TBM设备维护技术

沈希富

(山西省水利建筑工程局，山西 太原 030006)

1 概述

随着隧洞工程施工工期的缩短和进度的加快，采用TBM施工成为隧道施工的首选，而TBM设备的保障率是保证隧道施工进度的关键。为将设备保持在最优的运行状态下，必须完成机器的预防性维护。与大部分机械设备一样，认真地完成防护性维修可以极大地减少机器的维修停机时间。在实施任何维护之前，应全面了解维护的部件或系统，应参考原理图、组装图、有关的供应商资料及本节给出的信息，同时，应严格遵守安全规程。

2 预防性维护

预防性维护作为确定或预防机器故障的一种有效手段，以免机器某一部件或系统的故障导致机器的停机检修。

2.1 润滑

润滑计划给出需润滑的项目。涉及的信息包括润滑油的类型和级别、许可的品牌、实施润滑的频数、建议的用量。润滑油技术规格详细阐述了每种润滑油的技术特性。

主轴承密封每天应检查脂润滑，确保润滑脂脉冲和排量符合防尘和润滑要求。

除电机外，其他需润滑的部位应每运行40 h加注一次润滑脂。关于液压泵驱动马达及其他电机的润滑，应按照电机制造商提供的产品说明书中规定的频数使用指定规格的润滑脂予以润滑。加注润滑脂的频数取决于电机工作环境的恶劣程度，一般认为隧洞掘进施工中使用的电机处于一种恶劣的运行环境。

2.2 定期检查

应按照检查维护计划的规定定期检查各部件和系统。

2.3 内外密封检查

所有密封系统必须每天至少一次进行目视检查。必须要进行下列检查:

1)内部和外部密封的总体目视检查;

2)检查润滑油;

3)检查是否污染;

4)检查齿轮上润滑油泵的供应线路是否流动(通过拧下润滑油线路的螺丝进行检查);

5)检查润滑油接头是否泄露。

2.4 润滑油系统

2.4.1 油位

每班作业前应检查润滑油油位，油位应接近可视油位计上方的标志，但在机器最初启动时，油位可能波动。当机器处于正常运行状态时，油位应处于一种稳定的水平。

操作室显示幕将显示信息，表明油箱处于低、高油位。

2.4.2 呼吸器

检查孔芯上是否聚集有尘土或其他堵塞物。除非工作环境需要频繁的更换，否则应每隔500 h更换一次孔芯。

2.4.3 过滤器

每班作业应检查一次润滑系统的滤芯。如果指示灯呈红色(润滑油温正常时)，则必须更换滤芯。如果压力过滤器的任何一个发生旁通，则操作室故障显示屏幕将显示报警信息。

2.4.4 润滑系统仪表

在机器运行期间，应检查润滑油压力表和密封润滑油压力表，以确保润滑油压力的相对稳定。

在每班作业期间，应检查润滑油温度，且油温不应超过65℃，不低于30℃。

2.4.5 齿轮减速器

每班作业期间应检查每个齿轮减速器的润滑油油位。每个

齿轮减速器的油位可通过透明油位计检查。

每40 h应检查每台电机的通气孔，确保其未被堵塞。

应每天检查每台齿轮减速器与刀盘支架、每个驱动电机与其齿轮减速器联结螺栓的紧固情况。

在正常情况下，工作250 h后，应更换一次齿轮减速器内的润滑油，即每工作2000 h或每12个月之内应更换一次润滑油箱的润滑油。每500 h应完成一次润滑油的取样分析。

2.4.6 主轴、大齿轮和驱动齿轮

通过检查润滑系统共用的回油过滤器可以监测上述部件的润滑情况。在试运行期间，滤芯上滞留的渣粒可以证明这些部件发生正常磨损。定期进行润滑油的取样分析可以发现是否发生异常磨损。

每1000 h应进行一次大齿轮传动齿的目视检查。

2.5 刀盘

在每次检查刀具时，应检查刀盘装置，检查内容为:

1)目视检查刀具装置共用的紧固件，确认其承受恰当扭矩;

2)检查刀盘装置共用的所有辅助紧固件，确认其未松动;

3)检查铲斗和刀座共用的焊缝;

4)检查铲斗舌，确认其耐磨层未发生磨损;

5)检查规刀刀具舱，确认其外缘未损坏;

6)检查喷水系统喷嘴，确认其损坏或堵塞;

7)检查喷水系统软管的所有保护性钢件的位置。

2.6 刀具

刀具为机器成功运行的关键部件。为使这一消耗性部件达到其最长的使用寿命，应强制性的执行一个恰当的检查规程。建议采用下述检查规程:

1)在最初150 m掘进作业期间，每掘进4 h，完成一次刀具的目视检查;

2)如果在最初的150 m掘进作业期间完成的刀具检查情况令人满意，则可以每天检查一次刀具的磨损情况;但是，正常的做法是每班检查一次刀具的磨损情况;

3)在掘进作业中，如果有迹象表明突然发生失去刀具的情况下，如掘进速度突然下降、电机电流突然增加，则应立即停机并进行刀具的检查。

2.7 护盾伸缩装置

积聚在内/外伸缩护盾之间的渣料不应影响护盾之间的滑动，这一点很重要，因为如果发生这种情况，则在掘进或换步过程中，伸缩护盾不能完全合龙，且可能由于推进油缸收回产生巨大的力而导致结构性的损坏。因此，应及时清理内伸缩护盾的渣料。

内外护盾之间渣料的聚集取决于岩石质量和含水量，在某些情况下，渣料的这种聚集很容易形成。鉴于地质条件的变化，应每班开启一次活动进行观察和地质描述，同时利用皮带机上渣料外观的变化、驱动电机电流值及推进压力值的变化、后支撑压力的变化可以推断是否已进入地质条件较差的洞段。

需注意的是，当伸缩护盾处于伸出位置时，通过护盾壁上的活动门可以观测岩壁的地质情况，通过观测后支撑区域的隧洞洞壁，可以发现阻碍后支撑恰当发挥其功能的洞穴。另外，根据皮带机上渣料的突然减少情况也可以推断是否遇到了洞穴。经常目视检查渣料的质量、数量和含水量，可以提前得知是否遇到可能出现问题的地质洞段。

2.8 辅助推进油缸

为避免损坏混凝土管片，与管片接触的油缸撑靴必须保持良好的维护状态。油缸的球形支承座必须能够自由转动且应更换过度磨损的撑靴垫板，应每天检查垫板的情况，如果机器在单护盾模式下运行，则只使用辅助推进油缸而不使用后支撑靴以获得推进所需的推力和扭矩，这时，油缸撑靴受到磨损和损坏的可能性将加大。由于隧洞洞内渗水将流向下部，底拱区的油缸可能会浸于水中(由于本机器原本设计在斜面上工作，故这不应是一个问题)。但是，如果入渗水量较大时，应配置水泵抽水以免积水过深。如果地下水含盐量较大量，会腐蚀外露金属构件、软管接头和密封件，还可能腐蚀油缸的镀铬活塞杆。如果油缸浸入积聚的地下水中，则应在入渗地下水排除后，用洁净水冲洗油缸，经常冲洗机器浸入含盐地下水的部位。

2.9 稳定器

位于前护盾上方的两个稳定器用于防止机器在掘进过程中发生侧向振动。应定期检查前护盾传动机构是否能够自由运动，因为它们可能被渣料卡住。同时，还应检查控制稳定器定位和施加压力的液压系统，以使稳定器按照设定的压力和行程工作。

2.10 管片安装器

安装器能恰当的发挥其功能，对于有效安装管片和安全施工很关键。必须每天检查安装器的机械、液压和电气系统。运动部件的机械联结、液压阀组的堵塞、不正确设定都可能引起机器的误操作，应检查其原因，并在再次使用前予以更正。

2.11 皮带机系统

应每天清理皮带机后部滚筒附近的区域，以防止粉尘过度聚集造成皮带出轨的皮带边缘过早磨损。一般使用高压水进行冲洗，如果不能这样做，应使用其他工具清理。

每天检查皮带的行走情况并根据需要进行调整。

检查皮带机张紧油缸密封件是否发生磨损，活塞杆是否有裂纹或其他损坏情况，并确保针阀在不使用时处于关闭状态。

每天检查上下托辊的情况。

2.12 喷水系统

除刀盘检查中所述需检查喷嘴外，每天还应检查水过滤器;必要时，应予清理。目视检查系统，确认无渗漏、部件无故障或其他损坏情况。确保有足够水流入主驱动装置和密封冲冼孔。

2.13 液压系统

检查油箱油位，确保其在可视油位计的计量范围内;需要时，加注液压油。如果油位较低，操作室屏幕将显示报警信息，这时，所有油泵的驱动电机将停机。

在实际运行期间，应监测液压油的温度。建议液压油运行温度在38℃ ～55℃之间;任何时候，油箱温度计显示的液压油温度不应超过65℃，当油温接近55℃时，操作室发出油温报警信号。当油温达到65℃时，操作室屏幕将显示警告信号，PLC将自动停机。

当油温低于21℃时，应将后支撑完全收回。直至油温升至38℃，这时液压油将通过减压阀，使系统内的液压油变热。

应检查气孔以确保其孔芯未堵塞。除非运行条件要求更频繁地更换孔芯，否则应每500 h更换一次孔芯。

每月应完成一次液压油的取样。一旦出现残渣或水，则应放空油箱、清理，然后再次充油。理想的情况是，应完成油样的化学成分分析，以确定其外来物，从而确定系统部件的磨损情况。

在每次排空油箱时，应清洁一次磁性过滤器和油箱内壁。

在运行油温和压力下，检查整个系统是否存在渗漏，如存在渗漏，应尽可能紧固管件;如果是由于管件损坏导致的渗漏，则应更换管件。

当液压软管或管件处于承压状态时，不要试图修补液压软管或管件，从管路中喷出的高压油可能引起严重的伤害。

如果一个油缸的活塞杆外露段上偶然出现裂纹或凹坑，则在毛刺未磨平之前，不要通过推杆密封环收回活塞杆。

应每8 h检查一次所有压力过滤器和回油过滤器，以确保其指示灯呈绿色。这一工作应在液压油处于正常温度下时完成。

2.14 电气系统

除定期完成的正常检查外，电气系统的组件仅需很少量维护，这些维护包括:

1)应关闭所有外罩和门，以防止尘土和其他物质进入。

2)目视检查所有外露电缆的磨损和损坏情况。

3)使用干燥的压缩空气清理电机和其他气冷型设备上/中的尘土。

4)每班前，检查所有指示仪表和指示灯。所有指示灯具有按下即检测的特性。

电气设备的维护只能由合格电工完成。在设备维护之前，应切断电源，以免发生电击事故或损坏控制设备。

2.15 结构性检查

在机器运行过程中，振动幅度较大，应定期检查所有螺栓联结的部件。如果接触松开，构件发生振动，则可能引起不均匀磨损，构件易于疲劳，且难于将紧固螺栓以恰当的扭力紧固就位。必须每天目视检查刀盘、后支撑、主梁和后梁的联结螺栓，确认其未松动，且应定期使用扳手检查。同时，还应检查所有油缸联结销，确认其定位螺栓紧固就位。

组装图所示螺栓紧固扭力与螺栓扭力表中的值不一致时，以组装图为准。有关施加扭力的说明，应参见相关的图纸。

3 结语

TBM设备维护我们是结合了山西引黄工程采用的美国罗宾斯生产的TBM-154-273和TBM-155-274两台双护盾全断面硬岩掘进机的施工经验和德国海瑞克公司生产的TBM-S-301双护盾全断面硬岩掘进机的施工经验，同时参考了土压平衡盾构机、泥水平衡盾构机和敞开式掘进机等隧洞施工机械设备的施工经验和教训，希望对目前大力推广的TBM施工作业提供参考和指导。

［1］林国亮.浅谈建筑施工机械设备的保养与维修［J］.山西建筑，2011，37(4):225-226.