TBM在施工过程中存在的问题及改进建议

庞 杰

（中铁二十二局集团轨道工程有限公司，河北 高碑店 074000）

1 设备概述

本项目采用了2台由意大利SELI公司设计中船重工（青岛）轨道交通装备有限公司建造的DSUC6300型TBM用于青岛地铁一号线团岛至青岛站段掘进施工。设备开挖直径6300mm，主要分为主机、连接桥及后配套台车3大部分，设备总长约135m。主机长约13m，主要由刀盘、前盾、伸缩盾、支撑盾及尾盾组成。连接桥及后配套台车为门架式，置于轨道拖曳前行。连接桥分前后两节，用于连接主机及后配套台车。后配套台车数量为十节，用于放置豆砾石吹填设备、变压器、配电柜、液压泵站、水循环系统及皮带输送系统等［1］。

2 设备应用中的典型问题及解决方案

2.1 TBM振动大带来的问题

与应用在软土地层的土压平衡盾构（EPB）和泥水平衡盾构机（SPB）不同，双护盾TBM主要应用在岩石地层，其通过滚刀挤压形式破碎岩石，正常运行时刀盘转速达7-8r/min，因此双护盾TBM运行中振动极大，不仅在设备内振动明显，双护盾TBM上方地表及建筑物内均可感受到细微振动及噪音。

（1）高振动导致设备自身部件损坏。首先长时间振动过大导致结构件金属疲劳加剧，发生断裂情况较多，以本项目2台设备为例，出现了诸如爬梯断裂、风筒支架螺栓断裂、接线端子盒固定螺栓断裂、控制箱门脱落等问题。其次电气设备受震动影响易出现航空插头等连接器松动虚接、接线端子脱落、部件导轨脱槽等情况。对于此类问题只能在加固设备的同时提高巡检频率，及时发现及时处理。

（2）固定部件的螺栓松动脱落，尤其是大螺栓脱落极易发生安全事故。本标右线设备在掘进过程中就出现过辅推油缸固定块螺栓松动脱落，固定块脱落的情况，所幸发现及时未造成设备损坏及人员伤亡。对于此类问题在设备组装时一定要按螺栓规格用扭矩扳手或液压扳手紧固到规定扭矩，并用颜色易于辨识的记号笔或油漆笔做好标记，便于日常检查，同时提高检查频率。

（3）振动加剧了管线的磨损。本标在设备掘进中出现了循环水软管磨破、电气控制线磨破等问题。同时在设备拆机中也发现了许多磨损较为严重但未出现破损的电缆及油水管。双护盾TBM设备管线众多，排布结构紧凑，许多破损导致的故障尤其是电气故障查找困难，需要认真细心一段一段查找，费时费力。因此提前预防是非常重要的措施，在设备装机过程中对于油水管槽、电缆槽等要增加软性材料如橡胶皮等用于减轻振动造成的磨损，同时在排布线管时尽量避免与金属部件接触，无法避免时也应包裹胶皮等材料进行保护。

最后需要考虑施工中面临的居民投诉问题，城市轨道交通建设建设往往位于城市中心，双护盾TBM在掘进中产生的振动及噪声在地表建筑物中仍可以感受到，尤其在夜晚，对周边居民有影响。本标段在夜晚施工中接到大量投诉，很多时候夜班施工不得不暂停。因此在项目初期工期筹划中也应根据自身实际情况将此项因素考虑进去。

2.2 TBM粉尘大带来的问题

双护盾TBM区别于盾构的另1个主要特点是常压掘进，刀盘渣仓与盾体内部相通，因此在掘进过程中产生的粉尘会进入设备及隧道内。并且用于管片外部填缝的豆砾石喷射系统也会产生大量粉尘。隧道内的粉尘不仅对施工人员身体健康有较大的影响，也容易集聚在设备内，缩短一些部件使用寿命。设备自身采用了一套负压除尘系统，送风系统将新风从隧道内铺设的风带经台车风筒输送至一号台车前端，增加一号台车至盾体内局部空气压力，将掘进时产生的灰尘稳定在盾体内；除尘系统进气口位于盾体内，将设备掘进时产生的灰尘经风筒输送至CFT除尘柜过滤。整体使用效果良好，可以除去绝大部分灰尘，但仍会有少量灰尘聚集在隧道及设备内。

以本标为例，经过一段时间运行，电气柜进气口滤网、空压机进气口滤网及其内部均出现大量灰尘，不仅影响设备散热，粉尘进入诸如断路器、接触器、接线端子排内也大大缩短其使用寿命，导致电气故障。此外隧道内的灰尘过大时会影响诸如激光测距传感器、VMT导向设备等光电设备，降低其测量准确性。隧道内湿度较大时，CFT除尘柜滤网也会出现尘土结块等问题，降低设备过滤除尘效果。

针对此类问题，一方面要维护好CFT除尘柜，定期清洗滤网及排除内部累积的尘土，保持除尘设备良好运转。另一方面要定期用压缩空气定期吹扫电气设备进气滤网及设备内部积存的尘土，做好设备密封，不能图方便长时间打开柜门或箱门。同时也要注意定期擦拭维护光电设备的光学分界面，保证其测量精度。

2.3 TBM盾体内的渗水问题

双护盾TBM因其盾体结构特点在面对岩层含水量较大时往往是无能无力的，岩层内的水会沿盾体缝隙流入其内部，在过一些含水量大的地层时盾体内往往如下雨一般，对电气设备影响较大。虽然设计时内部的电气设备防护级别通常都达到IP65，但由于设备振动及自身老化的影响防水能力都有所下降，设备进水短路及锈蚀情况较多。针对此类问题，现场通过采取保鲜膜包裹箱体、传感器件或大面积铺设覆盖防水布等措施，取得了一定效果。

2.4 豆砾石喷射机遇到的问题

豆砾石喷射系统主要用于将豆砾石吹填管片与隧道间的缝隙，采用压缩空气作为主要动力。豆砾石喷射机采用西卡集团的ALIVA 267型豆砾石喷射机并匹配一台110kw的优耐特斯空气压缩机。实际使用中的问题主要出自ALIVA 267型豆砾石喷射机，该机在新机时运行状态良好，喷填效率高，设备运行稳定，可见其技术是相对成熟可靠的。

（1）主要出现在现场后期维护中，由于其为进口设备，配件价格较高，因出于节约成本的目的，在出现密封泄漏之后并未按说明书要求更换整套耐磨板及转轮圆盘，每次均只更换一部分部件。转轮圆盘也并未购买全新原厂件，进行了再加工并重复使用，再加工部件的平整度及精度均较差。因此泄露状况一直出发无法消除，导致喷射效率直线下降，填满一环管片耗时极大，未防止管片下沉，施工中不得不停机等待豆砾石吹填，因此该设备在使用过程中应尽量选用原厂配件并按说明书要求更换，保证施工效率。

（2）出现在喷射原料上，由于所属地区原因，进场的原料只能采购到普通碎石，且其中杂物及尘土较多，使用中不仅隧道内灰尘极大，同时由于杂物掉入转轮内造成保险销损坏，造价极高的转轮报废。因此现场在进料过程中应严格把关，有条件的清洗筛选原料，去除其中的杂物和尘土，也可以在现场加工1个小孔筛网装到机器上。

2.5 皮带输送系统遇到的问题

双护盾TBM采用了3套皮带机系统用于出渣，分别为主机皮带输送系统，长约25m；后配套皮带机输送系统，长约60m；移动式布料皮带机，长约21.6m。前两套系统采取了液压驱动的形式，最后1套系统为变频电机驱动。3套系统采取前后搭接的形式将渣仓内的渣土运送至矿用列车渣斗内。

前2套系统遇到的主要问题是皮带卡死，经现场检查后主要是以下原因造成的。首先是渣土在运输中进入皮带机架内，卡死三联托辊和长直辊，导致阻力增大，主动轮打滑，此问题主要出现在主机皮带输送系统。其次是当渣土含水较大时，尤其是形成大量泥浆时，皮带回程时泥浆经重力作用落至台车架顶部，长时间堆积形成较厚的泥饼，与回程皮带摩擦造成极大阻力，主动轮打滑，此问题在两套系统内均有出现。针对此类问题只能进行定时人工清理，特别是一些空间狭小的地方，同时定期锁紧刮渣板。

移动式布料皮带机的问题首先出现在一旦皮带机行走轨道在台车连接处出现错台，皮带机行走轮便会卡在错台处而无法移动，由于隧道在设计时存在上下坡及转弯等，因此在实际施工中台车连接处错台无法避免，此时只能将其当做固定式皮带机使用。其次该皮带机牵引钢丝绳通过滑轮换向连接到皮带架两端，钢丝绳整体较长，当皮带机前后移动时钢丝绳脱离滑轮情况时有发生。再者其采用的2台滚筒电机单台功率不足以驱动皮带带载运行，在实际施工过程中就出现了1台电机损坏以致此设备只能从整个系统中旁路掉。鉴于以上实际情况，布料皮带机在实际掘进过程中往往当做固定皮带机使用或直接旁路掉改用后配套皮带机直接出渣，并未真正发挥出其灵活高效的特点［2］。

针对以上问题，移动式布料皮带机在设计时应结合隧道上下坡及转弯等实际施工情况改进行进轨道，尽量避免台车连接处错台造成的卡机情况，同时适当增加驱动电机功率冗余以及自动化、智能化程度，从而发挥其灵活高效的特性。

3 结束语

随着我国城市轨道交通行业的发展，双护盾TBM的应用会越来越广泛。本文基于双护盾TBM在青岛地铁一号线施工过程中汲取的经验及教训，总结一些典型问题，供设备制造单位和施工单位借鉴，进而提高双护盾TBM的施工效率。