隧道施工盾構(gòu)設(shè)備管理工作分析

時(shí)間:2022-09-16 08:58:41

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隧道施工盾構(gòu)設(shè)備管理工作分析

摘要:盾構(gòu)施工是當(dāng)前隧道工程建設(shè)的重要方式,其能在盾構(gòu)機(jī)等鋼組件的作用下,沿著隧洞軸線(xiàn)邊向前推進(jìn)完成土壤切削掘進(jìn),具有施工自動(dòng)化程度高、施工便捷的特征,同時(shí)其整體的經(jīng)濟(jì)、安全效益較為突出。本文在闡述盾構(gòu)機(jī)組成及工作原理的基礎(chǔ)上,分析隧道施工中盾構(gòu)設(shè)備的日常維護(hù)要點(diǎn)和長(zhǎng)期管理措施,期望能提升盾構(gòu)機(jī)使用的規(guī)范程度,增強(qiáng)盾構(gòu)設(shè)備適用性,進(jìn)而推動(dòng)隧道盾構(gòu)施工工作的有序開(kāi)展。

關(guān)鍵詞:隧道工程;盾構(gòu)設(shè)備;維護(hù)管理

隧道不只是公路交通工程建設(shè)的重要內(nèi)容,其能有效縮短兩地間的公路里程,確保公路交通運(yùn)行的順暢性、便捷性,更是軌道交通工程的基礎(chǔ)工程。盾構(gòu)施工是當(dāng)前較為隧道工程項(xiàng)目施工中常用的常方式,其憑借著先進(jìn)的盾構(gòu)機(jī)設(shè)備進(jìn)行巖土切削掘進(jìn)施工,滿(mǎn)足了隧道高效、安全開(kāi)挖需要。在隧道項(xiàng)目建設(shè)中,盾構(gòu)機(jī)的性能直接關(guān)系著隧道施工的效率、質(zhì)量和安全效益,故而有必要深層次分析盾構(gòu)機(jī)的作業(yè)原理,做好盾構(gòu)機(jī)的養(yǎng)護(hù)管理,為盾構(gòu)機(jī)的安全運(yùn)行奠定良好基礎(chǔ)。

1盾構(gòu)機(jī)設(shè)備的構(gòu)成及工作原理

1.1結(jié)構(gòu)組成

作為隧道盾構(gòu)施工的主要設(shè)備,盾構(gòu)機(jī)的結(jié)構(gòu)組成較為復(fù)雜,其不僅包含盾體、刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)、雙室氣閘結(jié)構(gòu),而且設(shè)計(jì)管片拼裝機(jī)排土機(jī)構(gòu)、后配套裝置單元,此外電氣系統(tǒng)以及輔助設(shè)備等都是盾構(gòu)機(jī)的重要組成部分。盾構(gòu)機(jī)的盾體包含前盾、中盾和尾盾三個(gè)部分,其中,前盾往往和承壓隔板焊接在一起,兩者不僅對(duì)刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)起到支撐作用,而且能實(shí)現(xiàn)泥土倉(cāng)和工作空間的有效隔離。在法蘭螺栓作用下,中盾與前盾相互連接,盾構(gòu)機(jī)中盾中設(shè)置著油缸,當(dāng)油缸運(yùn)作時(shí),能推動(dòng)盾構(gòu)機(jī)向前運(yùn)動(dòng)。盾構(gòu)機(jī)尾盾是通過(guò)鉸與中盾相連的,其在盾構(gòu)機(jī)轉(zhuǎn)向中發(fā)揮著重要作用。刀盤(pán)是盾構(gòu)機(jī)作業(yè)的重要單元,其設(shè)置在盾構(gòu)機(jī)的最前方,通過(guò)刀具的作用,能快速地完成土體切削,完成隧道掘進(jìn)。隧道轉(zhuǎn)向掘進(jìn)時(shí),需通過(guò)外側(cè)的超挖刀進(jìn)行作業(yè)。刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)固定在前盾承壓隔板的法蘭上,這些刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)一般是由9組馬達(dá)和主齒輪箱組成。雙室氣閘安裝在盾構(gòu)機(jī)前盾的上方,這樣通過(guò)調(diào)節(jié)氣閘前室和主室之間的壓力,滿(mǎn)足整體的作業(yè)需要(見(jiàn)圖1)。

1.2工作原理

盾構(gòu)機(jī)本身相當(dāng)于一個(gè)圓柱體的鋼組件,在盾構(gòu)施工作業(yè)中,通過(guò)盾構(gòu)機(jī)向前推進(jìn),能完成對(duì)土體的切削和挖掘,在盾構(gòu)設(shè)備掘進(jìn)過(guò)程中,盾構(gòu)機(jī)的殼體對(duì)剛剛完成切削得分隧道其支撐作用,這種支撐作用具有雙重性,即其不僅承受周?chē)馏w壓力,而且能阻擋來(lái)自地下水的壓力,有效地保證了隧洞的穩(wěn)定性,隧道挖掘、排土和襯砌工作的開(kāi)展奠定了良好基礎(chǔ)。隧道掘進(jìn)過(guò)程中,推動(dòng)油缸發(fā)揮動(dòng)力支撐作用,其能推動(dòng)盾構(gòu)機(jī)向前運(yùn)動(dòng),同時(shí)在液壓馬達(dá)作用下,刀盤(pán)能開(kāi)始旋轉(zhuǎn)完成土層切削。當(dāng)巖土切削成碎渣后,會(huì)通過(guò)螺栓輸送機(jī)向皮帶輸送機(jī)上運(yùn)輸,最終所切削的渣土?xí)\(yùn)送到渣土車(chē)的土箱中,并經(jīng)過(guò)豎井運(yùn)送到地面。要注意的是,當(dāng)盾構(gòu)掘進(jìn)一定距離后,需做好管片的拼接,確保隧道一次成型。

2隧道施工中盾構(gòu)設(shè)備的日常養(yǎng)護(hù)

2.1日常保養(yǎng)

盾構(gòu)機(jī)在隧道掘進(jìn)施工中起到至關(guān)重要的作用,在規(guī)范操作盾構(gòu)機(jī)設(shè)備的基礎(chǔ)上,應(yīng)嚴(yán)格落實(shí)盾構(gòu)機(jī)的日常保養(yǎng)制度。(1)在盾構(gòu)機(jī)日常保養(yǎng)中,應(yīng)明確日常保養(yǎng)的具體內(nèi)容,即除做好設(shè)備日常巡檢外,還需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行清潔、潤(rùn)滑、防腐處理,預(yù)防設(shè)備故障發(fā)生。(2)盾構(gòu)設(shè)備日常保養(yǎng)中,應(yīng)做好設(shè)備液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等單元的保養(yǎng),其中在液壓系統(tǒng)保養(yǎng)中,應(yīng)日常檢查油箱的油位,及時(shí)加注液壓油,同時(shí)應(yīng)監(jiān)聽(tīng)盾構(gòu)機(jī)工作時(shí)的聲音,確保其處于正常工作狀態(tài),此外應(yīng)對(duì)液壓機(jī)的液壓閥、油缸、馬達(dá)、油泵、管路等部件進(jìn)行檢查,控制各部件作業(yè)溫度,消除漏油問(wèn)題,當(dāng)發(fā)現(xiàn)有部件溫度異常或漏油問(wèn)題時(shí),應(yīng)及時(shí)地進(jìn)行停機(jī)檢查。電氣系統(tǒng)維護(hù)保養(yǎng)中,應(yīng)做好敷設(shè)范圍內(nèi)高壓電纜的實(shí)施檢查,若高壓電纜有破損問(wèn)題,應(yīng)對(duì)其進(jìn)行重點(diǎn)檢查和處理,同時(shí)應(yīng)實(shí)施檢查變壓器,通過(guò)作業(yè)聲音的辨別,判斷變壓器作業(yè)是正常。另外應(yīng)嚴(yán)格檢查并消除變壓器滲油、配電柜和變壓器溫度異常等信息,并實(shí)施過(guò)載保護(hù),確保電氣運(yùn)作正常。(3)盾構(gòu)機(jī)單日的保養(yǎng)時(shí)間應(yīng)維持在4h以上,除上述保養(yǎng)內(nèi)容外,還需要對(duì)盾構(gòu)機(jī)的主軸承內(nèi)密封部分、盾尾部分、管片軌道等要素進(jìn)行檢查,同時(shí)確保油缸活塞裸露、皮帶機(jī)從動(dòng)部分、閥組清潔無(wú)污染。(4)日常保養(yǎng)中應(yīng)做好盾構(gòu)設(shè)備的聯(lián)動(dòng)調(diào)控管理,如在考慮施工狀態(tài)的基礎(chǔ)上,應(yīng)對(duì)盾構(gòu)機(jī)上的排污以及冷卻系統(tǒng)實(shí)施加強(qiáng)處理,同時(shí)在作業(yè)過(guò)程中應(yīng)注意保護(hù)壓器和高壓電纜的卷筒,避免渣土在這些部位堆積。此外考慮到泡沫和水泥漿液對(duì)盾構(gòu)機(jī)液壓元器件的腐蝕,需通過(guò)脫漆部位修補(bǔ)等收單,做好盾構(gòu)機(jī)防腐處理等。

2.2常規(guī)檢測(cè)

規(guī)范開(kāi)展盾構(gòu)設(shè)備檢測(cè)工作,能及時(shí)掌握盾構(gòu)設(shè)備的工作狀態(tài),發(fā)現(xiàn)盾構(gòu)設(shè)備使用問(wèn)題,并通過(guò)故障檢修為盾構(gòu)設(shè)備的使用奠定良好基礎(chǔ)。在盾構(gòu)機(jī)設(shè)備檢測(cè)中,應(yīng)在現(xiàn)骨干儀表和設(shè)備的作用下,系統(tǒng)檢測(cè)盾構(gòu)機(jī)的工作壓力、溫度、聲音,同時(shí)應(yīng)對(duì)其氣味、振動(dòng)等情況進(jìn)行有效分析,并動(dòng)態(tài)化地追蹤、分析這些參數(shù),這樣能確保盾構(gòu)機(jī)始終在最佳工作狀態(tài)運(yùn)行、常規(guī)檢測(cè)中,要求實(shí)際的檢測(cè)過(guò)程符合相關(guān)流程,并完成檢測(cè)結(jié)果真實(shí)上報(bào),若發(fā)現(xiàn)盾構(gòu)機(jī)出現(xiàn)參數(shù)異常問(wèn)題,需對(duì)其進(jìn)行停機(jī)處理,以此來(lái)發(fā)揮盾構(gòu)機(jī)檢測(cè)的作用,確保盾構(gòu)機(jī)操作的規(guī)范性。在盾構(gòu)機(jī)常規(guī)檢測(cè)中,應(yīng)做好點(diǎn)檢與巡檢的有效結(jié)合;即在實(shí)際檢測(cè)中,需對(duì)盾構(gòu)機(jī)設(shè)備的上百個(gè)點(diǎn)位進(jìn)行點(diǎn)檢和巡檢,全面檢測(cè)盾構(gòu)機(jī)的運(yùn)作,消除盾構(gòu)機(jī)使用時(shí)的安全隱患。在盾構(gòu)機(jī)點(diǎn)檢、巡檢過(guò)程中,要求嚴(yán)格落實(shí)“六選”制度,即在選人、選點(diǎn)、選時(shí)的基礎(chǔ)上,應(yīng)系統(tǒng)考慮選標(biāo)、選項(xiàng)、選法等要素,從職責(zé)層面實(shí)現(xiàn)盾構(gòu)機(jī)檢測(cè)工作的有效約束;這樣能以嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范盾構(gòu)機(jī)檢測(cè)工作狀態(tài)檢測(cè)工作的開(kāi)展,為后期的故障發(fā)現(xiàn)、診斷和處理奠定良好基礎(chǔ)。

2.3故障診斷

在盾構(gòu)設(shè)備常規(guī)檢測(cè)的基礎(chǔ)上,還應(yīng)做好設(shè)備的故障診斷和處理。通常機(jī)械構(gòu)件之間的摩擦和損壞時(shí)造成盾構(gòu)設(shè)備故障的主要原因;而在盾構(gòu)掘進(jìn)施工中,液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)是最容易出現(xiàn)故障的兩個(gè)系統(tǒng)。在故障診斷過(guò)程中,若通過(guò)操作控制板上的元件不能實(shí)現(xiàn)機(jī)械功能控制時(shí),應(yīng)檢查其對(duì)應(yīng)系統(tǒng)與機(jī)械設(shè)備的連接處,以此來(lái)找出故障原因。故障診斷的中,首先應(yīng)斷開(kāi)設(shè)備電氣連接閥門(mén),并啟動(dòng)相應(yīng)的控制鍵,此時(shí)如果電流、電壓的運(yùn)作狀態(tài)仍不正常,則應(yīng)考慮盾構(gòu)設(shè)備電氣系統(tǒng)發(fā)生故障,而當(dāng)電流、電壓恢復(fù)正常使用,可判斷設(shè)備的故障在液壓部位。要注意的是,在盾構(gòu)設(shè)備故障診斷中,狀態(tài)檢測(cè)是極為重要的一種方式,在實(shí)際檢測(cè)中,須通過(guò)專(zhuān)業(yè)的工具設(shè)備,對(duì)盾構(gòu)機(jī)的溫度、壓力、流量進(jìn)行檢測(cè),同時(shí)考慮設(shè)備電流、油液、扭矩等因素,并對(duì)設(shè)備狀態(tài)、噪音等特征進(jìn)行分析,以此來(lái)準(zhǔn)確掌握設(shè)備運(yùn)作狀態(tài),消除設(shè)備故障,提升盾構(gòu)設(shè)備的使用性能。

2.4機(jī)械維修

“養(yǎng)修并重,預(yù)防為主”是盾構(gòu)機(jī)設(shè)備維修保養(yǎng)的基本原則。在隧道施工過(guò)程中,針對(duì)盾構(gòu)機(jī)的維修保養(yǎng)和檢修,需嚴(yán)格按照盾構(gòu)機(jī)日常保養(yǎng)記錄、盾構(gòu)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)記錄的內(nèi)容分析故障點(diǎn)位,并科學(xué)選用維修保養(yǎng)方法進(jìn)行處理。其一,在盾體結(jié)構(gòu)維修中,應(yīng)檢查盾尾密封狀況,在消除盾尾漏水、漏漿問(wèn)題的基礎(chǔ)上,清除盾體底部雜質(zhì),并且修檢油缸柱,消除油缸柱上的劃痕。其二,旋轉(zhuǎn)接頭部位容易出現(xiàn)泡沫滲漏問(wèn)題,應(yīng)及時(shí)檢查這些部位,清除露出的泡沫,并完成選擇接頭的密封處理。其三,皮帶輸送機(jī)故障維修中,需清理托輥和擋邊輥上的泥土,同時(shí)應(yīng)檢查更換皮帶,消除皮帶磨損、皮帶輸送機(jī)卡死、跑偏等問(wèn)題。其四,螺旋傳送機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置容易出現(xiàn)油液滲漏、減速箱油位異常問(wèn)題,應(yīng)重點(diǎn)檢查這些問(wèn)題進(jìn)行處理,并且需檢查處理閘門(mén)和伸縮缸的潤(rùn)滑情況,清理相關(guān)雜物,保證螺旋傳送機(jī)運(yùn)作狀態(tài)良好。其五,盾構(gòu)機(jī)水系統(tǒng)還容易出現(xiàn)流量、水位異常及水體污染情況,對(duì)此應(yīng)通過(guò)檢查水管路上的壓力和溫度指示器來(lái)發(fā)現(xiàn)只寫(xiě)問(wèn)題,及時(shí)的更換相應(yīng)的管理閥門(mén),進(jìn)行水體補(bǔ)充,確保盾構(gòu)設(shè)備水系統(tǒng)運(yùn)作狀態(tài)。

2.5配件管理

隧道施工過(guò)程中,受高強(qiáng)度工作狀態(tài)及復(fù)雜環(huán)境的影響,盾構(gòu)設(shè)備難免會(huì)出現(xiàn)設(shè)備磨損問(wèn)題,故而在日常養(yǎng)護(hù)管理中,還需做好盾構(gòu)設(shè)備配件的系統(tǒng)管理。首先在盾構(gòu)設(shè)備配件管理中,應(yīng)認(rèn)識(shí)到盾構(gòu)機(jī)的配件較為特殊,若構(gòu)件本身的價(jià)格較高、不易損壞,而且生產(chǎn)周期較長(zhǎng),則應(yīng)加強(qiáng)企業(yè)與生產(chǎn)廠(chǎng)家的聯(lián)系與合作,由生產(chǎn)廠(chǎng)家定制對(duì)應(yīng)零件,并將生產(chǎn)的零件存放在廠(chǎng)家內(nèi),這樣才能在保證破損配件更換效率的基礎(chǔ)上,降低配件采購(gòu)資金及庫(kù)存量。其次在盾構(gòu)設(shè)備配件管理中,應(yīng)有計(jì)劃地開(kāi)展配件的采購(gòu)和庫(kù)存管理,即在滿(mǎn)足施工條件的情況下,要求最大限度地減少配件的庫(kù)存,降低盾構(gòu)設(shè)備配件的采購(gòu)成本部和管理成本。最后在盾構(gòu)設(shè)配件管理中,要求建立完善的配件采購(gòu)渠道,對(duì)于常用的大批量配件,應(yīng)從生產(chǎn)廠(chǎng)家采購(gòu),確保配件與設(shè)備本身相互匹配,提升盾構(gòu)設(shè)備的整體應(yīng)用效果。

3隧道施工中盾構(gòu)設(shè)備的長(zhǎng)期管理

3.1建立設(shè)備管理標(biāo)準(zhǔn)

系統(tǒng)完善的管理標(biāo)準(zhǔn)能為隧道盾構(gòu)設(shè)備的管理和應(yīng)用奠定良好基礎(chǔ)。在隧道盾構(gòu)設(shè)備長(zhǎng)期管理中,要求隧道施工企業(yè)設(shè)備部門(mén)工作者應(yīng)認(rèn)識(shí)到盾構(gòu)設(shè)備在整個(gè)隧道施工中的作用,高度重視盾構(gòu)設(shè)備管理的重要性,創(chuàng)造良好的設(shè)備管理環(huán)境。其次,在盾構(gòu)設(shè)備管理中,應(yīng)結(jié)合盾構(gòu)設(shè)備管理標(biāo)準(zhǔn)及項(xiàng)目的建設(shè)實(shí)際,制定系統(tǒng)完善的設(shè)備養(yǎng)護(hù)管理制度,在具體制度中,應(yīng)就盾構(gòu)設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行清晰說(shuō)明,要求所編制的制度包含設(shè)備結(jié)構(gòu)和性能的保障制度,同時(shí)對(duì)于盾構(gòu)設(shè)備管理制度的設(shè)計(jì),還需要考慮盾構(gòu)機(jī)日常保養(yǎng)情況、檢測(cè)情況以及修理情況等信息,以此來(lái)設(shè)計(jì)較為科學(xué)的管理制度,滿(mǎn)足盾構(gòu)設(shè)備精度控制及實(shí)際工作開(kāi)展需要。另外在完成盾構(gòu)設(shè)備管理制度建設(shè)后,要求對(duì)本單位的設(shè)備管理部門(mén)進(jìn)行優(yōu)化重組,選擇具有專(zhuān)業(yè)能力與素養(yǎng)的人員開(kāi)展設(shè)備管理,提升盾構(gòu)設(shè)備的整體應(yīng)用效果。

3.2細(xì)化長(zhǎng)期管理措施應(yīng)用

在盾構(gòu)設(shè)備長(zhǎng)期管理中,設(shè)備管理人員還應(yīng)做好具體管理要點(diǎn)的落實(shí)。其一,在盾構(gòu)設(shè)備長(zhǎng)期管理中,應(yīng)建立三級(jí)巡視制度,通過(guò)保養(yǎng)人員、保養(yǎng)工程師和主管工程師進(jìn)行巡視,及時(shí)地發(fā)現(xiàn)盾構(gòu)設(shè)備所存在的問(wèn)題,并針對(duì)性地進(jìn)行應(yīng)對(duì)處理,滿(mǎn)足整體應(yīng)用需要。其二,在盾構(gòu)設(shè)備長(zhǎng)期維修保養(yǎng)中,要求將具體的管理責(zé)任落實(shí)到個(gè)人頭上,即工程建設(shè)企業(yè)應(yīng)指派獨(dú)立負(fù)責(zé)人,對(duì)設(shè)備切實(shí)管理,真正做到設(shè)備使用、保養(yǎng)、檢查、修理的有機(jī)統(tǒng)一。其三,在實(shí)際管理活動(dòng)中,應(yīng)從設(shè)備維護(hù)、設(shè)備監(jiān)督、設(shè)備維護(hù)、部件替換更新、設(shè)備操作等層面進(jìn)行管理。其中在設(shè)備維護(hù)中,應(yīng)制系統(tǒng)完善的維護(hù)管理制度,實(shí)現(xiàn)設(shè)備維護(hù)與保養(yǎng)的協(xié)調(diào)工藝;在設(shè)備監(jiān)管中,應(yīng)從設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)、工作狀態(tài)等層面實(shí)施監(jiān)督,重點(diǎn)監(jiān)測(cè)相關(guān)設(shè)備的使用狀態(tài),以此來(lái)發(fā)現(xiàn)設(shè)備使用問(wèn)題,這樣能快速處理設(shè)備應(yīng)用故障,提升設(shè)備運(yùn)行效果。

3.3做好設(shè)備檔案管理

要進(jìn)一步提升盾構(gòu)施工設(shè)備管理質(zhì)量,還應(yīng)建立系統(tǒng)完善的檔案管理制度,通過(guò)檔案資料規(guī)范管理工作,提升設(shè)備管理的規(guī)范性。一方面,在盾構(gòu)設(shè)備檔案管理中,應(yīng)將所有的盾構(gòu)設(shè)備、零部件納入檔案館系統(tǒng),從設(shè)備、零件采購(gòu)、應(yīng)用、維修保養(yǎng)等環(huán)節(jié)進(jìn)行信息記錄,使得設(shè)備檔案信息真實(shí)、可信,然后以檔案資料指導(dǎo)設(shè)備維修保養(yǎng),確保設(shè)備的管理處于可控范圍之內(nèi)。另一方面,在設(shè)備檔案管理中,應(yīng)借助信息化技術(shù)進(jìn)行檔案管理,該管理模式下,要求通過(guò)信息平臺(tái)建立盾構(gòu)機(jī)設(shè)備盾體、刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)、雙室氣閘結(jié)構(gòu)等單元的維護(hù)管理文件,在具體文件中,應(yīng)準(zhǔn)確記錄設(shè)備維修保養(yǎng)部位、維修原因、維修方法、維修人員等信息,并在大數(shù)據(jù)技術(shù)下,進(jìn)行設(shè)備維修保養(yǎng)效果分析,優(yōu)化設(shè)備維修、保養(yǎng)方案,為后期的設(shè)備管理提供參考。

4結(jié)語(yǔ)

盾構(gòu)設(shè)備在隧道施工中發(fā)揮著重要作用,新時(shí)期,隧道施工人員只有充分認(rèn)識(shí)到盾構(gòu)設(shè)備管理的重要性,結(jié)合工作實(shí)際,做好盾構(gòu)設(shè)備的日常養(yǎng)護(hù)和長(zhǎng)期管理,這樣能最大程度發(fā)揮設(shè)備性能,提升盾構(gòu)作業(yè)效率和質(zhì)量,促進(jìn)隧道盾構(gòu)施工工作的有序開(kāi)展。

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作者:劉建成 史照鵬 喬依超 權(quán)軍 單位:中鐵工程服務(wù)有限公司