自动化程度高、多系统集成、工作环境恶劣等特点，盾构机的维护保养和故障排除一直以来都是难度大、项目多、专业技术性高的工作。
文中所述盾构机为复合式土压平衡式盾构机。
2 盾构机的维护保养措施为了使盾构机在隧道掘进中保持良好的运行状态，必须适时进行清洁、紧固、润滑等维护，才能减少故障，充分发挥机械设备工作效能，延长盾构机使用寿命。
维护保养工作是按照盾构机各主要组成系统进行的，按照保养时间和保养内容在这里分为日常保养和全面维保两方面来阐述。
2.1盾构机的日常保养盾构机的日常保养工作虽然繁杂，但都是围绕十字作业方针进行的。
清洁工作往往最直观地反映出设备工作状态，工作内容以清洁主轴承内密封处、盾尾底部、管片安装机行走轨道、管片输送小车、皮带机从动轮处、推进油缸活塞表面、所有电机及泵、所有阀组、配电柜内外为主，其中盾尾、皮带机和注浆管路清洁尤为重要。
润滑就是对运动部件加注润滑油脂来防止部件磨损，首先要检测盾构机自动润滑系统是否正常，然后对需手动润滑的部位进行油脂涂抹。
紧固主要是为了防止连接处松动，主要发生在机械和电气连接部位以及液气线路部位，发现松动立即紧固，同时也要注意有些连接件需要保证扭矩适当调整紧固程度。
调整就是根据施工中设备的状况，对盾构机的皮带机刮板、铰接密封等不合理的地方进行整改，对冷却、排污系统进行改进。
土压平衡盾构机使用与维修
四组式推进油缸布置图
五组式推进油缸分区示意图
使用篇
1.２土压平衡盾机的操作技术
1.２.2
盾构机操作
ＶＭＴ导向系统 导向系统作为盾构机方向控制的主要依据， 非常重要，目前应用比较广的导向系统有 ＶＭＴ、ＺＥＤ、ＰＰＳ、Ｒobertec等， 下面以ＶＭＴ为例介绍一下导向系统的功 能：（简介） 1、水平和垂直偏差值[mm] 2、水平和垂直趋势[mm/m] 3、前参考点里程[m] 4、当前掘进环号 5、TBM掘进状态模拟显示 6、滚动角[mm/m] 7、上下倾角绝对值。 图23-7-8 激光导向系统指示图 8、由ELS靶测量的左右倾角 9、激光照到ELS靶上的亮度 10、ELS光靶上入射激光的强度 11、当前时间和日期 12、设备工作状况显示 13、工程名称 14、盾构当前工作状态（掘进，管片安装） 16、VMT功能切换按钮 17、软件运行情况显示 15、此区域用于显示特殊信息
方向调整 调向的工具：对于盾构机来讲无论是主动铰接形式，还是被动铰接形式，其方向 调整主要是靠推进油缸推力的不同设置来调向的，在必要的时候可以用铰接油缸 辅助操作，但一般不使用铰接油缸。 调向的依据：方向调整主要依据导向系统显示的偏差值，即上图所示的1区和2区， 1区主要显示的是盾构机切口环及盾尾距理论轴线的偏差值，2区显示的是盾构机 调向的趋势。 调向方法：一般是依据导向系统的偏差值，增加与偏差相反方向的几组油缸的推 力来进行调整，但调整时要注意趋势的变化，在方向调整过程中方向变化趋势不 能太大，对于HK盾构机来讲一般不超过9，即每米的调整量不超过9mm。这样 有利于管片安装和有效的防止调向过快导致盾构机被卡的现象。 调向的两种理念：在中国一般盾构机方向调整的理念是以刀盘的位置为基础进行 调向的，即主要是调整刀盘的方向，使其与理论轴线一致，从而使盾尾及管片随 着刀盘方向调整。第二种是欧洲人的理念，是以管片为准，即盾尾的姿态，这样 可以保证管片能够顺利安装。
土压平衡盾构机常见故障案例分析与处理
正常状态：1、5、6、7点亮，其他不亮
盾构机PLC通信常见故障： 1、接线要正确，A（绿色），B（红色） 2、通信线是通畅的。 3、终端电阻开关位置正确。 4、分布式I/O地址正确（一定要和PLC硬件 组态中地址一致）。
更换PLC程序卡（Flash EPROM卡）：
1、将CPU模块（第2块）转换开关拨到STOP（中间位置），STOP黄灯常亮。
盒子下(电源模块更换后，需要安装电池激活)
BATT.INDIC开关 电池电量监视开关 2BATT/OFF/1BATT 3针电源插口 正常情况：DC5V DC24V 绿灯常亮
PLC“ CPU模块”指示灯
INTF （红色）内部故障（一般是程序有问题，编程错误、代码错误） EXTF （红色）外部故障（模块故障、DP网段故障，扩展机架电源故障） BUS1F （红色）总线1故障（MPI/PROFIBUS DP接口1上总线故障） BUS2F （红色）总线2故障（PROFIBUS DP接口2上的总线故障） FRCE （黄色）FOREC命令激活 MAINT （黄色）维护请求待处理 RUN （绿色）运行模式 STOP （黄色） 停止模式 RUN/STOP/MRES模式选择开关 MPI/PRIFIBUS DP 接口 电源、外部备用电压插口 正常情况：RUN绿灯常亮，其他指示灯不亮
盾构机使用维护保养及常见故障案例分析幻灯片
1.3 维护保养计划 周保养计划：如主轴承、主驱动变速箱、螺机驱动变速箱的油位检查以及油 的污染程度等； 月保养计划：如人仓门铰接部位的润滑、后配套应急灯电池的电量检查、液 压系统蓄能器压力检查等； 季保养计划：如膨润土泵的润滑、吊机链条张力变形和磨损检查、吊钩的破 裂和磨损检查等； 年保养计划：如空压机滤芯的更换、电缆卷筒轴承润滑及更换齿轮油等； 针对性计划保养：如通过点检轴承温度参数发现设备故障隐患的保养；根据 盾构机使用及其本身特点制定有计划检查，对设备进行全面的状态评估后作 出的保养内容、配件计划等。
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膨润土系统： 1、检查膨润土泵工作是否正 常，定期润滑轴承和传动部 件。 2、检查气动阀动作是否正 常。 3、检查油水分离器和气管 路，定期给油水分离器加油 。 4、检查膨润土管路，清理 管路的弯道和阀门部位，防 止堵塞。 5、检查流量调节阀和压力传 感器。 6、定期清理膨润土箱和液位 传感器。
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盾尾油脂泵站的维护： 1、检查油脂桶是否还有足够的油脂 ，如不够应及时更换。 2、经常检查油脂泵站的油水分离器 ，加注润滑油。 3、检查油脂泵的工作情况，控制工 作压力。 4、检查油脂泵的气管是否有泄漏现 象，如有泄漏应及时修理或更换。 5、更换油脂桶时应对油脂量位置开 关进行测试。 6、检查盾尾密封注脂次数或压力是 否正常，否则应检查油脂管路是否堵 塞。特别是重点检查气动阀是否正常 工作。要使用合格的油脂，避免分配 阀各滚子和边缘引导装置的滚
动情况，如滚动不好，即清洗并润滑
。
2、检查皮带的磨损情况，如皮带磨
损严重，即更换皮带。
3、检查皮带是否有跑偏现象，如皮
检查其伸出和缩回动作的工作压力 。
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第3节 主驱动系统 中铁盾构使用的主驱动结构：
(完整版)土压平衡盾构课件
• 超挖刀照片
2、刀盘支撑：
• 构造：由固定部(齿轮箱部分)、回转部、主轴承和 密封部分构成，固定部由盾构主机前侧切口环支撑 固定。
• 主轴承承受切削刀盘的轴向、径向负荷和力矩，支 撑刀盘的回转及传动。
1、切削刀盘
• 形式：平面面板式、顺、逆时针回转方向掘削。 • 构造：钢板焊接结构。 • 刀盘前面设有5处注泥口，刀盘背面设有搅拌棒。 • 切削刀盘由6根圆柱形中间悬梁通过主轴承由刀
盘支撑结构支撑。由8台减速变频电机驱动。
• 刀盘面装备有切削刀、边刀、箭形刀等，刀盘配备有2套 超挖刀(1套为预备)。
• 切削刀、刮刀的安装采用辐条二侧螺栓连接、背装式设 计，方便作业人员在刀盘背后（土仓内）进行刀具的拆 装工作。
中心切削刀
正面切削刀
周边刮刀
先行刀
• 超挖刀：
• 形式：液压油缸驱动式。
• 构造：由超挖刀、驱动油缸、导向滑动机构构成，可 对盾构机外周土体进行超挖。以圆周的16分之 1(22.5゜) 为设定单位，在0゜～359゜超挖范围内进 行设定。超挖刀配备有2套(其中一套为预备用)。
四、土压平衡盾构机构造 （以小松TMX634为例）
• 土压平衡盾构机主要由盾壳、开挖系统、推 进系统、排土系统、管片拼装系统、油压、 电气、控制系统、姿态控制装置、导向系统、 壁后注浆装置、后拖台车、集中润滑装置、 超前钻机及预注浆、铰接装置、通风装置、 碴土改良装置及其他一些重要装置如人闸等 组成。
所有盾构的形式，其本体从工作面开始均可分 为切口环（前体）、支承环（中体）和盾尾三部 分，借以外壳钢板联成整体。
盾构主机
1、 盾构机本体：
❖ 在切口环部设有安装刀盘及刀盘支撑的结构，在土仓胸板下 部安装有螺旋机。
盾构机使用维护保养及常见故障案例分析 PPT课件
第7节 拼装机系统 第8节 渣土改良及排渣系统 第9节 同步注浆系统 第10节 液压动力系统 第11节 电气控制系统 第12节 测量导向系统
第1节 盾构机使用维保总则 1.1 盾构机的维护保养工作遵守十字作业方针，即“清洁、润滑、紧固、调整、 防腐”。 清洁与防腐内容：整机清洁、密封、轴承、相对运动部件、注浆系统、 电气元件、液压元件、表面油漆；紧固：运动部件的安装螺栓紧固、重要部 件的安装螺栓紧固、连接螺栓的检查紧固、电气部分连接的紧固、液压部分 连接件的紧固； 润滑：运动部件的滑道润滑、动密封的润滑（主轴承密封、 螺旋输送机密封、砂浆搅拌轴密封、旋转接头密封、交接密封、盾尾密封）； 轴承的润滑（油润滑轴承、高温脂润滑轴承、脂润滑轴承）；传动部件的润 滑（变速箱、链条）;调整：主轴承密封滑道、螺机舱门密封、皮带刮板、拖 轮、推进油缸支座、泡沫参数、油脂参数等。
刀具的磨损情况检查要点： 1、定期进入土仓检查刀具的磨损情况，根 据地质条件决定是否换刀。
所需的检查次数会根据实际遇到的地质 情况不同而不同。刚开始掘进时，最理想的 间隔时间必须通过不断变化较短的间隔时间 来确定。如果地质条件变化，就需要检查刀 盘。 2、检查圆盘滚刀的滚动情况和刀圈的磨 损量。（使用专用盘刀磨损量检测板检查） 3、在换装刀具过程中检查刀具紧固螺栓的 扭矩。 4、检查切刀的数量和磨损情况，如有丢失、 脱落须立即补齐。 5、检查齿刀的切削齿是否有剥落或过度磨 损。必要时更换。
第3节 主驱动系统 中铁盾构使用的主驱动结构：
主驱动的检查与保养事项： 1、每天检查主驱动齿轮油油位，并作记录。 2、检查主轴承齿轮油温度，如温度不正常须立即停机并查找原因。 3、检查主轴承密封油脂分配马达动作是否正常，（观察油脂分配马达上 的脉冲传感器次数是否正常）。在检查刀盘时，进入土仓实际检查主轴承 密封油脂的溢出情况。（正常应有油脂从密封处溢出） 4、检查主轴承外圈润滑脂注入情况。（观察油脂分配器工作是否正常， 溢流阀是否有油脂溢出。如有油脂溢出表明管路堵塞，要及时检查清理。） 5、每天给主轴承内圈密封注润滑脂，并检查内圈密封的工作情况。 6、定期提取主轴承齿轮油油样送检，根据检查报告决定是否需要更换齿 轮油或滤芯。更换齿轮油同时必须更换滤芯。 7、定期检查齿轮油滤芯，并根据进出口压力差开关反映的情况判断是否 更换滤芯。 8、定期检查主轴承与刀盘螺栓连接的紧固情况。
盾构掘进施工典型故障案例剖析
4、经验教训 ①此次事故暴露出现场管理上的严重缺陷问题，项目上 的设备物资管理人员没有不折不扣的执行集团公司有关的 油品管理制度，没有投入必要的检测设备和培训必要的油 水管理人员。在今后的油品管理实践中，所有油品在投入 使用前必须进行油水检测，合格后才能投入使用。 ② 严格执行集团公司的物资管理规定，新油和废油都应 单独存放，并做明显标识。 ③水玻璃等材料使用专门的容器，严禁使用液压油桶存 放水玻璃，废旧液压油桶及时处理掉。 ④液压油是盾构使用的重要物资，不得由协作队伍领取 ，必须由自己的维保人员认真履行有关手续，签字领取， 经技术人员检验合格后再添加。
图5-6刀盘整体磨损情况
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中铁隧道集团公司专用设备中心
图5-7外圈梁变形、与小面 板间的连接断裂
图5-8保径刀全部磨完
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图5-9边刮刀全部磨完
★盾构改造或再制造案例
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一、液压系统污染处理
1、液压系统污染现象 2011年，某型号盾构在无锡地铁某工地进行管片拼装 作业时，液压油箱的液压油位发出了低位报警信号，协 作队伍的人员立即对液压油进行了添加，运行10多分钟 后，液压泵突然停止，拼装机停止动作。由于液压油箱 里添加了水玻璃，又运行了一段时间，造成了此次盾构 机整个液压系统的污染事故。
图3-2为螺旋机新旧密封对照图
中铁隧道集团公司专用设备中心
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⑤铜套磨损 随着铜套的磨损，螺杆与 减速箱箱体配合间隙不断增 大，最终使大齿圈与箱体接 触（如图3-3所示），出现箱 体局部损坏现象，且使螺杆 在驱动端固定作用减弱，使 螺旋机在工作中出现较大振 动的现象。⑥油脂注入量和 设计注入压力过低 ⑦驱动方式不合理 图3-3 大齿圈与箱体接触图
土压平衡式盾构机主驱动系统故障排除一例
&" 补油阀泄漏
&# $" 原因 该阀的主要作用是防止动臂油缸上腔由于动 臂下降过快出现真空而产生气蚀现象。经过实测 对比，发现动臂自由下降时间约 #/，远大于发动
############################################## 时，会对主驱动回路的补油压力造成扰动，当补油压 （ 上接第 $’( 页） 没有信号输入时，定时器的 “ 1” 端就会在 “ 23 ” 端预置的 !/ 后，停止向下一个逻辑单元输出信号。 力由于扰动而小于 !$ 7:;< 并持续 !/ 后，就会导致条 件 :."$ " 失去，最终导致分别控制 = 个主驱动电动机 运转的继电器触点闭合的输出结果 （ 包括 >7!$ 6）失 去，从而使 = 个主驱动电动机自动停止运转。
［ 收稿日期］ !""# $"% $&’ ［ 通讯地址］ 郭希芹，北京市朝阳区东坝
!""#$ %" （ 上半月刊）
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& ’ %()* 的端口 %" （ 即 +,!$ * ） 输出电信号给继 电器 %- ’ !.! 时，该继电器触点接通，主驱动电 动机 % 可以运转；当 & ’ %()* 的端口 %" 没有电信 号输出给继电器 %- ’ !.! 时，该继电器触点断开， 也就是切断了给主驱动电动机 % 的供电，正在运转 的主驱动电动机 % 就会停止运转。
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德国海瑞克公司土压平衡式盾构机上配备了西门 子公司的 6# 7 89: 自动控制系统，用来控制盾构机的 各主要功能。63;<=3> ?<5<@AB 是 6# 7 89: 的管理程序， 安装在地面监控室数据采集系统的电脑上，可对 6# 7 89: 进行管理和对盾构机的掘进进行实时监控。现以一 次主驱动系统的故障排除为例，说明通过 63;<=3> ?<5/ <@AB 监控盾构机的运行，并综合运用机械、液压、电路 等方面的知识来解决盾构机机出现如下故障：在开始转动刀 盘时，盾构机 + 个已经运转的主驱动电机经常自动 停止运转，致使无法掘进。
土压平衡盾构机械结构及功能介绍
复合式刀盘
刀具的分类及工作原理
• 目前使用的刀具一般有两类：一是切削类刀具， 二是滚动类刀具。 • 1、切削类刀具
• 刮削刀具是指只随刀盘转动而没有自转的破岩刀具，刮削 刀具的种类繁多，目前盾构掘进机上常用的刮削刀具类有 边刮刀、刮刀、切刀、齿刀、先行刀、仿形刀、刮板等。
撕裂刀
先行刀
• 先行刀是先行切削土体的刀具，超前切刀布置， 因此也称为超前刀。先行刀在设计中主要考虑与 切刀组合协同工作。先行刀在切刀切削土体之前 先行切削土体，将土体切割分块，为切刀创造良 好的切削条件。先行刀的切削宽度比切刀窄，一 般设计为切刀的一半，切削效率较高。采用先行 刀可显著增加切削土体的流动性，大大降低切刀 的扭矩，提高切刀的切削效率，减少切刀的磨耗。 在松散体地层，尤其是砂卵石地层和钙质结核地 层，先行刀的使用效果十分明显。
三、可靠性要求
• 确保回转架转角不超限 • 超压保护 • 确保回转架停车制动可靠 • 管片扣紧状态检测采用压力和位置双重检 测 • 两个回转马达均带制动器 • 管片机设无线遥控装置
管片拼装机的型式
• 从使用动力来分，目前有液压式、电气驱 动等，从安装位置来分，可分为安装在盾 构内的环式、中空轴式等形式。
六、人舱
• 人仓包括主舱和辅舱，两舱横向连接，之间有舱 门相通。通过前盾隔板上的门可以由主舱进入开 挖仓。辅舱的作用是在出现紧急情况时出入，主 舱最多可以进3人，辅舱最多可进2人。 • 主舱和辅舱都可独立操作，内部都配有以下设备： 通讯系统、排气阀和通风阀、时钟、气压计、温 度计、供暖设备，人舱外还配有记录仪（记录两 舱和开挖仓内的压力情况）、压力表（显示人舱 和开挖仓的压力）和流量表。
图１-1 土压平衡原理示意图
二、主驱动系统
土压平衡盾构施工中常见的问题及措施
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土压平衡盾构施工实例及效果 展示
工程实例一
总结词
刀具磨损是土压平衡盾构施工中常见的现象，通过优化掘进参数和定期更换刀具，可以有效减少刀具磨损。
详细描述
在挖掘过程中，刀具的磨损是不可避免的现象。为了解决这一问题，可以采取以下措施：1.优化掘进参数，如推 进速度、刀盘转速等，以降低刀具的磨损速率；2.定期更换刀具，根据刀具的使用情况及时更换，保证挖掘效率 。
完善地面沉降的预测和监测体系
总结词
地面沉降是盾构施工中的常见问题之一，完善地面沉 降的预测和监测体系可以有效控制地面沉降的发生和 影响。
详细描述
为了完善地面沉降的预测和监测体系，需要采取以下 措施：使用高精度的沉降监测设备、定期进行沉降监 测、分析沉降原因并采取相应措施、优化土体改良和 控制方案等。此外，还需要加强对地面沉降的预警和 应急处理能力，以确保地面沉降得到及时处理和控制 。
进行。
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土压平衡盾构施工的优化建议
提高挖掘过程的稳定性
总结词
挖掘过程的稳定性是影响盾构施工的关键因素之一，需要采取措施提高稳定性。
详细描述
在挖掘过程中，盾构机需要保持稳定的挖掘状态，以减少对周围土体的扰动和避 免挖掘过程中的事故。为了提高稳定性，可以采取以下措施：控制挖掘速度、保 持合适的出土量、优化盾构机的操作等。
工程实例二：处理推进过程中遇到的障碍物
总结词
在推进过程中遇到障碍物时，应采取相应的措施，如调整掘 进方向、清除障碍物等。
详细描述
在推进过程中，可能会遇到各种障碍物，如石头、钢筋混凝 土等。为了解决这一问题，可以采取以下措施：1.调整掘进 方向，避开障碍物；2.清除障碍物，如使用机械手臂、爆破 等方法。
土压平衡盾构施工中常见的问题及措施-PPT课件
• 刀盘应把土仓内的水、土充分搅拌，使土仓 土体有良好的密水性，避免喷涌破坏土压平 衡。 • 2、在盾构机掘进过程中保证注浆量和注浆 压力，实际注浆量应达到理论注浆的 150%～200%，必要时进行二次注浆。盾尾 注浆口的注浆压力应大于隧道埋深处的水土 压力。
三、螺旋输送机机喷涌问题
• 当盾构机穿越富地层时，如果盾构机没有 连续掘进或掘进间隙，以及同步注浆不密 实形成流水通道，水压较大，土质不良， 进入土仓的渣土不具有一定的塑性（粘土 矿物质含量少，密水性差），那么承压水 与无塑性渣土容易形成螺旋机喷涌。针对 这种情况可采用下列措施： • 1 、 隧道下坡并处于岩层含水地层时，必 须切断管片与围岩间隙汇集的地下水与开 挖面的水力联系。管片处于富水区时间越 长，管片背后存储的水力和压力就越大，
• 这就要求同步注浆效果必须达到完全封闭 初衬空隙并阻水，避免土仓与管片背后形 成水力通道。 • 2 、 严格控制推进速度和出土量。保证都 盾构机连续均衡快速通过。 • 3 、盾构机停止掘进时，土仓压力设定为 外界水压力，继续保持压力平衡。在螺旋 机再次排土前，刀盘应把土仓内的水、土 充分搅拌，使其具有良好的密水性，避免 喷涌。
掘削土処理
場外搬出
管片搬送
拼装管片
Ⅰ－１－２ 盾构法的特征
一、盾构机机身滚动问题
• 盾构机机身滚动是由于刀盘切削开挖面土 体产生的扭矩力大于盾构机壳体与隧道洞 壁之间的摩擦力矩而产生的。在两地层分 界面掘进时，由于岩性差别太大且岩层稳 定性较好，此时扭矩很大，而盾构机壳体 与隧道洞壁之间只有部分产生摩擦力，当 摩擦力无法平衡刀盘切削土体产生的扭矩 时将引起盾构机机身的滚动，过大的滚动 将影响管片的拼装，也会引起隧道轴线的 偏斜。一般情况下，当滚动偏差超过0.5° 时，应采取以下方法进行纠正：
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刀盘及主驱动系统 推进铰接系统
管片拼装系统 出渣系统
液压、流体系统常见故障
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若要启动刀盘，必须保 证所有的启动条件都已经满 足。在相关的启动条件满足 后，上位机相应显示项会变 绿。如启动条件中有一项不 变绿，就说明该项没有启动 或启动功能出现故障，应立 即对其进行检查，排除故障 后启动。
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在广州、深圳、北京、大连、 成都等复合式地层以及像重庆 泥岩和砂岩地层中掘进时，除 了要考虑渣土改良系统的影响， 更要注意刀具磨损带来的影响。 滚刀的大面积磨损或损坏会严 重影响刀盘扭矩、推力、推进 速度等参数。在这些地层中， 除了定期开仓检查更换刀具外， 如发现参数变化较大，应立即 停机检查刀具，以免造成其他 严重后果。
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1、内循环水低液位报警 如果内循环水液位低于设定值，冷却泵会停止工作，引起空压
机、驱动马达等冷却系统故障，最终停机。 处理措施：在水位低于设定报警值前及时加注蒸馏水直至报警取 消。 2、 HBW脉冲计数低于最低值
如果HBW泵工作时脉冲计数低于最低设定值，在刀盘运行时间 超过设定的保护值时，刀盘会自动停止转动。
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HBW油脂系统说明：
TC1 HBW气动泵启动条件：HBW维修开关正常，油脂桶不空，调试模式或盾体、 （螺机）阀至少有其一打开； 内、外（螺机）HBW密封控制模式：一分钟为一个控制周期，满足注脂启动条件 情况下。前30秒打开外密封注入气动阀，当检测此路注入达到3个脉冲或者30秒时 间到时关闭此路气动阀，随之打开内密封注脂气动阀，此路注脂脉冲达到2次或者 20秒时间到时关闭此路气动阀（随之打开螺机注脂气动阀，此路注脂脉冲达到1次 或者10秒时间到时关闭此路气动阀）； TC1 HBW油脂泵在启动后，内、外密封（螺机密封）气动阀任何一路打开的情况 下，TC1 HBW油脂泵即启动； 计数监视：内、外密封小于1次/min时即报警；内或者外密封持续两分钟检测脉冲 都小于1次/min时即报警且停止刀盘；
开放交流 合作共赢
盾构机常见故障案例分析和处理
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前言
盾构是集机械、流体、液压 、电气系统于一体，并进行综合 统筹控制的设备。由于子系统繁 多，控制点也多，因此出现故障 是不可避免的。为了避免给正常 施工造成不便，必须及时查出故 障原因，并快速解决，才能够有 效地加快施工进度、节约生产成 本，创造良好的经济效益。
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4、主驱动泵软启动器跳闸
主要表现为在正常掘进过程中，软启动1/2开关突然出现故障跳闸并引起刀盘 停止转动。
处理措施：首先要确定是不是由于温度过高，风扇没有及时开启降温引起跳闸。 一般情况下在温度达到45度后风扇会自动开启降温，但是在一些恶劣环境下可能 风扇开启后降温效果不是很好，温度会继续上升引起跳闸。如果是风扇不能及时 降温的问题可以更改风扇的运行模式（由温度控制更改为运行控制），也就是说 只要软启动开关一启，风扇就自动运行，降温效果显著提高，但是风扇的轴承寿 命会大大简短。所以在没有必要的情况下不要更改运行模式。其次，也有可能是 因为空气开关电流整定未调整好，这时候就得联系设计方取得参数资料并进行相 应调整。
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3、主驱动内、外密封EP2压力低报警停机 多点泵持续启动1分钟后内/外EP2油脂密封压力没有达到
0.4Bar时报警,延时一分钟后叫停刀盘。 多点泵启动1分钟后，当内/外密封压力小于0.4Bar报警，
报警持续10分钟，报警叫停刀盘； 内/外密封压力大于6Bar报警；检查方法与HBW类似。7盘及主驱动系统处理措施：
①观察HBW泵是否工作正常，是 否有严重漏气等现象 ②观察进气压力是否过低而导致 泵动作缓慢 ③观察泵出口压力是否过大，管 路已堵塞 ④检查中盾部位HBW分配马达是 否正常工作 ⑤检查有分配马达或者管路有 没有堵塞和内部磨损的现象。
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5、主驱动变频柜进线铜排烧坏 在盾构机掘进过程中，主驱动泵突然跳闸，
检查时发现是由于主驱动变频柜的一侧进线铜 排烧坏引起。 分析原因：经现场检查，原因确定为铜排顶紧 螺栓松懈，掘进时通过大电流引发起弧发热， 致使铜排外面绝缘胶皮和壳体烧坏。 建议：为保证设备正常运转，必须定期对盾构 关键电气元件接线端子（软启动器、变频器、 高压相变、高压隔离开关、主断路器、无功补 偿系统、主接触器等）的螺栓紧固力进行检查， 达到要求的扭矩。特别是对于一些硬岩地层中 掘进的盾构，本身震动较大，螺栓在长期震动 过程中容易松懈，所以要定期进行复紧。
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合金脱落 刀具偏磨
滚刀 端盖 脱落
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刀盘及主驱动系统
滚刀异常损坏的原因
（1）检查不及时，检查间隔时间过长。刀具在硬岩工况下工作，要承受较大的振 动与冲击，容易造成刀具螺栓失效，检查不及时，检查间隔时间过长，使刀具长 期在不可控状态下工作，极易导致刀具异常损坏。 （2）总推进力过大，容易造成刀具过载，发生刀具轴承、刀圈等异常损坏。贯入 度过大，容易造成刀具受轴向力增大，发生因密封漏油导致轴承损坏，刀圈移位 或断裂等异常损坏。以重庆某项目为例，在前期施工过程中，采用的掘进模式多 为软岩施工时的掘进参数，即大推力，低转速，大贯入度，总推力经常达到1800T， 减去盾体与岩层的摩擦力和岩渣对刀盘的阻力等等，剩下的力全部由超前布置的 44把滚刀承受，每把刀承受的力已经超过了该刀的额定承载（大约25T），所以长 时间的过载造成了滚刀的大量损坏和刀座的变形。
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6、刀盘扭矩增大、总推力上升、 速度下降
软土地层：在盾构掘进过程中， 如突然出现刀盘扭矩增大、总 推力上升等现象，首先检查渣 土改良系统。一般都是由于泡 沫注入不顺畅，造成渣土改良 不善引起，检查管路是否堵塞， 如堵塞尽快查明原因并解决。
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