盾構機掘進(jìn)到一定里程后，不可避免地出現老化、損壞現象，需要通過(guò)大修改造恢復其原有技術(shù)性能。本文介紹 1 臺小松品牌盾構機的大修改造成果，以及對大修改造后出現的故障進(jìn)行分析，并提出改進(jìn)措施。

1. 大修改造成果

本次大修改造的設備為 1 臺小松公司生產(chǎn)的土壓平衡盾構機，該盾構機于 2008 年投入使用，已經(jīng)掘進(jìn)了 7.5km，其各系統均出現了不同程度的老化和損壞現象，無(wú)法繼續使用，需對其進(jìn)行大修改造。該盾構機大修改造前的情況如圖 1 所示。

從經(jīng)濟性、時(shí)效性、實(shí)用性等方面綜合考慮，該盾構機大修改造主要分為 2 個(gè)方面：一是對盾構機老化和損壞的設備進(jìn)行大修，二是對盾構機不適宜施工的系統或部件進(jìn)行改造。

我們主要從以下 7 個(gè)方面對該盾構機進(jìn)行了大修：一是修復磨損的刀盤(pán)、刀圈及面板；二是拆檢主驅動(dòng)，修復主軸承的大齒圈，更換所有密封件和部分結構件；三是拆檢減速器，更換所有深溝球軸承；四是拆檢管片拼裝機，徹底修復存在的故障；五是更換螺旋輸送機的螺旋軸和筒壁，拆檢其減速器；六是由專(zhuān)業(yè)公司對液壓系統進(jìn)行全面檢修；七是對電氣系統進(jìn)行全面檢查，更換線(xiàn)路，修復或更換存在故障的配電柜、電動(dòng)機。 

根據用戶(hù)反映，該盾構機在使用過(guò)程中存在不適宜施工的系統。我們主要從以下 4 個(gè)方

面對其進(jìn)行了升級改造或整體替換：一是改造超挖刀液壓系統，設置超挖刀獨立液壓油箱；二是改造注漿系統，更換新型 KSP 注漿泵和更小的殼體；三是升級油脂供給系統，淘汰原電動(dòng)油脂泵，更換為技術(shù)成熟的氣動(dòng)油脂泵；四是升級管片拼裝系統，將原來(lái)的有線(xiàn)控制方式升級為無(wú)線(xiàn)控制方式。該盾構機大修改造后整體情況如圖 2 所示。升級改造后的注漿系統和油脂供給系統如圖 3 所示。

該盾構機大修改造后，在掘進(jìn)期間沒(méi)有出現大齒圈損壞或減速器內軸承損壞等嚴重故障，故障率僅為 4.6%，達到了項目施工要求，基本符合新機使用性能，一些升級改造后的系統達到或超過(guò)原機性能。該盾構機在蘇州地層掘進(jìn)過(guò)程中最高月進(jìn)尺達到 440 環(huán)，創(chuàng )造了單日進(jìn)尺 20 環(huán)（24m）的好成績(jì)，順利通過(guò)了粘土、粉細沙地層的掘進(jìn)考驗，得到了施工項目部的較高評價(jià)。

2. 出現的故障及排除方法

（1）組裝調試階段

該盾構機在工廠(chǎng)完成大修改造，在工廠(chǎng)存放1 年零 2 個(gè)月后，運往蘇州項目工地進(jìn)行掘進(jìn)施工。在盾構機組裝調試階段，發(fā)現的故障如下所述。

超挖刀 在調試超挖刀的過(guò)程中，首先出現了超挖刀無(wú)法伸出故障，隨后又出現 2 把超挖刀同時(shí)伸出故障。經(jīng)查找，該故障原因是項目部人員將 4 根液壓膠管的 4 根液壓鋼管接錯。調換了超挖刀 4 根液壓膠管，并按正確方法連接 4 根液壓膠管后，故障現象消失。

推進(jìn)系統 在主控室發(fā)現推進(jìn)系統油壓偏低，加壓后油壓仍然偏低，推進(jìn)速度較慢，有 2 組液壓缸無(wú)推進(jìn)。經(jīng)排查，發(fā)現該故障原因是電磁閥線(xiàn)路接錯，電氣系統中的行程傳感器轉換模塊出現故障。糾正接錯的電磁閥線(xiàn)路，更換行程傳感器轉換模塊后試機，推進(jìn)系統工作恢復正常。

（2）施工掘進(jìn)階段

該盾構機調試完成后，正式用于蘇州地鐵項目的掘進(jìn)工作。該盾構機在掘進(jìn) 100 環(huán)過(guò)程中，出現了 15 項各類(lèi)故障。這些故障大都與操作者操作不當有關(guān)，其主要故障如附表所示。

3. 故障原因及改進(jìn)措施

我們針對該盾構機調試及掘進(jìn)期間出現的故障和問(wèn)題進(jìn)行了認真分析，并提出了改進(jìn)措施，如下所述。

（1）故障原因

操作不當 對該盾構機掘進(jìn)過(guò)程中出現的故障進(jìn)行統計分析后可知，大多數故障是因為操作者操作不當造成的。這些故障的出現，導致盾構機多次停機待修。

設備老化 在掘進(jìn)過(guò)程中，出現多次因膠管及線(xiàn)路老化而導致的停機故障，給施工造成了損失。其原因是在大修改造時(shí)，沒(méi)有對設備上所有的管路和線(xiàn)路進(jìn)行徹底更換。

技術(shù)性能有差距 大修改造后的盾構機與新盾構機相比，一些機構系統的技術(shù)性能存在一定差距，這給項目部和操作者造成一定的心理壓力。修后存放疏于管理 該盾構機在大修改造后，在工廠(chǎng)里存放了 1 年多。存放期間由于疏于管理，造成多個(gè)配件被盜，影響其正常使用及技術(shù)性能。

（2）改進(jìn)措施

更新低值易損零部件 由于盾構機在掘進(jìn)過(guò)程中出現故障，會(huì )給施工項目造成很大損失，因此在盾構機大修改造時(shí)，應當規定必須更新已經(jīng)老化的低值易損零部件。例如管路、線(xiàn)路、接頭、開(kāi)關(guān)等零部件。

保證關(guān)鍵零部件技術(shù)性能 盾構機在掘進(jìn)到一定里程且需要大修改造時(shí)，其液壓泵、液壓馬達、閥組、液壓缸等關(guān)鍵零部件雖經(jīng)專(zhuān)業(yè)公司進(jìn)行修復，但是修復后基本上無(wú)法完全恢復其技術(shù)性能。為此，應當選購原廠(chǎng)配件或質(zhì)量較好的國產(chǎn)配件進(jìn)行更新，避免大修改造后的盾構機技術(shù)性能下降，給施工項目造成損失。

設備升級改造要考慮周全 設備升級改造會(huì )提升盾構機的技術(shù)性能，但是也可能帶來(lái)一些隱患。本次小松盾構機的超挖刀系統升級改造時(shí)設置了獨立液壓油箱，雖然避免了超挖刀在惡劣工況作業(yè)時(shí)因其液壓系統污染給主液壓系統造成的危害，但是沒(méi)有考慮到新的獨立液壓油箱在實(shí)際使用過(guò)程中存在的低油位等問(wèn)題，沒(méi)有安裝油位傳感器和相關(guān)裝置，出現低油位狀態(tài)下液壓泵吸空隱患，容易造成液壓泵損壞。

其他方面 要加強對操作者的技術(shù)培訓，防止因操作者操作不當造成盾構機故障。在大修改造后存放期間，要加強管理，防止盾構機的零部件被盜或丟失。

作者：繆楠

來(lái)源：《工程機械與維修》2018年第3期