地铁盾构施工设备管理及维保技术

【摘 要】地铁盾构机刀具配置、维修和管理是盾构施工设备管理的重要内容。针对不同的地质，盾构机的使用寿命、切削效果、出土状况和掘进速度、施工进度都会受到直接的影响。盾构机刀盘的特点和刀具布局以及分类；提出刀盘选型和刀具配备方式、维修、盾构施工掘进中刀具的管理。结合地铁盾构施工实例，阐述刀具的配置情况、失效形式和维修。

【关键词】地铁盾构机；维修；管理

前言

盾构机施工中往往遇到各种复杂的地层，特别是的地层复杂，决定了盾构机刀盘的配置及刀具的选用將非常关键，直接影响到刀具使用的寿命。因此，不同地层将选用不同的刀具，软土地层只需配置切削型刀具，砂卵石地层及砾质黏土层除配置切刀外，还需配置先行刀，风化岩及软硬不均地层除配置切削型刀具外，还需配置先行刀、滚刀，全断面岩层只需要配置滚刀。

一、盾构法施工中存在的风险及不足

盾构法施工具有较高的安全性，在明确盾构法施工中存在的风险及不足的前提下，往往可以更好地优化盾构技术。盾构法施工中最主要的风险之一是环境风险因素，要在明确环境条件的基础上掌握施工现场的地质条件、覆土层厚度、上覆土层范围内的地下结构以及地面结构等信息，从而进行参数设置，例如，土压力、推力、推进速度、注浆量等，如果施工中无法正确把握环境地质因素，会给盾构施工造成一定的安全风险。根据相关调查统计资料显示，在地铁施工安全事故中，由于施工工艺和技术方面的原因造成的安全事故约占事故总数的65.8%，其中主要原因是由于没能有效防止地下水渗漏以及其他一些不可预见的因素。而由于安全防护措施不当造成的事故约占事故总数的34.2%，其中主要原因是机械设备方面造成的事故。另外，小半径曲线隧道施工对技术水平要求相对较高，对隧道线型的控制难度也往往较大，施工过程中很容易出现质量问题。除此之外，在盾构法施工过程中，较常见的还有地表沉降问题，因为地表沉降现象不能完全避免，因此，需要将地表沉降量控制在一定范围内，如何对隧道施工上方一定范围内的地表沉降进行有效控制是地铁盾构施工安全风险管理过程中需要重点攻克的难题。

二、优化地铁盾构施工的安全风险管理措施

（一）针对盾构施工风险进行合理性规避

盾构施工的主要风险包括：地质与盾构选型的风险、盾构组装与调试风险、盾构始发与到达作业的风险、盾构掘进施工的风险、特殊地段盾构施工风险、盾构设备维护与保养的风险。这些都是盾构施工中主要存在的安全风险，在明确盾构施工风险的前提下，有针对性地进行合理控制与合理性规避，可以推动盾构安全施工。例如，针对盾构始发风险，可以进行技术创新与管理方法的改进，利用盾构到达接受钢套筒、上下重叠隧道施工技术等促进盾构的平衡始发，实现施工风险的有效规避。施工部门需要在明确盾构施工技术的不足以及存在问题的基础上，吸取地铁盾构施工安全事故的经验教训，加强对盾构施工中主要参数、盾构姿态、盾构施工材料消耗、沉降数据累计等方面的有效监测，以提高安全风险管理能力，实现全过程的施工管理[1]。

（二）点检与巡检

点检和巡检的主要对象就是盾构机的上百个点位，这样才能够对设备进行全范围的监控观察，能最快速度的发现设备存在的危害和故障，从而采用相应的处理方法进行及时的处理，在萌芽状态就将故障消除，有效的降低了设备事故的发生率。点检与巡检制度的建立，需要从选人、选点、选时、选标、选项和选法这六个方面进行，其中选人就是对会参加施工的现场人员挑选出来，其中有关于机械、液压、电气方面的工程师和相关的操作人员，要对他们所管辖设备的职责范围进行确定；在盾构机设备上进行维修保养重点的部位的确定选点；选时则是进行维修保养的项目实施周期与实施时间的排定；选标则是指联系每一处的每一中具体实施内容，严格相应执行标准的确定；选项就则是结合确定部位的具体特征，联系设备的真实状况，使一定要进行的若干项维保项目进行选择；最后一个就是选法，即确保每一项操作都有确定的工具、方法和辅助材料等[2]。

（三）提升盾构技术的安全性

在地铁盾构施工过程中，还可以从施工技术着手，提高盾构技术和地铁建设的安全性。盾构机有3大核心技术，分别是自动控制技术、液压技术和密封技术。盾构机的3大核心部件包括刀盘、管片拼装机及螺旋输送机。要提升盾构技术的安全性，需要从技术掌握、部件配备等方面进行优化，以实现盾构技术的有效应用。以盾构的开仓作业环节为例，在盾构开仓作业过程中，除了需要有明确的安全施工方案，还要做好施工人员的培训工作；开仓前，盾构机要在检查无误的情况下，保证其气压系统以及气密性都符合施工的检验标准，并且停在地层自稳性较好的地段。盾构机在施工过程中，在后方的3～10环的范围内成型隧道管片、其中盾位置应利用双液浆打止水环箍[3]。

（四）明确设备管理人员职责标准

设备管理这项工作是属于全员性质的，其分工也是非常明确的，必须根据各个岗位的具体职责进行划分。设备主管人员必须对每一套设备的性能进行全面的掌握，对于那些比较重要的设备一定要提前尽心预警预报。各队的队长要对各台设备的基本情况进行全面的掌握和了解，确保将管理和指导工作做好，还要定期的召开设备管理与检查会议，及时的进行工作制度与措施的制定[4]。

（五）优化管理手段，实现信息化管理

为了进一步提高地铁施工安全风险管理能力，要优化管理手段，实现信息化的管理目标，可以借鉴“北京盾构施工实时管理系统”这一管理形式，有效使用系统平台进行盾构状态监控，监控范围可以达到85%，不仅可以分析盾构施工的全过程及其可能存在的风险，还能根据盾构的施工进度及其成本核算进行分析，实时掌握施工情况。其次，利用信息技术系统平台还能将盾构施工过程与地面沉降监测控制系统相结合，这也是目前我国在地铁盾构施工安全风险管理中应用的最新技术。但是，在信息化管理的过程中，仍存在技术难题，例如，“盾构施工实施管理系统”无法有效监测盾构的始发动作与到达动作，因此，还需要额外针对这两部分进行安全风险管理，以避免安全风险事故的发生。以“地铁元通站”为例，因为地铁元通站的施工环境及地质条件相对复杂，在选择到达井设计方案的过程中，没有选择端头加固方法，并且水平探孔偏少，由于对始发动作环节的忽视，管理人员没有及时发现水平探孔出现少量的流水以及涌砂，导致盾构进入达到井拆除结构时，整体结构崩溃，盾构全部被埋，沉降现象严重。因此，在优化管理方法的过程中，除了要实现信息化管理，还要针对信息化管理中不能覆盖的部分进行改进，确保安全风险管理覆盖盾构施工的全过程。

（六）设备运行动态管理制度

系统设备的巡检标准也要进行建立和健全，管理部门要根据设备的机构和运行方式将每一台设备的具体检查部位、需要检查的内容、正常运行的参数标准进行确定，并结合具体的运行特点，针对设备的每一个巡检点进行明确的检查周期的确定。还要进行巡检保证体系的建立和健全。操作设备的每一个工作人员都要针对本岗位使用的设备的所有巡检点认真进行检查，专业的维修人员还要将重点设备的巡检任务承担起来。

总结

在目前的盾构施工过程中，还存在很多施工风险，因此，施工单位需要在细化风险的过程中，通过优化管理手段、实现信息化管理、提升盾构技术的安全性，加强对地铁盾构施工的安全管理与安全监测，避免出现盾构施工的安全事故，以完善的安全风险管理促进地铁建设的有序进行。

参考文献：

[1]李敦峰.地铁盾构施工设备管理及维保技术[J].建材与装饰，2019（03）：252-253.

[2]王凯龙，周默.浅谈盾构施工安全管理[J].现代制造技术与装备，2018（09）：188+190.

[3]胡龙光.地铁盾构施工设备管理及维保技术[J].工程技术研究，2018（09）：168-169.

[4]于坤.地铁盾构施工风险管理[J].城市建设理论研究（电子版），2017（27）：66-67.

（作者单位：中国电建市政建设集团有限公司）

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