摘要：随着城市化建设不断发展，地铁工程逐渐受到越来越广泛的关注和应用，地铁建设工程发展迅速。盾构机作为地铁工程施工的主要器械，具有安全、高效等特点，其中管片拼装机是盾构器械的重要组成部分，主要负责施工隧道的支护工作，如管片拼装机出现故障，就会直接导致施工停止等问题，影响施工连续性和施工进度。笔者从管片拼装机入手，结合工程实例，就其常见故障及故障解决对策，发表几点看法，以供相关单位参考。
关键词：盾构机；管片安装机；常见故障；对策
盾构机作为地下隧道开挖施工的主要工程机械，在地铁、公路、市政管道等工程领域，有着极为广泛的应用。管片拼装机是盾构机结构中重要的构成部分，主要负责使用预先制作完成的混凝土管片，进行隧道支护施工，其工作运行状态，直接影响着工程施工的掘进速度。就盾构机工程施工而言，管片拼装机易受多方面因素影响，导致运行故障问题，如故障不能得到快速、有效地解决，就会对施工造成严重的不良影响。本文即从盾构机管片拼装机内部结构和工作原理入手，就其常见故障提出了相应的解决措施，具体内容如下。
一、管片拼装机内部结构及工作原理分析
（一）管片拼装机内部结构分析
根据结构形式差异，盾构管片拼装机可分为环式、中空式以及回转臂式三种类型，不同结构类型的设备对应不同的施工要求进行使用。以某无中心环式结构管片拼装机为例，其具有结构简单、定位精准等特点，具体结构如下图所示。
图中1~13标号对应的构件，依次是大梁、提升油缸、旋转支架、回转主轴承、行走架、液压马达、操作台、管片夹取装置、锁紧油缸、偏转油缸、仰俯油缸、平移油缸和管理支架。依据实际功能差异，该设备有四个功能系统，分别是回转系统、提升系统、平移系统和管片夹取装置。
（二）管片拼装机基本工作原理分析
要实现管片的拼装施工，就需要管片可以进行六个方向的运功，分别是沿隧道轴线方向运动、沿管片切线方向运动、沿管片径向运动，以及管片调整姿态所需的三坐标旋转运动，具体运动方向如下图所示。
实际操作过程中，操作人员待盾构机推进至指定位置后，将设备模式切换至管片拼装模式，同时启动真空泵和安装机油泵。管片拼装过程中安装机前后移动、旋转及管片提升等操作，均由远控器控制完成。管片拼装机动力由液压系统提供，由真空泵提供真空吸盘对于管片的吸附力。管片拼装机操作过程中，管片的运送操作由管片吊机完成，管片的吸附由真空吸盘完成，当压力达到操作条件后，方可进行提升作业。
二、管片拼装机主要故障分析
管片拼装机设备故障成因和影响因素较为复杂，常见的故障包括以下几点内容：一，管片安装机不能进行前后移动和旋转操作，其他功能正常；二，主控室内显示吸盘位置高于220°，导致管片拼装机不能正常工作，但其设备实际位置并不存在超限问题；三，管片拼装机相关安全条件中，显示真空条件不符合；四，大臂油缸不能进行正常工作。
以某城市地下隧道工程施工为例，该工程选用11.97m直径的膨润土-气垫式泥水盾构机进行施工，工程盾构区间全长约为2500.0m，线路走向大致呈现东西走向，地点区域临近市中心。沿线底层主要由上更新统冲洪积层、第四系全新统以及第四系全新人工堆积层构成。工程冲洪积层具有垂直方向非粘性土层和粘性涂层交替产出的特点，水平放线颗粒由西向东逐渐变细。第四系地层逐渐加厚发育，且粒土厚度不断增大。人工堆积层普遍分布于沿线地表出，岩性以素填土、杂填土为主，成分较为混杂，具体包括粉土、粉质粘土、碎瓦块等，平均厚度为1.8~7m。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在其施工过程中，即遭遇上述故障，故障分析及处理措施如下。
三、管片拼装机常见故障排除措施分析
（一）前后移动及旋转故障排除措施分析
盾构管片拼装机不能进行前后移动和旋转操作，其他功能正常的故障现象较为常见，是一种普遍发生于各类工程施工的故障，综合分析故障成因后，发现导致这一故障的因素较为复杂，具体可分为以下几类原因：
一，对应管片安装机旋转及移动的PLC控制模块出现故障，包括模块内部损坏、模块熔断器损坏等问题，均可能导致管片拼装机无法正常工作的问题。确定PLC控制模块故障后，需对故障原因进行进一步的确定，如是熔断器故障，更换故障设备即可排除故障；如是PLC模块故障，则应优先检查接头的连接情况，如存在断开或松动故障，重新连接完好即可恢复正常，如仍不能正常工作，或接头连接完好，则可能存在PLC烧毁故障，更换相应设备，即可排除故障。
二，真空吸盘传感器故障。针对此类原因导致的安装机故障，需首先检查传感器连接的销子是否存在异常，通常情况下，是销子内部弹簧失效导致的故障，此时对弹簧配件进行更换，即可排除故障。另外，如销子磨损过于严重，造成销子上的感应器信号灯故障，也可能进一步发展为传感器信号接收故障，导致拼装机装机故障问题。此时，可使用砂纸从新打磨销子上的信号灯或更换销子，即可排除故障。
（二）吸盘位置超标故障
此类故障多由控制线路故障导致，上述工程实例中即遭遇此类故障，施工人员检查发现，控制柜与管片拼装机连接的控制线路存在断开故障，重新连接后，故障并未消除，进一步检查后，怀疑为断开故障导致的其他内部线路短路或断路问题，更换控制线路后，故障排除。
（三）真空条件不足故障
管片拼装机实际引用过程中，时常出现无法正常旋转或前后移动的问题，检查管片拼装机相关安全条件，发现其真空条件存在不满足的情况，但实际对真空压力及管片吸附密封条件进行检查，并不存在问题。最后通过检查PLC控制程序，发现在真空吸盘对应的一传感器中存在故障，仔细检查得知传感器内部弹簧发生严重变形，销子损坏严重，对构件进行更换后，设备恢复正常。
（四）大臂油缸非正常工作故障
导致大臂油缸故障的原因，主要有两点，其一是由于行程传感器伸缩故障导致的故障，更换相关设备即可排除故障，其二是行程超标故障导致的故障，对设备形成进行调整后，故障即可排除。
结语：
综上所述，本文从盾构管片拼装机结构和工作原理出发，结合工程实例，分析了其常见故障成因，并提出了相应的解决对策，以供相关单位参考。
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[5]聂明涛.谈盾构管片拼装机的性能优化[J].山西建筑,2013(01).
论文作者:杨孟,史雪珊
论文发表刊物:《基层建设》2017年1期
论文发表时间:2017/4/11
标签：管片论文; 装机论文; 故障论文; 盾构论文; 销子论文; 吸盘论文; 真空论文; 《基层建设》2017年1期论文;