盾构机作业指导书

编制人：    欧   国   辉             

审核人：                     

批准人：

中铁一局集团有限公司北京地铁四号线

第二十标段项目经理部

二00五年六月

目    录

一、盾构机操作前的准备工作…………………………………………………………3

二、操作顺序……………………………………………………………………………3

三、停机顺序……………………………………………………………………………4

四、管片拼装模式………………………………………………………………………4

五、操作中应注意的问题………………………………………………………………4

六、盾构机特殊地段掘进技术…………………………………………… ……………6

1、盾构机出洞时掘进………………………………… …… ……… ……………6

2、砂卵石地层掘进…………………………………………………………………7

3、硬岩掘进…………………………………………………………………………7

4、盾构机过人工湖掘进……… …… ………………  ………… … …… ………8

5、盾构机在小半径曲线中掘进……………………………………………………9

6、盾构机出洞时掘进…………………… ……… ……… ………………………9

七、控制室中的控制面板…………………………………………   …………………10

7 . 1  马达启动………………………………………………… …………………10

7 . 2  螺旋输送机……………………………………………… …………………11

7 . 3刀盘、超挖刀………………………………………………… … …………12

7 . 4  推力油缸……………………………………………………… ……………13

7 . 5  铰接油缸……………………………………………………… ……………14

7 . 6  盾尾密封……………………………………………………… ……………15

7 . 7  泡沫装置…………………………………………………… ………………15

7 . 8 皮带输送机…………………………………………… …… ………………16

7. 9油温显示………………………………… …………………   ………………17

7. 10  灌浆……………………………………………………  …………  ………17

7 . 11  通用…………………………………………………  …………… ………17

八、  就地控制面板………………………………………………………………18

8. 1 拼装机控制台……………………………………………… ………………18

8 . 2  喂片机控制面板…………………………………………… ………  ……19

8. 3  泥浆灌注的控制面板…………………… …………………… … ………19

8. 4  维修面板锁 / 刀盘……………………… …………………………………20

8 . 5  螺旋输送机的维修面板………………… ……… …………… …………20

8 . 6  皮带输送机的维修面板…………………………… ………  ……………21

8 . 7  紧急停车开关………………………… …………………  … ……………22

8 . 8  管片起重机………………………… … ……………………  ……………22

盾构机操作指导书

一、盾构机操作前的准备工作

开机前应确认无人停留在盾构机的危险区域，（如皮带机等区域），无人对盾构机进行维修。

检查PLC监控系统是否有故障显示。

检查所剩高压电缆、水管及钢轨是否足够推进下一环。

检查外循环水泵是否打开，油脂、泡沫、膨润土等辅助材料是否充足，渣斗是否准备好。

   二、操作顺序

1、使测量系统（VMT）处于“advance”掘进模式，再依次按下下列泵的“start”键。“cooling water”→“compress”→“filter circuit” →“lubrication pump” →“gear oil pump”  →“cutter head drive 1” →“cutter head drive 2”  →“screw conveyor pump” →“auxiliary hydraulics” →“push pump”  →“tailskin sealing compound（automatic）”

2、启动“cutterhead start”模式下的“step1（慢速）”或“step2（快速）” →“left或right” →“start”。同时启动泡沫系统（“semi ”模式。）

  3、地层较软需要建压时，如土仓压力过高，则依次按下“belt conveyor”中的“start ”键“rear gate”中的“open”键→“screw conveyor”中的“start”键，进行出土以减降低土仓压力。在掘进中保证土压平衡，使最顶部土压传感器的压力与掘进面地层压力接近。若压力过小，则先按“advance”掘进键，待压力升高到一定值后再出土。若压力适中，则二者同时进行。地层较硬不需要建压时，则可按出土程序出土。

三、停机顺序

当掘进完成后，先把螺旋输送机的转速调节旋钮旋至零位。再按下“stop”键，接着按下“belt conveyor”的“stop”键→ “rear gate ”的“close”键，然后按照与开机时的相反顺序停机。 

四、管片拼装模式

首先使测量系统“VMT”窗口处于“ring build”模式，再依次按下以下部件的“start”键即可进行管片的拼装工作。“filter circuit” →“auxiliary hydraulics” → “erector pump” →“push pump” →“segment build”

注：为保持隧道内的通风性，“secondary ventilation”应处于常开状态。

五、操作中应注意的问题

    1、操作人员在操作盾构机时，要集中精力，密切注视操作面板上及PLC监控系统中的参数变化。

2、若土压过大，则可通过增大螺旋输送机的转速或降低推进速度，以减小土压，防止地表隆起。反之亦反。

3、若出土过干硬，通过以下方法调节：根据土质不同程度可以向土仓和刀盘面加泡沫、膨润土或水。原则上要求四个泡沫管处在打开状态，保证泡沫管畅通。应根据出土的情况调整泡沫的比例。

4、若土质松软或过稀，应减少水的用量，并降低泡沫的比率，增大推进速度。

5、推进过程应注意观察铰接油缸的行程，其一般控制在10-140mm之间，当14个铰接油缸其中任何一个的行程超过限值时，盾构机自动停止。一般铰接最好控制在70mm左右，同时四组铰接油缸行程不要差别太大。当行程大于100mm，应把“articulation cylinder”中的旋钮放在pull方向；当行程小于30mm时，旋钮放在“Release”位置，最后再恢复到“hold”的位置。注：在一般的情况下，旋钮位置一般保持在“hold”位置。

6、在掘进时有时由于铰接油缸的四组行程某一组行程指示来回闪动，导致推进停止，这时可使旋钮放在“release”位置直到稳定为止。

7、掘进前，若皮带机不能启动（即红灯“stop”键亮），此时要检查皮带机的紧急停车是否在复位的状态。

8、掘进过程中，若全站仪找不到目标，则要检查棱镜或激光标靶是否移动或泥巴粘在上面。

9、在启动螺旋输送机或刀盘转速时，应将其速度旋钮至零位后启动。

10、在掘进过程中要求四组千斤顶行程差控制在40mm以内。

11、在拼装管片时，复位功能键（Reset）有时不能正常工作（即LED灯灭），导致管片拼装工作不能正常进行。此时若按下“Reset”键后仍不能复位。此时要关闭背式控制面板上的开关片刻，再打开它，待面板上的绿色闪烁灯亮后，按下其旁的键。然后再按下控制室内的“Reset”键，一般情况下能使其恢复工作。

12、为了保持盾尾密封的良好性，在掘进完成后，一般采用人工注脂方法对盾尾进行注脂。

13、在掘进过程中，刀盘转向依据测量系统（VMT）窗口中的滚动角（Roll）来确定：“Roll”为正值，刀盘右转；“Roll”为负值，刀盘左转。应控制在正负6范围之内。水平垂直控制在正负30以内，趋向控制在正负3以内。

14、在增大或减小千斤顶压力时，应缓慢的调节其值，不应过快的增大或减小其值。四组油缸的推力要求不要差别太大。

15、盾构机在掘进过程中出现问题，一般先看F6查看故障原因，然后再查电器图纸，找到具体故障。

16、在掘进完成后，一般要对土仓内的土搅拌3~5分钟，以便其土压保持稳定，形成一层保护膜。

17、每次停机时间超过6个小时，应建好土压，并在注浆完后每2个小时，将盾构机向前推进50~100mm，掘进过程中不进行注浆和出土。

六、盾构机特殊地段掘进技术

1、盾构机始发

①在PLC面板内设置刀盘最低转速为0，在刀盘未通过橡胶帘布前，严禁刀盘转动。

②手动循环加注盾尾油脂，避免尾刷与管片干摩擦而损坏尾刷。

③委派专人对反力架与托架进行监视，并与监视人员保持通讯畅通。

④刀盘通过橡胶帘布时，推进速度要慢，各组推进油缸行程要保持一致，并派专人监视扇形压板和橡胶帘布，如果发现扇形压板松动、固定压板的钢丝绳太紧或橡胶帘布被刀盘卡住时，应立即停止推进，待处理好后再推进。严禁刀盘通过橡胶帘布时转动刀盘。

⑤盾构机上导台时，要保持趋向为正，严禁盾构机栽头。

⑥切口环通过橡胶帘布后，可转动刀盘，但转速不宜太大。

⑦当刀盘进入洞门素混凝土时，要以小推力、低转速推进，推进速度不宜太快，并加注适量泡沫及膨润土来降低刀盘温度。

⑧切口环进入洞门后，即可利用土压平衡模式向前推进。

⑨当尾盾进入橡胶帘布后，应建好土仓压力，进行注浆，待浆液注满洞门空隙后再往前推进。

2、砂卵石地层掘进

①砂卵石地层掘进采用土压平衡模式掘进，刀盘转速控制在1~1.5转/分钟。

②定期、定量、均匀的压注盾尾油脂，确保钢丝刷密封油脂饱满。

③通过密封仓壁上注入机构向仓前土体内注入膨润土泥浆，必要时注入化学泡沫剂，以改善土体性状，阻止地下水渗透。

④推进中，推进速度要与注浆压力保持一致，1#、4#注浆孔压力小于2bar时，应降低推进速度，从而使注浆饱满，封堵管片后水源渗入密封仓。

⑤拼装管片时，拼装机每定位好一环管片，与之对应的千斤顶立即顶上，以防盾构机后退损害盾尾。

⑥保持盾构姿态的趋向为正，防止盾构机栽头。

⑦保证施工正常连续掘进，密切掌握最新的地面监测情况。

3、 硬岩掘进

       ①硬岩掘进采用敞开式掘进模式，刀盘转速控制在2转/分钟左右。

②当纠偏困难时，合理利用超挖刀和盾构铰接功能以达到纠偏效果。

③降低掘进速度，减小推力，保证盾体平稳。

④掘进过程中，有针对性的加注泡沫剂以减少刀盘扭矩，消除盾构旋转的外力因素。

⑤时常检查刀具磨损情况，在大推力小扭矩、出现大块岩石或滚动角变化异常时应停机，开仓检查刀具。

⑥根据岩石风化程度或出土的难易程度有针对性的施加泡沫，减小刀盘扭矩，便于掘进；增加掘削下来土体的和易性。

⑦利用降低推进速度、刀盘正反转等措施对盾构滚动角度进行控制。

4、 盾构机过人工湖的掘进

①定期、定量、均匀的压注盾尾油脂，确保尾封密封严密，钢丝刷密封油脂饱满。

②砂层掘进采用土压平衡模式掘进，刀盘转速控制在1~1.5转/分钟，减小对地层的扰动。

③通过密封仓壁上注入机构向仓前土体内注入浓度高的膨润土泥浆和泡沫，以改善土体性状，减小刀具磨损量，阻止地下水渗透。

④推进中，要确保注浆压力及注浆量，防止地面的后续沉降，但注浆压力不要过大，以免引起地面的隆起。

⑤密切注视出土情况，若出现黑色淤泥、涌水量增大或出土量大时，应增加推力和土仓压力，加注浓度高的膨润土，提高推进速度，快速通过。

⑥每10环注一次双液浆，使隧道纵向形成间隔的止水隔离带，防止管片外侧横向贯通。

⑦连续掘进，争取不换刀，一次通过人工湖。

⑧与地面监测人员密切联系，并保持通信畅通，以快速应对地面的突发情况。

⑨出现喷涌时，关闭螺旋输送机出料门，并使盾构机适当向前推进，加注高浓度膨润土，待搅拌均匀后在缓慢边掘进边出土，始终保持土仓压力稳定。

⑩如果出现只出土不进尺时，应降低刀盘转速，停止出土，建好土仓压力，待对前方进行加固后再推进。

5、盾构机在小半径曲线中掘进

①在未进入曲线前，提前开启铰接装置，预先推出弧形态势。

②将盾构机沿曲线的割线方向掘进，预偏量为30~50mm，以减小管片因受侧向分力而引起的向圆弧外侧的偏移量。

③适当降低推进速度，在盾构机推进启动时，推进速度要以较小的加速度递增。

④推进时，要适当调整左右两组油缸的压力差，使曲线内侧油缸压力略小于外侧油缸压力，但纠偏幅度不要过大。

⑤在以上措施实施后还不能达到预期效果，应启用超挖刀进行超挖纠偏。

6、盾构机出洞时的掘进

       ①距离出洞20环时，用扁钢加工的连片加固管片，使管片整体受力，防止管片在出洞时松动下沉或偏移。

②距离出洞10环时，应停止掘进，在桥架处进行二次注浆堵水，待浆液初凝后再往前推进。

③刀盘距离出洞5环时，应减小推力，降低推进速度，派专人在洞门前方监视洞门情况，并与监视人员保持密切联系。

④刀盘快到素混凝土桩时，应再降低推进速度、推力和刀盘转速。

⑤刀盘进入素混凝土桩后，密切注视控制面板上的参数变化，在刀盘前方加注适量泡沫及膨润土来降低刀盘温度，加快出土速度，尽量将土仓内土出空。

⑥刀盘通过橡胶帘布时，停止转动刀盘，各组推进油缸行程要保持一致，并派专人监视扇形压板和橡胶帘布，如果发现扇形压板松动、固定压板的钢丝绳太紧或橡胶帘布被刀盘卡住时，应立即停止推进，待处理好后再推进。

⑦刀盘上接受托架前，应将姿态趋向调整为正，以便刀盘顺利上拖架。

⑧盾尾在出橡胶帘布前，应进行二次注浆，待洞门注浆饱满后再向前推进。

七、 控制室中的控制面板

7．1马达启动

8．1拼装机控制面板