盾构基础知识概要

盾构基础知识概要目录一、盾构在我国发展的历史、现状及前景二、国内常见的盾构品牌、规格型号及价格三、盾构的基本部件、作用原理及施工工法四、盾构机的常见故障、处理方法及维护与保养

五、盾构的常见事故、防范措施

六、案例一、盾构在我国发展的历史、现状及前景

1、我国盾构的开发与应用始于1953年，东北阜新煤矿用手掘式盾构修建了直径Φ2.6m的疏水巷道。2、1962年2月，上海城建局隧道工程公司结合上海软土地层对盾构进行了系统的试验研究。研制了1台直径Φ4.16m的手掘式普通敞胸盾构，在两种有代表性的地层进行掘进试验，用降水或气压来稳定粉砂层及软粘土地层。在经过反复论证和地面试验之后，选用由螺栓连接的单层钢筋混凝土管片作为隧道衬砌，环氧煤焦油作为接缝防水材料。隧道掘进长度68m，试验获得了成功，并采集了大量的盾构法隧道数据资料。一、盾构在我国发展的历史、现状及前景3、1965年3月，由上海隧道工程设计院设计、江南造船厂制造的2台直径Φ5.8m的网格挤压盾构，于1966年完成了2条平行的隧道，隧道长660m，地面最大沉降达10cm。1966年5月，中国第一条水底公路隧道——上海打浦路越江公路隧道工程主隧道采用由上海隧道工程设计院设计、江南造船厂制造的直径Φ10.22m网格挤压盾构施工，辅以气压稳定开挖面，在水深为16m的黄浦江底顺利掘进隧道，掘进总长度1322m。打浦路隧道于1970年底建成通车。此次所用的网格盾构有所改进，敞开式施工可转换为闭胸式施工。Φ10.22m网格挤压盾构上海打浦路隧道工程施工一、盾构在我国发展的历史、现状及前景4、1973年，采用1台直径Φ3.6m的水力机械化出土网格盾构和2台直径Φ4.3m的网格挤压盾构，在上海金山石化总厂修建了1条污水排放隧道和2条引水隧道。1980年，上海市进行了地铁1号线试验段施工，研制了1台直径Φ6.412m网格挤压盾构，采用泥水加压和局部气压施工，在淤泥质粘土地层中掘进隧道1130m。1982年，上海外滩的延安东路北线越江隧道工程1476m圆形主隧道采用上海隧道股份设计、江南造船厂制造的直径Φ11.3m网格挤压水力出土盾构施工。Φ11.3m网格挤压盾构一、盾构在我国发展的历史、现状及前景5、1986年，中铁隧道集团研制出半断面插刀盾构，并成功用于修建北京地铁复兴门折返线。半断面插刀盾构将“盾构法”与“浅埋暗挖法”紧密结合，取消了小导管超前注浆，在盾构壳体和尾板的保护下，进行地铁隧道上半断面的开挖。半断面插刀盾构能全液压传动、电控操作、可自行推进、转向、调头。能有效控制地面沉降，减轻工人劳动强度，施工速度较快，日均进尺达3～4m。插刀盾构（1986年）一、盾构在我国发展的历史、现状及前景6、1990年，上海地铁1号线工程全线开工，18km区间隧道引进了7台由法国FCB公司制造的Φ6.34m土压平衡盾构。7、1996年，上海延安东路隧道南线工程，总长1300m，采用从日本引进的Φ11.22m泥水加压平衡盾构施工。8、2002年8月，国家科技部将Φ6.3m土压平衡盾构的研究设计列入国家“863”计划。通过公开招标，第一批3项设计课题分别由国内盾构设计、制造与施工的两家优势企业中铁隧道集团有限公司和上海隧道工程股份有限公司为主承担。一、盾构在我国发展的历史、现状及前景9、2004年5月，中铁隧道集团有限公司与日本小松公司联合制造了1台Φ6.3m土压平衡盾构，并成功应用于广州地铁四号线施工；2004年10月下旬，上海隧道工程股份有限公司成功制造了一台Φ6.34m土压平衡盾构（先行号）应用于上海地铁二号线西延伸隧道工程。中铁隧道集团与小松联合制造的土压盾构上海隧道股份公司制造的Φ6.3m土压盾构一、盾构在我国发展的历史、现状及前景

10、中铁隧道集团在引进消化吸收和自主创新的基础上，于2008年4月研制成功了我国第一台具有自主知识产权的复合式土压平衡盾构。一、盾构在我国发展的历史、现状及前景11、“十二五”中国轨道交通发展规划2010年5月27日召开的2010中国（长春）国际轨道交通与城市发展高峰论坛上了解到，中国城市正在兴起轨道交通建设热潮，目前有27个城市正在筹备轨道交通的建设。中国土木工程学会理事长谭庆琏介绍说，截至2009年底，中国投入运行的城市轨道交通线路总长达到962公里，目前有27个城市正在筹备轨道交通的建设。预计到2015年前后，中国城市轨道交通线路将达到87条，运营总里程将超过2500公里。此外，南京、武汉、长春、沈阳、杭州、成都、西安等中国一大批省会城市也纷纷规划建设地铁。城区人口约300多万的长春市正在准备建设全长约20公里的首条地铁线路。

一、盾构在我国发展的历史、现状及前景交通拥堵问题是中国在城市化进程中遇到的前所未有的突出问题。中国住房和城乡建设部总经济师李秉仁认为，“解决城市交通拥堵问题，关键是我们要减少机动出行，优先发展公共交通，特别是发展城市轨道交通，这是解决城市交通拥堵的有力措施之一。”中国工信部装备工业司副司长王富昌表示，中国发展轨道交通面临着难得的机遇，既符合中国政府实施的积极扩大内需的方向，同时，随着全球气候的变化，低碳经济越来越受到世界各国的重视，轨道交通方式具有单位能耗低、排放少等特点，顺应未来的发展趋势。同时，一些专家和业内人士也表示，发展轨道交通，也需要解决很多现实问题，包括如何解决轨道交通的运营和管理问题，扭转轨道交通普遍亏损的局面。此外，中国轨道交通设备的核心技术也需要加强攻关，尽快实现新的突破，带动轨道交通事业实现更快发展。“北京、上海等地都在修改扩容原先的规划，‘十二五’期间，这些城市的地铁线路或将延长一倍。”上海轨道交通领域专家王振信说，其他的省会城市大多已开始规划地铁线路，二线城市也在积极规划。据悉，北京2009年地铁通车里程共228公里，今年年底预计达到330公里。北京市副市长黄卫此前表示，北京2015年地铁规划里程原先是561公里，但实际可能会达到580公里。再过5年，到2020年预计再翻一番，超过1000公里。而上海目前轨道交通建成线路总长达到420公里，上海轨道交通建设指挥部副总指挥应名洪表示，“十二五”期间，上海城市轨道交通新建里程将超过200公里。

一、盾构在我国发展的历史、现状及前景

国家发展改革委基础产业司巡视员李国勇今年3月份曾透露，全国有33个城市正规划建设地铁。2020年全国规划地铁总里程将达6100公里，2010至2015年地铁建设投资规划额将达11568亿元，将是今年的5.93倍。中金公司最近的报告称，中国已有36个城市上报了城市轨道交通建设规划，2009-2020年，城市轨道交通新增营业里程将达到6560公里。预计到2020年，全国城市轨道交通累计营业里程将达到7395公里。以每公里5亿元造价计算，2009-2020年城市轨道交通将投入3.3万亿，年均达2700亿元，中国城市轨道交通建设将迎来黄金十年。

一、盾构在我国发展的历史、现状及前景

北京在“十二五”期间，除东西二环以外，还将在首体南路、学院南路等地建设5条地下隧道以疏解节点处的拥堵。昨日记者从市两会上了解到，共有7条地下隧道将在今年规划设计。市规划委主任黄艳介绍说，目前已经确定先期建设的7条地下隧道分别是东西二环、首体南路、学院南路、西山隧道、台基厂大街和北辰东路南延。地下隧道也是城市道路建设的一部分，目前本市路网中还有不少断头路，而地下隧道是连接断头路的有效方案之一。据了解，这些地下隧道都处在地上基础设施和地下管线密集地区，地质较复杂，还要涉及下穿立交桥、地铁、盖板河等施工难题。勘探部门已经开始勘测，目前，首体南路、学院南路和西山隧道3条地下道路已完成了初期地质勘探，7条隧道的具体线位将在勘探完成后确定。北京上海天津广州深圳南京重庆成都武汉沈阳长春杭州西安乌鲁木齐兰州合肥昆明哈尔滨佛山台北香港大连鞍山济南青岛高雄长沙已通车的城市前期工作城市在建设的城市苏州中国地铁建设计划上海地铁规划2010年，建成的线路是：1（北延伸到泰和路），2（虹桥临空园区-浦东机场），3（北延伸到铁力路），4，5，6（港城路到主题公园），7（祁连山路外环路到新国际博览中心），8（新江湾城到三林镇和上南路外环线），9（松江新城到杨高路内环线），10（西郊公园到军工路新江湾城）11（嘉定-石龙路）12（漕河泾到高桥）13（金沙江路外环线-汉中路），2020年里程达到970公里。广州地铁规划广州地铁(GuangZhouMetro)是广州市的城市轨道交通系统，由广州市地下铁道总公司负责营运管理。现有1号线（西朗—广州东站）、2号线（嘉禾望岗—广州南站）、3号线（机场南—体育西路、天河客运站—番禺广场）、4号线（黄村—金洲）、5号线（滘口—文冲）、8号线（凤凰新村—万胜围）、广佛线（魁奇路—西朗）及APM线（赤岗塔—林和西）正在营运中，广州地铁现时的运营总里程为236公里（含广佛线佛山段）。但远远无法满足交通需求，为解决拥阻的道路交通，广州地铁在亚运后将进行新一轮的建设。广州地铁的远期规划长度为600公里。2011年2月28日，北京正式开工建设8条地铁线，其中，15号线一期西段、6号线二期等5条线路昨日动工；山后线、16号线以及燕房线列入本市2015年地铁路网规划，年内开工建设。目前共16条地铁线路在建。深圳地铁规划

目前深圳地铁已开通四条线路包括罗宝线（原一号线）罗湖至深大段、蛇口线（原二号线）赤湾至世界之窗段、龙岗线（原三号线）高架段及龙华线（原四号线）南段。一期工程于2004年12月28日试通车运营。总计19个车站，总长21.866千米。2009年9月28日，深圳地罗宝线续建工程首通段正式开通试运营，10月1日正式运营。1号线首通段包括白石洲、高新园、深大三站三区间，全长3.39公里。直到2010年12月28日，蛇口线（世界之窗—赤湾）南段、龙岗线（草埔—双龙）北段已开通试运营。2010年新开通的线路长34千米。

提出2011年至2020年间的建设方案，其中包括龙华线的北延段（三期），以及8条新建的地铁线路：6－12号线，总长约245.4千米。远期方案规划了至2030年的16条地铁线路，总长585.3千米，设站357座。其中组团快线4条、干线6条、局域线6条。随着国家可持续发展战略、城市化战略、西部大开发战略和高速铁路发展战略的实施，我国的基础设施建设在21世纪进入了大规模施工阶段。地下空间的开发，由于具有不占用地面资源、缓解地面交通、不影响景观、有利于环境保护等优点，因此铁路隧道、公路隧道、城市地铁、过江隧道、地下行人通道、地下商场的建设方兴未艾。作为世界最大的隧道及地下工程施工市场，中国的市场潜力正在迅速释放。国内城市建设和轨道交通的迅猛发展，使盾构具有广阔的市场前景。据预测，近5年内，建筑市场所需地铁盾构约350台，加上其他类型的盾构，总数量将超过500台。一、盾构在我国发展的历史、现状及前景二、国内常见的盾构品牌、规格型号及价格二、国内常见的盾构品牌、规格型号及价格国内常见盾构机品牌一览表国内常见盾构机型号规格及价格6米盾构，3500~7000万；2.5米~4.5米盾构，1500~3000万；10米盾构，9000万~1亿盾构机制造商备注

德国海瑞克

含顶管机

德国维尔特

含TBM法国法马通*日本三菱

含DOT盾构机

日本石川岛

含DOT盾构机

日本川崎

日本日立造船

日本小松

合

计

三、盾构的基本部件、作用原理及施工工法三、盾构的基本部件、作用原理及施工工法1.盾构的基本部件盾构机主机主要由壳体、刀盘及驱动系统、拼装机、螺旋输送机、推进系统、等几大部份组成。

土压平衡盾构机主要部件构成示意图盾构机主机图三、盾构的基本部件、作用原理及施工工法三、盾构的基本部件、作用原理及施工工法1.1盾构壳体保护掘进设备的钢结构外壳。包括切口环、支承环、盾尾三部分。切口环：切口环是保持开挖面的稳定、将挖掘下来的土砂向后方移动的通道。支承环：支承环是盾构承受土压力及主机设备载荷的受力构件。盾尾：盾尾的长度应根据衬砌环在盾构内的组装长度和盾尾密封的形状及其段数决定，同时考虑到隧道的曲线施工等因素，需要有一定的富裕量。

三、盾构的基本部件、作用原理及施工工法1.2刀盘在盾构前端装有刀具，能旋转切削土体的钢结构组合体。三、盾构的基本部件、作用原理及施工工法刀具三、盾构的基本部件、作用原理及施工工法1.3刀盘驱动装置驱动刀盘旋转的装置。有液压驱动、变频电机驱动、定速电机驱动三种形式。该装置包括液压马达、电动机或变频电机、减速器、大小齿轮、大轴承等。盾构或顶管大刀盘的设计扭矩(T)－般按T=αD3经验公式计算，其中α是扭矩系数，D是盾构的直径。

三、盾构的基本部件、作用原理及施工工法1.4管片拼装机拼装管片的机械装置。能夹持管片，作圆弧运动、径向运动和纵向运动等。三、盾构的基本部件、作用原理及施工工法拼装机盘体回转有快慢速度，采用了遥控拼装机技术，降低了设备的维修率，改善了作业人员的工作强度和安全性，提高了管片的拼装质量和工作效率。三、盾构的基本部件、作用原理及施工工法驱动螺杆桶体螺旋机驱动结构图闸门装置轴承油马达测速齿轮1.5螺旋输送机输送土仓中土体的机械装置，包括螺旋部分、驱动和闸门等装置。根据螺旋的形状，可分为有轴螺旋输送机和无轴螺旋输送机。三、盾构的基本部件、作用原理及施工工法三、盾构的基本部件、作用原理及施工工法1.6盾尾密封系统

为防止衬砌环与盾构之间施工空隙涌水、漏泥而设置，由盾尾密封和油脂加注装置等组成的系统。盾尾油脂泵盾尾密封示意图盾尾密封装置结构图

盾尾密封刷三、盾构的基本部件、作用原理及施工工法1.7推进液压缸

用来推动盾构前进的液压缸，能克服盾构推进时所遭遇的阻力。推进泵组阀组三、盾构的基本部件、作用原理及施工工法1.8后方台车

在隧道内装载着掘进所需主要机、电、液装备并跟随在盾构后行走的台车。三、盾构的基本部件、作用原理及施工工法1.9皮带机

三、盾构的基本部件、作用原理及施工工法1.10同步注浆系统

盾构施工隧道时，当盾构的盾尾脱离管片衬砌后，管片背面和地层之间形成一定的建筑空隙，若不及时回填这一空隙，会造成地表沉陷，进而对邻近的建筑物等产生破坏性的影响。因此，及时填充这一空隙的注浆系统是盾构的重要组成部分。同步注浆系统图

三、盾构的基本部件、作用原理及施工工法

为确保隧道曲线段施工而设置。主要由铰接液压缸、密封

装置以及铰接止转装置等组成。1.11铰接装置

三、盾构的基本部件、作用原理及施工工法

2.盾构的作用原理

盾构的作用原理就是一个钢结构组件沿隧道轴线边向前推进边对土壤进行掘进。这个钢结构组件的壳体称“盾壳”，以盾构机的盾壳对挖掘出的还未衬砌的隧道段作临时支护，承受周围土层的土压、承受地下水的水压以及将地下水挡在盾壳外面。用前端刀盘切削土体，由千斤顶顶推盾构机前进，以开挖面上拼装预制好的管片作衬砌，从而形成隧道的施工方法。三、盾构的基本部件、作用原理及施工工法2.1盾构法施工流程示意图敞开式盾构闭胸式全敞开式挤压式盾构半机械式盾构手掘式盾构机械式盾构部分敞开式压气式泥水式土压式压缩空气盾构泥水加压盾构加泥式土压平衡盾构土压平衡盾构三、盾构的基本部件、作用原理及施工工法3.盾构施工工法分类三、盾构的基本部件、作用原理及施工工法全敞开式盾构初期开放型手掘式盾构开挖面盾构管片敞开式盾构三、盾构的基本部件、作用原理及施工工法三、盾构的基本部件、作用原理及施工工法部分敞开式盾构（网格挤压式盾构）三、盾构的基本部件、作用原理及施工工法闭胸式盾构三、盾构的基本部件、作用原理及施工工法土压平衡式盾构泥水加压平衡盾构三、盾构的基本部件、作用原理及施工工法复合盾构（混合盾构）四、盾构机的常见故障、处理方法及维护与保养四、盾构机的常见故障、处理方法及维护与保养1.盾构机常见故障及处理方法1.1泥土粘着并堵塞刀盘

盾构机在粘性土层中施工时，由于粘性土具有内摩擦角小、粘性大和流动困难等特点，使得粘性土体粘附在刀盘上。被刀盘从开挖面上切削下来的粘土，通过刀盘渣槽进入泥土仓后，在泥土仓上压力的作用下容易被压实固结，使刀盘中心正面的土体不能通过中心刀渣槽进入泥土仓，而是在刀盘挤压力的作用下从刀盘四周的渣槽进入泥土仓。逐渐地，整个泥土仓内全部被压实固结的土体充满并堵塞。当刀盘继续旋转切削土体时，刀盘温度不断升高，使刀盘和泥土仓内的土体不断地被烧结固化，最终在刀盘和整个泥土仓内形成坚硬的“泥饼”。“泥饼”形成后，刀盘扭矩和盾构机推进阻力均迅速增大，螺旋输送机无法出土，盾构机不能往前推进。泥土仓内过高的温度会缩短刀盘主轴承的使用寿命，加速主轴承的损坏，甚至会出现主轴承“烧结、抱死”的严重后果。四、盾构机的常见故障、处理方法及维护与保养处理方法：当盾构机在粘土地层中进行施工时，或当泥土仓内形成“泥饼”时，应采取以下预防和排除措施：（1）空转刀盘，并通过泥土仓隔板的空心搅动棒向泥土仓注水，使“泥饼”在离心力的作用下脱落。（2）在使开挖面保持稳定的前提下，可人工进入泥土仓清除“泥饼”。（3）掘进时增加泡沫剂的注入量，改善土体的和易性，预防粘土结块。（4）在盾构机设计时，应在泥土仓隔板上增加空心搅动棒，以加大搅拌渣土强度和范围，并通过空心搅动棒注水，用于清洗刀盘和泥土仓。2.螺旋输送机循环“喷涌”四、盾构机的常见故障、处理方法及维护与保养1.2螺旋输送机循环“喷涌”泥水螺旋输送机循环产生原因：

盾构机在高水砂层进行施工时，由于开挖面土体充水裂隙，含水量丰富，而且已成型的盾构隧道同步注浆量没有完全充实衬背空隙，以致留下流水通道，开挖面土体裂隙的水不断地流入泥土仓，泥土仓内不停地积水。当螺旋输送机工作时，首先吸入泥土仓内的水，然后从其出土闸门迅速喷出，形成“喷涌”。泥土仓内的水被暂时吸干后，螺旋输送机才能出渣排土，很快地泥土仓内又积水较多，螺旋输送机又必须先吸水后出土。造成盾构机无法正常工作，螺旋输送机不停地喷涌—停机—喷涌……，如此恶性循环，盾构机推进缓慢。四、盾构机的常见故障、处理方法及维护与保养处理方法：（1）当遇到此情况时，关闭螺旋输送机，停止出土，保持盾构机继续往前推进，增加泥土仓内的土压力，让刀盘切削下来的土体将泥土仓内的水不断地挤出，减少泥土仓内的含水量。同时要防止土仓压力过高，造成盾构机前方隆起、冒浆，以及击穿盾尾密封等现象的发生。（2）向泥土仓内加入高浓度泥浆或泡沫，改善泥土仓内土体的和易性，使土体中的颗粒、泥浆成为一整体，使土体具有良好的可塑性、止水性及流动性，便于螺旋输送机顺利出土。（3）在进入富水砂层前，盾构机提前采用气压平衡模式进行推进，但要防止发生漏气事件。3.头部周期性下降四、盾构机的常见故障、处理方法及维护与保养1.3头部周期性下降产生原因：盾构机在推进过程中，由于泥土仓实际土压力值低于理论值，使盾构机头部周期性地下降。造成盾构机“磕头”。处理方法：实际操作中，应使泥土仓土压力值略高于理论值，并在推进时按工况条件和地质情况在盾构机正面加入发泡剂、膨润土和水等改良土体的添加剂，改良开挖面的土体。施工过程中要根据隧道的埋深、所在位置的土层状况和地层变形量等信息的反馈，对土压力设定值、推进速度和注浆量等施工参数及时地进行调整。四、盾构机的常见故障、处理方法及维护与保养1.4呈“蛇形”前进产生原因：在盾构机的推进过程中，操作人员在对盾构机中心轴线与隧道中心线出现的偏差进行纠正时，若每次的纠偏量过大，将导致不停地对盾构机进行左右纠偏，造成盾构机呈“蛇形“前进。处理方法：对于盾构机中心轴线与隧道中心线出现的偏差，操作人员应及时纠正，盾构机一次（一环）的纠偏量以不超过5mm为标准，以减少盾构机在推进过程中对地层的扰动，以及盾尾钢板拉伤了管片，损坏了管片的止水条，影响止水效果；若每次纠偏量过大，还会造成盾尾内管片拼装困难，有时会给完成后的隧道使用带来障碍。四、盾构机的常见故障、处理方法及维护与保养2.盾构机的维护与保养2.1刀盘刀盘是盾构机上的主要部件。因此，有必要根据地质条件对刀盘（刀具）进行检查。盾构始发完成后，在施工环境允许的前提条件下，有必要进行第一次刀盘（刀具）检查。此后，则必须按规定的时间间隔进行检查。检查过程中，必须查看刀具是否损坏。关键检查点包括格栅、搅拌棒、刀盘开口、耐磨装置，并将检查情况记录于刀盘检查单上。此外，还需要检查定位用材料的完好性以及定位螺栓拧紧力矩。在切削刀具损坏或缺失的情况下进行推进，将会导致刀盘本体严重损坏。盘型滚刀重型撕裂刀刮刀钢格栅面板辐条辐条泡沫口中心刀面板式复合刀盘四、盾构机的常见故障、处理方法及维护与保养辐条式刀盘外周强化刀先行刀刮刀辐条辐条泡沫口中心刀四、盾构机的常见故障、处理方法及维护与保养刀盘的维保要点：1、定期进入土仓检查刀盘各部分的磨损情况，检查耐磨条和耐磨格栅是否过度磨损，必要时可进行补焊。2、检查刀盘内搅拌棒的磨损情况，以及搅拌棒上的添加材料注入孔是否堵塞。3、在有条件的情况下检查刀盘面板、各焊接部位是否有裂纹产生。四、盾构机的常见故障、处理方法及维护与保养刀具的磨损情况检查要点：1、定期进入土仓检查刀具的磨损情况，根据地质条件决定是否换刀。

2、检查圆盘滚刀的滚动情况和刀圈的磨损量。（使用专用盘刀磨损量检测板检查）

3、在换装刀具过程中检查刀具紧固螺栓的扭矩。

4、检查切刀的数量和磨损情况，如有丢失、脱落须立即补齐。

5、检查齿刀的切削齿是否有剥落或过度磨损。必要时更换。四、盾构机的常见故障、处理方法及维护与保养更换刀具前应完成如下步骤：

1、更换刀具时，土仓内的渣土高度必须根据相应的地质条件和工作模式予以降低。

2、在更换所有刀具时，必须转动刀盘若干次；因此，必须将所有辅件移开危险区域。

3、利用起吊设备和运输平台，将工具运送到主室（工作室）。

4、按照人行闸文件中的相关规定，使工作人员适应土仓内的压力条件，以便在压缩空气下进行工作。

5、在主室内，通过控制面板定位刀盘。

6、将平台和起吊装置定位到隔板上的固定点。四、盾构机的常见故障、处理方法及维护与保养回转接头和仿行刀维护保养

1、经常检查回转接头的泡沫、泥浆管是否有渗漏，并及时进行处理。

2、每天对回转接头部分的灰尘进行清理，防止灰尘进入主轴承内圈密封。（此处是主轴承密封的薄弱环节应特别注意）

3、检查回转接头润滑脂的注入情况，如有堵塞应及时处理。

4、经常检查回转中心的转动情况，如有异常须立即停机并进行处理。

5、在仿形刀工作前应检查油箱油位，必要时加注液压油。

6、定期对仿形刀作功能性测试，检查其伸出和缩回动作的工作压力。四、盾构机的常见故障、处理方法及维护与保养仿行刀主轴承、变速箱、主驱动马达四、盾构机的常见故障、处理方法及维护与保养2.2.主驱动系统主驱动系统示意图内周密封外周密封主轴承主驱动密封主轴承的检查与保养事项

1、每天检查主轴承齿轮油油位，并作记录。

2、检查主轴承齿轮油温度，如温度不正常须立即停机并查找原因。

3、检查主轴承密封油脂分配马达动作是否正常，（观察油脂分配马达上的脉冲传感器的发光二极管闪烁次数正常为5~7次）。在检查刀盘时，进入土仓实际检查主轴承密封油脂的溢出情况。（正常应有油脂从密封处溢出）4、检查主轴承外圈润滑脂注入情况。（观察油脂分配器工作是否正常，溢流阀是否有油脂溢出。如有油脂溢出表明管路堵塞，要及时检查清理。）四、盾构机的常见故障、处理方法及维护与保养

5、每天给主轴承内圈密封注润滑脂，并检查内圈密封的工作情况。

6、定期提取主轴承齿轮油油样送检，根据检查报告决定是否需要更换齿轮油或滤芯。更换齿轮油同时必须更换滤芯。

7、定期检查齿轮油滤芯，并根据进出口压力差开关反映的情况判断是否更换滤芯。

8、定期检查主轴承与刀盘螺栓连接的紧固情况。

四、盾构机的常见故障、处理方法及维护与保养变速箱的维护保养

1、检查变速箱油位，如油位过低应先找出漏油故障点，解决故障后补充齿轮油。

2、检查变速箱温度是否在正常范围，观察冷却水的流动情况。（观察马达上的水轮指示器）

3、检查变速箱的温度开关，定期清除上面的污垢。

4、第一次工作50小时后需要更换所有齿轮油。四、盾构机的常见故障、处理方法及维护与保养主驱动马达的维护保养

1、检查马达的工作温度和泄漏油温度。

2、定期检测马达的工作压力（液压驱动检查液压油工作压力，电机驱动检查电机电流）。

3、定期检查马达的转速传感器和移动传感器，紧固其插头和连线。四、盾构机的常见故障、处理方法及维护与保养盾构机推进油缸四、盾构机的常见故障、处理方法及维护与保养

2.3推进及铰接装置推进油缸、铰接油缸的保养

1、及时清理盾壳内的污泥和砂浆，防止长时间污染油缸杠杆。

2、推进油缸与铰接油缸的球头部分加注润滑脂。

3、检查推进油缸靴板与管片的接触情况，（正常时二者边缘平齐）如有较大的偏差应及时调整推进油缸定位螺栓。在曲线段时调整较为重要。

4、润滑推进油缸定位调整螺栓，防止锈蚀。

四、盾构机的常见故障、处理方法及维护与保养铰接密封

尾盾中盾盾构铰接密封示意图铰接密封四、盾构机的常见故障、处理方法及维护与保养海瑞克盾构铰接密封示意图铰接密封的保养

1、及时清理盾壳内的污泥和砂浆。

2、检查铰接密封有无漏气和漏浆情况，必要时调整铰接密封的压板螺钉缩小间隙。

3、铰接密封注脂，每个注入点注入量为0.5升/天。4、检查铰接密封情况，如有漏水和漏浆要及时处理，并检查铰接油脂密封系统的工作情况。

5、在每环管片安装之前必须清理管片的外表面，防止残留的杂物落入铰接密封内。

四、盾构机的常见故障、处理方法及维护与保养盾尾密封原理图密封油脂管浆液管片浆液密封刷1密封刷3密封刷2尾盾密封油脂地层四、盾构机的常见故障、处理方法及维护与保养

2.4盾尾密封装置盾尾密封刷盾尾密封刷正面盾尾密封刷背面盾尾密封的维护

1、盾尾密封必须在每次启动前以及推进过程中予以润滑。如果密封没有定期润滑，则加注材料会透过密封刷并填充密封之间的间隙，从而使密封刷被浆液固化，失去弹性而达不到密封效果。

2、如果停机时间较长，应注意不要让密封件被加注的砂浆所固结。为避免这种情况的发生，有必要在砂浆粘结前，将盾构机向前位移若干厘米，并使用盾尾密封油脂填充当前间隙。

四、盾构机的常见故障、处理方法及维护与保养盾尾油脂泵站盾尾油脂泵站的保养注意事项

1、检查油脂桶是否还有足够的油脂，如不够应及时更换。

2、经常检查油脂泵站的油水分离器，加注润滑油。

3、检查油脂泵的工作情况，工作压力控制在1.8bar左右。

4、检查油脂泵的气管是否有泄漏现象，如有泄漏应及时修理或更换。

5、更换油脂桶时应对油脂量位置开关进行测试。

6、检查盾尾密封注脂次数或压力是否正常，否则应检查油脂管路是否堵塞。特别是重点检查气动阀是否正常工作。四、盾构机的常见故障、处理方法及维护与保养2.5人闸装置四、盾构机的常见故障、处理方法及维护与保养人闸系统的保养四、盾构机的常见故障、处理方法及维护与保养管片吊梁及存储装置

2.6推进装置四、盾构机的常见故障、处理方法及维护与保养管片吊机维护保养

1、经常清理管片吊机行走轨道，注意给吊链加润滑脂。

2、检查控制盒按钮、开关动作是否灵活正常。必要时检修或更换。

3、检查电缆卷筒和控制盒电缆线滑环，防止电缆卡住、拉断。

4、定期检查管片吊具的磨损情况，必要时进行修理和更换。

四、盾构机的常见故障、处理方法及维护与保养管片输送小车维护保养

1、及时清理盾构底部的杂物和泥土。

2、每天给需要润滑的部位加注润滑脂。

3、定期检查和调整同轴同步齿轮马达的工作情况。四、盾构机的常见故障、处理方法及维护与保养管片拼装机四、盾构机的常见故障、处理方法及维护与保养管片拼装机维护保养

1、清理工作现场杂物、污泥和砂浆。

2、检查抓举和平移油缸及管路有无损坏或漏油现象，如有故障应及时处理。

3、检查电缆、油管的活动托架。如有松动和破损要及时修理或更换。

4、定期（每周）给液压油缸铰接轴承、旋转轴承、伸缩滑板等需要润滑的部位加润滑脂并检查公差和磨损情况。（旋转轴承注油脂时应加注一部分油脂旋转一定角度，充分润滑轴承的各个部分）

5、定期检查管片安装机驱动马达旋转角度编码器工作是否正常，如有必要对角度限位进行调整。四、盾构机的常见故障、处理方法及维护与保养

6、检查抓取机构和定位螺栓，如有破裂或损坏，必须立即更换。

7、定期检测抓取机构的抓紧压力，必要时进行调整。

8、检查油箱油位和润滑油液的油位。

9、检查各按钮、继电器、接触器有无卡死，粘连现象。测试遥控操作盒，如有故障及时处理。

10、检查充电器和电池，电池应及时充电以备下次使用。

11、检查控制箱、配电箱是否清洁、干燥，无杂物。四、盾构机的常见故障、处理方法及维护与保养渣土改良系统包括：泡沫系统和泥浆系统排渣系统包括：螺旋输送机和皮带输送机

2.7渣土改良及排渣系统四、盾构机的常见故障、处理方法及维护与保养泡沫系统四、盾构机的常见故障、处理方法及维护与保养泡沫系统维护保养

1、定期清洗泡沫箱和管路，清洗时要将箱内沉淀物和杂质彻底清洗干净。

2、检查泡沫泵的磨损情况，必要时更换磨损的组件。

3、检查泡沫水泵的工作情况，给需要润滑的部分加注润滑油或润滑脂。

4、检查水泵压力开关的整定值，必要时进行校正。

5、检查压缩空气管路情况，必要时清洗管路。

6、检查电动阀和流量传感器的工作情况，电动阀开闭动作是否正常，流量显示是否正确，如有必要进行维修或更换。

7、定期检查回转接头处的泡沫管路有无堵塞，如发生堵塞要及时清理。四、盾构机的常见故障、处理方法及维护与保养膨润土泥浆系统四、盾构机的常见故障、处理方法及维护与保养膨润土系统维护保养

1、检查膨润土泵工作是否正常。润滑轴承和传动部件。

2、检查气动泵动作是否正常。

3、检查油水分离器和气管路，定期给油水分离器加油。

4、检查膨润土管路，清理管路的弯道和阀门部位，防止堵塞。

5、检查流量调节阀和压力传感器。

6、定期清理膨润土箱和液位传感器。四、盾构机的常见故障、处理方法及维护与保养螺旋输送机四、盾构机的常见故障、处理方法及维护与保养螺旋输送机维护保养

1、检查螺旋输送机液压油泵、液压马达及液压管路有无漏油现象，如漏油则停机处理，并注意清洁。

2、检查螺旋输送机油泵电机温度是否过高，如果温度过高即检查明原因进行处理。

3、检查变速箱油位，如果变速箱油位过低，须添加齿轮油。

4、检查轴承、闸门、伸缩缸的润滑情况，及时清理杂物并添加润滑脂。

5、检查螺旋片磨损情况，如果磨损严重，应补焊耐磨层。

6、用超声探测仪检查螺旋输送机管壁厚度，记录检测数据。

7、清洁传感器电路灰尘，检查电路接线端子有无松动，如松动即紧固。四、盾构机的常见故障、处理方法及维护与保养皮带输送机四、盾构机的常见故障、处理方法及维护与保养皮带输送机维护保养1、检查各滚子和边缘引导装置的滚动情况，如滚动不好，即清洗并润滑。

2、检查皮带的磨损情况，如皮带磨损严重，即更换皮带。

3、检查皮带是否有跑偏现象，如皮带跑偏需进行校正。

4、检查驱动装置变速箱油位，如果变速箱油位过低需添加齿轮油。

5、检查各轴承润滑，添加润滑脂。

6、检查皮带松紧情况，必要时增加皮带张力。

7、清洁电路、电机。检查电路接线端子有无松动，如松动则需紧固。

8、检查断路器、接触器、继电器触点烧蚀情况，如烧蚀明显则用细砂纸打磨平；如严重烧蚀，则需更换触点。四、盾构机的常见故障、处理方法及维护与保养单液注浆系统2.8同步注浆系统四、盾构机的常见故障、处理方法及维护与保养双液注浆系统四、盾构机的常见故障、处理方法及维护与保养同步注浆系统维护保养

1、每次注浆前应检查管路畅通情况，注浆后及时将管道清理干净。防止残留的浆液不断累积堵塞管道。

2、每次注浆前必须对注浆口的压力传感器进行检查，紧固其插头和连线。

3、注浆前要注意整理疏导注浆管，防止管道缠绕或扭转，从而增大注浆压力。

4、定期检查注浆管的使用情况，如发现泄漏或磨损严重应及时修理或更换。

5、经常对砂浆罐及其砂浆出口进行清理，防止堵塞。

6、定期对注浆系统的各阀门和管接头进行检查，修理或更换有故障的设备。

7、定期对注浆系统的各运动部分进行润滑。

8、经常检查注浆机水冷池的水位和水温，必要时加水或换水。注意防止砂浆或其他杂物进入冷却水池。

四、盾构机的常见故障、处理方法及维护与保养后配套平台拖车维护

1、经常检查拖车行走机构的工作情况，必要时加注润滑脂。

2、定期检查各拖车间的连接销、联接板，防止意外断裂或脱开

3、经常检查拖车走行机构的跨度与钢轨的轨距是否合适，不合适应及时调整。

2.9车架及辅助设备维护通风系统维护

1、检查洞内外风机工作是否正常，有无异常声响。

2、定期检查叶片固定螺栓有无疲劳裂纹和磨损。

3、定期检查、润滑电机轴承。（按保养要求时间和方法进行）

4、检查风管卷筒的固定情况。

5、根据掘进情况及时延伸和更换风管。

6、检查风管有无破损现象，及时修补或更换。

四、盾构机的常见故障、处理方法及维护与保养水冷却系统维护

1、检查进水口压力（一般为5bar左右）和温度（小于30℃），如压力过低或温度过高，应检查隧道内的进水管路的闸阀、水泵及冷却器工作是否正常。

2、检查水过滤器，定期清洗滤芯。定期清理自动排污阀门。

3、检查冷却水管路上的压力和温度指示器，如有损坏及时更换。

4、检查水管卷筒、软管如有损坏应及时修理。并对易损坏的软管作防护处理。四、盾构机的常见故障、处理方法及维护与保养五、盾构的常见事故、防范措施五、盾构的常见事故、防范措施1.地质风险由于地质勘探的局限性，盾构掘进过程中遇到未探测到的不良地质及地下障碍物的风险很大。可能导致的后果：盾构刀具损坏、刀盘磨损严重，不能正常掘进；地面沉陷，引发管线事故；建筑物损坏，人员伤亡。预防措施：施工前，通过地质补勘等方法，进一步查清隧道的地质条件，掌握尽可能详尽的地质资料；施工中，利用盾构机本身的超前地质钻机及超声波等超前地质探测装置，提前探测工作面前方地质情况，以便及时发现异常并采取措施进行处理。2.机械风险

盾构施工机械风险即盾构机选型风险。包括盾构机对地层的适应性和盾构机本身的可靠性。可能导致的后果：盾构机出现严重故障，不能正常掘进；小故障频繁出现，严重影响施工进度；对人身安全造成严重威胁。预防措施：

认真研究工程地质和水文地质条件，根据类似工程特点，明确工程施工对盾构机性能和功能要求，盾构机必须有应付突发事故的设备配置；保证盾构机推进不出现无法现场维修更换的机械故障，要求盾构机主要部件原材料性能优良，无损伤；各种元件要可靠，在恶劣环境中能保证良好性能；盾构机必须具有满足人员带压进仓的保压装置。五、盾构的常见事故、防范措施五、盾构的常见事故、防范措施3.施工风险3.1盾构进出洞风险盾构进出洞是盾构施工的一个重要环节，也是风险较大的一个环节。国内盾构法隧道多起事故均发生在盾构进出洞阶段。危害：洞口涌水、涌砂；地面塌陷；建筑物及管线破坏；隧道或车站结构损坏。预防措施：

认真研究工程地质和水文地质条件，根据类似工程特点，明确工程施工对盾构机性能和功能要求，盾构机必须有应付突发事故的设备配置；保证盾构机推进不出现无法现场维修更换的机械故障，要求盾构机主要部件原材料性能优良，无损伤；各种元件要可靠，在恶劣环境中能保证良好性能3.2盾尾密封失效风险

盾尾密封是开挖面稳定及盾构正常掘进的重要保证，由于使用不当，会有使盾尾密封失效的风险。危害：盾尾涌入泥水、注浆浆液，影响管片拼装；土仓失压；开挖面失稳；背后注浆浆液流失，加大沉降量。预防措施：

经常向密封刷注油脂；避免同步注浆浆液对钢丝刷的损害；适当选择二次注浆位置及浆液配比；保证盾构机掘进的良好姿态，并合理选择管片拼装点位，防止盾尾挤压管片造成尾刷损害；定期清理尾刷内油脂槽。五、盾构的常见事故、防范措施3.3压气开仓风险压气开仓是软土中进行盾构施工时进行障碍物清理、刀具更换及刀盘修理的重要手段，也是容易出现事故的风险点。危害：开挖面失稳，地面沉降；人员伤亡；窒息。预防措施：

选择具备完善的保压系统的盾构机，在压气前对保压系统进行一次全面的检查、维修、测试；如有需要，对刀盘前方及上方土体进行加固，保证地层稳定；制定专项方案及应急救援预案，并对舱外操作人员及进仓人员进行详细的交底，做到心中有数；准备足够的应急物资。五、盾构的常见事故、防范措施五、盾构的常见事故、防范措施3.4开挖面有障碍物

由于地质勘查及管线调查的局限性，在盾构施工过程中，有遇到不明管线及其他障碍物的风险。危害：损坏不明管线及障碍物；造成盾构机设备损害；工期延误。预防措施：

施工前，进行地质补勘，并详细查阅相关资料，尽可能详细的了解盾构穿越区的障碍物情况；施工中，利用盾构机配备的超前探测设备，对前方进行探测，及时查出大石块、废桩等障碍物，以保证能在盾构机刀盘到达之前采取措施；加强对盾构机操作人员的培训，及时对异常情况作出判断。3.5联络通道施工风险联络通道施工作为盾构工程的一个重要部分，是近年来出现事故较多的环节。危害：地面沉降，建筑物及管线损坏；盾构隧道损害；人员伤亡。五、盾构的常见事故、防范措施预防措施：

根据工程地质及水文地质条件，制定合理的加固方案，并严格按方案实施；对联络通道前后管片进行背后补充注浆，阻隔两端水力联系；打开管片前，先钻孔探查地层加固效果及水流情况，确认安全后再打开管片进行联络通道施工；盾构隧道内准备足够的应急物资。4.机械伤害

包括电瓶车溜车、双轨梁碰撞、拼装机碰撞等风险，在盾构施工中较容易发生事故。危害：设备损坏；车站或隧道结构损坏；人员伤亡。五、盾构的常见事故、防范措施

包括邻近的地面建筑物、桥梁，以及地下的管线、隧道等设施。危害：建筑物、管线破坏；隧道结构损坏；人员伤亡。五、盾构的常见事故、防范措施5.环境危险预防措施：

施工前，对所经过范围内的房屋、桥梁等设施进行详细的调查，包括基础形式、结构形式、目前的状态等，并请有资质的单位进行鉴定；根据前期调查的情况，在重点部位布设监测点，提请第三方监测进行初始值测定；如有需要，在重要建筑物周边进行补勘，进一步了解该段地质情况；根据前期调查及补勘资料，编制详细的施工专项方案，并对全体人员进行交底；施工过程中，严格按照方案中规定的程序、参数操作，出现异常情况时，立即上报，及时采取措施；加大监测频率，全面掌握沉降情况。五、盾构的常见事故、防范措施六.案例六.案例1.含水小粒径砂卵石，且含砂量不均变化地层案例：北京南水北调配套工程（一期）2标段（颐和园北宫门段）550m北五环肖家河桥0-066.602+030638m780m京密引水渠清河盾构始发井盾构接收井西侧匝道桥东侧匝道桥老龙口排洪沟民宅区（平房）北五环中央党校宿舍区圆明园西路一期检修闸肖家河闸管理站1、曲线上始发，连续两个R＝400m半径的急曲线和6.7‰大坡度，并穿越高密度、低矮、结构很差的平房和浅覆土河道；2、不足2m的超近距离条件下穿大型立交桥越群桩基，桥桩竖向沉降和水平位移要求十分严格，仅仅2mm，国内尚无同类工程；3、盾构全程均在圆砾石低含砂量高水位地层内掘进，其中700m为全断面圆砾层。1.1工程概况（1）盾构穿越断面地层大部分为圆砾层,富含地下水,地层透水性很强；（2）盾构段总长1961m，穿越断面地层主要为含砂量很低的圆砾层，部分地段夹有中细砂。地勘报告中显示圆砾最大粒径为17cm，平均粒径5~10cm；（3）盾构穿越地层地下水比较丰富，且工程位置与清河相距较近（约30m），地下水与清河存在水力联系。工程地质条件和水文条件对盾构施工影响较大，是本工程的特点和难点。1.2地质、水文条件六.案例北京市市政四建设工程有限责任公司北五环肖家河立交桥上部结构为预应力混凝土连续箱梁，桥桩均为直径1.2m钻孔灌注摩擦桩，桩长约20m。两根一组，通过承台联系，承台上为独柱。1.3穿越桥桩简介六.案例

隧顶覆土厚度约12m，盾构由西向东依次穿越肖家河桥北侧B匝道ZB10#~ZB11#轴间、Y线YZ8#~YZ9#轴间以及D匝道ZD-1#~ZD-2#轴间。所穿越桥桩编号为ZB10、ZB11、ZD1、ZD2和YZ8，共计有16根桩受影响，其中，距桩基YZ-8最小水平距离仅1.975m，平均距离在3m左右。输水隧洞轴线输水隧洞轴线ZB-10六.案例通过情况：

桥梁差异沉降<2mm；完全满足桥梁设计要求及使用要求，得到业主单位的一致好评。该工程施工时间：2007年7月初至10月中旬。（1）单班（12小时）最快18环；（2）单周最快181环；（3）单月最快634环。沿线沉降最大值<10mm中间全线一次穿越，没有更换刀具六.案例2含水小粒径砂卵石，且含砂量大于30%地层案例：沈阳地铁一号线13标

沈阳地铁一号线13标工程施工场地位于沈阳市和平区与沈河区交接地段，标段单线长1330.267m。2.1工程概况盾构穿越断面地层大部分为圆砾层,富含地下水,地层透水性很强本区间范围内的地形变化平缓，地面标高介于49.64～51.72m，最大地面高差2.08m。地貌类型为浑河新扇。勘察深度内的由第四系全新统人工填筑层（Q4ml）、第四系全新统浑河新扇冲洪积层（Q41al+pl）、第四系上更新统浑河老扇冲洪积层（Q32al+pl）、第四系下更新统冰水沉积地层（Q1fg1）组成。本区间隧道上覆地层主要为杂填土①层、粉质粘土④－1层、粉细砂④－2层、中粗砂④－3层，砾砂④－4层和圆砾④－5层，洞身穿越地层主要为粉质粘土⑤－1层、中粗砂④－3层，中粗砂⑤－3层，砾砂④－4层、砾砂⑤－4层，和圆砾④－5层、圆砾⑤－5层。

怀～中区间场地内无地表水，在勘察深度内均有地下水，地下水类型为孔隙潜水，稳定水位埋深在7.40～9.90m，相当于绝对标高42.03～42.84m。地下水水温14～15℃。地下水主要补给来源为浑河侧向补给及大气降水垂直入渗补给。主要排泄方式为迳流排泄和地下水的人工开采。地下水流向总的方向是由东向西，含水层的渗透系数平均值为85m/d。标准冻结深度1.2m。

建筑物名称与隧道的关系线路通过范围结构类型基础类型及其它承载力隧道埋深(m)西顺城街双线上方DK16+767～+780双向8车道城市主干道460Kpa10.638怀远门双线上方DK16+780～+812主楼高约8层、耳楼高约5层，灰砂砖墙、砼过梁结构94年维修，桩基础，桩长约。460Kpa11.688兴隆轩右线上方DK16+783～+7956层砖混结构基础不详460Kpa11.438金昊名城左线外侧DK16+783～+7957层砖混结构古建筑物加固而成。460Kpa11.438古籍书店双线上方DK16+842～+8664层砖混结构年代久远，基础不详460Kpa13.088正阳小区81号双线上方DK16+866～+9837层砖混结构。桩底标高约，桩基础距离隧道顶部约。人工挖孔桩,桩长,桩径0.8,C20砼。开发商:沈河区房产局修建科；1993年修建460Kpa16.058盛京旅游文化广场双线上方DK17+018～dkDK7+0653层基础不详，开发商:沈河区房产局17.888地表建构筑物统计表2.2盾构下穿建筑群简介

建筑物名称兴隆轩线路通过范围DK16+768~DK16+780与隧道的关系右线隧道上方建筑物结构形式

6层砖混结构基础类型及其它基础不详地基承载力

460Kpa隧道覆土厚度(m)

11.438兴隆轩怀远门

建筑物名称怀远门线路通过范围DK16+780~DK16+812与隧道的关系双线隧道上方建筑物结构形式主楼高约8层、耳楼高约5层，灰砂砖墙、砼过梁结构基础类型及其它桩基础，桩长约10m地基承载力

460Kpa隧道覆土厚度(m)