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1、盾构机现场操作及维护二O一六年五月前言1、盾构是集机、电、液、控于一体，修建隧道的专 用大型设备。2、盾构需根据地质、水文及影响范围内的建（构） 筑物的实际情况而针对性选型，并量身定做。3、使用过程中，需土木专业人员与机械专业人员互 补知识、充分沟通、密切合作，方可顺利完成施工 任务。4、盾构施工只能向前，不能后退，一旦有事，损失 巨大，对设备的使用与维修提出了很高的要求。1、盾构法隧道施工与验收规范（GB50446-2008）2、地铁设计规范GB50157-20033、盾构隧道管片质量检测技术标准（CJJ/T 164-2011）4、 城市轨道交通地下工程建设风险管理规范GB50652- 20
2、115、地铁盾构施工风险源及典型事故的研究竺维彬6、盾构机安全操作管理规定中铁一局集团有限公司7、盾构设备经营管理办法中铁一局集团第四工程有限公司8、盾构组装、使用及维修说明书盾构生产厂家9、盾构施工技术人民交通出版社课件编制依据第一章：盾构机现场操作盾构操作是一项综合性较强的技术工作。要求操作者对整个 盾构施工的各方面知识有一定的了解，熟练的掌握盾构及相 关设备的操作方法及技巧，及时处理施工中可能出现问题。 因此要求操作者必须充分地理解盾构的操作原理，完全掌握 盾构的操作技术，这样才能真正的完成盾构的操作任务。盾构的操作包括许多方面的内容。盾构主要的控制系统安装 在主控制室内，含推进系统、铰
3、接油缸、主驱动系统、泡沫 系统、螺旋输送机、皮带输送机、盾尾油脂密封、仿形刀、 膨润土、泡沫等系统的控制，主控制室内的操作是盾构操作 的核心。1.1企业内部土压分级管理与上报规定无论任何地层需要进行开仓或开启螺旋机观察孔等可能破坏土压平衡的作业时，必须由项目安全操作管理小组共 同研究，制定严格的施工方案后方可实施，任何人不得以 任何理由私自作业；如遇软弱、富水、砂层或下穿江河湖泊、铁路、高层建筑等复杂地质条件下，需要进行开仓或开启螺旋机观察孔 等可能破坏土压平衡的作业时，项目应提前制定好专项施 工预案，并报子分公司总工，由总工组织技术部、物机部 、安质部、专家及项目部共同研究处理方案后方可实施
4、；列入集团公司重点项目的，专项施工方案应报集团公司技术部审核。并由集团公司技术部组织物机部、安质部、 专家及三级公司相关人员共同研究处理方案后方可实施。1.2盾构施工主要注意事项与渣土改良基本试验设计及施工规范对渣土改良的要求盾构施工规范盾构法隧道施工与验收规范 GB50446-2008 的7.3.1条只规定了盾构机需要配置渣土改良系统，并在盾构 现场验收阶段要纳入验收。7.5.2条掘进中应监测和记录盾构运转情况，排出渣土情况并及时分析反馈，调整掘进参数。 7.5.5条要求根据盾构穿过的地层条件，可有选择地向土仓内适当注入泥浆或水、泡沫剂、聚合物等，以改良仓内土质， 使其保持一定程度的塑性流动
5、状态。建立土仓内平衡土压力 ，保持开挖面的稳定，同时易于排土。8.2.8条规定采用土压平衡盾构通过砂卵石地段时，应进行渣土改良。而对具体的 渣土改良指标与方法没有提及，不利于实施与控制。充分认识渣土改良效果对盾构刀具磨损、地表沉降控制、综合 施工工效、施工成本控制等产生的影响，利用科学的试验手段， 总结提炼出土压平衡盾构法隧道施工渣土改良的相关指标。渣土流动性用坍落度指标来控制，渣土坍落度在(中粗砂控制在90120,砂卵控制在120145mm)，需要的扭矩较小。渣土的保水性严重影响盾构临时停机后渣土不会离析或大量失 水而导致渣土性能严重变化，致使盾构启动困难，启动阶段刀盘 扭矩过大，甚至无法正
6、常启动。根据试验分析，渣土保水率在 7580%时，渣土静置3h后，流动性影响较小，坍落度损失约 1015mm。土压平衡盾构机当遇上渣土粘聚性较大时（塑性指数大于IP大 于17时），一旦刀盘温度稍高就容易从刀盘中心开始，形成强度 很高的泥饼，这将严重影响掘进效率，甚至会损伤设备。渣土改良不理想，未能有效降低渣土的渗透性，极易引 发螺旋输送机喷涌。土压平衡盾构渣土渗透性主要用渗透 系数来表达，如果渗透系数太大（大于5X103cm/S） ，在 富水地层掘进时，容易导致螺旋喷涌，而引发事故。 另外防止盾构机始发出现涌水、涌砂情况，洞门钢环安 装两道尾刷，涂抹盾尾油脂，在两道尾刷四个点位安装油 脂管，出
7、现异常情况进一步注入盾尾油脂或聚氨酯封堵。 在掘进速度方面：在前期通过加固区掘进速度考虑在 20mm30mm/min，通过加固区后掘进速度考虑在40mm 50mm/min,最大推力控制在2500T。原 土样筛样筛 分照片坍落度为105mm 高分子90聚合物改良粉细砂63%与分质粘 土37%：先将高分子与水按1.5/1000的质量比，制成水溶 液（粘度为10.8s），然后将溶液掺入碴土进行改良（每 方原状碴土掺213升溶液，每环掺9.4立方溶液）。坍落度为125mm 通过测定坍落度，确定膨润土液使用配比 位1：4，每掘进一环同步添加19.5方膨润土液，渣土坍 落度控制在120145mm。 渗透系
8、数测定示意图 渣土保水性试验图片 小型立式匀速搅拌机试拌 测渣土性能与扭矩的关系施工前需编制龙门吊安拆、盾构机吊装、端头加固、盾构始发、接收、穿越风险源、测量与监测等专项施工方案。龙门吊安拆方案需进行专家评审，安装后需鉴定取证。盾构吊装专项安全方案根据建质【2009】87号文的要求需要专家评审。盾构始发、掘进至100环、接收均需要条件验收；对盾尾油脂进行耐压试验，确保油脂质量满足施工防水要求。区间障碍物调查及必要的地质补勘。1.3盾构始发前的准备吊耳焊接后进行探伤检测,并邀请监理见证始发前区间地质补勘盾尾油脂耐压试验：将油脂装入内径为5cm深度为10cm的专用 试验仪器内用氧气瓶提供击穿气压，
9、在稳定压力2MPa情况下 ，油脂被击穿持续时间为5分25秒。在稳定压力1.6MPa情况下 ，油脂持续10分钟未被击穿，油脂高度降低1cm。对每一批进场的管片螺栓，除了做规范要求的相关试验外 ，还需抽查其弧度是否满足设计要求对每一批进场的油品取样进行检验，确保油品质量满足要 求，防止因油品不合格而损伤盾构。根据盾构的型号计算好盾构土仓容量，测量好掌子面的里 程，并在盾体上标明转刀盘和出土位置。1.4 .1主监控界面该界面显示了盾构 机各个功能系统所有 的运行参数，包括铰 接系统、注浆系统、 推进系统、螺旋输送 机系统、主驱动系统 、膨润土系统、油温 、土仓各个位置压力 及其它常规参数等。 位于画
10、面上部中间位 置的“PLC连接正常 ”提示上位机与PLC 之间的数据交换状态 ，当为绿色代表正常 ，红色代表异常。画 面上部还显示了当前 环数与盾构操作状态 等。1.4操作界面介绍主机面板显示50余个数据，输入推力、转速、流量 ；反馈扭矩、压力、行程、温度。1.4.2泡沫系统界面该界面包括泡沫系统 的控制及状态监视、土 仓加水控制等。泡沫系 统包括手动、自动和半 自动控制和参数设置， 各路空气及混合液的流 量设置值及实际值；显 示了泡沫水及泡沫原液 的流量及各路泡沫的压 力，并设置有5路泡沫 激活预选按钮。泡沫注 入分三种模式：手动、 半自动及自动模式。1.4.3注浆控制界面该界面主要实现 注
11、浆系统的控制及 参数设定。界面中 的控制按钮与实物 按钮类似，按下后 显示为绿色时表明 处于启动状态，再 次按下显示为红色 时表明处于关闭状 态。其中本地控制 按钮可实现主控室 与本地控制切换功 能。1.4 .4电力参数界面该界面提供了盾构机整机电力参数监视功能，主要包括进线母排上总功 率、功率因数、各相电压电流值和工作时间的监视。1.4 .5辅助系统界面辅助控制页面，主要是超挖刀控制，刀盘喷水控制，气体检测与油温监 测，过滤循环泵控制，工业水流量及温度显示，还有一些调试模式按钮。1.4 .6盾尾密封界面该界面主要实现除主控室面板实现的操作之外的其他系统的操作，主要 实现盾壳膨润土和盾尾密封的
12、选择功能1.4 .7启动条件界面该界面显示常规条件以及刀盘驱动、推进、螺旋输送机、皮带输送机、 泡沫等系统的启动条件。如果某项条件满足本系统启动要求时字体显示为 绿色，否则显示为红色。每一系统对应的一栏中所有条件都显示为绿色时 ，表示所有条件都已满足启动要求，相应的系统方可启动。1.4 .8参数设置界面该界面显示了各个系统主要参数的设置。参数设置页面需要输入密码方 可改变参数值。盾构正常运行期间，需要盾构司机与土木工程师根据现场 条件，共同制定各项参数值。1.5操作面板功能介绍主控室控制面板/启动电机主控室控制面板/螺旋输送机主控室控制板/刀盘操作面板功能介绍主控室控制板/推进油缸盾壳铰接油缸
13、主控室控制板/盾尾密封主控室控制板/泡沫设备操作面板功能介绍主控室控制板/膨润土主控室控制板/皮带输送机1.6 操作人员要求盾构操作人员必须身体健康，能够适应较长时间的洞内工作，无色盲，具有较强的责任心； 盾构操作人员必须经过专门的专业培训，具有一定的机械、电气及土木工程知识，对盾构机械结构、电气配置及盾构施工过程有一定的了解； 盾构操作人员必须经过专门的安全知识培训，并且熟悉盾构及地下工程施工的相关安全知识； 对于在盾构内工作的不同专业工种人员如电气、液压、机械等工作人员等，需遵守其专业内的安全规定，并取得了合格的工作资质；盾构机操作手应熟悉“三图一表”，即：地质纵断面图、影响范围内建（构）
14、筑物图、地面测量监测点布置图及测量沉降监测报表，加强对地层及地质情况的认知，以便指导盾构掘进。 1.7盾构机的操作 1.57.1开机前准备在掘进操作前需要对设备进行机械、电、气和液压等系统的检查，确保 各系统无故障或者无故障隐患时方可进行掘进操作。1)确保各操作系统的参数已设定在合理范围内；2)检查延伸水管、电缆 连接正常； 3)检查供电是否正常； 4)检查循环水压力是否正常；5)检查滤 清器是否正常； 6)检查皮带输送机、皮带是否正常； 7)检查空压机运行是 否正常； 8)检查油箱油位是否正常； 9)检查油脂系统油位是否正常； 10) 检查泡沫剂液位是否正常； 11)检查注浆系统是否已准备好
15、并运行正常； 12)检查后配套轨道是否正常； 13)检查出渣系统是否已准备就绪； 14)检 查盾构操作面板状态：开机前应使螺旋输送机前仓门处于开启位，螺旋输 送机的螺杆应伸出，管片安装按钮应无效，无其它报警指示； 15)检查导 向系统是否工作正常；若以上检查存在问题，首先处理或解决问题，然后 再准备开机。16)请示土木工程师并记录有关盾构掘进所需要的相关参数， 如掘进模式土仓保持压力，线路数据，注浆压力等； 17)请示机械工程师 并记录有关盾构掘进的设备参数； 18)若需要则根据土木工程师和机械工 程师的指令修改盾构参数；1.7 .2开机1)确认外循环水已供应，启动内循环水泵； 2)确认空压机
16、冷却水阀门处于打开状态，启动空压机； 3)根据工程要求选择盾尾油脂密封的控制模式，即选择采用行程控制还 是采用压力控制模式； 4)在“报警系统”界面，检查是否存在当前错误报警，若有，首先处理 之；5)将面板的螺旋输送机转速调节旋扭、刀盘转速调节旋扭、推进油缸压 力调节旋扭、盾构推进速度旋扭等调至最小位； 6)启动液压泵站过滤冷却泵，并注意泵启动是否正常，包括其启动声音 及振动情况等。以下每一个泵启动时均需注意其启动情况； 7)依次启动润滑脂泵（EP2）、齿轮油泵、HBW泵； 8)上位机“变频驱动”界面选取“滑差控制”模式，至少选择一组对称 电机； 9)依次启动推进泵及辅助泵； 10)选择手动或半自动或自动方式启动泡沫系统； 11)启动盾尾油脂密封泵，并选择自动位；1.7 .3掘进1)启动皮带输送机2)启动刀盘根据导向系统面板上显示的盾构目前旋转状态选择盾构旋向按钮，一般 选择能够纠正盾构转向的旋转方向； 选择刀盘启动按扭，当启动绿色按
