盾构管片拼装机原理及故障诊断与预防

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。

盾构施工中常见问题分析及防治措施盾构施工过程中，管片上浮、管片错台、管片渗水三类问题是严重影响成型管片的质量与美观。

本文结合施工过程中，对管片错台、管片上浮、管片渗水产生原因加以分析，并提出相应防治措施，以提高盾构隧道的使用效果和延长隧道使用寿命。

一、管片上浮管片上浮是指管片脱离盾尾后,在受到集中应力后产生向上运动的现象。

《规范》规定盾构掘进中线平面位置和高程允许偏差为±50mm。

管片拼装偏差控制为±50mm。

隧道建成后，中线允许偏差为高程和平面为±100mm，且衬砌结构不得侵入建筑限界。

由此推算管片上浮允许值与盾构姿态、管片姿态密切相关，因此均应限制在±30mm 以内才能保证不侵限，并使管片外侧得到均匀的注浆回填。

1、上浮的原因及分析结合在合肥轨道交通一号线望湖城至葛大店盾构区间的施工经验，可从以下四个方面来分析管片上浮的原因。

（1）同步注浆不饱满，从而存在上浮空间盾构区间圆形隧道（管片）外径6.0m，内径5.4m，管片厚度300mm，管片宽度1.5m，分块数为6块（管片由一块封顶块、两块邻接块、三块标准块构成）。

盾构机与管片之间存在着150㎜的建筑空隙，如果同步注浆不饱满，使管片外侧与土层之间的间隙没有及时有效地充填，就必然出现管片上浮的空间。

1其次，在同步注浆不饱满时，地层土软硬不同，产生的管片上浮情况也不同。

一般情况下，软地层不容易上浮，而硬地层却有空间导致管片上浮。

这是因为在掘进过程中，对于软地层，上部松软地层土的自稳性差，会因为自重、存在空隙而有相对的下沉，从而使因注浆不饱满造成的管片和土层之间的剩余空隙基本消失。

硬地层由于自稳能力强，完整性好，能很好的控制自身沉降。

使管片有足够的上浮空间和时间，且地层越硬，管片上浮的情况越严重。

（2）过量超挖盾构机在掘进过程中的隧道轴线与理论轴线有一定的差值，在掘进过程中时时在调整盾构机的姿态，盾构机走的线形是“蛇形”。

盾构机械运行过程中的故障诊断与预防在盾构机械运行过程中，故障诊断与预防是至关重要的。

故障可能导致盾构机的停工，延误工期，并带来巨大的经济损失。

因此，及时发现和解决故障，并做好预防工作是非常必要的。

首先，我们需要了解盾构机械的基本原理和工作过程。

盾构机运行过程中主要分为推进和掘进两个阶段。

在推进阶段，盾构机利用推进缸、盾构脚以及液压油缸等装置，将盾构壳体向前推进。

在掘进阶段，盾构机利用刀盘、主推进缸和弯道装置等部件，对岩土进行切割和掘进。

针对盾构机械运行过程中可能出现的故障，我们可以采取以下措施进行故障诊断与预防。

一、故障诊断：1. 定期检查和维护：定期检查盾构机各个部件的磨损情况，如刀盘、主推进缸等，及时更换磨损严重的部件，以避免故障的发生。

同时，还需要定期检查液压系统、电气系统等，确保其正常运行。

2. 监测仪器的应用：安装合适的监测仪器，如振动传感器、温度传感器等，实时监测盾构机的运行状态，及时发现异常信号，并进行故障诊断。

3. 故障记录与分析：定期记录盾构机的故障情况，收集和分析数据，找出故障的规律和原因，制定相应的解决方案。

4. 引入智能化技术：结合人工智能和大数据分析技术，开发智能故障诊断系统，实现对盾构机械运行过程的实时监测与分析，提高故障诊断的准确性和效率。

二、故障预防：1. 设备质量控制：选择优质的盾构机设备，并加强对供应商的质量控制，确保设备的可靠性和稳定性。

2. 健全安全管理机制：建立健全的安全管理制度，对盾构机的操作人员进行专业培训，提高他们的技能和安全意识，减少操作错误带来的故障。

3. 加强维护保养：定期对盾构机进行维护保养，清洁液压系统、检查电气连接、调整传动装置等，保证盾构机的正常运行。

4. 加强通信和协作：不同岗位的工作人员需要密切协作，建立良好的沟通机制，及时沟通和解决问题，避免故障的发生。

5. 定期培训和学习：及时了解新技术和新方法，定期组织培训和学习，提高团队成员的技术水平和专业知识，为故障预防提供支持。

油箱2号台车到总泄露油管1号台车旋转架行走架链条件包括两个拼装机的斜盘式轴向柱塞旋转马达18、两个拼装机前后行走油缸17，两个拼装机伸缩油缸16，一个管片抓紧油缸15，一个拼装头倾斜油缸14和一个拼装头转动油缸13。

操作手通过拼装控制器发出操作指令，盾构机S7-PLC自动控制系统接收到操作指令后，运行SIMATIC Manager程序，如果要完成动作的所有必要条件都能满足，S7-PLC自动控制系统就向相应的执行元件电磁阀供电，电磁阀动作后，压力油就会驱动相应的执行元件完成操作手想要完成的动作；如果一个以上的必要条件不满足，控制系统就不会向相应的执行元件逆时针方向旋转为例），用来找出故障出现时不能满足的拼装机旋转的必要条件。

FB16是程序中控制拼装机运行的功能模块，Network13是该模块中控制拼装机逆时针方向旋转的程序段，其程序逻辑流程图如图3。

DB40.DBD324 拼装机的当前位置角度DB40.DBD328 取自OB35的拼装机的当前位置角度E42.6 拼装机逆时针方向旋转输入信号E42.4 拼装操纵器旋转和行走按钮解锁信号M121.5 拼装机逆时针方向旋转操纵器条件解锁T123 延时断开S5定时器DB40.DBD80 拼装机逆时针方向旋转角度最大限定值200度M121.0 拼装机旋转限制条件解锁A25.6 拼装机逆时针方向旋转控制信号输出图中“E42.6—”是一个“常开接点”，如果条件E42.6能够满足，就可以向下一个逻辑单元输出信号；如果条件E42.6不能够满足，就不能向下一个逻辑单元输出信号。

包含“CMP<>R”和“CMP<R”的方框是浮点数比较逻辑盒，该类型的逻辑盒按所选定的比较类型将IN1和IN2进行比较，如果比较为真，该逻辑盒就向下一级逻辑单元输出信号，反之就不会向下一级逻辑单元输出信号。

包含“&”的方框是一个“与”逻辑盒，当“与”逻辑盒左边的条件都能够满足时（即都向“与”逻辑盒输出信号），“与”逻辑盒就向下一级逻辑单元输出信号，反之如果“与”逻辑盒左边有一个以上的条件不能满足，就不会向下一级逻辑单元输出信号。

盾构施工过程质量通病原因及预防一、引言盾构施工是现代化隧道掘进方法之一，具有高效、快速、安全等优势。

然而，在实际施工过程中，常常会出现一些质量问题，影响施工进度和工程质量。

本文将针对盾构施工过程中常见的质量通病，分析其原因，并提出相应的预防措施。

二、质量通病及原因分析1. 土层塌方原因分析：土层塌方是盾构施工过程中常见的质量问题之一。

主要原因包括：- 地质勘察不准确：对地质条件的了解不足，未能准确预测土层的稳定性。

- 施工参数设置不当：施工过程中，盾构机的推力、刀盘转速等参数设置不合理，导致土层塌方。

- 施工操作不规范：施工人员对盾构机的操作不熟练，未能掌握正确的施工技术，导致土层塌方。

预防措施：- 加强地质勘察：在盾构施工前，进行详细的地质勘察，准确评估土层的稳定性，为施工提供可靠的地质数据。

- 合理设置施工参数：根据地质条件和盾构机的性能特点，合理设置推力、刀盘转速等施工参数，确保施工的稳定性和安全性。

- 加强施工人员培训：对施工人员进行系统培训，提高其盾构机操作技术，确保施工操作规范、准确。

2. 盾构机故障原因分析：盾构机故障是影响施工进度和质量的重要因素。

常见原因包括：- 设备老化：盾构机长时间使用，设备老化，导致故障频发。

- 设备维护不当：对盾构机的维护保养不到位，未能及时发现和解决潜在问题。

- 配件质量问题：盾构机配件质量不过关，容易出现故障。

预防措施：- 定期检修维护：对盾构机进行定期检修和维护，及时更换老化的零部件，确保设备的正常运行。

- 严格配件质量控制：选择优质的盾构机配件供应商，确保配件质量过关，减少故障发生的可能性。

- 建立完善的维修保养制度：制定维修保养计划，明确责任人和时间节点，确保设备的长期稳定运行。

3. 土层沉降原因分析：土层沉降是盾构施工过程中常见的质量问题之一。

主要原因包括：- 施工参数设置不当：盾构施工过程中，推力、刀盘转速等参数设置不合理，导致土层沉降。

- 土层变形过大：由于地下水位变化、地质构造变动等原因，土层发生较大变形，导致沉降。

盾构机管片拼装机系统故障分析与防治【摘要】本文总结了盾构机管片拼装机系统漏油、旋转抖动、抓紧头无法抓紧等常见故障的原因与防治措施。

【关键词】盾构机；管片拼装机系统；故障；防治引言盾构机作为集机械、液压、电气与自动化控制于一体的综合性大型施工机械，以其优质、高速、安全的优势在地铁隧道施工与穿山隧道施工中被广泛应用。

因此研究分析盾构机管片拼装机系统的故障原因，总结防治措施，显得非常重要。

1、管片拼装机液压系统泄漏1.1 故障现象管片拼装机系统液压系统的泄漏，是管片拼装机系统最常见的液压故障。

可分为外泄与内泄两种。

它直接影响到管片拼装机系统的正常运行及正常的施工进度。

1.2 故障原因1）管路接头质量差，密封不严，造成漏油；2）管路接头因液压管路长时间震动而松动，造成漏油；3）管路接头处密封圈的质量差，过早老化，使密封失效，造成漏油；4）油温过高而使液压油的粘度变小、造成漏油；5）系统压力持续增高，使密封损坏失效，造成漏油；6）系统的回油背压高，使不受压力的回油管路产生泄漏；7）处于压力油路中的换向阀、阀块、升降油缸等内部泄漏严重；8）各种阀块与元器件结合表面漏油；9）硬管卡套质量不好，无法可靠密封造成漏油。

1.3 预防措施1）选用粘度合适的液压油，保证良好的粘温性能；2）定期检查泵、阀、油缸等元器件中运动部位的配合间隙，保证间隙适当；3）定期更换密封圈；4）硬管卡套安装完成后进行耐压试验；5）安装各种管路接头时，一定要使紧固螺母与接头上的螺纹配合恰当；特别是第一次安装时，要去掉毛刺，否则，带毛刺硬性拧紧，会把螺纹挤坏，留下后患。

装接头时，可先用手拧紧使密封面接触，手拧不动时，表示密封面已经接触上，再用扳手拧紧；6）按设计正确选择o型密封圈，o型密封圈规格很多，而且相邻尺寸的直径差别不大，凭目力较难分辨，但因为密封圈压缩率对密封效果有很大影响，固需要正确选择o型密封圈；7）u、v、y型等有方向性的密封圈，安装时要注意方向，不要装反；8）使用冷却系统，使油温保持在设计要求的工作温度内；9）保证系统压力小于180bar，避免系统长期在较高压力下工作；10）各种液压阀块装配前清理干净，有密封要求的平面加工尺寸应严格控制，阀块配合面密封圈应完全按设计要求选用；11）增大回油管路的管径，减少回油管路的弯头数量，使回油畅通；12）阀块、元器件等安装位置要合理。

盾构管片拼装机原理及结构分析1.盾构管片拼装机简介管片拼装机，又称举重臂，是一种设置在盾尾部位、可以迅速把管片拼装成确定形式的起重机械。

开挖后的隧道需要用洞外预制好的钢筋混凝土管片进行永久性支护，管片拼装机的作用就是将管片快速准确地安装到刚开挖的隧道表面，以支护隧道表面、防止地下水土的渗透和地表沉降，管片承担着盾构前进的推进反力。

盾构管片拼装机是一种典型的复杂机电液产品，是盾构成套装备系统的关键子系统之一（见图1），管片拼装机的功能直接影响到管片拼装质量和隧道施工的效率。

图 1盾构机上的管片拼装机2.盾构管片拼装机工作原理：管片拼装机将自动输片装置输送来的管片夹持锁紧，升降油缸提升管片，平移机构将提起的管片移到拼装的横断面位置，回转机构将该管片旋转到管片安装的径向位置，完成管片在隧道中的初步定位；再用偏转油缸、仰俯油缸和举升油缸的不同步伸缩微调定位，使待装管片的螺栓孔与前一环、前一片管片的螺栓孔同时对齐，当一环管片（一环管片衬砌通常由 6～ 11 块管片按一定顺序拼砌而成）安装完成后，用螺栓将环向及轴向相邻的管片按一定的力矩进行联接，完成管片的拼装（其示意图如图2）。

图 2 管片拼装过程示意图整个过程完全自动化，管片拼装机在空间内能完成 6 个自由度的无干涉运动：纵向直线运动 (沿隧道轴线 )、径向直线运动(隧道断面方向)、圆周方向回转运动(绕隧道轴线 )及绕坐标系的三个姿态微调整转动（其示意图如图3），6 个自由度分别由电液比例多路阀通过液压马达和液压缸来实现。

管片拼装机在实际施工中，一般按以下顺序拼装管片：供给管片→夹持锁紧管片→提升管片→初定位管片→微调管片→螺栓连接。

图 3 管片拼装机六自由度示意图3.盾构管片拼装机的结构管片拼装机通常的型式有盘式和中心环式。

盘式拼装机一般以挡拖轮定位，中心环式一般以回转支承定位，由于中心环式具有定位精度高、结构相对简单等特点，主要用于中大型隧道断面管片安装，是目前主要的结构型式[2] 。

盾构施工中管片损坏的常见原因及预防措施前言随着城市的日益发展和扩大，城市交通拥挤问题也越来越突出。

为缓和交通拥挤的状况，城市交通纷纷向空中和地下发展。

地下铁道具有快速、便利、运输量大、无污染、无噪声及不占用地面空间等优点，正迅速成为缓解交通拥挤的首选方案。

我国的广州、深圳等许多城市也在近几年开始地铁建设。

在地铁隧道施工过程中，经常会发生管片破碎、隧道渗水、漏浆、轴线偏差超标、地面沉降等一系列问题。

管片破损现象是施工中常见的现象。

由于管片破损，不仅会引起隧道渗水、漏浆，而且会影响隧道的使用性能，因此是隧道施工过程中较棘手并且也是必须妥善处理的问题之一。

1 管片破损发生的部位管片破损现象在隧道衬砌的内外两侧均有发生。

衬砌外侧，一般发生在管片与盾构机外壳的接触部位(以拱底块、标准块与邻接块接缝处、封顶块居多)；内侧一般发生在管片的角部（以标准块、邻接块和封顶块居多），管片中部少有发生。

2 管片破损的几种常见原因①搬运和堆放时造成的破损：在搬运、堆放过程中的碰磕，经常导致在碰磕位置处产生小块破裂。

②管片选型不当引起的管片破损。

③管片拼装操作时造成的损坏：油缸撑靴顶在两个相邻的管片上时，由于管片环面之间及相邻两块管片间的接触面达不到理想的平行状态，使得撑靴角部先受力而产生应力集中，导致管片角部破碎。

④盾构机姿态与管片姿态相互关系不一致造成的破损。

⑤推进时管片受力不均匀造成的破损。

⑤同步注浆浆量分布不合理造成的破损。

⑥管片本身质量问题造成的破损。

3 管片损坏的防治措施管片损坏常常是以上一种或几种因素综合作用的结果，经过仔细分析再采取针对性措施进行处理，可以减少管片损坏现象的发生。

3.1搬运堆放时的针对性措施①按要求贴好防水橡胶条、软木衬垫。

②在搬运过程中轻吊慢放，着地时要平稳；堆放时不宜超过3层，并正确摆放垫木。

③选、摆放好垫木，在管片车上管片搁置部位摆放垫木，以起到缓冲作用。

见图1管片堆放布置图。

图1管片堆放布置图3.2管片选型3.2.1管片选型的重要性及考虑因素①管片选型错误会导致以下问题。