中铁盾构机操作及参数控制

中铁盾构机操作及参数控制

王宝佳

（华东交通大学毕业生）

在社会主义现代化建设进程中，地铁建设已经深入到全国大部分省会城市，并有普及到所有省会城市及向深度空间发展的趋势。随着隧道技术的发展，盾构施工已深入到承建地铁施工的各中国中铁工程局单位。目前，各工程局单位大多采用中遂制造公司中铁盾构机、德国海瑞克盾构机、日本小松及三菱盾构机，而中铁盾构机价格低廉，性能良好，更加适合国内地质情况，越发受到用户青睐，现就其操作情况及参数控制作如下总结：

1 开机前准备

1) 检查延伸水管、电缆连接是否正常；

2) 检查供电是否正常；

3) 检查循环水压力是否正常；

4) 检查滤清器是否正常；

5) 检查皮带输送机、皮带是否正常；

6) 检查空压机运行是否正常；

7) 检查油箱油位是否正常；

8) 检查脂系统油位是否正常；

9) 检查泡沫原液液位是否正常；

10)检查注浆系统是否已准备好并运行正常；

11)检查后配套轨道是否正常；

12)检查出碴系统是否已准备就绪；

13)检查盾构操作面板状态：开机前应使螺旋输送机前门应处于开启状态，螺旋输送机的螺杆应伸出，管片安装模式应无效，无其它报警指示；

14)检查ZED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。

15)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（敞开式、半敞开式或土压平衡式等），土仓保持压力，线路数据，注浆压力等；

16)请示机械工程师并记录有关盾构掘进的设备参数；

17)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；

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；

5)将面版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)启动前后液压泵站冷却循环泵，并注意泵启动是否正常，包括其启动声音及振动情况等。以下每一个泵启动情况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、内循环水泵；

8)依次启动推进泵及辅助泵；

9)选择手动或半自动或自动方式启动泡沫系统；

10)启动盾尾油脂密封泵，并选择自动位；至此，盾构的动力部分已启动完毕，下面根据不同的工序进一步进行说明。

3掘进

1)启动皮带输送机

2)启动刀盘

?根据 ZED 面版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，当启动绿色按钮常亮后。并慢慢右旋刀盘转速控制旋钮，使刀盘转速逐渐稳定在 2rpm 左右。严禁旋转旋钮过快，以免造成过大机械冲击，损机械设备。此时注意主驱动扭矩变化，若因扭矩过高而使刀盘启动停止，则先把电位器旋钮左旋至最小再重新启动；

3)启动螺旋输送机

?慢慢开启螺旋输送机的后门；

?启动螺旋输送机按钮，并逐渐增大螺旋输送机的转速；

4)按下推进按钮，并根据 ZED 屏幕上指示的盾构姿态调整四组油缸的压力至适当的值，并逐渐增大推进系统的整体推进速度；

5)至此盾构开始掘进；

4土仓压力调整

1)如果开挖地层自稳定性较好采用敞开式掘进，则不用调正压力，以较大开挖速度为原则；

2) 如果开挖地层有一定的自稳性而采用半敞开式掘进，则注意调节螺旋输送机的转速，使土仓内保持一定的渣土量，一般约保持 2/3左右的渣土。

3)如果开挖地层稳定性不好或有较大的地下水时，需采用土压平衡模式（即 EPB 模式）。此时需根据前面地层的不同来保持不同的渣仓压力，具体压力值应由土木工程师决定。但最大土仓压力值一般不能大于 3bar，否则有可能损坏主轴承密封；

4)若压力大时可以采取以下几个措施来降低压力：a.加快螺旋输送机的转速，增加出渣速度，降低渣仓内渣土的高度；b.适当降低推进油缸的推力；c.降低泡沫和空气的注入量d.适当的排出一定量的空气或水。

5)若压力小时可以采取以下几个措施来增大压力：a.降低螺旋输送机的转速，降低出渣速度，增加渣仓内渣土的高度；b.适当增大推进油缸的推力；c 增大泡沫和空气的注入量；

6)增大或降低土仓内的压力是能过几种办法的综合运用来调整的，调节时要综合考虑几种方法对盾构施工的影响，如考虑到堀进的速度、对管片的保护以及是否能发生喷涌等因素是必须考虑的。

一般情况下有以下几种影响：

?长时间降低螺旋输送机的转速可能会使开挖速度下降；

?过量注入泡沫来保压及空气不但不够经济，而且有可能发生喷涌；过少则可能造成刀盘扭矩增加；

?推进系统推力过大有可能破坏管片，造成裂纹或变形；推进系统推力太小则无法掘进；5推进方向的调整

1) 盾构方向的调节是通过推进系统几组油缸的不同压力来进行调节的。一般的调节的原则是：使盾构的掘进方向趋向隧道的理论中心线方向。

2) 调节盾构推进油缸每组压力对盾构掘进方向的影响一般是：当盾构油缸左侧压力大于右侧时，盾构姿态自左向右摆；当上侧压力大于下侧压力时，盾构姿态自上向下摆；依次类推即可调整盾构的姿态；

3) 为了保证盾构的铰接密封、盾尾密封工作良好，同时也为了保证隧道管片不受破坏，盾构在调向的过程中不能有太大的趋势，一般在 ZED 上显示的任一趋势值不应大于 10。

4) 当盾构处于水平线路掘进时，应使盾构保持稍向上的掘进姿态，以纠正盾构因自重而产生的低头现象。

5) 通常盾尾位置每循环调节量不大于 10mm。

6盾构自转的调整

为了保证盾构在推进过程中正确的受力状态，盾构不能有太大的自转，一般不能大于 ZED 上显示的转动值 20。通过调整盾构刀盘的转向可以调整盾构的自转。改变盾构刀盘转向按以下操作：按停止按钮停止掘进，将刀盘转速旋钮调至最小，重新选择刀盘转向，按开始按钮，并逐渐增大刀盘转速即可。

7参数控制

当刀盘扭矩过大时可以采取以下措施：适当加大泡沫注入量，适当降低推进油缸推力，适当降低刀盘的转速等；

8铰接油缸操作

铰接缸的作用是为了盾构能够很好的适应盾构的蛇行前进，特别是为了盾构更好的适应曲线掘进。当旋扭在拖拉位时盾尾缩回，当处于保持位时铰接油缸处于锁定位，当处于释放位时，铰接油缸处于浮动位，此时盾尾能根据前盾和管片的位置自动调整姿态。

9其它辅助措施的操作

1) 泡沫系统的操作：泡沫系统一般有三种操作模式，即自动、半自动、手动，当种条件都比较理想时可以采用自动模式，否则就要采用半自动或手动模式。根据实际情况，一般采用半自动或手动模式。此时操作司机根据盾构综合参数如刀盘扭矩、土仓压力及出渣情况等，依据个人的经验对泡沫剂或空气的流量进行手动调节，一般按“+”按钮增大流量，按“-”按钮减小流量。当掘进结束时按停止按钮停止泡沫系统。

2) 膨润土系统的操作：膨润土的作用也是为了改善渣土的特性，使其更利于掘进和出渣。当需要使用膨润土时，首先要在洞外将膨润土搅拌好并输送取洞内的膨润土罐内，然后启动搅拌泵和输送泵，并调整膨润土的泵送流量即可。停止输送时直接停止输送泵，但当罐内还有膨润土时一般不要停止搅拌泵。

3) 盾尾油脂密封阀的手动操作：当盾尾油脂密封在手动位时，可以按下每个位置的注脂按钮来进行手动注脂，这个功能主要用于对盾尾油脂密封阀检修或自动功能暂时出现故障时应用。

10掘进过程中

1) 在盾构的掘进过程中，应有一名司机随时注意巡检盾构的各种设备状态，如泵站噪声情况，液压系统管路连接有否松动及是否有渗漏油，油脂及泡沫系统原料是否充足，轨道是否畅通，注浆是否正常等。操作室内主司机应时刻监视螺旋输送机出口的出渣情况，根据 ZED 调整盾构的姿态。发现问题立即采用相应的措施。

2) 掘进过程中主司机必须严格按照要求记录相关部门规定的各种数据表格，以及详细的故障及故障处理办法。

11掘进结束时

当掘进结束时，按以下顺序停止掘进：

1) 停止推进系统

2) 逐步降低螺旋输送机的转速至零，停止螺旋输送机

3) 关闭螺旋输送机后渣门

4) 停止皮带输送机

5) 若刀盘驱动压力较大，则可持续转动刀盘适当的搅拌土仓内渣土，当驱动压力降低至一定程度时减小刀盘转速至零，并停止刀盘转动。这样利于下次刀盘启动时扭矩不至于太大。

6) 若马上准备安装管片，则按下管片安装按钮；

7) 依次停止主驱动泵、补油泵、螺旋输送机泵、控制泵、油脂密封系统、齿轮油泵、泡沫系统；

8) 若马上安装管片，可以暂不关闭推进系统油泵和辅助油泵，否则关闭之。

9) 通知有关人员进行下一工序的工作。

12盾构操作要求

1) 盾构操作必须一切从保证工程质量的要求为出发点，充分保证隧道的衬砌质量，保证线路方向的正确性，并且尽量减小因盾构施工而引起的地面下沉。所以必须做到：注浆不能保证时不能掘进；没有方向量测时不能掘进；严格执行土木工程师提出的土压指令，对掘进中的出土量突现异常时要马上报告。有问题及时提出。特别当盾构处于土压平衡或半敞开式掘进时要严格控制盾构的出土量。

2) 盾构操作要充分合理的应用盾构的各种功能，严禁为了赶进度而拚设备；要严格执行盾构说明书上的各种安全操作要求，严格遵守机械工程师提出的参数指令。

3) 操作人员操作期间必须集中精力，不得与他人嬉戏、聊天，非操作人员严禁操作盾构；

13掘进报告填写

为了积累盾构施工经验，更好地进行盾构施工的总结，以及留下必要的施工考证依据，在盾构施工的过程中必须严格按照要求填写掘进报告。对于简单的停机可以在掘进报告的给定位置简单说明，对于长时间影响掘进的故障或事故，必须另外记录清楚。对于在掘进过程中发生的任何设备故障都应该有详细的记录。

盾构施工是一个多部门协作，多工序交错，多因素制约的施工技术。在施工工程中，盾构司机需要按照土木工程师的指令控制好掘进参数，严格控制合理的油缸行程差及盾尾间隙便于盾构机姿态的调整，尽量跟随隧道设计轴线前进；管片选型人员要根据隧道设计轴线、盾构机姿态、油缸行程差、盾尾间隙等选择管片；管片拼装手要精心操作，严格控制管片拼装质量，在盾构机姿态较差时适当照顾盾尾间隙。总之，盾构机掘进参数选择、掘进控制、管片选型、管片拼装等是相互联系的，在施工过程中切忌单独控制。只要如上各因素之间协调配合，严格控制在盾构机性能优良的情况下隧道质量将得到保证。