土压平衡盾构机常见故障案例分析与处理

接触盾构机半年多了，对盾构机常见的问题有了一定的认识和体会，总结下以供参考学习！1 盾构机身滚动问题盾构机身滚动是由于刀盘切削开挖面土体产生的扭矩大于盾构机壳体与隧道洞壁之间的摩擦力矩而产生的。

在两地层分界面掘进时，由于岩性差别太大且岩层稳定性较好，此时扭矩很大，而盾构机壳体与洞壁之间只有部分产生摩擦力，当摩擦力矩无法平衡刀盘切削土体产生的扭矩时将引起盾构机身的滚动，过大的滚动会影响管片的拼装，也会引起隧道轴线的偏斜。

一般情况下，当滚动偏差超过0.5°时，应及时采用以下方法进行纠正。

1）针对性地加注泡沫减小刀盘扭矩。

2）及时注浆，确保注浆量，采用活性浆液等措施增大盾构周边摩擦力。

3）改变刀盘旋转方向，放慢推进速度。

2 泥饼问题盾构机穿越粘性土层时，由于刀盘面需维持较高的压力，而且温度一般也很高。

这样粘性土在高温、高压作用下易压实固结产生泥饼，特别是在刀盘的中心部位。

当产生泥饼时，掘进速度急剧下降，刀盘扭矩也会上升，大大降低开挖效率，甚至无法掘进。

施工中主要采取下列措施。

1）在到达这种地层之前把刀盘上的部分滚刀换成刮刀，增大刀盘的开口率。

2）适量增加泡沫的注入量，减小碴土的黏附性，降低泥饼产生的几率。

3）刀盘背面和土仓压力隔板上设搅拌棒，以加强搅拌强度和范围，并通过土仓隔板上搅拌棒的泡沫孔向土仓中注射泡沫，改善渣土和易性，增大渣土流动性。

4）必要时螺旋输送机内也要加入泡沫，以增加碴土的流动性，利于碴土的排出。

5）采用2/3仓土加气压模式掘进。

6）一旦产生泥饼，可空转刀盘使泥饼在离心力的作用下脱落。

确保开挖面稳定的情况下也可采用人工进仓清除。

3 螺旋输送机喷涌问题当基岩裂隙水发育时，隔水层厚度不一致且常缺失。

在这种地层中，如果盾构机没有连续掘进或掘进间歇，以及同步注浆不密实形成流水通道，水压较大，土质不良，进入土仓的渣土不具有一定的塑性（粘土矿物质含量少，密水性差），那么承压水与无塑性渣土容易形成螺旋输送器喷涌。

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。

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。

城市建筑工程近年来随着国内盾构机生产及施工水平的不断提高，盾构法施工在国内隧道工程施工中得到了越来越广泛的应用。

虽然国内盾构法施工技术已基本成熟但是施工中大大小小的事故还是频繁发生，其主要原因之一便是行业发展太快，相关技术管理人员储备不足，部分技术管理人员对盾构法施工经验不足，对盾构法施工原理掌握不够，遇到突发事件处理不当；针对这种情况本文就土压平衡盾构机施工中常见突发事件的形成原因及处理方法加以探讨和总结，希望能为部分同仁提供一定的帮助。

一、土压平衡盾构机几种常见突发情况及原因分析1.刀盘不转。

a、刀具损坏、脱落，造成扭矩突然增大，当大于其安全扭矩时，刀盘停止旋转，再次启动困难。

b、盾构掘进结束后，立即停止刀盘旋转，停机扭矩过大。

c、掌子面的突然坍塌或失稳造成刀盘被卡住。

d、渣土改良不好。

e掘进复合地层刀盘贯入度过大，导致刀具被地层卡住。

f止浆板损坏注浆浆液逆流到掌子面，或地层加固浆液进入掌子面，盾构停机时间较长时浆液凝固把刀盘裹住。

g 遇到孤石、异物或建（构）筑物被卡。

h急停按钮被按下或设备故障。

2.盾体卡死。

a、刀具、刀盘磨损严重，开挖直径不足。

b、地层中异物挤压卡住盾体。

c、转弯时盾体与地层干涉。

d、盾尾间隙未控制好，盾尾与管片干涉。

e、盾构长时间停机，盾体被注浆浆液或地层加固浆液包裹。

3.主轴承密封损坏。

a、设计不合理、制造过程存在缺陷。

b、盘、土仓结泥饼后土仓温度持续居高不下。

c、地层中存在坚硬的异物，异物进入土仓造成轴承部位损坏。

d、盾构机操作人员没有掌握渣土改良效果，没有实时观测土仓和渣土温度。

e、设备运转过程中没有及时足量的注入油脂或油脂质量不达标，杂物进入密封。

f、冷却水循环未起效果，密封温度长期过高。

4.盾尾密封失效。

a、盾尾密封设计不合理、自身质量或安装质量存在缺陷，始发前手涂油脂质量不达标。

b、盾尾油脂质量不达标、注入量不足、注入方法不合理。

c、区间距离过长密封磨损、疲劳损坏。

土压平衡盾构施工中常见的问题及措施一、土压平衡盾构施工常见问题1.1盾构机身产生的滚动问题对于盾构机身所产生的滚动问题来说，主要是因刀盘切削开挖面土体引发的扭矩比盾构机壳体和隧道洞壁间的摩擦力矩大而诱发。

基于两地层分界面掘进工作过程中，因岩性差异很大，同时岩层稳定性比较好，如果扭矩偏高，但盾构机壳体和洞壁只有部分产生摩擦力，在摩擦力矩难以对刀盘切削土体形成的扭矩进行有效平衡时，便会导致盾构机身产生滚动问题。

值得注意的是，当滚动呈现大幅度状况时，会对管片拼装产生影响，并且也会导致隧道轴线发生偏斜的状况。

1.2泥饼问题当盾构机穿越粘性土层的情况下，因刀盘面需要维持比较高的压力，同时温度通常偏高，基于此条件下，受到高温、高压的影响，容易导致粘土压实固结，进而形成泥饼，尤其是基于刀盘中心位置，形成泥饼的几率颇高。

在形成泥饼的情况下，掘进速度会快速降低，同时刀盘扭矩也会升高，这样会使开挖的效率大幅度下降，严重情况下引发无法继续掘进的情况，严重影响施工进度。

1.3螺旋输送机产生的喷涌问题基于基岩裂隙水发育的条件下，隔水层厚度差异，同时经常出现缺失的情况，便易发生喷涌问题。

并且，倘若面对此类地层，在盾构机未能持续掘进，或掘进间歇的情况下，又或者同步注浆不够密实，导致流水通道形成，水压偏高，土质较差，置入土仓当中的渣土缺乏塑性，便会导致承压水和无塑性渣土之间发生螺旋输送器喷涌问题。

1.4地表沉降问题在土仓内压力不足的情况下，同时和外界水土压力处于不平衡条件下，容易导致盾构刀盘面前方土层发生坍塌事故，进而使地表沉降问题诱发。

并且当管片脱出盾尾之后，管片和地层之间存在一环形成建筑空间，若软岩地层当中未能及时做好同步注浆填充工作，则拱顶围岩易发生变形，进而导致地表出现沉降速率过大或过量沉降情况。

二、土压平衡盾构施工常见问题相关解决措施分析2.1盾构机身滚动问题的解决措施针对上述提到的盾构机身所产生的滚动问题，需采取的纠正措施为：一方面，加注适量的泡沫，使刀盘扭矩减小；另一方面，采取及时注浆处理措施，保证注浆量充分，并使用活性浆液使盾构周边摩擦力得到有效增大。

一次典型盾构机受困情形分析与处置案例发布时间：2021-01-12T15:32:32.333Z 来源：《城镇建设》2020年30期作者：王永喜张雄景旭博郝亚雄[导读] 盾构施工由于施工工艺的特殊性，在施工过程中，由于对风险认识不到位，管理不到位，经常发生交接密封损坏王永喜张雄景旭博郝亚雄中铁七局集团第三工程有限公司陕西西安 710016关键词：盾构机受困分析与处置前言盾构施工由于施工工艺的特殊性，在施工过程中，由于对风险认识不到位，管理不到位，经常发生交接密封损坏，甚至发生盾尾变形造成盾构机被困的情况，造成盾构无法正常推进施工，处理时间长，这不仅对周边环境造成较大风险，更可能对完成施工进度及工期节点目标造成严重影响。

作者结合一次典型的盾构机密封损坏、盾尾变形，导致盾构被困事件，通过采取合适的措施顺利脱困的实例，对处置过程进行分析总结，希望对类似问题能起到借鉴作用。

一、工程概况以盾构机情况杭州地铁3号线某盾构区间，长度1600m，隧道埋深9~17m，纵向坡度2.5%，管片外径6200mm，根据地勘资料显示，隧道穿越地层主要为5-2强风化泥岩、5-3中风化泥岩，节理裂隙较为发育，岩芯多呈短柱状、碎块状，局部含强风化夹层。

周围河水较多，地下水位高，在地层中含水量较大。

盾构机采用6440mm复合型土压平衡盾构掘进施工，驱动形式为电驱，铰接形式为被动铰接。

盾构机是由管片6000mm盾构扩径改造而成，盾体、盾尾均为新制结构，盾尾钢筒结构钢板厚度为25mm，盾尾密封由原来单型橡胶密封改为橡胶密封外加一道紧急气囊密封组合而成。

二、盾尾密封损坏与处置1、发生盾尾密封断裂盾构区间左线盾构机于2020年4月14日始发，至6月24日出现问题停机处理时，掘进至318环。

当时在6月14日晚班掘进至256环时，忽然发现盾尾密封区域7点位橡胶密封出现10cm长的断裂，并明显已经从原来的安装区域内翻到外面，发生渗漏水情况，漏水形状为相当于直径30mm管道粗的一股水，现场立即采取外部注密封油脂进行封堵，但达不到密封止水效果，开启紧急气囊后也不能有效止水堵漏，已严重影响掘进，研究后于6月24日317环处停机进行处理，制定了处置方案。

复合式土压平衡盾构机常见故障分析及处理办法【摘要】盾构机在隧道施工中运用广泛，其安全、高效、经济、环保的优点非常显著，因此，盾构机在隧道施工中的扮演着非常重要的角色。

本文主要研究了复合式土压平衡盾构机常见的故障，并提出了相应的解决办法。

【关键词】复合式土压平衡盾构机；常见故障；分析引言随着我国城市地铁建设的快速发展，盾构工法凭借其对地面、地下环境影响小、掘进速度快、地表沉降小等优势，成为目前城市地铁区间建设和隧道施工的主要施工工法。

复合式盾构机得到了非常广泛的运用，然而，在复合式盾构机得施工使用过程中，常常会出现各种故障，严重影响了盾构机的使用效率，拖慢工程的施工进度，甚至在一定程度上影响了施工质量。

因此，对复合式盾构机常见故障进行分析及处理的现实意义重大。

复合式盾构机的工作原理如下：通过旋转的刀盘切削前方的土层，油缸推进刀盘实现掘进，同时使土体从刀盘开口处进入并充满土仓，在油缸的推力下仓内土体保持一定的压力用来平衡前方的土压力和水压力，通过添加外加剂并搅拌土体使其具有适宜的流动性和不透水性，然后在基本保持土压平衡的条件下，从螺旋输送机排除土体。

成洞后由管片拼装机拼管片来支撑洞体，同时对盾尾与洞体的缝隙注浆填充，最后实现设计的线路和其结构尺寸要求。

一、复合式土压平衡盾构机常见故障分析盾构施工中往往遇到各种复杂的地层，变化性比较大。

由于地质条件的复杂性．决定了盾构机刀盘的配置及刀具的选用将非常关键．刀具的配置和选用直接影响到刀具使用的寿命，盾构机刀具配置、维修和管理是盾构施工设备管理的重要内容。

在复合式土压平衡盾构机的施工使用过程中，作为盾构机主要部件的刀盘最容易出现各种故障，以下详细分析：1.1刀盘常见故障及原因分析盾构机的刀盘根据地层的差异，分为三类：软岩刀盘、硬岩刀盘和复合刀盘。

软岩刀盘适用于未固结成岩的软土地层和某些全风化或强风化的软岩地层，硬岩刀盘适用于硬岩地层，复合型刀盘适应的大部分地层往往有软岩也有硬岩、一段软一段硬，或上软下硬、密实胶结卵石土等软硬不匀的地层。

盾构机常见故障分析及预防措施发布时间：2021-01-12T11:24:41.177Z 来源：《基层建设》2020年第25期作者：陈时光高金凤[导读] 摘要：随着城市地铁的飞速发展，盾构机作为一种高效掘进机械在地铁建设中得到广泛的应用，盾构机构越来越受到人们的重视，了解盾构机的常见故障有利于在施工中及时处理盾构故障，确保盾构保质保量完成掘进任务。

中建八局轨道交通建设有限公司江苏南京 211100摘要：随着城市地铁的飞速发展，盾构机作为一种高效掘进机械在地铁建设中得到广泛的应用，盾构机构越来越受到人们的重视，了解盾构机的常见故障有利于在施工中及时处理盾构故障，确保盾构保质保量完成掘进任务。

本文针对土压平衡盾构机常见的故障问题进行分析，并提出了相应的预防措施，确保盾构在实际施工中顺利推进。

关键词：盾构机，故障分析，预防措施，土压平衡1、引言对于盾构机的种类而言，虽然后构机的种类非常之多，但是其工作原理基本相通。

在实际施工的过程之中，对盾构机的合理使用以及维护措施，可以有效且充分的发挥其所有的优势，以此提高整个工程的效率，并为推进整个地下挖掘工程的不断发展奠定良好的基础。

因此分析及预防盾构施工常见故障，针对问题做出相应的处理措施，这样才能保证盾构施工顺利进行。

2、盾构机常见故障分析及预防措施2.1 盾构刀盘轴承失效（1）现象及原因分析盾构刀盘轴承失效，刀盘无法转动，盾构失去切削功能无法推进。

原因如下：盾构刀盘轴承密封失效，砂土等杂质进入轴承内，使轴承卡死。

滚柱无法在滚道内滚动，轴承损坏；封腔的润滑油脂压力小于开挖面平衡压力，易引起盾构正面的泥土或地下水夹着杂质进入轴承，使轴承磨损，间隙增大，从而导致保持架受外力破坏而使滚柱散乱，轴承无法转动而损坏；轴承的润滑状态不好，使轴承磨损严重，进而损坏。

（2）预防措施设计密封性能好、强度高的土砂密封，保护轴承不受外界杂质的侵害；密封腔内的润滑油脂压力设定要略高于开挖面平衡压力，并经常检查油脂压力；经常检查轴承的润滑情况，对轴承的润滑油定期取样检查。

浅谈国产土压平衡盾构机常见故障及处理措施摘要：结合郑州地铁2号线航海东路站～长江路站区间盾构现场实例，汇总了国产土压平衡盾构在施工中常见故障及处理办法，以供今后在盾构施工方面参考。

关键词：国产盾构土压平衡常见故障故障处理前言：目前盾构法施工具有机械化、自动化程度高、施工速度快、对地面及周围环境影响小等优点，在隧道和地下工程尤其是城市地铁工程中得到越来越广泛的应用。

由于其机械化、自动化程度高，科技含量高，对设备维修保养提出了更高的要求。

因此，如何快速处理盾构机故障，及时恢复盾构掘进，加快施工进度，提高生产效益，取得良好的经济效益，对企业的发展意义重大。

本论文结合中铁装备制造有限公司生产的盾构设计所适应的地层确定为：粉土、粉质粘土、粉沙等地层。

刀盘为辐条结构配薄型面板和软岩刀具。

盾构的主要部件如主轴承及密封、小齿轮、减速器、主要液压部件、同步注浆泵、油脂泵、泡沫泵、齿轮油泵、数据采集及PLC控制系统、激光导向系统、低压电气元件等均采用欧美进口件。

国产主要通用部件采用合资产品。

主机通用材料为Q345B，后配套通用材料为Q235B。

刀盘及螺旋机耐磨材料分别为耐磨复合钢板及硬质耐磨焊材。

1 HBW脉冲计数低于设定值刀盘驱动第一道迷宫密封就使用HBW油脂密封。

油脂直接用气动油脂泵从拖车的油脂桶里输送到注脂点。

HBW脉冲计数次数在机器调试时已设定，如果HBW泵工作时脉冲计数低于设定值，刀盘将不能启动。

在正常掘进过程中经常出现HBW系统出现报警信息。

操作人员应及时排除故障防止损坏主驱。

处理措施：首先确定HBW脉冲计数是否为调试时设定值，如有变动，维保人员及时调整。

如果没有变动，要观察HBW气动油脂泵是否工作正常，如有严重漏气现场，更换泵头密封。

其次观察进气压力是否过低而导致泵动作缓慢，及时调整进气压力一般为3~5bar；同时要检测气动泵出口压力是否正常，如果压力过大证明管路已堵塞，采用逐段排除的方法疏通管路；最后检查中盾部位HBW分配马达是否正常工作，检查有没有堵塞和内部磨损，如有堵塞用柴油清洗干净，马达分配器磨损后要及时更换。