楚現(xiàn)柱

（中國電建集團(tuán)鐵路建設(shè)有限公司，北京 100080）

摘　要：結(jié)合某地鐵盾構(gòu)區(qū)間土壓平衡盾構(gòu)機(jī)整機(jī)被水淹的事故處置過程，通過合理應(yīng)急處置措施，減少泡水對盾構(gòu)機(jī)設(shè)備的損害；采取保壓措施確保盾構(gòu)機(jī)掌子面、盾體姿態(tài)的穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)二次事故。闡述了盾構(gòu)泡水后各系統(tǒng)的修復(fù)技術(shù)措施，通過快速清洗工藝和烘干措施，盡可能將水泡元器件修復(fù)、回收利用，降低成本，縮短盾構(gòu)機(jī)修復(fù)工期，保證盾構(gòu)機(jī)修復(fù)進(jìn)度和質(zhì)量。

盾構(gòu)法施工在國內(nèi)地鐵建設(shè)中已廣泛應(yīng)用，由于地鐵施工水文地質(zhì)條件、外部環(huán)境復(fù)雜，突發(fā)狀況較多，時有發(fā)生盾構(gòu)機(jī)水淹事故，由于盾構(gòu)機(jī)操作系統(tǒng)繁瑣，精密電氣元件種類繁多、價格昂貴、數(shù)量大、涉及領(lǐng)域廣、制造周期長，所以在泡水事故發(fā)生后采取科學(xué)合理的應(yīng)急處置措施，制定切實(shí)有效的修復(fù)方案，實(shí)現(xiàn)盾構(gòu)機(jī)快速修復(fù)，降低經(jīng)濟(jì)損失，減少工期影響，是值得研究和摸索的方向。

1.盾構(gòu)機(jī)泡水后的總體修復(fù)思路

1.1及時抽排隧道內(nèi)積水，減少盾構(gòu)機(jī)泡水時間，采取烘干措施，降低相關(guān)電氣元件的損耗；同時加裝臨時的氣體保壓系統(tǒng)、膨潤土保壓系統(tǒng)、盾尾油脂系統(tǒng)和黃油潤滑系統(tǒng)，保證現(xiàn)場盾構(gòu)機(jī)停機(jī)時隧道掌子面和洞內(nèi)隧道的安全性；

1.2對盾構(gòu)機(jī)的刀盤系統(tǒng)、主驅(qū)動系統(tǒng)、盾體主機(jī)系統(tǒng)、螺旋機(jī)系統(tǒng)、拼裝機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的機(jī)械、電氣、液壓部件進(jìn)行現(xiàn)場維修，主驅(qū)動馬達(dá)和減速機(jī)、超挖刀泵系統(tǒng)等需要拆卸后送至專業(yè)廠家進(jìn)行檢修；

1.3對橋架和6節(jié)拖車后配套返回工廠維修，關(guān)鍵性的部件如泵站、高壓系統(tǒng)、導(dǎo)向系統(tǒng)、空氣保壓系統(tǒng)等需要拆卸送至專業(yè)廠家進(jìn)行檢修；

1.4對現(xiàn)場無法拆卸的關(guān)鍵性部件，如主驅(qū)動、推進(jìn)油缸、鉸接油缸、拼裝機(jī)回轉(zhuǎn)支撐等，為保證后續(xù)的使用壽命，在盾構(gòu)設(shè)備出洞后送至專業(yè)廠家維修。

2.盾構(gòu)機(jī)浸泡水的應(yīng)急處置措施

2.1地鐵隧道內(nèi)積水抽排及盾構(gòu)機(jī)元器件烘干措施

根據(jù)隧道內(nèi)的積水量，合理配備抽水泵數(shù)量，完成抽水時間應(yīng)控制在24h內(nèi)，盡量減少盾構(gòu)機(jī)泡水時間，防止積水通過呼吸閥進(jìn)入液壓油管路，造成液壓系統(tǒng)和主驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)泥沙。

事故發(fā)生后現(xiàn)場采用在電瓶車的管片小車上焊接臨時工裝，懸掛污水泵進(jìn)行抽排水作業(yè)，同時利用隧道內(nèi)循環(huán)水管將積水排至隧道外，如若循環(huán)水管不能滿足抽排水要求，可在走道板上敷設(shè)排水管路。若隧道過長，水管壓力較大，建議采用透明PVC鋼絲管，防止爆管，影響抽水效率。

盾構(gòu)體及后配套露出水面后，安排人員及時對盾構(gòu)機(jī)外表面泥沙進(jìn)行清理，并將電機(jī)配線盒及配電柜打開，采用氧氣吹掃和干抹布擦拭等措施對相關(guān)電氣元件進(jìn)行清理，同時加強(qiáng)隧道內(nèi)通風(fēng)，并做好隧道內(nèi)有毒要害氣體檢測，當(dāng)相關(guān)氣體含量超標(biāo)時立即停止作業(yè)。

電氣元件清理完畢后，立即采用碘鎢燈、電熱器、抽風(fēng)機(jī)等設(shè)備進(jìn)行烘干處理，降低電氣元件因泡水受潮、腐蝕造成損壞，減少盾構(gòu)機(jī)修復(fù)工作量和經(jīng)濟(jì)損失。

2.2盾構(gòu)機(jī)停機(jī)安全保障措施

由于泡水盾構(gòu)機(jī)處于停機(jī)狀態(tài)，為保證盾構(gòu)機(jī)掌子面的穩(wěn)定，增加一套臨時的氣體保壓系統(tǒng)和一套膨潤土加壓系統(tǒng)；增加盾尾油脂注入系統(tǒng)，保證盾體主機(jī)和隧道的安全性；為保障盾構(gòu)機(jī)主驅(qū)動主軸承和拼裝機(jī)軸承的正常使用，增設(shè)臨時的黃油潤滑系統(tǒng)。

盾構(gòu)機(jī)橋架和后配套拖車需返廠維修，盾體主機(jī)的空間有限，為保證盾體主機(jī)的減速機(jī)、馬達(dá)等設(shè)備的拆卸和運(yùn)輸空間，要求維修廠家將一節(jié)臺車進(jìn)行改造，臺車左側(cè)放置膨潤土系統(tǒng)和盾尾油脂系統(tǒng)的設(shè)備，臺車右側(cè)放置空氣保壓系統(tǒng)的設(shè)備，既保證設(shè)備有存放的空間，也保留了電瓶車運(yùn)輸設(shè)備的中間通道。

（1）氣體保壓系統(tǒng)

針對本盾構(gòu)機(jī)現(xiàn)場需要恢復(fù)保壓功能，需設(shè)置37KW空壓機(jī)兩臺（一用一備），儲氣罐一件（配安全閥），其余按照原系統(tǒng)配置。

（2）膨潤土加壓系統(tǒng)

采用獨(dú)立的膨潤土加壓系統(tǒng)，使用PLC及變頻器控制膨潤土泵，保證隧道掌子面維持恒定的壓力，同時增加了方便控制的觸摸屏。在保壓系統(tǒng)控制方式上，可分為自動與手動模式。為保證系統(tǒng)運(yùn)行正常，程序內(nèi)設(shè)置斷線檢測、低液位檢測、管路壓力流量監(jiān)控、電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)檢測并配備聲光報(bào)警作為警示。

（3）盾尾油脂注入系統(tǒng)、黃油潤滑系統(tǒng)

利用氣動油脂泵，對盾尾刷和鉸接密封外側(cè)注入油脂。氣動油脂泵出口管路連接到盾構(gòu)機(jī)H梁處管路，現(xiàn)場更換盾尾油脂氣動換向閥，換向閥閥線與壓力傳感器閥線更換新件。

油脂注入系統(tǒng)電氣系統(tǒng)增加一個盾尾油脂控制箱，采用西門子S7-200SMART系列PLC和MCGS觸摸屏對盾尾油脂注入系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動控制（與盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)時控制方式相同）與手動控制，觸摸屏可以設(shè)置盾尾油脂注入壓力。鉸接密封處盾尾油脂的注入，向盾尾P3處注入油脂，將P3處的堵頭拆下，注意拆卸時防止泥沙涌出，依次注入盾尾油脂。

利用多點(diǎn)泵對主驅(qū)動密封進(jìn)行黃油潤滑，將驅(qū)動密封內(nèi)的殘留的泥沙盡快排出。將多點(diǎn)泵13路并聯(lián)到一起，接到主驅(qū)動黃油分配閥上，多點(diǎn)泵的供油量為38ml/min，向主驅(qū)動打油1小時，約注入2L黃油即可（注入油脂時檢查分配閥出口油脂是否正常打出），可滿足對驅(qū)動密封的完全潤滑與養(yǎng)護(hù)；對主驅(qū)動內(nèi)密封采用手動黃油泵注入油脂，注入量為每個點(diǎn)15-20ml。

3.盾構(gòu)機(jī)維修技術(shù)措施

首先對盾體主機(jī)及管路線纜表面進(jìn)行清潔養(yǎng)護(hù)。專業(yè)維修廠家對盾構(gòu)機(jī)設(shè)備、器件，在保證盾構(gòu)機(jī)安全性的前提下可修復(fù)的盡量修復(fù)，損壞或?qū)Χ軜?gòu)后續(xù)掘進(jìn)有較大安全隱患的必須進(jìn)行更換。

3.1主機(jī)系統(tǒng)維修措施

（1）主驅(qū)動系統(tǒng)

主驅(qū)動齒輪箱內(nèi)有泥沙進(jìn)入，殘留的泥沙隨著齒輪油的流動會對主軸承的滾柱、保持架、滾道、主軸承大齒圈、主驅(qū)動小齒輪、以及小齒輪兩端的軸承等都會帶來損傷，影響主驅(qū)動的使用壽命。

首先采取齒輪油進(jìn)行沖洗齒輪箱和黃油擠壓主驅(qū)動密封進(jìn)行清理；其次安裝臨時工裝將主驅(qū)動馬達(dá)、減速機(jī)拆除后送專業(yè)廠家進(jìn)行檢修，同時加裝8塊臨時封板防止雜物進(jìn)入；然后主驅(qū)動齒輪箱采用齒輪油泵循環(huán)沖洗，用內(nèi)窺鏡進(jìn)行檢查，合格后注滿齒輪油進(jìn)行養(yǎng)護(hù)；Z后將主驅(qū)動齒輪箱呼吸器、齒輪油過濾器等進(jìn)行更換。

（2）拼裝機(jī)系統(tǒng)維修

拼裝機(jī)提升紅藍(lán)油缸，行走油缸、微調(diào)油缸被水浸泡，需要進(jìn)行專業(yè)的檢修；拼裝機(jī)回轉(zhuǎn)支撐內(nèi)部水和泥沙先通過打黃油將泥沙排出�；剞D(zhuǎn)部分檢查托輪、軸向支撐輪，如有損壞則修復(fù)或更換；回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置檢查回轉(zhuǎn)制動器的零部件如摩擦片、彈簧、密封件等是否完好，否則須更換，恢復(fù)保養(yǎng)后的回轉(zhuǎn)制動器須用管片實(shí)物進(jìn)行制動能力試驗(yàn)。

檢測安裝平移部分的移導(dǎo)軌和提升部分的紅、藍(lán)缸的磨損、銹蝕情況，嚴(yán)重的要進(jìn)行維修或重新制作，安裝后分別進(jìn)行空載和負(fù)載試車，保證平移動作平滑不卡滯；同時將密封件及防塵圈等予以全部更換。

（3）推進(jìn)和交接系統(tǒng)維修

推進(jìn)油缸和鉸接油缸被水浸泡，需要進(jìn)行專業(yè)的檢修。先對推進(jìn)閥組和鉸接閥組表面的泥沙進(jìn)行清潔，需要對閥組和線圈、閥線等進(jìn)行檢查；對活塞桿伸出部分的泥污進(jìn)行清理后涂抹潤滑脂，對推進(jìn)和鉸接油缸行程傳感器通電測試，損壞件則更換外置傳感器，同時采購內(nèi)置傳感器作為備件，出洞后更換。

（4）螺旋輸送機(jī)維修

將螺旋機(jī)驅(qū)動馬達(dá)和減速機(jī)拆卸后進(jìn)行檢修，檢查筒體內(nèi)壁磨損情況，根據(jù)具體情況修復(fù)或更換；更換殼體法蘭連接處的密封圈，檢查疏通注水口及注水球閥；對排渣門行程傳感器進(jìn)行檢測和標(biāo)定，視情況決定是否更換；驅(qū)動裝置更換齒輪箱齒輪油，檢查齒輪是否存在點(diǎn)蝕、裂紋等破壞現(xiàn)象，根據(jù)具體情況維修或更換。

3.2后配套臺車

本工程中后配套臺車中電氣設(shè)備較多，隧道內(nèi)作業(yè)空間有限，維修效率不高，通過焊接牛腿、鋪設(shè)軌道，采用電瓶車拖運(yùn)至盾構(gòu)井處，吊裝運(yùn)至維修廠內(nèi)，進(jìn)行系統(tǒng)的檢測和維修。

（1）油脂系統(tǒng)維修

本系統(tǒng)包括盾尾密封注脂系統(tǒng)、主驅(qū)動密封注脂系統(tǒng)、油脂潤滑系統(tǒng)。維修前要先對設(shè)備進(jìn)行完整性檢查，先對注脂泵站、分配閥控制閥、注脂管路、傳感器進(jìn)行拆解、清理、更換損壞配件；清洗或更換多點(diǎn)泵泵芯，對油脂泵和氣動馬達(dá)密封維修包進(jìn)行檢查，更換油脂泵壓盤密封；清理所有分配器和控制閥的外表，疏通保養(yǎng)系統(tǒng)中的分配器，接油脂泵進(jìn)行功能試驗(yàn)，動作靈活，功能齊全、可靠。

（2）同步注漿系統(tǒng)維修

系統(tǒng)包括尾盾注漿管、注漿控制閥組、注漿泵、注漿箱、注漿液壓系統(tǒng)、注漿管。人工進(jìn)行盾尾注漿管速通，對注漿控制閥組拆解、清洗，通氣、電試驗(yàn)，保證動作靈活，密封性能可靠；將注漿泵拆解，清理泵內(nèi)殘留漿，著重檢查活塞，桶壁及漿液抽送球頭磨損情況，更換損壞配件，重新裝配，接液壓站通電打水試驗(yàn)，保證動作靈活，功能齊全、可靠；對所有注漿壓力傳感器進(jìn)行測試，并標(biāo)定其精度；注漿液壓系統(tǒng)通過目測與儀器測量，進(jìn)行壓力參數(shù)測定和流量參數(shù)測定，應(yīng)滿足泵設(shè)計(jì)參數(shù)和設(shè)定參數(shù)要求，否則整體報(bào)廢，更換新泵。

（3）油樣檢測

對刀盤驅(qū)動減速箱、主軸承箱、螺旋輸送機(jī)減速箱、主油箱、拼裝機(jī)油箱、同步注漿動力箱等部位進(jìn)行油樣采集。主要對油樣的粘度、水份、清潔度、PH值等四項(xiàng)主要指標(biāo)進(jìn)行檢測，這四個指標(biāo)任一指標(biāo)不合格均需更換新油。

（4）電氣系統(tǒng)維修

電氣系統(tǒng)分為高壓供電系統(tǒng)、低壓配電系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、機(jī)械?壓系統(tǒng)控制系統(tǒng)。電氣系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障，就會導(dǎo)致盾構(gòu)機(jī)整機(jī)不能工作，因此對泡水的電氣元件的處理應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)定要求進(jìn)行檢測和修復(fù)，從而確保盾構(gòu)機(jī)電氣系統(tǒng)可以安全、正常的運(yùn)轉(zhuǎn)和使用。

盾構(gòu)設(shè)備包含的電氣元件數(shù)量和種類眾多，需要全部拆卸，為避免混亂及方便后續(xù)安裝，拆除元器件時必須做好標(biāo)識工作包括元器件標(biāo)識、線號標(biāo)識等。電氣元件清洗作業(yè)安排專人負(fù)責(zé)，須按方案要求的作業(yè)方法、作業(yè)流程進(jìn)行作業(yè)，避免對電氣元件造成二次損害。元器件清洗完成后，統(tǒng)一放入烘烤室內(nèi)進(jìn)行烘干。

①高壓變壓器柜修復(fù)。打開柜門、高壓變壓器、銅排、冷卻風(fēng)扇、溫控儀進(jìn)行清潔工作，宜采用吸塵器、抹布、無水乙醇，忌用空壓機(jī)除塵和回絲擦抹，以免回絲落入高壓變壓器線圈內(nèi)；用酒精將電纜接頭擦拭干凈，并進(jìn)行烘烤，直到接頭內(nèi)干燥無水為止；邀請具有相應(yīng)資質(zhì)的檢測單位對高壓配電柜進(jìn)行檢測，如若不能滿足使用要求，立即進(jìn)行更換，避免影響后期整機(jī)調(diào)試。

②低壓電器系統(tǒng)修復(fù)。主配電柜、電容補(bǔ)償柜、操作室內(nèi)部電氣元件、空壓機(jī)電控系統(tǒng)（操作面板和內(nèi)部元器件），人倉刀盤控制箱、油脂控制箱、管片吊機(jī)控制箱、螺旋機(jī)控制箱、水管卷盤控制箱、皮帶機(jī)控制箱、污水泵控制箱、注漿控制箱、二次注漿控制箱內(nèi)部，所有傳感器、低壓電纜線接頭清理烘干檢測，受損無法使用的進(jìn)行更換。

③電機(jī)修復(fù)。整機(jī)41個電機(jī)拆卸后運(yùn)至地面，進(jìn)行拆解，將電機(jī)內(nèi)積水排出，定子和轉(zhuǎn)子分開，用酒精將定子和轉(zhuǎn)子上的污漬、灰塵清理干凈，再初步檢測線圈有無破損、短路情況，有損壞的立即委外維修。之后放入烘箱內(nèi)進(jìn)行烘干。

烘烤完畢后，用搖表進(jìn)行檢測，相間及對地阻值要達(dá)到500MΩ以上為合格，烘烤檢測完畢的電機(jī)要及時進(jìn)行裝配，避免潮氣再次浸入。

④土倉壓力傳感器的維修。拆卸所有的土壓力傳感器，做好標(biāo)記，并連同安裝螺栓清理防銹處理；拆卸過程中應(yīng)注意保護(hù)傳感器的防水密封圈，檢查傳感器電氣元件腔體內(nèi)的密封狀況；進(jìn)行土壓力傳感器的性能測試，測試后的土壓力傳感器如超出檢測標(biāo)準(zhǔn)值，則應(yīng)進(jìn)行校驗(yàn)調(diào)整，調(diào)整后的傳感器如還不能達(dá)到檢測標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)禁止再次使用；安裝土壓力傳感器應(yīng)注意傳感器的端頭密封，并將傳感器周身和安裝螺栓涂適量的黃油或者防銹油脂以便日后維護(hù)便于拆卸。

⑤電磁閥線圈插頭，壓力傳感器插頭，溫度傳感器插頭的拆卸檢查，主要檢查連接端子有無松動，氧化腐蝕情況，如果氧化腐蝕嚴(yán)重時，應(yīng)更換新的連接端子，清潔連接端子的污垢，完成后用電氣密封膠或硅膠密封處理，防止水分進(jìn)入插頭內(nèi)部，連接端子再次氧化腐蝕，并緊固安裝螺絲。

4.結(jié)論

本臺盾構(gòu)機(jī)整機(jī)被水淹后，由于采取合理的應(yīng)急措施措施，24小時內(nèi)完成積水抽排工作，及時進(jìn)行了清理和烘干，有效減少了元器件的受損程度。采用一系列切實(shí)可行的修復(fù)工藝，僅45天時間就完成盾構(gòu)機(jī)修復(fù)工作，期間地面沉降和盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)均在規(guī)范要求范圍內(nèi)。

本文中對搶險(xiǎn)應(yīng)急處置措施、盾構(gòu)修復(fù)技術(shù)方法和新工藝的探索與實(shí)踐，不但在修復(fù)期間形成了強(qiáng)有力的修理能力，同時縮短了修復(fù)工期，大大降低了修復(fù)成本，而且在后續(xù)施工中，盾構(gòu)設(shè)備的功能和性能得以連續(xù)的發(fā)揮，為Z終隧道的貫通，提供了可靠的設(shè)備保障。

通過本次盾構(gòu)機(jī)泡水后搶險(xiǎn)、修復(fù)工作的總結(jié)為今后類似問題的處理有一定借鑒參考意義。

參考文獻(xiàn)：中國知網(wǎng)

來源：《科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新》2020年

（特別說明：版權(quán)歸原作者或機(jī)構(gòu)所有）