此文檔收集于網絡，如有侵權，請聯系網站刪除TBM介紹及維修保養 1 TBM介紹本標段1#隧洞自引(1)2+500引(1)15+415.615段開挖采用的TBM為美國robbins公司生產，刀盤安裝新刀時開挖直徑為12430mm，刀具磨損到極限時開挖直徑不小于12400mm。TBM從結構上分為主機、皮帶連接橋和后配套三個部分，主機主要由刀盤、刀盤支撐體、護盾、主軸承、驅動系統、主梁、水平支撐、后支撐等組成，噴射混凝土臺車位于皮帶連接橋上。后配套系統由軌行式臺車組成，后配套臺車上布置液壓動力站、變壓器、配電柜、電纜水管卷筒、除塵通風設備等。TBM整機長度210m，其中主機長度為20m，皮帶連接橋長度為40m(含軌道和軌枕安裝區域)，后配套長度為115m，斜坡段長度35m。TBM主機重量約為1400t，后配套累計重量約為1100t。 .1.1 主機部分1.1.1 刀盤和刀具刀盤表面設計采用平面設計，可以減少在不穩定地層中的啟動和掘進扭矩。同時在施工中起到穩定掌子面的作用。刀盤設計為6塊，包括中心塊2塊，邊塊4塊，以便于運輸。(1)刀盤裝備有噴水嘴，用于噴水降塵。高壓水通過刀盤中心回轉接頭和管路進入噴嘴，在噴水嘴形成水霧噴出降塵。(2)刀盤周邊的鏟斗可以有效地清理隧洞底部的細小渣石。溜渣槽采用耐磨鋼板制成。(3)刀具采用19盤形滾刀，滾刀刀圈工作可靠并且采用嵌入式軸承和金屬密封。所有的刀圈都是可以更換的。(4)刀盤的外表面焊接耐磨格條，以加強刀盤的耐磨性能。1.1.2 主驅動系統刀盤驅動采用14臺315kW變頻調速電機驅動。驅動系統最大扭矩(刀盤脫困)時24,778 kNm(3.3倍高速扭矩)，在轉數2.4rpm時為16519 kNm，在轉數5.0rpm時為7509 kNm。刀盤可實現正時針與反時針旋轉，正常掘進時只能按一個方向旋轉，必要時可以實現反轉。刀盤具備點動控制功能，以便檢查及更換刀具時精確控制刀盤位置。(1)主軸承采用大直徑的三列滾子軸承，其壽命設計與預期的隧洞施工工期相匹配。軸承的密封系統采用四道唇型密封防止外界的污染和潤滑油的漏損。密封腔還有若干迷宮能夠防止渣石的進入造成密封損傷。迷宮中利用自動潤滑脂泵進行潤滑。潤滑脂不斷通過迷宮向外擠出帶出可能進入迷宮的細小渣石。(2)變頻驅動電機采用水冷卻方式，每臺電機都安裝有熱傳感器并連接控制室進行監控。每臺電機的變頻設備為獨立的，可以獨立啟動控制單臺電機。(3)減速箱采用扭矩限定器和高慣量的電動機相連而得到保護，防止出現突發的過載現象損壞齒輪箱。1.1.3 護盾護盾包括頂護盾、側頂護盾、側護盾和下支撐，可起到防塵密封的作用，同時可有效減小震動從而保護刀盤、驅動組件等設備；下支撐在掘進施工時可有效清除洞底虛渣。1.1.4 主梁主梁是TBM的主要構件，其它部件都安裝在它們之上，其作用是將來自支撐靴的作用反力傳遞至主軸承、刀盤、刀具上。1.1.5 水平支撐與調向系統支撐系統總成包括兩個大面積的支撐靴板，支撐洞壁提供推進系統的支撐反力。支撐系統安裝在主梁上，其作用是為刀盤掘進提供反力。支撐端部由兩組(共4塊)水平撐靴組成，分別位于掘進機的兩側。支撐靴的截面積較大，可與洞壁巖石良好地接觸，以適應破碎的、軟弱的、不穩定的圍巖區撐靴的支撐，為掘進提供足夠的反力。撐靴的縱向開槽，可順利通過環形支撐區。1.1.7 推進系統該TBM采用4個水平推進油缸進行推進作業，油缸的前端安裝在主梁上，后端固定在水平支撐靴上。推進時反力通過油缸傳遞到水平支撐上。1.1.8 電氣、控制系統TBM配置3臺變壓器，容量為23000kVA和2000kVA，備用一個1500 kVA變壓器安裝位置。高壓電纜經隧道接入TBM，通過電纜卷筒與變壓器相連，供電電壓為20kV，主驅動電壓690V，其他動力電壓400V，照明電壓230V，移動式安全照明電壓為36V，控制系統電壓24V。PLC系統提供TBM的主要控制功能。在操作室有一臺工業電腦與PLC系統連接。1.1.9 液壓系統液壓系統的作用是為TBM的支撐、推進、牽引等許多部件提供動力。該系統由高壓低流量和低壓高流量的油泵組合而成，液壓油由泵從油箱供給至各個油缸和液壓馬達，再經由回路流回油箱，形成一個回路。其主要技術參數為：液壓系統功率：225(753)kW；系統額定壓力：345bar；刀盤最大推力下的系統壓力：289bar；.1.2 支護設備1.2.1 錨桿鉆機及超前鉆機本標段采用TBM配套的錨桿鉆機為阿特拉斯產品，在主機前方刀盤后部安裝兩臺，在皮帶連接橋位置安裝兩臺，鉆機型號為cop1838，其中前部的兩臺鉆機可進行超前的鉆孔，超前鉆孔速度150m/10h，具有較高的工作效率。前后安裝的鉆機均可實現全圓周方向鉆孔，并配備有鉆桿接桿器。1.2.2 鋼拱架安裝器鋼拱架安裝器的結構架為一個大型的鋼導軌，在馬達的驅動下旋轉。鋼拱架的安裝完全由機械手完成，第一段鋼拱架在安裝器上夾住后，安裝器的導軌局部旋轉，這樣下一段鋼拱架就可以用螺栓固定在前一段的尾部。重復這個過程，將每環用螺栓固定在前一段的尾端，直到整環完成。當一環形成后，由鋼拱架安裝器上的張緊機構對鋼拱架進行張緊。1.2.3 鋼筋網安裝器鋼筋網安裝器在錨桿鉆機的后方工作平臺，可以將鋼筋網片組合并頂起安裝在預定位置。在出水洞段鋼筋網安裝器和鋼瓦片安裝器協作完成鋼瓦片的安裝。1.2.4 鋼瓦片安裝器鋼瓦片安裝器利用鋼拱架安裝器的尺圈作為旋轉結構，利用抓取裝置將瓦片抓起，旋轉定位頂緊在洞壁上，利用錨桿鉆機施工錨桿固定。1.2.5 混凝土噴射系統TBM上在L2區域安裝兩臺混凝土噴射機械手，可完成360范圍的混凝土噴射。每臺可以完成隧洞洞壁210范圍的混凝土噴射。在L1區域設應急噴射混凝土機械手。1.2.6 注漿灌漿設備兩套液壓注漿系統，可快速及時地對危險或存在潛在危險體進行支護。注漿系統和鉆機均由其自帶的液壓泵站提供動力。1.3 其它設備1.3.1 測量導向系統TBM配備一套自動導向系統(PPS)，可在隧洞施工過程中準確的監測TBM的具體位置，及時、準確地計算并顯示出TBM的位置與設計線路的具體偏差；給TBM駕駛員提供連續、準確、明了的數據，使駕駛人員及時糾正TBM的位置及狀態，使TBM掘進方向和隧洞設計線路保持一致，從而保證隧洞的質量。1.3.2 皮帶輸送系統TBM的皮帶輸送系統將石渣通過本身的皮帶機輸送到轉渣皮帶機而后通過洞內連續皮帶運輸出洞。TBM皮帶機的帶寬為1400 mm。1.3.3 通風除塵系統通風系統布置在后配套的尾部，包括一個新鮮風接力送風系統，TBM上的除塵系統包括風機、消音器、除塵器。 新鮮風系統配套2個可存儲柔性風筒的儲風筒。1.3.4氣體監測系統在TBM上安裝氣體監測系統。所有監測數據最終傳送到后配套上的箱式報警裝置。測得的數據在TBM控制室內可以顯示，并可以儲存在數據采集系統。1.3.5 應急供電系統后配套安裝兩臺備用發電機，在發生高壓供電故障時，可以啟動為通風機、應急照明、電纜卷筒、排水泵、PLC系統提供應急的電力供應。1.3.6 消防系統在液壓泵站、潤滑油泵站、和主要電氣設備附近布置自動消防滅火系統。同時在主機和后配套區域布置人工操作的滅火器。1.3.7 數據采集系統合理布設各種必須的傳感器，采集整機主要工作參數，并自動保存至微機，供隨時查閱。1.3.8 視頻監視系統在TBM的關鍵工作位置設置攝像頭對工作情況進行實時監控，影像顯示在TBM的操作室內。1.4 后配套臺車后配套全長150m，按功能劃分各個臺車，為施工供料、存料、供電、通風、排水。1.5 TBM設備配置與技術參數表TBM及后配套設備配置及技術參數如表7-1、7-2所示。表7-1 TBM基本參數表（一）所屬部位項目性能參數整機開挖直徑新刀時12430mm，磨損到極限時12400mm長度約210m重量約1400t裝機功率6078kW掘進行程1820mm最小轉彎半徑800m滾刀直徑483mm(19)最大切削載荷311kN刀圈總數78把平均刀間距(面刀)89mm裝刀方式背裝式刀盤推薦刀盤推力22,703kN可承受最大推力24,260kN最大水平支撐力71,500kN刀盤驅動形式變頻調速電機(水冷)驅動/功率14315kW4,410kW反向旋轉可以，正轉出渣刀盤轉速05.6rpm恒定扭矩轉速范圍0 - 2.55rpm恒定功率轉速范圍2.555.6rpm刀盤扭矩(2.4rpm)16,519 kNm刀盤扭矩(5.0rpm)7,509 kNm掙脫扭矩24,778 kNm(3.3倍高速扭矩)主軸承形式三軸式重型軸承表7-1 TBM基本參數表（二）所屬部位項目性能參數撐靴系統形式水平撐靴液壓系統液壓油礦物油或可降解油品主機液壓系統功率225kW液壓系統額定壓力345bar脂潤滑系統1套推進系統推進油缸行程1.82m推進系統120MPa TBM平均推進速率30mm/min80MPa TBM平均推進速率60mm/min電氣系統輸入電壓20kV/50Hz主驅動電機690V/3 相/50 Hz液壓和潤滑系統電機400V/50Hz電氣系統TBM照明電路220V/50Hz控制系統PLC控制電壓24V DC(直流)變壓器23000kVA2000kVA功率因數cos0.9數據遠程控制有高壓電纜卷筒帶300m電纜主機皮帶機寬度1400mm輸送能力1850t/h，相當于5.82m/h鋼拱架安裝系統鋼拱架的安裝實現全機械化。安裝器是機械式環形梁系統鋼筋網、鋼瓦片安裝設備所有的操作都由在防水區和/或帶頂蓋的液壓升降機內的工人完成。噴錨設備濕噴機MEYCO Suprema, 2臺噴混機械手數量225m3/hL2區安裝配備Meyco Superemas的2臺噴混站，可覆蓋360度范圍泥漿噴射L2區在噴混站后上方提供一臺噴射站錨桿鉆機/超前鉆機規格型號Atlas Copco COP1838。功率1315 KW錨桿直徑22mm，25mm，28mm，32mm作業范圍該鉆機設計為能夠覆蓋180度巖石鉆探作業。每臺鉆機均可覆蓋所有位置。作業內容 空心錨桿，能實現中等量的灌漿 泥漿錨桿，能實現灌漿 后入式錨桿(灌漿后插入) 粉末包錨桿5) 楔型錨桿錨桿自動進給錨桿鉆有自動更換鉆桿和自動進給功能。每臺鉆機配備一套鉆桿和工具(L1鉆機可鉆30米，L2為12米)。表7-2 后配套基本參數所屬部位項目性 能 參 數后配套系統型式臺車式、走行于預先鋪設的軌道最小轉彎半徑800m總重量1100 噸牽引方式2X液壓油缸轉渣皮帶機1后配套臺車軌道雙軌間距900MM軌道規格43KG/M雙向交叉變道器數量1連續皮帶機移動尾翼1緊急發電機型號CUMMINS DY-285功率KW285空氣壓縮機型號ALTLAS COP GA75W WORKPLACE數量4功率KW75, 4X最大工作壓力BAR5生產率CM/M14.7, 4X噪音級別dB(A)67通風系統風筒倉尺寸3m軟風筒倉容量250m軟風筒倉提升設備1輔助風機93KW, 1臺除塵器形式干式，1臺排風站功率75kW， 2臺高壓電纜卷筒數量1容量每個卷筒300m給排水系統供水軟管卷筒100m，1件排水軟管卷筒60m，1件供水箱10m3，1件排水箱容量10m3，1件轉渣皮帶機帶寬1400mm輸送能力1800t/h后配套吊機1號吊機起吊能力：5噸；使用范圍：從后配套后部(3號臺車)到TBM后部機架，行走范圍85米后配套吊機2號和3號吊機兩臺吊機的起吊能力：3噸；2號吊機使用范圍：在2號臺車和通道之間，行走范圍15米；3號吊機使用范圍：在5號臺車和通道之間，行走范圍23米。4號吊機起吊能力：3噸；使用范圍：從后配套后部(4號臺車)到TBM后部機架，行走范圍100米。5號、6號、7號和8號吊機起吊能力：1噸；使用范圍：橋架下方的軌道擺放區，行走范圍15米。2 連續皮帶機介紹隧洞的連續皮帶機安裝在隧洞側壁上，前端移動尾端安裝于TBM后配套，皮帶橋的延伸安裝在TBM后配套尾部和TBM開挖同步完成。皮帶機隨TBM掘進而逐漸延伸。皮帶儲存機構每次可儲存皮帶500m，即可供250m掘進之用。主洞連續皮帶機主要功能參數參見表7-3。表7-3 連續皮帶機主要性能參數表項目性能參數輸送能力1800t/h皮帶速度3m/s皮帶型號鋼絲繩皮帶皮帶寬度1200mm主驅動功率1200kW驅動方式電機驅動輔助驅動功率1200kW控制系統變頻控制皮帶儲存能力500m主洞連續皮帶機包括變頻調頻皮帶機主驅動裝置、輔助驅動、皮帶、儲帶倉、皮帶打滑探測裝置、回程助力器、移動式尾部裝置、皮帶機架、支承結構、皮帶托輥、皮帶接頭、控制裝置、皮帶連接臺和硫化設備等，主要技術參數如下：類型：槽形皮帶；皮帶寬度：1200mm；輸送能力：1800th；帶速：3.0ms；主驅動功率：1200Kw，輔助驅動功率：1200kW。3 TBM與連續皮帶機的維修保養TBM集機械、電子、液壓等各方面的技術于一體，技術復雜、結構龐大、各工序包括開挖、支護、出渣、通風、排水同時完成，是工廠化的隧洞生產線。能否充分發揮先進設備的效能、最大限度的滿足工程需要，取決于正確的使用、科學的保養、周密的監控和及時的維修。本工程中TBM施工段落長，施工強度大，設備能力要求高，因此保證TBM的有效利用率將是本工程施工的關鍵。由于TBM為發包人購買設備，本投標人將在TBM的使用過程中充分借鑒國內外TBM施工管理經驗，結合以往使用TBM的管理與維修保養經驗，通過TBM供貨商的現場技術培訓和安裝示范實踐，結合供貨商提供的技術文件，不斷總結和歸納維修保養的成功經驗，根據現場實情、設備狀況和人員素質的不同，加以優化、改進、提高，形成一套TBM與連續皮帶機的管理與維修保養模式，以程序文件的形式分工班執行。3.1 維修保養的指導思想與原則3.1.1 維修保養指導思想“以保障設備的功能為前提，以保證施工進度為目標，使維修保養、施工作業規范、程序化。”為本投標人在本工程中使用TBM的基本指導思想。3.1.2 維修保養的原則(1)掘進施工與維修保養并重采用TBM施工必須以良好的TBM狀態為前提，根據地質條件、施工實際合理操控、合理組織，才能順利達到這一目標。即必須樹立掘進施工與維修保養并重的觀念。本投標人將在本工程TBM施工中采用二個掘進工班和一個整備工班的組織模式，采用9-9-6的作業班制，整備工作時間為6小時，其主要任務是TBM設備的維修保養。(2)全員參與TBM與連續皮帶機維修保養和狀態監測的規范化實施，除設備維修保養部門外，還要讓各級決策者(含各工班長)和執行者(操作使用、維護保養人員)都了解維修保養和狀態監測的意義、本崗位對設備維護、保養應盡的責任、義務及技術要求，積極參與并切實貫徹執行，才能實現TBM狀況的持續良好。(3)強化保養從保養技術措施上，抓住影響設備壽命的關鍵問題，充分發揮狀態監測的作用，以油、液管理為重點，堅持油液超精細過濾；汲取設備管理先進企業的經驗，以“清潔、清潔、再清潔”，“保養、保養、再保養”為原則，強化保養觀念。(4)迅速維修為保證設備狀態持續完好，必須根據TBM操作、保養以及狀態監測的信息，綜合分析，及時準確地判斷故障部位、性質以及原因，確定維修方案，在最短的時間內實施維修，并且盡量減少維修時間、降低維修成本。3.2 TBM設備管理機構及職責針對本工程采用的TBM設備，我們將建立一個系統化的TBM設備管理體系，制定TBM掘進機管理辦法、TBM安全操作規程、TBM維修保養規程、TBM狀態監測管理細則、TBM故障診斷操作規程等一系列完整的規章制度，并落到實處。3.2.1 組織機構本投標人將針對TBM的維修保養將組建一支合理規模、效率高、維修技術精良的專業化隊伍。維修保養工作由TBM副經理全面負責，由機電總工、技術室機電工程師、各掘進工班長和整備工班長、專業工程師(機械、液壓、電氣、監測)、各工位負責人和熟練技工組成專業的維修保養隊伍。TBM維修保養的組織機構見圖7-1。圖7-1 TBM與連續皮帶機維修保養組織機構框圖3.2.2 維修保養機構的職責TBM維修保養各機構的職能職責如表7-4所示。3.3 TBM設備管理制度在以往的TBM施工過程中，我們建立了一系列的設備使用管理制度，包括：“三好”、“四會”和“五項紀律”、人員培訓制度、全員管理制度、操作人員崗位責任制、備品配件供應管理制度、技術革新管理制度、設備管理獎懲制度等。我們將在本工程的施工過程中進一步實施完善。主要內容如下表7-5所示。表7-4 維修保養組織機構職能職責一覽表機構名稱人員組成維修保養職能職責領導小組項目經理、TBM副經理、設備物資部長、財務部長等全面負責TBM與連續皮帶機的使用、管理、維修和保養；建立健全維修保養組織機構及各種規章制度；定期主持召開維修保養工作會；領導技術培訓、引進新技術和檢測新方法、開展崗位練兵和相應的考核等工作。專家組國內外TBM專家(包括業主與監理相關專家)利用自己的知識，根據設備狀況，結合工程實際，為維修保養的決策提供意見和方案，特別是協助解決維修保養中出現的重大問題TBM技術室技術室主任、狀態監測與故障診斷專業工程師、內業整理人員全面配合維護保養領導小組的工作；負責各種規章制度的制定、督促落實；各類考核的組織實施；維修保養會議的組織；技術培訓、引進新技術和監測新方法的具體落實；掘進施工、維修保養各種資料文件的匯總整理與分析；狀態監測的實施；為整備班和掘進班提供技術支持與服務；負責設備技術方面的內外聯絡；匯總配件需求計劃并報設備物資部落實；總結分析配件消耗規律。整備班機、電、液工程師，清潔、潤滑、故障排除人員維修保養工作執行的主要力量，完成絕大部分的維修保養、狀態監測等工作，并在必要時配合掘進工班完成維修工作；上報配件需求計劃，探索配件消耗規律。掘進班掘進工班全體人員掘進過程中設備狀況的巡查與實時監控；保持設備清潔；掘進中故障的排除；掘進數據的收集上報；向整備班報告設備運轉過程中的情況與問題；3.4 TBM與連續皮帶機的狀態監測及維護保養TBM的維護保養工作主要在整備時間完成，可分為前期控制、運行維護和事后維修三類。前期控制是指對如主軸承、電機、軸承密封、液壓泵站系統等重點部件的運行狀態進行分項目監測。運行維護是指在掘進機使用過程中的周期性的維護保養。事后維修指當故障發生后及時地修復。其中狀態監測對檢測人員及檢測設備要求較高，主要由技術室負責完成。3.4.1 狀態監測3.4.1.1 狀態監測目的設備在使用過程中，要保持其良好的性能，不發生故障，需要預測出可能發生故障的部件，在它即將發生故障之前進行更換。為了準確掌握TBM及連續皮帶機的運行情況，需對其相關參數進行不間斷的監測，摸索重要部件的磨損規律、消耗規律，判斷異常情況的發生時段或預測即將出現的故障，以做出正確決策；及時維護保養、提前預防，防患于未然，確保設備狀況良好，進一步提高TBM及連續皮帶機的使用效率。表7-5 設備管理制度簡述設備管理制度簡要說明“三好”管好設備、用好設備、修好設備“四會”會使用、會保養、會檢查、會排除故障“五項紀律”(1) 憑證使用設備，遵守安全使用規程；(2) 保持設備清潔，并按規定加油；(3) 遵守設備的交接班制度；(4) 管好工具、附件，不得遺失；(5) 發現異常，立即停車。技術培訓制度(1)崗前培訓。包括安全培訓、TBM技術知識培訓、操作培訓、生產制度培訓；(2)組裝中的培訓。一是設備供應商進行的現場培訓，二是內部專家開展的現場培訓，兩方面有機結合；(3)試掘進期間的培訓。主要由設備供應商的人員進行操作指導，同時完成對本投標人技術人員的培訓工作。日常學習制度堅持學習經常化、學習工作化，在工作中學習，在學習中工作。知識與技能不斷更新，更好的為發揮TBM的先進性能服務。定人定崗定人、定機和憑證使用設備，不允許無證人員單獨使用設備，保持操作、維修和管理人員的相對穩定，既要管好、用好設備，又要充分發揮設備的先進性能。專人專責與群體參與相結合專人專責，能使工作落到實處；群體參與便于相互支持、相互督促，避免人為差錯。讓操作人員參與TBM設備管理，我們要從長期以來行之有效的群眾參與設備管理的實踐中挖掘和整理出符合本工程實際情況的設備管理方法和措施，不斷提高TBM管理、操作人員的素質才能，保證設備檢修的質量和生產效益。方案報批制度(1)TBM設備安全操作規程、維修保養規程等，必須經建立人批準后實施；(2)實現向監理人提交維護保養與維修計劃，實施后向建立人報告結果；(3)對設備的重要保養及修理，應嚴格按監理人的要求做好記錄，當監理人驗收簽字后設備才能重新啟用；(4)未經監理人書面同意，不得在設備上任意拆換、增設任何零部件或設施。重大問題遵從監理指示在合同實施期間，如監理人認為有必要，提出對TBM設備進行大修理、技術改造、系統設備及配件更新、更換(簡稱“系統維護”)等，我們將嚴格按照監理人的指示進行系統維護工作。日常維護與計劃檢修相結合加強設備的日常維護保養、安全和污染防護工作十分重要，走日常維護與計劃檢修相結合的道路，以保證安全生產和降低設備的維修費用，保證設備狀況持續良好。交接班制度TBM施工過程中，嚴格執行交接班制度，交班人須把設備運行中發現的問題，詳細記錄在“交接班記錄薄”上，并主動向接班人介紹設備運行情況，雙方當面檢查，交接完畢在記錄薄上簽字。資料積累與上報制度(1)TBM設備配套各種資料的保存，嚴格按照監理人的指示進行保護，需要日常使用可考慮復印、翻譯等方式。(2)做好TBM設備運行、維護保養、更換備品配件的記錄與統計，并在每個月底前報送監理人。評比機制以設備管理、計劃檢修、合理使用、正確潤滑、認真維護等為主要內容。采取季評比、年總結。3.4.1.2 監測對象根據設備的重要程度和系統故障對工程的影響程度，確定監測系統以主機為主，重點是主機部分的大軸承、電機、軸承密封、液壓系統、潤滑系統和變速機構。其余液壓泵站和輔助設備則根據需要，有選擇地進行分項目監測。3.4.1.3 監測項目主要監測項目為運動部件潤滑油樣的光譜分析、鐵譜分析和污染度分析；傳感器的檢測；內窺鏡監測等。油樣的光譜分析、鐵譜分析和污染度分析，可以了解進入潤滑油中磨損產物的種類、磨損顆粒的形貌、尺寸、含量，并由此判斷機械磨損的嚴重程度；通過油液理化指標的化驗，可以得知油液的劣化情況，由油質的變化推斷故障的某些誘因；同時根據按需維修、按需保養的要求，及時更換變質的油液并延長正常油液的使用時間。通過各種傳感器的檢測，可以實時監測各運動部件的運轉參數和運動狀態；位移、壓力、溫度、流量、油位、壓差、轉速等參數對故障診斷有直接和間接的參考作用。此外，借助于內窺鏡，可以免于拆卸，直接觀察到部件內部零件的損傷情況。3.4.1.4 狀態監測方法在本工程中，我們將采用如下監測方法： (1)振動監測利用振動信號通過各種動態測試儀器拾取、記錄和分析動態信號，是進行系統狀態監測和故障診斷的主要途徑。(2)聲學監測采用噪聲監測技術、超聲波檢測技術和聲發射技術檢測運動部件的狀態。(3)溫度監測利用接觸和非接觸的方式測溫度不僅方便、直接，而且檢測投入較少，適用范圍很廣，比較有效。(4)紅外測溫監測利用紅外熱輻射溫度計和紅外熱成像裝置進行系統狀態監測和故障診斷得到了迅速發展和應用。實現了把景物的不可見熱圖象轉變為可見圖象。(5)無損檢測無損檢測是對材料和零部件進行非破壞性檢測，以期發現表面和內部缺陷。(6)工業內窺鏡利用內窺鏡對不宜拆檢或不便于拆檢的犄角旮旯，預留監視孔進行鏡檢，可以直觀地觀測內部各元件的磨損情況。(7)油樣分析技術油液中攜帶著來自磨損表面的磨損碎屑，因此油液分析應該不僅能夠測定潤滑油或液壓油的狀態，而且能夠據此推測設備的磨損狀態。對油液的分析應盡量全面，較全面的油液分析方法應該包括磨損金屬/微粒分析；理化性能分析；粘度測定等。磨損分析目前使用的方法有直接檢測法、磨屑收集法、取樣分析法。其中取樣分析法包括光譜分析、鐵譜分析、掃描電鏡、顆粒計數法、離心法。(8)綜合利用各種監測手段與方法將上述各種監測方法與手段有機地結合起來，監測結果相互支持、相互印證，利用長期跟蹤監測獲得的大量油液測試數據，用趨勢分析、數理統計以及模糊聚類分析等方法，就能找到TBM各運行階段的磨損規律，從而為故障診斷提供強有力的依據。3.4.1.5 TBM重要部位監測方法(1)主軸承監測方法根據主軸承監測難點及振動監測影響因素的考慮，針對施工現場的實際條件，將選用下面六項聯合監測方案：對潤滑系統實施監測，確保良好的潤滑；通過油液磨損分析，監測軸承磨損狀況；通過振動信號監測軸承元件的損壞；定期檢測軸承的軸向間隙，判定軸承磨損程度；用工業內窺鏡，定期觀測軸承內部各元件的磨損情況；通過內置的電渦流傳感器和地面站，定期監測軸承滾子、滾道的損傷。(2)主軸承密封監測方法主軸承密封是保證主軸承正常運轉的關鍵，密封破壞，水和灰塵進入或潤滑油外泄，會造成主軸承的腐蝕和磨料磨損。對于密封損壞的現場監測，可行的手段是油液分析和外漏觀察。目視迷宮密封液體流動狀況；定期打開濾清器上蓋，檢查密封材料是否混入；通過油質分析，監測灰塵、水侵入狀況定期進行油質分析，密切監測油中灰塵和水的含量，間接監測密封狀況。每月取油樣外送作光譜、鐵譜分析。主軸承監測狀態分項方法見圖7-2。(3)液壓系統(含潤滑系統)監測方法TBM液壓系統龐大，尤其控制油路眾多。液壓系統的檢測方法通常有油質分析、油樣磨損分析、溫度、流量、壓力、轉速等項目。采用一般檢查與重點檢查結合的方式，便于測試的各類參數普遍檢測一次，針對長期使用、可能存在故障隱患、需要檢查的重要元件，輔以多種檢測手段進行重點診斷。圖7-2 主軸承分項狀態監測方法對液壓油油位、油溫、油質、濾清器堵塞實施監測；通過油液磨損分析，監測液壓系統磨損狀況，包括理化指標、清潔度、直讀式鐵譜、分析式鐵譜和光譜分析；測量主要回路關鍵點參數，與各回路標稱參數比較判斷各液壓元件的狀況。(4)齒輪箱監測方法大齒圈和變速機構的工作情況與主軸承相似，檢測方法采用以振動、油質、油液磨損、溫度、油位檢查結合的方法。此外，還應定期用工業內窺鏡，觀測大齒圈的表面磨損狀況。(5)變頻電機監測方法變頻電機通過振動頻譜分析監測軸承狀況，同時輔以溫度和電氣絕緣等參數監控。(6)其它監測方法根據掘進施工的需要，對有可能影響工程進度的結構件損傷、磨損、銹蝕、裂紋等，進行損傷檢查，如主梁精密表面、主推進油缸、撐靴油缸、刀盤等。此外，還有電氣件的絕緣、老化，密封材料、橡膠材料的老化檢查。(7)連續皮帶機狀態監測監測項目在連續皮帶系統中重點部件可分為：動力系統、變速箱、聯軸器、軸承、皮帶托滾等；重點部位在皮帶的驅動端(中間輔助驅動)及兩條皮帶的交接處。監測方法根據以往的掘進經驗，皮帶的驅動系統故障多發生在變速箱、連軸器等機械部件上，掘進時當班的機械工程師應注意觀察，交接時做好記錄。在主驅動和皮帶末端，兩皮帶表面往往存在一定落差，石渣呈不規則運動狀態；應在主驅動及皮帶末端加裝攝像機，可根據需要自行增減，同時可監測皮帶與主從滾之間是否夾渣。3.4.2 TBM設備維護保養3.4.2.1 TBM主要部件的維護保養(1)刀盤每天檢查所有螺紋的緊固(包括刀盤蓋板螺栓、鏟斗固定螺栓、噴水管接頭螺母)、刮渣器耐磨板和鏟斗磨損件的狀況；噴水嘴的噴水效果；為安全起見，也應檢查扶梯是否裂紋或脫落。(2)主軸承主軸承運轉狀況的優劣不但對TBM工作壽命的影響很大，而且一旦出現異常，由此造成的工期和經濟損失是難以彌補的。因此，對于軸承組件的維護保養內容，主要在于對軸承潤滑狀況、密封狀況的嚴密監測，對潤滑油液的油質分析、磨損分析、以及對軸承滾子和滾道的內窺鏡觀測、電渦流監測。(3)液壓與潤滑系統為了解TBM液壓系統與潤滑系統工作狀態和可靠性的變化情況，并對各元件的工作壽命作出預測，在不影響工程進度、現場許可且保證精度的前提下，進行液壓與潤滑系統性能參數和液壓元件主要參數的不解體檢查。檢查對象液壓與潤滑系統的檢查對象包括回路檢查與原件檢查。檢查方式采用一般檢查與重點檢查結合的方式，便于測試的各類參數普遍檢測一次，針對長期使用、可能存在故障隱患、需要檢查的重要元件，以多種檢測手段進行重點診斷。部件檢查項目和內容見圖7-3。圖7-3 液壓系統部件檢查分項圖(4)電氣系統以主驅動電機和配電柜作為主要的檢查對象，分別制定相應的檢查措施。同時在施工過程中實時檢查各電纜的破損和接頭的狀態。見圖7-4電氣系統維修保養檢查圖。圖7-4 電氣系統維護保養分項圖(5)變速箱本工程所用TBM主驅動變速箱為油潤滑，其維護保養內容如下：油位檢查每班檢查潤滑油面高度，油面高度的觀測必須等待足夠時間直到油均勻流到各個部位，變速機構停止時才能通過透明玻璃觀察。油品檢查每兩個月從變速箱中隨機選一個，旋開放油螺釘，從此孔內深入油腔抽取200ml油樣，用于污染度、理化指標、鐵譜和光譜分析；當變速箱油位低于最小值時，及時補充新油，并加到規定要求的高度。振動檢查每班檢查變速箱體溫度和振動情況、運轉是否平穩、是否有滲漏。可能的情況下，利用噪聲計測量機構的噪聲水平；平時加強傳統感覺診斷。(6)皮帶機皮帶機的維護每天進行，包括驅動端和從動端的軸承潤滑，其潤滑脂必須保質保量的注滿，皮帶輥子的檢查隨時進行，發現損壞的輥子必須馬上更換。每班停機時及時清理皮帶夾層和滾筒之間散落的石渣，主機主梁內的皮帶機底部的積渣定期清理，保證主機皮帶機的正常運行。(7)支護設備TBM支護設備主要由鋼拱架安裝設備、鋼瓦片安裝器、錨桿鉆機、超前鉆機、噴混設備、注漿設備、材料運輸設備等組成。設備的使用頻率高、工作條件惡劣，設備維修保養對設備的正常運行至關重要。設備保養主要分為以下方面檢查，見圖7-5。圖7-5 支護設備維護分項圖在進行以上三項主要支護設備檢查的同時，對鋼筋網安裝器、材料吊機等分項設備的運行狀況進行必要的檢查。本投標人在以往的施工過程中總結的部分維修示例見表7-6。表7-6 TBM故障診斷與維修示例（一）系統故障表現可能原因解決方法液壓系統(1)泵不供油泵的吸管截止閥被關閉打開閥門油箱油量不足。這種情況會導致泵的空吸并產生噪音。立刻關閉泵。補充適量的液壓油泵和馬達的連接松脫檢查并修理或更換轉向不對立刻關閉泵。將驅動馬達翻轉兩圈液壓油粘度過高改變油的等級或在啟動泵之前預熱液壓油。吸管濾網或管線堵塞。檢查吸管是否通暢，如通暢，排空并請洗油箱和濾網，再注入新油。變量泵行程設置不當調整泵的設置泵的內部損壞拆下分解，更換損壞的零件(2)泵不產生壓力泵不供油輸出管未接好檢查軟管，更換損壞零件系統中有一個或多個換向閥將液流直接引回油箱。確定閥在系統中的位置，檢查閥處于正確位置并能正常工作。安全閥壓力設置太低或失效確定影響系統的安全閥，并正確設置，如有需要，進行修理或更換。泵的內部損壞拆下分解，更換損壞的零件(3)運行有噪音油泵空吸。立刻關閉泵。補充適量的液壓油吸管滲漏導致油泵空吸。立刻關閉泵。檢查輸入管連接，夾緊，修理或更換零件。進口堵塞確認進口開關閥處于開的位置。確保進口油路無堵塞。呼吸器堵塞更換呼吸器泵的轉向不對立刻關閉泵。將驅動馬達翻轉兩圈泵的內部損壞拆下分解，更換損壞的零件(5)油溫過高高壓泵過多的打滑用測試儀器檢查泵的輸出壓力補償器沒調整好或發生了故障(高壓支撐系統)檢查支撐系統壓力，壓力設置應稍低于安全閥的設置。(6)主機的皮帶機運行太慢低速開關設置不正確或發生了故障。確定皮帶機的速度是否正常，如果正常，檢查低速開關是否正常皮帶機由于負載過重或受到阻礙。檢查運行壓力。關閉刀盤和皮帶機，檢查是否有什么阻礙。皮帶太緊檢查運行壓力和張緊油缸壓力液壓驅動所需的液流不足確保閥門正常，檢查泵的輸出液壓馬達被內部旁路拆下泵檢查內部，修理或更換損壞的零件。表7-6 TBM故障診斷與維修示例（二）系統故障表現可能原因解決方法液壓系統(7)刀盤驅動無法啟動斷路器處于關閉狀態打開斷路器潤滑油流量或壓力不夠校正流量和壓力潤滑油流量開關設置不正確或發生故障檢查該開關和連接支撐壓力低于壓力開關設置使用高壓支撐系統伸展支撐支撐壓力開關設置不正確或發生故障檢查壓力設置，如正常，檢查電路使用了微動系統關閉微動系統(8)液壓油驅動馬達或潤滑油驅動馬達無法啟動斷路器處于關閉狀態。打開斷路器。油量不足補充適量的油浮動開關設置不正確或功能障礙。調整開關設置和運行馬達啟動過載，跳閘重啟電路，如果不是跳閘問題，檢查電路故障。(9)密封潤滑油指示燈不正常。密封潤滑泵電路故障進行電路檢查。給料器發生故障解決給料器的運行故障給料器開關失常。在此情況下不要繼續操作，否則會損壞設備。檢查電路和開關。(10)刀盤轉動時沒水或水量很少。水閥沒開。打開供水系統的水閥。過濾器堵塞。拆下清洗并重新安裝。電磁控制閥故障。進行電路檢查。噴嘴堵塞。清洗噴嘴。3.4.2.2 連續皮帶機保養長距離的連續皮帶機出渣對系統的性能及利用率提出了很高的要求；為了提高其利用率，必須對皮帶進行定期和不定期的維修保養。(1)驅動裝置變速機構的監測：變速機構監測的主要手段是每班檢查潤滑油高度、變速箱體溫度和震動情況，運轉是否平衡，是否有漏油現象；定期抽取油樣做檢測，根據油液的劣化情況及時按需換油。驅動滾的保養：每日安排專人檢查及清理皮帶與驅動滾之間是否夾渣，防止皮帶劃傷。定期檢查驅動滾筒的磨損情況，如發現滾筒磨損要及時的更換維修。電機：運轉前向電機前后部軸承潤滑黃油嘴處加注20g專用潤滑脂并做好記錄；以后應每工作3000小時加注一次；嚴格做好電機的防水防塵工作。(2)張緊機構張緊機構安裝在皮帶儲存機構的附近，方便進行皮帶的硫化延長。張緊機構的張緊程度由程序設定，在皮帶運行時自動根據皮帶的延伸調整張緊皮帶。對該機構的運行情況要在整備時間進行調試，確保皮帶運行時張緊機構正確工作。同時對其驅動裝置、鋼絲繩的狀況進行檢查保養。(3)皮帶存儲機構存儲機構利用多層回轉機構儲存皮帶，在整備和運行時檢查每層皮帶的回轉機構及其松緊度，確保其回轉輪的自由轉動。對各位置的黃油嘴加注潤滑脂，對皮帶存儲器中的碎石、落渣作全面清理。回轉機構在皮帶延伸時要在儲存裝置內部移動，所以要在整備時間內檢查移動裝置的功能，對該裝置中的潤滑部位加注潤滑脂、對移動裝置的鋼絲繩進行檢查，確保該機構能夠正常的運行。 (4)皮帶驅動系統的維修和保養軸承、變速箱、連軸器等機械部件是皮帶驅動系統中易發生故障的部件，連續皮帶機工作時，當班的機械工程師應注意觀察，發現任何異常響動或震動時應及時檢查、處理。變速機構監測的主要是：每班檢查潤滑油高度、變速箱體溫度和震動情況，運轉是否平衡，是否有漏油現象；定期抽取油樣做檢測，根據油液的情況及時按需換油。每日整備時應安排專人檢查及清理皮帶與主動滾之間的夾渣，防止皮帶的劃傷；若發現皮帶有明顯的跑偏現象，應立即檢查皮帶滾的運行情況并根據跑偏的狀況進行調整。同時對各個皮帶的轉折部位重點監測，確定轉折位置皮帶滾的功能狀況。主動滾筒的保養：每日安排專人檢查及清理皮帶與主動滾之間的夾渣，防止皮帶劃傷。定期檢查驅動滾筒的磨損情況，如發現滾筒磨損要及時的更換維修，避免對皮帶的運行造成運轉前向電機前后部黃油嘴處加注20g潤滑脂并做好記錄；以后應每3000小時加注一次；嚴格做好電機的防水防塵工作。其余按變頻電機的相關保養程序進行。(5)皮帶表面及關鍵部位的維修與保養連續皮帶機的表面損傷主要是落石砸傷表面和雜物劃傷；對表面損傷的處理主要是在整備時完成；不涉及皮帶內部鋼絲的損傷可采用挖空粘補法；即剝除砸傷部分并進行可靠清理，然后用氯丁膠或同種材質的橡膠粘補。對于皮帶表面的較為嚴重的損傷應采熱補法來處理；即清理損傷表面后，將鋼絲接好用小型硫化設備對皮帶表面從新硫化處理。具體流程如圖7-6所示：表面全面檢查確定維修部位挖空粘補法熱補法空轉皮帶機復查投入使用圖7-6 皮帶表面維護流程圖在石渣運行落差較大處應加裝鋼筋骨架和橡膠擋板，并定期檢查。連續皮帶機運轉過程中皮帶機操作人員應密切注意皮帶的壓力變化情況，一旦發現異常應及時停機并與工班長及專業工程師取得聯系。皮帶托滾的檢查不同保養周期TBM及連續皮帶機保養措施見附表7-1所示。3.4.3 掘進過程中的故障處理流程TBM在掘進時部分設備會有故障發生，需要及時有效的處理，以保證掘進施工的正常進行。這種情況發生時我們將采取以下步驟完成故障的處理工作，具體流程如圖7-7所示。3.4.4 故障診斷專家系統建立并應用故障診斷專家系統是更好的使用和管理TBM的有效途徑，本投標人在以往使用TBM的過程中已經建立并使用類似的專家系統，在本工程使用TBM的過程中，我們將結合相關的高等院校針對本工程使用的TBM建立相應的故障診斷系統，并將其應用在本工程中。重大故障一般故障發現異常故障初步分析工班長協調領導小組協調確定解決方案確定解決方案解決故障恢復運行復查并錄入數據庫圖 7-7 TBM故障維修流程圖根據施工中TBM使用、管理、維修的具體情況，專家系統軟件的總體目標是：利用人工智能的理論和方法，把現場大量長期從事TBM機電液系統使用、維修、故障診斷專業技術人員(即領域專家)的經驗和知識系統化，通過計算機專業人員(即知識專家)借助于專家系統工具開發出實用性強、人機界面友好的TBM故障診斷專家系統，見圖7-8。對該系統的要求包括：系統應能反映TBM掘進機故障診斷技術的先進方法和先進成果，集監測數據庫管理、故障診斷推理、維修方案等功能于一身。系統能對診斷設備漸進型的故障做出提前預報，對突發型的故障能迅速診斷故障部位，以便提高設備的完好率及利用率。系統具有先進性、可維護性、安全性、實用性和可擴充性，并符合軟件工程設計要求。人機界面友好，操作方便，在Windows環境下運行。3.5 刀具的檢查和更換本工程所用TBM共有78把刀具。掘進過程中由于受圍巖條件、刀具的布置、掘進參數、機械狀況和司機的操作習慣等多種因素的影響，每把刀的使用壽命迥然不同；即使同一部位的刀具，也無法預測出精確的壽命；而且隨著機械的劇烈振動和掘進推力的急劇變化，即使是新換的刀具，時常會出現預想不到的擋圈脫落、刀刃崩落、偏磨、刀圈移位、密封漏油和軸承破損等非正常損傷。圖7-8 TBM故障診斷專家系統流程圖基于此，必須在每個整備工班期間，根據TBM供貨商的刀具檢查技術文件，仔細查驗刀具的損傷情況，逐個測量并詳細觀測刀具磨損是否過限、刀具螺栓是否松動或脫落，嚴格遵從刀具更換的規范要求，逐步摸索刀具磨損規律，有計劃地科學更換刀具，厲行節約。刀具檢查與維修依照刀具檢查與維修規程進行。刀具檢查維修過程的重點環節為：確定維修項目、刀具解體時檢查、軸承的檢查及更換、滑動密封的檢查與更換。3.5.1 刀具檢查總體要求(1)按照總結的TBM掘進施工刀具磨損規律，按規定在掘進的間隙和整備時間對刀盤上的刀具進行檢查。(2)通過對刀具的檢查，分析刀具狀態的變化和損壞形式，從中可以看出刀具安裝存在的問題、地質變化和TBM操作等因素對刀具損壞的影響，及時提出分析意見，以指導TBM施工。3.5.2刀具更換的原則(1)出現以下情況的刀具必須進行更換。刀具達到磨損極限前必須更換。當邊刀磨損過大時，可能造成開挖洞徑變小造成刀盤刮渣板損壞和刀盤的過度磨損甚至卡住刀盤。正滾刀出現過度磨損后會導致滾刀的承載過度和刀盤的推力過大。均會導致TBM施工不能正常進行。相鄰刀具之