摘要：随着我国城市进程加快，地铁建设也得到了一定的发展。复合式土压平衡盾构机在地铁施工中是必不可少的重要工具。本文对于复合式土压平衡机的系统进行了简要论述，并且分析了其在施工过程中发生的常见故障，并提出了相应的排除方法。
关键词：复合式土压平衡盾构机；系统；常见故障；排除；
一、引言
现阶段，随着我国经济社会呈现出迅猛的发展态势，我国城市化进程不断加快，城市地铁建设作为城市基础设施建设的重要组成内容，其也呈现出突飞猛进的发展态势。在城市地铁建设过程中，充分利用并发挥盾构法的优势和作用，可以使得工程施工的进度、工程的质量和安全等得到重要的保障。同时，盾构法最为鲜明和突出的特点在于其机械化和自动化水平较高，拥有较高的技术含量。因此，盾构法在城市地铁建设中得到了广泛的应用。但是，我们必须要充分意识到，盾构法具有优势的同时，其在实际运用过程中也存在着较大的问题，如发生故障的频率较高等，这对于工程的进度将会带来严重的负面影响，明显降低了盾构机的利用率，更为严重的是，其可能会导致工程施工质量水平受到影响。在这种情况下，为了有效降低复合式土压平衡盾构机发生故障的概率，对盾构机的系统进行深入的分析，排除常见的故障将具有非常重要的意义。
二、复合式土压平衡盾构机的系统分析
一般情况下，复合式土压平衡盾构机主要由以下六大子系统所构成，分别为主驱动系统、推进系统、电气控制系统、导向系统、管片拼装系统、出碴系统、注浆系统、油脂润滑系统以及碴土改良系统所构成。复合式土压平衡盾构机的工作原理为：首先，旋转过程中的刀盘将会对前方的泥土层进行切割处理，同时，油缸主要起到动力的作用，其将会推动刀盘前进，使得泥土从刀盘开口处进入到土仓内部。在油缸推力的作用下，土仓将会受到一定的压力，从而使得前方泥土层以及水的压力保持相对的平衡性。同时，将外加剂添加到仓内土体中，使得土体具备较强的流动性，并且具有鲜明的不透水性特征。同时，在使得土压保持平衡的前提下，充分发挥旋螺排输送机的作用，将土体进行排除。当洞成型后，此时管片拼装机拼管片将充分发挥其支撑的作用，对于洞体起到支撑的作用。此时，对于洞体以及盾尾存在的缝隙将会采用注浆进行相应的填充。最后，设计得到的线路图必须要严格满足相关尺寸结构的具体要求和标准。
三、复合式土压平衡盾构机常见故障分析
（一）刀盘常见的故障以及原因分析
在地铁施工过程中，采用盾构法时最大的挑战在于，地层的结构千变万化，并且具有非常鲜明的复杂性特征。因此，受到地层结构复杂性这一因素的影响，这就导致盾构机在选择刀盘配置时以及选择刀具的型号就显得尤为重要。刀具的配置和选择是否科学合理，将会对刀具使用的时间长短带来直接的影响。在盾构机使用、维修以及管理过程中，盾构机的刀具配置是其中一项重要的组成内容，必须要加大足够的重视程度。在复合式土压平衡盾构机使用过程中，刀盘经常会出现各种各样的故障。根据施工底层之间的差异性，盾构机的刀盘主要可以分为三大类：软岩刀盘、硬岩刀盘以及复合刀盘三种。一般情况下，当碰到的地层属于未固结成岩的、全风化的或者是强风化的时候，则会选择软岩刀盘；当地层属于硬岩时，则会选择硬岩刀盘；当地层中既有软岩地层又有硬岩地层时，则会选择复合刀盘。现阶段，盾构机所使用的刀具主要可以分为两大类，分别为刮削刀具和滚动刀具两大类。刮削刀具的特征在于其不具备自转的功能，其主要是跟随着刀盘的转动而发生转动。刮削刀具的种类非常丰富多样。目前，在盾构掘进机中使用的刮削刀具包含了挂到、赤刀、先行刀、鱼尾刀以及贝壳刀等等。滚刀的特征在于其不仅可以随着刀盘的转动而发生转动，同时，其还具备自转的功能。根据刀刃形状的不同，滚刀可以分为以下几大类：盘形滚刀和齿形滚刀两种。虽然刀具的种类和形状非常繁多，但是其所出现故障的类型大体上是具有共性的，通过归纳总结：可知故障主要分为以下几种：
1、立柱焊缝开裂
当复合式土压平衡盾构机在施工使用过程中，其中，常见的一种故障是刀盘与主轴承的立柱经常会出现焊缝开裂的现象。这种故障最为鲜明的特点在于：裂缝的长度往往较长，并且具有非常强的连续性和交叉性的特征，裂缝的宽度往往也比较宽。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆导致立柱焊缝开裂的原因主要有以下几种：第一，立柱封板和仿形刀盖板两者之间的焊接尺寸通常较小，从而使得焊缝所能够承受的强度无法达到相应的标准，焊缝之间的交叉点也非常多。因此，当盾构机在前进的过程中，由于产生的推力较大，刀盘形成的扭矩也会相应增大，从而使得焊缝非常容易出现开裂的情况。
2、泡沫孔堵塞
在盾构机的刀盘面板上分布着泡沫口，其主要的作用是：使得泡沫剂通过旋转接头，然后再经过泡沫管到达掌子面。泡沫剂对于碴土将会起到非常明显的改善作用，尤其是针对那些强风化的混合图层或者是粉状的粘土。在实际工作过程中，刀具在切割图层的过程中，将会导致掌子面的温度急剧升温，从而碴土将会在刀盘上形成一定的泥饼，从而将会使得进碴口出现堵塞的现象，这将会提高刀具磨损的程度。在实际工作过程中，泡沫孔出现堵塞已经成为一项非常重要的故障，它将会严重阻碍盾构机掘进的效率，使得工作效率受到严重的影响。导致这种故障出现的原因主要为以下几个方面：在刀盘面板上开口处所安装的单向阀阀片所能够承受的磨损性能无法达到标准。盾构机经过一段时间的工作后，阀片将会出现被严重损坏的现象，从而挡碴的效果将会不尽如人意，从而导致在盾构机掘进过程中，泡沫孔将会由于土仓温度过高而出现堵塞的现象；旋转接头拿下来进行疏通后未能及时重新安装上去，将会导致原本已经疏通的管道重新出现堵塞的情况。
（二）螺旋输送机喷涌的故障分析
在复合式土压平衡盾构机使用过程中，必须要保证土仓中土体要具备充足的不透水性，这才能够使得土体保持良好的流动状态，从而使保持土水压力的平衡性特征。但是，当土压的平衡性被打破时，此时在螺旋排土器的出口处发生喷涌的概率大大提高，主要表现为喷砂、喷水以及喷泥等情况。如果发生喷涌的现象，将会对于施工进度带来严重的限制，更为严重的是将会导致土仓的压力失去有效的控制，甚至可能会将管片以及开挖机周围的砂、泥以及土等带出来，将会提高土层出现沉降的可能性，导致施工事故的发生。导致出现喷涌的现象主要为以下几个方面：水压、地层以及掘进参数等是喷涌发生的主要影响因素。对于那些包含着砂层和砂卵石的敏感地层，由于地下水的通路并没有发生改变，如果选择的泡沫剂不当，将会导致土体的改良效果不够理想，从而导致土体的渗透性缺乏有效性，从而极易发生喷涌的情况。
四、复合式土压平衡盾构机常见故障的排除方式
（一）立柱焊接开裂排除方式
对于出现裂缝的焊接处，可以选用气刨进行去除。同时，在重新选择焊接工艺过程中，应该充分的、全面的考虑裂缝在焊接处的具体情况以及具体的尺寸大小。例如，当裂缝宽度较大时，可以采用平焊的方式进行焊接。在焊接过程中，必须要使得焊接的质量达到一定的标准，并降低焊接难度。
（二）泡沫孔堵塞的排除方式
当泡沫孔出现堵塞的时候，可以根据地质的具体情况进行排除：当地质的情况较为良好的时候，可以选用高压水枪对于旋转接头以及刀盘面板处的泡沫孔分别进行疏通。但是，这种方法并不是长久之计，应该从设计的层面上进行有效的改进和完善，从而有效改善泡沫孔堵塞的情况。
（三）解决喷涌情况的方式
第一，合理安排施工的工序，降低盾构机待机时间，使得土仓内的积水减少。第二，将每一环节的出碴量控制在合理的范围内，当盾构机处于停机状态时，应该加大土仓内的土压，保证其高于地层的水土压力。
五、结束语
综上所述，随着复合式土压平衡盾构机在地铁建设过程中的广泛应用，积极探索和分析盾构机遇到的故障并采取有效的措施加以解决具有非常重要的意义，从而为盾构机的正常使用提供重要的保障，保证地铁施工稳定的、有序的推进。
参考文献：
[1]白瑞生.复合式土压平衡盾构机系统分析及常见故障排除[J].工程建设，2017，49（04）：48-52+60.
[2]邹积渡．盾构机刀具磨损原因分析[J]．建筑机械化，2003，（11）：57—58.
论文作者:温伟灵
论文发表刊物:《基层建设》2018年第36期
论文发表时间:2019/1/16
标签：盾构论文; 将会论文; 过程中论文; 刀具论文; 地层论文; 泡沫论文; 故障论文; 《基层建设》2018年第36期论文;