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
-5
[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：
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目录
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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刀盘及主驱动系统
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刀盘及主驱动系统
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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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刀盘及主驱动系统
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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刀盘及主驱动系统
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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刀盘及主驱动系统
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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刀盘及主驱动系统
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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。
刀盘及主驱动系统
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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刀盘及主驱动系统
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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刀盘及主驱动系统
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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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刀盘及主驱动系统
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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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刀盘及主驱动系统