地铁隧道盾构机常见故障及处理方法

吴竟营

（中铁十九局集团轨道交通工程有限公司，北京 101300）

0 引言

地铁建设给人们的出行和社会经济发展带来非常便利的条件，在城市化建设的过程中，地铁建设的数量不断增多。在地铁工程中，隧道挖掘是非常关键的环节，在此环节的施工中，使用较为广泛的、技术成熟度比较高的是盾构机。盾构机具有成本低、噪声小、效率高等比较明显的优势，在很多建设工程项目中被广泛应用。应用最为频繁的主要是地铁隧道工程，盾构机在开挖施工中起到了至关重要的作用。地铁本身是建设在地下隧道中，工程基础和关键步骤是隧道开挖工作，盾构机则起到关键性的作用。但是在实际的隧道施工过程中，由于不同因素的作用，盾构机会出现一些常见故障，需要施工企业对盾构机的日常使用进行必要的维修和保养。维修人员需要了解和掌握盾构机的原理、结构和性能，了解其存在的常见故障，并进行日常维护，确保盾构机的正常使用。

1 盾构机原理及类型

1.1 盾构机原理

盾构机通过设备中的盾构当作地铁隧道开挖中的暂时性支撑，利用拼装管片进行固定，之后重复此动作，持续到地铁隧道挖掘工作完成。实际施工中，在地铁隧道的某阶段的一端修建出竖井，将盾构机的施工主体、配件等放入井中，在预定的场地将设备组装完成，并进行设备调试。

1.2 盾构机主要类型

盾构机属于利用盾构技术进行地铁隧道挖掘的高科技施工设备，该设备在施工中具有比较好的功能，如开挖后的渣土运转、隧道掘进、衬砌支护等，最大特点是可以一次性开挖成型。盾构机采用的盾构技术成熟度比较高，应用在我国的很多工程建设现场，逐渐发展为全自动化设备，同时解决了复杂地下环境的施工难题。

目前我国的地铁隧道工程中，使用比较频繁的盾构机有两种：①泥水式盾构机，在具有一定压力的泥浆中进行稳定和支撑，进而进行开挖，其结构组成为旋转刀盘、水力射流、臂刀头等，开挖下的泥土转变为泥浆，由泥浆泵实现运送；②土压式盾构机，利用泥土料作为稳定的开挖面，依据需要在土中加入泡沫来改善土质结构，为了确保设备内部和外部的土压平衡，需要应用刀盘后隔板和开挖面间形成一个泥土室，通过刀盘旋转来挖掘土料，开挖下来的土料经过螺旋输料器运出。以土压式盾构机常见故障进行分析和探讨，并提出了处理此类故障的方法。

2 地铁隧道盾构机常见故障

2.1 刀盘故障

在盾构机应用的施工项目中，最为常见的故障是刀盘故障，一般有两个类型。

（1）泡沫孔被堵塞。一般集中在两个位置上：①刀盘牛腿附近的泡沫管，这个位置的泡沫管以弯曲状况分布，部分设备无法用于此处的疏通工作，出现故障也很难拆卸；②刀盘面板位置上的泡沫管，这个位置的泡沫管会由于单向阀阀片的耐磨度较低而出现堵塞，对于抵挡土渣的作用较小，因为土仓较高，导致工作中的泡沫孔被堵住。维修人员在安装旋转接头的操作上需要很长时间，若没有在疏通之前将其拆卸，会导致损坏，并会重新堵住已疏通的管路。

（2）立柱焊缝开裂。开裂的位置在刀盘和主轴连接的立柱，维修人员焊接过程中常会出现焊接裂纹。裂纹表现为较高的连续性，主要沿立柱焊接处出现环形裂纹，裂纹长度较长、宽度较大，存在较大分叉。这种情况下必须及时修理，确保盾构机可以正常、安全地运行。

2.2 推进系统故障

压土式盾构机的推进系统作用于隧道的掘进环节，确保盾构机在稳定土压的情况下进行掘进，能够高效抵挡住土层的阻力，使掘进更加顺利。盾构机推进系统的组成部分，主要包括千斤顶、横压变量、推进油缸和相关控制监测部件等。盾构机推进系统有多重故障成因，包括盾构机施工的周边环境、盾构机其他部件的小故障和问题。由于盾构机推进系统中各个部件相互作用，一旦出现故障，比较难以确定是哪个部分存在问题。在实际工程施工中，盾构机推进系统方面常出现的故障有两个方面。

（1）压力出现问题。盾构机的推进系统在液压管路的设计中留有较多的压力测量点，以测量关键点的压力值，当盾构机的推进系统出现问题时，测量到的压力值会呈现系统错误。

（2）流量出现问题。盾构机的推进系统依赖于液压油的流动来驱动液压子系统，液压油流入系统的各个部件中，进行形成一定规律。如果盾构机的推进出现问题，则会带来流量上的问题，影响到盾构机推进系统的正常运行。

3 地铁隧道盾构机常见故障处理方法

在地铁隧道施工中，盾构机应用的频率较高，由于环境、人工操作等方面的因素，出现一些常见故障，包括盾构机的刀盘问题、盾构机的推进系统问题等，针对这两个方面存在的问题，提出针对性的处理方式。

3.1 刀盘故障处理方法

在刀盘故障方面，主要存在两部分问题。

（1）泡沫孔被堵塞的处理方法。因为盾构机设备设计的原因，盾构机使用过程中出现泡沫孔堵塞的情况，在疏通上存在一定困难，依照施工的具体环境合理选择处理方法。如果工程的周边环境较好，可以将刀盘上的接头直接拆下，利用管道疏通机、高压水机等设备机械，将其从旋转接头的位置进行泡沫管的疏通，可获得明显效果。但是在隧道掘进施工中，泡沫孔可能会再次堵塞，这主要因为设备的设计上存在不足，不能够仅靠维修来彻底根治，需要优化设计盾构机泡沫管，从源头上解决此类故障。提高操作人员的操作水平和技巧也可以改善此情况，施工企业需要对盾构机设备的操作人员进行更加专业的培训，以避免出现人为操作失误导致的机械设备故障。

（2）立柱焊缝开裂的处理方法。利用气刨将具有裂纹的焊缝刨去，根据裂纹的实际情况和连接部件的大小，确定开坡口的尺寸，并选择合理的焊接技术。如果出现立柱焊接裂纹，维修人员需要利用焊条慢慢将开裂的缝隙填补完成，确保立柱焊接的质量。裂纹出现得比较宽的情况下，维修人员可以将刀盘转到更加合理的位置，以有利于维修人员进行维修操作，不仅可以减少焊接困难，也可以有效确保焊接质量，增强设备维修的效率。

3.2 推进系统故障处理方法

盾构机的推进系统出现问题时，需要控制好推进的偏移量，降低盾构机掘进中出现不稳定的情况，有效控制掘进过量等情况，确保盾构机的开挖面比较稳定。检修人员需要及时反馈设备工作时所形成的曲线，随实际情况进行调整和改善，确保掘进参数的合理性，有效控制土体移动和地面沉降等问题。检修人员需要在盾构机掘进施工过程中，控制油缸的速度，将其控制在合理范围内。尤其需要对推进系统进行定期检查，确保盾构机推进系统可以顺利施工，降低出现故障的概率。

4 结束语

在地铁隧道施工中，盾构机的使用较多，可以较快完成隧道施工作业，加快地铁施工进程。但是盾构机的发展还处于初级阶段，需要检修人员掌握盾构机常见故障和应对方法，以延长盾构机的使用寿命，提高地铁隧道施工效率。