盾构设备管理及典型故障分析.doc

盾构系统管理与典型故障分析李小岗(中铁隧道集团北京地下直径线项目部 北京西城 100045) 摘 要 : 通过对盾构典型故障的分析,探寻提高盾构完好率的方法,同时通过对盾构设备一系列的科学配套管理,以实现最大限度在整合社会资源,为工程建设服务,最终实现项目管理低投入、高产出的项目目标。关键词: 盾构 故障 诊断 管理 技术1 引言 盾构机的完好率直接影响盾构施工的进度，盾构机故障诊断分析是盾构维护保养不可或缺的重要组成部分，也是盾构施工系统管理的一部分。快速诊断盾构故障、排除故障、恢复掘进是盾构快速施工的必然要求。2 直径线工程及盾构机简介2.1 工程简介北京站到北京西站的直径线是一条双线地下铁路联络线，全长9.151Km，其中隧道长7.23Km，最大埋深41m，是国内第一条在城市繁华区域内采用大直径泥水盾构法施工的工程，连续掘进的距离长达5.175Km，工程批复总投资31.25亿元。盾构区间采用钢筋混凝土管片衬砌，外径11.6m，内径10.5m，环宽1.8m，管片采用六块标准块，两块邻接块，1块K块组成。盾构穿越的地层95.21%为砂卵石地层，盾构区间地质勘探表明地层细沙粒含量极少，0.074mm以下的约占2.4%，10mm以上的含量大于60%，最大砂卵石粒径达到280mm左右，且不排除有大直径孤石的可能。盾构区间覆土厚度为1129m。含水层主要为砂卵石层、圆砾层及砂层，最大渗透系数为1.7410-3m/s，最大水土压力为0.3MPa.砂卵石地层对盾构刀具磨损严重，施工难度大。2.2 盾构机介绍直径线工程采用12.04m气垫式泥水平衡盾构机施工。盾构全长62m，分为刀盘、主机和后配套组成。刀盘采用10台192.5Kw变频电机驱动。泥水循环系统由排浆泵（6台）、进浆泵（3台）、泥水分离设备和泥浆压滤机组成。3 盾构系统管理3.1 盾构管理的一般规定3.1.1盾构施工必须实行专业化管理。关键岗位作业人员（包括盾构操作、管片拼装、注浆、管片吊运、电瓶车司机等）必须经过专业培训，不得随意更换。3.1.2加强施工过程中的掘进压力管理、出碴量管理及注浆管理，严格控制掘进引起的地层沉降，确保周边环境安全；掘进压力应合理制定，掘进过程中的出碴量应以环为单位及时计量并详细记录；同步注浆、二次注浆及二次加强注浆必须有书面记录，每次注浆作业必须由监理签字确认。3.1.3加强盾构机和泥水分离系统设备的日常维修、保养，并规范做好记录；发现故障及时修理，严禁违章操作或带故障工作，确保设备能长期、稳定使用。根据进度和设备状况做好消耗品、设备易损件的统筹计划，并及时配备，保证施工正常有序进行。3.2刀具管理3.2.1盾构施工必须做到有计划换刀，盾构换刀方案（包括换刀位置、换刀方式、安全措施等）应尽量严密周全，必要时经专家论证，报批后实施。3.2.2在每次人员进舱前必须通知项目部，经项目部各部门审核,并报项目经理批准后实施,进舱情况（包括进舱检查的图片资料）随后报项目部。3.2.3每次实际更换刀具的类型、数量及磨损情况必须由监理和业主代表鉴字并现场确认,资料齐全完整。3.3.4对换下的刀具原则上应修复再使用，对不能修复使用的刀具应登记。3.3盾尾密封脂选型与使用3.3.1不同地质使用对产品的要求对盾尾密封脂止水性的要求主要数据是根据地质报告中该地层的渗水率决定的。渗水率高的地区对盾尾密封脂的止水性要求就高，渗水率低的地区，对盾尾密封脂的止水性要求相对较低。（1）粘土粘土地层渗水率不高，用什么盾尾密封脂都在止水性上没什么差异；当地层渗水率很高时，就需要止水效果好的油脂产品。（2）硬岩硬岩地质存在缝隙，渗水率高，但是属于间断性的，当掘进到空隙处时水压会突然增大，对盾尾密封脂的要求就会增加，此时如果尾刷有空洞就容易冲通，出现漏水现象。3.3.2盾尾密封脂l 盾尾密封脂对尾刷的保护是显而易见的，如果劣质的产品在水里浸泡34天后就会出现表面变硬或盾尾密封脂发散的现象。这种现象会对施工造成一定的风险和对设备的损坏，当停工检修时间在2天或2天以上时当盾尾密封脂变硬会对尾刷有腐蚀和损伤；盾尾密封脂在尾刷处需要34天才能置换出去，如果盾尾密封脂发散，出现富水地区或突然水压增大时，止水性就差，可能出现漏水；而且当盾尾密封脂发散时第一道尾刷和第二道尾刷的密封性就减弱或存在空洞，尾刷会长时间浸泡在水中，水会对尾刷造成腐蚀等其他损害。l 盾尾密封脂粘度对尾刷的影响：盾尾密封脂和尾刷共同起到止水作用，当盾尾密封脂粘度过高，盾尾密封脂无法填满尾刷，就会出现空洞，尾刷的部分区域打不进去，长时间下去，空洞容易形成通道：（1）致使水流通过通道直接贯通。（2）尾刷长期浸泡在水中，会对尾刷有腐蚀作用，易损坏。（3）当水压过大时，操作手为了安全就会把注脂压力提高，此时在尾刷部就形成不稳定的压力变化，致使尾刷前后来回变形，尾刷极易折断，致使尾刷损坏。（4）当盾尾密封脂过硬时，每次的注入量会很低，为了提高注入量，在开口处要增加压力，虽然能打入盾尾密封脂，但是对泵活塞上的密封圈造成极大的磨损。（5）盾尾密封脂粘度过低会使单位时间内注脂量增加，会形成不必要的浪费，用量会增加。l 盾尾密封脂的剪切率的要求：盾尾密封脂的抗剪切率小于5%为正常，高于5%时属于不合格。3.3.3选择盾尾密封脂时要注意事项1、盾尾密封脂的基脂：应含有合成基脂。2、纤维的精细度：真正好的纤维不但精细，而且柔韧性好。粗糙的纤维，在长时间使用时不但会堵泵，还会对泵的使用寿命有损耗。3、粘度：粘度的范围是在200250，这样的盾尾密封脂不但泵送性好，而且对尾刷的保护性也好。当粘度高时泵送性就差，尾刷不容易填满，当粘度底时，单位时间内的注入量就高，成本高。4、腐蚀性：盾尾密封脂不能对尾刷有腐蚀性。5、水冲刷性：盾尾密封脂的水冲刷性越好，损耗越小，成本会相对降低。6、环保：盾尾密封脂要对环境没有污染。3.3.4 直径线盾尾密封脂通过对日本松村、抗大特、合东双、加密多油脂进行了对比试验，综合考虑直径线盾构的掘进环境（压力不超过3bar）、经济性、环保要求等诸多因素，最后选择了加密多PT-9916T（泵送型）油脂。其主要参数如下：序号项目指标备注1外观淡黄色带纤维均匀膏状物2稠度220-2503密度251.34燃点2505密封性3.5Mpa无漏水6滴点1707泵送性0.8kg/min(8.8bar)8挥发性(805h)2%9冲失性3%10不溶解物质50%11保油性15% 完成1700m统计表明，本产品的各项性能指标基本满足了直径线施工的需要。3.4 油水分析与故障诊断3.4.1油液监测的意义设备润滑与磨损状态监测（以下简称油液监测）是设备开展润滑管理、设备状态维修的重要基础工作，是提高设备可靠性、保证设备安全运行的重要手段。油液监测技术就是通过对设备在用润滑油的理化性能指标、磨损金属和污染杂质颗粒的定期跟踪监测，及时了解掌握设备的润滑和磨损状态信息，诊断设备磨损故障的类型、部位和原因，为设备维修提供科学依据，指导企业进行设备的状态维修和润滑管理，从而预防设备重大事故发生的发生，降低设备维护费用。跟踪监测设备的磨损状态及其变化趋势，为设备管理人员制定另时停机维修计划、大修维修计划提供科学依据，实现设备的状态维修，既能及时检修处理设备的故障隐患，又能有效地延长设备的大修期，从而获得经济效益。由于开展设备的磨损状态监测，及时发现设备的异常磨损故障隐患，指导设备的状态维修，避免重大恶性设备事故发生，降低设备维修费用。开展定期油液监测，能及时发现消除设备的润滑隐患，实现设备的视情换油，从而通过延长设备的换油周期，节约用油费用来获得经济效益。通过开展基于油液监测的设备状态维修，能有效地提高设备的可靠性，减少设备的事故停机，提高机组的完好率，从而获得更大的经济效益和社会效益。油液监测技术能有效判断机械设备产生磨损故障的原因及部位，并能够及时发现油质劣变原因和污染状态，使设备长期处于良好的润滑状态，减少故障发生概率。盾构设备的故障与磨损有关，而油液监测所获得的状态参数能很好地判断设备的润滑磨损状态。3.4.2油液检测的内容油液监测的目的是控制设备的磨损速率，因此应能涵盖引发异常磨损的所有因素，油液监测技术主要包括三方面的内容：磨损颗粒分析、污染检测与控制和品质监测等。3.4.2.1颗粒磨损分析（1）简单检测法从油底壳、回油管路中取出少许油，涂在手指上，用手指和拇指捻磨。如果感到油中有杂质或像水一样无粘稠感，甚至发涩或有酸味，机油已经变质。如果捻磨后在手指上能见到细小闪亮的金属磨削，则说明发动机存在比较严重的磨损部位，同时也说明油液必须立刻更换。（2）铁谱分析铁谱分析是一种借助磁力将油液中的金属颗粒分离出来，并对这些颗粒进行分析的技术。目前铁谱分析仪主要有两种类型：一种是直读铁谱仪，一种是分析铁谱仪。直读铁谱仪依据颗粒的沉积位置不同，将磨损颗粒大致区分为大颗粒和小颗粒，其读数分别以Dl和Ds表示，但这种区分缺乏严格的物理意义，如果实验数量多，其趋势线可以反映零件磨损的变化。分析铁谱仪主要是借助高倍显微镜来观察磨损颗粒的材料(颜色不同)、尺寸、特征和数量，从而分析零件的磨损状态。分析铁谱也是一种强烈依赖个人经验的技术，结论的正确与否与分析者的个人经验关系极大，这也是这项技术仍在推广之中的原因之一。（3）光谱元素分析光谱元素分析可测量油液中磨损金属、污染元素及添加剂的成分及含量。连续监测可以得出部件摩擦副的磨损趋势及润滑油添加剂的消耗情况。（4）PQ指数PQ 指数可测量油液中铁磁性颗粒的含量，一般与光谱元素分析配合使用，提高故障探率。3.4.2.2 污染检测导致润滑油失效的主要原因是污染。常见的参考指标由颗粒计数、滤膜分析、漆膜倾向指数（VPR）等。常用的控制方法：综合考虑预期使用寿命、使用环境等因素，制定设备的目标污染度等级；选择过滤元件，合理布置过滤系统，实现预期的油液清洁度目标；通过颗粒计数器定期监测污染度等级，并采取对应措施3.4.2.3品质监测润滑油品质监测包括油品理化分析及添加剂使用性能变化趋势监测，以确保润滑油能满足设备的使用要求。常见的指数有色度、粘度、水分、闪点、总酸值、总碱值、不溶物、残碳、倾点、水分离性、泡沫特性、铜片腐蚀、氧化安定性、积碳、FTIR、锥入度、滴点、四球试验等。润滑油的物理稳定性常用粘度来评估。粘度如果超出规定的范围，则加速装备的磨损、流体渗漏、压力下降、控制精度降低等。影响粘度变化的因素有：温度、压力、污染物、设备老化等。润滑油化学稳定性通常采用总酸值（TAN）和总碱值(TBN)来评估。如果TAN、TBN 变化较大，则应更换或补充新油，避免磨损加剧。影响润滑油化学稳定性的因素有：过热、机械应力和污染等。润滑油添加剂用于改变滑油性能以满足使用要求。润滑油在使用过程中，添加剂会逐渐劣变，导致磨损加剧。常用傅立叶变换红外光谱仪（FT-IR）来检测在用油的添加剂变化趋势，指导设备正确选油与换油。3.4.3油样分析3.4.3.1设备磨损机械设备的磨损是不可避免的，其磨损过程一般分为三个阶段，磨合磨损、稳定磨损和剧烈磨损。如果过快或过早出现异常磨损，则应查明原因，及时消除。引发设备出现异常磨损的主要原因如下：（1）零部件本身质量的原因；（2）装配原因；（3）用油不当，如牌号选用不对或在原来的油液中添加了与之不相溶的油液；（4）油液劣变导致品质下降，不能满足设备润滑要求；（5）环境应力或机械应力过大；（6）设备维护不当。常见的油样异常如下：（1）疲劳磨损颗粒油样通过对电机减速箱齿轮油进行取样检验。铁谱分析照片见图1，照片显示油样中含有约200个30m的疲劳磨损颗粒，说明减速箱内可能有机械部件疲劳运转，有局部磨损，设备保养时应及时重点检测、更换，并进一步分析磨损的原因。图1 电机减速箱铁谱分析图 图2 主驱动减速箱铁谱分析图（2）切削颗粒油样(如图2)通过对主驱动减速箱内齿轮油进行取样检验。铁谱分析照片见图2，照片显示油样中有少量正常磨损颗粒、个别35 m的粘着颗粒和个别切削颗粒等。说明构件内部装配质量不可靠，可能有切屑磨损现象发生，对此应立即检修。3.4.3.2其他（1）高温影响润滑油长期处在高温环境中，会氧化失效，出现变黑、变稠的现象。润滑油内部的腐蚀物增加，如发动机工作中形成的酸性物质等。积炭、油泥、漆膜等物质的增加。（2）杂质主要来源于空气中的尘埃、金属磨粒、渗漏物(燃油、水等)、润滑油氧化物以及燃料燃烧产生的物质等。（3）添加剂失效一些润滑油因为其中的添加剂失效或用完而性能下降。例如润滑油中的抗磨剂用完，会使抗磨性下降。（4）粘度指数增进剂失效因为其有机物分子长链断裂，不再具有增粘作用。（5）基础油失效基础油是添加剂的载体，基础油失效则添加剂不会发挥作用。3.5 盾构配套管理3.5.1 配件及库房管理3.5.1.1配件申请流程配件申请必须以使用情况和库存情况为基础进行申请。配件申请分为月度配件申请、紧急配件申请两种类型。l 月度配件申请流程如下：（1）根据当月配件的使用情况，在每月2630日期间，作业班组向设备物资部递交下月零配件申请表。（2）总工程师对零配件申请表进行审核：检查库存、申请数量等信息，确定配件申请是否合理。（3）设物部将审核后的零配件申请表汇总成配件计划，送架子队队长批准后购买发放。l 紧急配件申请流程如下：（1）急用件由作业班组提出急用件零配件申请表，由总工程师审核后，由生产副队长批准后，可直接购买发放。（2）急用件是指影响生产进度的必需件。3.5.1.2仓库管理（1）库管员负责物料出入库的帐目处理、统计、核算工作,保证帐卡相符；及时反映物料库存情况，整理好原始记录,装订成册。（2）负责出入库物料的安全与质量；负责开出的单据办理物料的点货及登记存卡;保证存卡与实物相符，发料及时、准确、保证维修工作的正常进行。（3）物料应有存卡,保证一物一卡,认真填写,不错记不漏记。（4）物料应分区、分类存放，排列要整齐，摆放应上放轻，下放重，中间放经常用的。（5）物料必须妥善保管，防止丢失损坏、锈蚀、霉烂变质、防火防盗，对易燃易爆及容易变质、变形的物料要隔离存放，勤加检查，坚持先进先出的原则。（6）仓管员坚持收发盘点、轮番盘点与全面盘点相结合。收发的物料随时盘点，每月轮番盘点，年终进行全面盘点。（7）仓库物料发现盈亏，仓管员应立即查明原因，及时追回，如无法补救的说明原因，报部门主管开盘盈、盘亏单提交相关部门审批。（8）每月定期对仓库的帐、卡、物与电脑数据是否一致进行检查，对库容库貌、物料摆放及标识进行检查，对物料的保养是否妥善进行检查。（9）检查各种安全和消防措施是否符合安全要求。（10）检查有无呆滞积压物料，同时对查出的问题必须有跟踪、处理落实。（11）所有配件业务单据上要有必要的签名,并整理后存档。3.5.2 “零库存”管理模式3.5.2.1 “零库存”概念 零库存是“只在需要的时候，按需要的量，采采购所需的产品”，也就是追求一种无库存，或库存达到最小的生产系统。零库存是一个物流、生产、库存和计划管理的现代方法，它基于在精确的时间以精确的数量把物料送达指定的地点，以使库存成本最小。零库存可以改进质量和减少浪费，并可从根本上改变传统实施的物流活动。3.5.2.2直径线“零库存”目标 （1） 彻底消除无效劳动和浪费。 （2）库存量最低(零库存) （3）准备时间最短(零准备时间) （4）资金占用率最低 （5）减少零件搬运，搬运量 （6）设备损坏率最低。3.5.2.3 “零库存”所必需的条件（1）充分发挥北京地下直径线地处城市中心区的地域优势，最大限度地整合社会资源。 （2）作好充分的市场调查和协调，最大限度地丰富信息资源，并得到供应商的支持和配合。 （3）设备计划维护保养，“无预见零故障”。 （4）需要高频次的补货。3.5.2.4 直径线工程“零库存”管理的效果（1）最大限度地降低了资金占用。（2）最大限度地节约了管理成本。（3）最大限度在利用了社会资源和北京地域优势。（4）促进了计划管理。（5）最大限度地实现了提高了设备完好率。3.6 工厂化管理盾构施工其本身具有工厂化生产的特点。结合直径线的实际，实施工厂化管理，努力实现组织的有序化、作业的标准化、生产的程序化、管理的目标化、成本的最低化。3.6.1建立健全管理制度，实现组织的有序化项目部制定了直径线员工守则综合管理办法现场物资的管理办法，HSE管理办法，盾构机的管、用、养、修制度员工考核办法、财务管理办法、安全质量管理办法等近20项管理制度，汇编成册，下发到各部门并组织学习，做到有序可控、有章可循。针对隧道施工和掘进设备的实际，我们制定了泥水盾构机管理细则巡回检查制度等10多项制度和管理办法，并组织编写了换刀作业指导书油水检测作业指导书等14种作业指导书。为有序化的组织生产提供了有力保证。3.6.2推行内部承包，狠抓工序衔接，实现生产的程序化盾构施工主要由管片生产、机械设备的维修保养、盾构掘进三大部分组成，其中盾构掘进是整个生产过程的龙头，包括主机的掘进、管片的运输与安装、管线的延伸以及泥水处理系统等施工工序，各工序间相互配合作业才能保证生产的有序化。采取了两个措施：一是推行内部承包责任制，实行“一包两定五挂钩”。“一包”就是包工费；“两定”就是定人员、定任务；“五挂钩”就是与安全、质量、文明施工、成本、综合治理挂钩，每月一考核，严格兑现奖惩。二是实行工序负责制，狠抓工序衔接。上一道工序为下一道工序负责，未达要求，分清责任，严肃处理。通过以上措施，盾构施工实现了生产的程序化，各部分间相互关联形成一条作业流水线。3.6.3立足岗前培训、加强过程监督，实现作业的标准化对操作人员进行严格的岗前培训，实行“三不放过”原则：不掌握盾构机工作原理和性能不放过、不掌握安全操作规程不放过、不掌握岗位职责不放过，经考核合格后方可上岗。按照作业指导书，加强岗中的监督指导工作，重点抓了三个方面：一是实行值班工程师负责制，技术人员24小时现场值班，对施工进行全过程监督，发现问题及时处理，有效防止了各类违规操作、违章施工事件的发生。二是制定32种安全操作规程，严格按照规范进行操作，实行定人、定岗、定职责，严禁非专业操作人员操作盾构机，按照规程每天进行两个小时的停机保养，定期进行油水检测，确保盾构机始终处于良好的工作状态。三是坚持三级测量复核制，对高精度测量系统（PPS）进行经常性检查复核，保证盾构机的掘进精度和管片的拼装精度。通过这些措施，实现了作业的标准化，既保证了安全生产，又提高了工程质量，使工程合格率达100%，优良率达98%。3.6.4以阶段性工期为重点，实现管理的目标化为了保证按期完成施工任务，按照总工期倒排施工计划，制定了阶段性目标，严格执行各项施工规范、紧紧抓住各阶段的重点工作，合理配置各种资源，实行有序管理，确保了各项工作顺利完成。3.6.5抓住关键环节控制成本，实现成本的最低化北京铁路地下直径线工程是一个全新的项目，成本控制工作是一个崭新的课题。为了能够较好地对成本进行控制，在前期施工准备期间，架子队专门成立了责任成本控制领导小组，组织各部门对成本进行了预测分析，制定了合理的成本控制标准。注重控制材料采购关，特别是在主材采购上把好关，采取货比三家、投标采购、集体研究、物价监督小组监督等手段，从质量、价格上进行成本控制，堵塞了各种漏洞。我们还加强管片制作过程的控制，从数量上、质量上严格把关，并每月对设计使用与实际消耗量进行比较分析，找出问题出现的根源，及时堵塞漏洞，防止浪费现象的发生。同时，对施工中的配件、耗材的控制，我们指定技术部门对施工中实际发生的耗材量进行核算分析，制定耗材量，并与架子队签订承包协议，在施工过程中严格执行和控制标准以降低成本。另外，我们注意搞好修旧利废，在施工中对已坏的料具进行修理和利用，对旧钢材能够再利用的尽量利用，减少不必要的浪费，并针对主材市场，特别是钢材水泥市场价格的波动，在价格低时多储备物资，减少了不必要的支出，从而实现成本的降低。4 典型故障诊断4.1 刀盘卡死刀盘卡死不仅严重影响施工进度，而且在脱困过程中会对地层产生扰动，甚至危及地表建筑物。4.1.1刀盘被卡原因分析北京地下铁路直径线至今掘进1700m，施工过程中曾多次出现刀盘卡死现象。盾构刀盘被卡死的情况，砂性土，砂土及黏土中发生的概率比较低，但在砂卵石层中（尤其含有大粒径卵石）发生的几率较高。刀盘卡死不仅严重影响施工进度，而且在刀盘脱困时所需启动扭矩较大，会对主驱动保险轴造成损伤，严重时保险轴断裂，造成严重的经济损失。频繁转动刀盘会对地层产生扰动，不利于地层稳定。北京地下铁路直径线施工过程中刀盘卡死原因有以下几个方面：（1）泥浆浓度不够或浓度过大当膨润土浆液较稀时，排浆泵只带出砂，土及小粒径的卵石，一些比较大的卵石滞留在开挖仓掘进结束后，如果循环时间过短开挖仓内渣土没有排净，拼装管片时大粒径卵石及未排干净的渣土会沉积在开挖仓底部，再次转动刀盘时，刀盘受到的摩擦阻力矩较大，当超过其自身的额定最大扭矩时，刀盘被卡住。当膨润土浆液浓度过高时，停止掘进后，高浓度泥浆会在开挖面形成一层较厚的泥膜，刀盘刀具可能被嵌入泥膜中，加上开挖后泥浆中沉淀下来的一些渣土，使得刀盘旋转的阻力矩较大，造成刀盘不能旋转。（2）盾构机刀具磨损严重盾构机在砂卵石中掘进时，地层对盾构刀具磨损较严重。刀盘线速度越大的部位，磨损程度也越大。盾构掘进时，由于刀具磨损，刀盘扭矩较大，同时刀具刃角受力发生变化，当遇到大粒径卵石时，可能会出现崩刀现象，造成扭矩突然增大，当大于其安全扭矩时，刀盘停止旋转，造成再次启动困难。（3）停止掘进后刀盘旋转时间太短，停机扭矩过大 盾构掘进结束后，立即停止刀盘旋转，停机扭矩过大。一方面，停机位置地层中与刀盘接触的部分砂石未被切削下来。另一方面，已经切削下来的较大卵石因为刀盘停止旋转不能随膨润土悬浮液（泥浆）排出开挖仓沉积下来。这些都会对刀盘再次启动造成困难。（4）地层产生变形掘进结束后，保压过程中地层可能产生变形压迫刀盘，使刀盘启动摩擦力矩较大，造成刀盘卡死。4.1.2解决办法及预防措施（1）解决办法刀盘卡死后，要使刀盘脱困必须采取合理的方法，不对地层产生扰动也不能对刀盘驱动装置造成损伤。可以通过泥浆循环系统和冲刷系统对开挖仓及刀盘反复进行冲刷，然后转动刀盘，顺时针逆时针各试几次，也可以将刀盘旋转按钮打到脱困扭矩模式下启动刀盘。通过泥浆循环系统反冲模式冲刷沉积在开挖仓下的渣土，然后再通过正常的循环模式排出开挖仓内的渣土，然后转动刀盘。将推进油缸全部缩回，缩回长度不能太大，使盾构机向后退一些，刀盘刀具离开开挖面，然后顶紧油缸旋转刀盘（此种方法可能会对盾尾密封刷造成意外损坏，需谨慎使用）。4.1.3预防措施（1）解决泥浆浓度不合理造成的刀盘被卡问题，必须合理配置泥浆浓度，一般控制在1.05-1.08之间，即能很好的再开挖面形成泥膜，又不会因泥膜太厚而使刀盘被卡（2）盾构操作司机要认真记录各项掘进参数，当发现刀盘扭矩，掘进推力等参数不正常时组织专业人员带压进仓检查刀具磨损情况，必要时更换刀具。（3）掘进结束后，不要立刻停止刀盘，让刀盘继续旋转直到刀盘扭矩降到安全值以下再停止。（4）盾构停止掘进保压期间，每隔23小时转动一次刀盘，刀盘有转动即可停止，以免过度扰动地层。4.2盾尾渗漏 盾尾刷产生渗漏必将影响同步注浆的质量，达不到注浆的预期目的，给工程质量带来隐患。泥水平衡也将受到影响给盾构掘进增加不安全因素；同时给管片拼装带来不便。因此对盾尾刷渗漏要格外重视，仔细观察，认真分析，制定切实可行的预防措施和解决办法不影响盾构机正常掘进。盾构机施工中，盾尾漏浆时有发生，导致更换盾尾密封刷，严重影响了施工进度。导致盾尾渗漏主要原因如下：4.2.1盾尾渗漏主要原因（1）同步注浆压力设定不合理同步注浆量过大，注浆压力必定增高，注浆压力设定不合理（一般超过盾尾油脂密封压力1.0bar）可能会击穿密封刷而引起漏浆现象。另外，由于盾构机操作人员技术不熟练，操作经验不足，注浆压力设定不合理部分管路注浆量偏大造成砂浆不能充分填充管片空隙，而是堆积在注浆口附近使注浆通道受限制，后续浆液压力剧增，当浆液压力高于盾尾刷和油脂的抗压力时就会击穿盾尾刷发生漏浆现象。因此，在施工过程中要合理设定每个管路的注浆压力，控制每根管路的注浆量，确保每条管路注浆量不要过大或过小，并控制总体注浆量在理论范围内。（2）开挖仓泥浆压力过高盾构机掘进或保压过程中，气垫仓气体压力设定过高从而使开挖仓泥浆压力过高可能会破坏密封刷而发生渗漏。另外，掘进过程中操作泥浆循环系统时，若排浆泵或破碎机隔栅处被较大的石块堵塞造成排浆量突然降低，而进浆流量没有及时调低会使气垫仓液位突然升高进而开挖仓泥浆压力也随之突然增大，泥浆压力瞬间增大可能会击穿尾刷而泄漏。（3）盾尾油脂量和压力不足盾构掘进过程中，盾尾刷与管片摩擦消耗的油脂与掘进速度成正比，如果掘进速度过快而没有及时调整盾尾注脂泵注脂率，密封刷内的油脂压力将达不到设定压力，势必造成盾尾渗漏。在北京地下铁路直径线施工中我们采用了以下解决办法：采用高粘度优质油脂；注脂压力设定值比同步注浆压力略高；若发生盾尾渗漏将渗漏部位手动局部注入油脂。（4）管片拼装错台过大由于管片拼装手技术不熟练或连接螺栓没打紧会造成管片错台，如果管片错台过大，尤其是纵向错台，会使盾尾刷不能严密包裹整环管片，盾尾刷与管片之间会出现薄弱环节，虽然掘进时盾尾刷与管片之间有油脂，但在较高的注浆压力与泥水压力作用下很可能击穿盾尾刷而泄漏。管片拼装时盾壳内可能有异物，小石块，废铁块等被拼在管片下面，盾构向前推进时异物很可能被刮蹭到盾尾刷处毁坏密封刷造成漏浆现象。管片拼装时要缩回推力油缸，由于刀盘仓内有泥水压力作用，当泥水压力对盾构机施加的反向推力大于推力油缸的锁紧力时，盾构机将后退从而造成盾尾刷损坏。解决办法加强拼装施工培训，提高拼装人员的拼装技术水平，打紧螺栓并及时进行复紧作业；拼装管片之前将盾尾区域清理干净保证没有异物，以免毁坏盾尾刷；操作油缸控制面板时在能保证管片拼装空间的情况下尽量少收油缸以免盾构机后退。施工过程前应在隧道线路上多个地点进行土质和地下水调查，认真计算水土压力，制定施工技术交底。操作人员必须严格按照交底设定气体压力。对操作人员进行技术培训，提高操作手的技术水平，掘进过程中才能更好的控制各项掘进参数，发现排浆不畅时做出迅速反应，停止掘进转到旁通循环模式排除堵塞的石块或人工进行移除。若隔栅处被堵可通过反冲循环模式冲开渣土。（5）盾构姿态在盾构掘进过程中，可能会由于盾构司机经验不足或地质等各方面因素的影响使盾构机与导向系统难以避免有一定的偏差。为了使盾构机与设计理论线吻合必须进行纠偏，纠偏时操之过急就会使盾构机对管片产生偏压现象，一侧盾尾间隙过大另一侧过小，盾尾间隙过小会使盾尾刷受到过度挤压而发生弹性形变。盾尾刷一旦失去弹性，变形无法恢复将不能有效起到密封作用造成渗漏。盾构机掘进过程中一定要严格控制纠偏量不能过大，一般控制在每米5mm左右为宜。对盾构操作人员进行必要的技能培训，提高操作水平，控制好盾构机姿态。4.3 尾刷损坏4.3.1 损坏原因（1）盾构在掘进过程中，盾构姿态不好，管片挤压、摩擦尾刷严重。（2）管片安装时成椭圆形或错台现象，盾尾刷不能完全包裹管片，形成渗透通道，在较高的注浆压力和泥水压力等作用下导致水、沙、泥浆进入尾刷密封仓室腐蚀、损伤尾刷。（3）管片安装工艺不合理或野蛮拼装，致使相邻管片相互挤压破损后混凝土块进入尾盾损伤密封刷。（4）在盾构掘进过程中,为了保证同步注浆量，将注浆压力设定值提高，浆液击穿尾刷进入密封仓内，损伤、腐蚀尾刷。（5）在盾构掘进过程中,泵入盾尾的密封油脂在单位时间内不能满足其消耗量,不能及时密封盾尾,造成尾刷的密封效果减弱,水、沙、泥浆侵入盾尾损伤密封刷。（6）盾尾密封刷长期受管片挤压后产生塑性变形而失去弹性,也会导致密封性能下降,在压力作用下导致浆液渗漏。泥水盾构停止掘进时,开挖舱内有泥水的压力作用,管片组装时很易导致盾尾轻微后退,损坏密封刷。4.3.2 尾刷更换（1）更换地点的选择及注浆盾尾密封刷更换地点应尽量避免在软土层内及地下水丰富的区段，最好选择在加固区进行更换，这样可以保证盾构长期停机不会导致地面沉降，同时在到达更换地点前，加强盾构同步注浆量，到达更换位置后对尾盾后部2-5环管片进行二次补强注浆，如遇地下水丰富，须要注双液浆对尾盾后方的管片进行加固，包裹管片以减少泥水渗入。（2） 尾盾密封刷更换时管片拼装方式针对北京直径线盾构机的设计，第一道、第二道密封刷可以更换。更换时需要拆除已经拼好的管片，采取管片错位更换的方法依次进行盾尾刷的更换。以F1型拼装为例，如图1所示。盾构掘进1150mm（油缸行程1750mm），此时管片位于第一、第二道密封刷上方，停止掘进。拆除管片K、B1、B2块，如图2所示，更换K块、B2、B1块位置的盾尾密封刷。将管片A6块移至原B2、K块位置，如图4所示，更换A6块区域内的盾尾刷。将管片A5块移至原A6块位置，如图5所示，更换A5块区域内的盾尾刷。依次移动管片A4-A1并更换盾尾刷，如图6所示最后拼装管片B1块、B2块、K块，完成盾尾刷更换，拼装管片封环完成。图1 图2 图3 图4图5 图6（3） 更换盾尾刷拆除B1、B2和K块管片，清除两道盾尾刷之间的残留油脂，在第三道盾尾刷与管片间隙填海绵条封堵；用管钳将尾刷翻起，用3mm钢板或围挡板隔开尾刷钢丝与切割部位，防止氧气乙炔切割时引燃盾尾刷上的油脂。用氧气乙炔从上向下割除损坏的盾尾密封刷，现场准备灭火器，对油脂燃烧处作灭火处理，并用钢丝刷、角磨机对需要焊接的位置进行打磨，用棉纱清理从后方渗入的泥水及油脂用煤气对焊接部位预热，焊接新密封刷，最后涂抹密封油脂，完成后拆除A6块管片并移动至原B2与K块位置，油缸顶紧管片防止a6管片松动。依次拆除并旋转安装A5-A1管片，更换其余的盾尾密封刷，完成盾尾密封刷的更换。最后拼装B1、B2、K块完成整环拼装，更换完毕后开启注脂泵加注密封油脂至规定压力后恢复掘进。（4） 注意事项作业过程中应密切注意是否有水、泥沙进入尾盾内，准备相应的应急抢险物资。在进行尾刷更换前应检查管片拼装机、通风、排污系统，确保盾构机工作正常；用土工布将尾刷更换区域的油缸、管路、电缆进行保护，防止损伤；加强通风排气，清除切割、焊接时产生的烟尘，密切注意隧道内空气质量，超标后应立即停止施工，加强通风后方可继续进行。对盾尾刷之间的废弃密封油脂要清理干净，割除、焊接盾尾刷时注意对临近部位的保护，在作业点下方设置围挡板收集焊渣,防止焊渣等杂物进入尾盾内损坏密封刷。现场切割、焊接设备远