掘進(jìn)機(jī)故障診斷一、概述二、故障診斷主要內(nèi)容：有關(guān)概念和TBM發(fā)展歷史一、概述1.隧道常用施工方法

鉆爆法明挖法

機(jī)械法——掘進(jìn)機(jī)法沉埋法2.隧道掘進(jìn)機(jī)械◆隧道掘進(jìn)機(jī)械，一般分為兩種：（1）臂式掘進(jìn)機(jī)(Boom-typeRoadheader)；（2）全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)，簡稱TBM。一、概述◆隧道掘進(jìn)機(jī)(TunnelBoringMachine)，簡稱TBM，是利用回轉(zhuǎn)刀具切削破巖及掘進(jìn)，形成整個(gè)隧道斷面的一種新型、先進(jìn)的隧道施工機(jī)械。3.定義一、概述◆臂式掘進(jìn)機(jī)又稱為部分?jǐn)嗝婢蜻M(jìn)機(jī)，是一種集切削巖石、自動行走、裝載石碴等多種功能為一體的高效聯(lián)合作業(yè)機(jī)械。3.定義一、概述

(1)在巖石中開挖隧道的TBM

通常適用于穩(wěn)定性良好、中～厚埋深、中～高強(qiáng)度的巖層中掘進(jìn)長大隧道。

(2)在松軟地層中掘進(jìn)隧道的TBM

一般適用于在具有有限壓力的地下水位以下基本均質(zhì)的軟弱地層中開挖有限長度的隧道。全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)分類1.全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)分類—I（Grandori，1996年）

目前在國內(nèi)通常有兩種提法：

(1)巖石掘進(jìn)機(jī)(TBM)

；

(2)

盾構(gòu)機(jī)。巖石掘進(jìn)機(jī)(TBM)就是適合硬巖開挖的隧道掘進(jìn)機(jī)，盾構(gòu)機(jī)指的是適于在軟巖、土中的隧道掘進(jìn)機(jī)。2.全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)的分類—II

鑒于學(xué)術(shù)及現(xiàn)實(shí)中稱法混亂，造成許多麻煩，有些學(xué)者提出采用“硬巖TBM”和“軟巖TBM（也即盾構(gòu)機(jī)）”兩種來規(guī)范。3.全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)的分類—III一、概述

(1)安全——人員在局部或整體的護(hù)盾下工作(2)快速——常規(guī)鉆爆法掘進(jìn)速度的3～10倍(3)優(yōu)質(zhì)——洞壁光滑美觀(4)自動化和機(jī)械化程度高（節(jié)省勞動力——經(jīng)濟(jì)）(5)圍巖擾動小(6)對環(huán)境影響小隧道掘進(jìn)機(jī)施工特點(diǎn)1.優(yōu)點(diǎn)一、概述

(1)能耗大(2)斷面單一(3)對巖層變化的適應(yīng)性差(4)一次性購買TBM投資高(5)主機(jī)重量大，運(yùn)輸不方便，安裝工作量大(6)短隧道不能發(fā)揮其優(yōu)越性(不經(jīng)濟(jì))2.缺點(diǎn)隧道掘進(jìn)機(jī)施工特點(diǎn)一、概述◆1846年——TBM由意大利人Maus發(fā)明?！?851年——美國人威爾遜開發(fā)了一臺TBM，在花崗巖中試用未獲成功。◆1881年——波蒙特開發(fā)了壓氣式TBM，成功應(yīng)用于英吉利海峽隧道直徑為2.1m的勘探導(dǎo)坑?！?952年——美國羅賓斯公司研制了現(xiàn)代意義上的第1臺軟巖TBM?！?956年——美國羅賓斯公司又研制成功中硬巖TBM。從此，TBM

進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期。1.發(fā)展歷史——大事記掘進(jìn)機(jī)的應(yīng)用與發(fā)展一、概述2.應(yīng)用——國外

近年來，國外采用掘進(jìn)機(jī)完成的大型隧道有：

(1)英法海底鐵路隧道——單洞長約50km，使用11臺掘進(jìn)機(jī)，工期三年多時(shí)間；

(2)瑞士費(fèi)爾艾那隧道——長19km，其中約9.5km采用掘進(jìn)機(jī)施工；

(3)瑞士穿越阿爾卑斯山新圣哥達(dá)鐵路隧道——長達(dá)57km；

(4)美國芝加哥TARP工程排水隧道——大約40多km，全部采用掘進(jìn)機(jī)施工。一、概述

(1)

1970年代末，甘肅引大入秦和山西萬家寨引水工程——采用掘進(jìn)機(jī)獲得成功(意大利CMC公司承包)。

(2)1998.1～1999.8，西康鐵路秦嶺特長隧道——引入德國Wirth公司TB880E型掘進(jìn)機(jī)，進(jìn)行長18.5km，直徑8.8m的I線隧道施工，平均掘進(jìn)速度為313.7ｍ/月。3.應(yīng)用——國內(nèi)

4.國外掘進(jìn)機(jī)的發(fā)展技術(shù)水平

◆開挖直徑范圍為1.8-11.87m；

◆可在抗壓強(qiáng)度360MPa的巖體中掘進(jìn)80-100m2大斷面隧道，

平均掘進(jìn)速度350-400m/月；

◆能開挖45°的斜井；

◆盤形滾刀的最大直徑達(dá)483mm，其承載能力達(dá)312kN；刀具

的壽命達(dá)300～500m；

◆單臺掘進(jìn)機(jī)的最大總進(jìn)尺已超過40km。一、概述5.世界上著名的巖石掘進(jìn)機(jī)制造廠商

美國：羅賓斯(Ｒobbins)公司(已歸屬阿特拉斯公司)

佳瓦(Jarva)公司

德國：維爾特(Wirth)公司

海瑞克(Herrenknecht)公司

瑞典：阿特拉斯.科普柯(Atlas.Copco)公司

加拿大：拉瓦特(Lovat)公司

日本：川崎(Kawasaki)公司

三菱(Mitsubishi)公司

日立(Hitachi)公司一、概述掘進(jìn)機(jī)的類型與構(gòu)造隧道掘進(jìn)機(jī)(巖石)全斷面掘進(jìn)機(jī)開敞式懸臂式掘進(jìn)機(jī)護(hù)盾式單臂式多臂式單撐靴式雙撐靴式單護(hù)盾式雙護(hù)盾式◎掘進(jìn)機(jī)的類型一、概述

全斷面掘進(jìn)機(jī)◆適合于軟巖隧道；

◆頂推反力利用尾部安裝的襯砌管片。

◆適合于硬巖隧道；

◆頂推反力與刀盤扭矩力依靠圍巖堅(jiān)硬壁面提供；(1)開敞式掘進(jìn)機(jī)(2)護(hù)盾式掘進(jìn)機(jī)一、概述

開敞式隧道掘進(jìn)機(jī)一、概述

中鐵隧道局研發(fā)的開敞式隧道掘進(jìn)機(jī)型號：TB880E開挖直徑：8.8米掘進(jìn)速度：3.5m/h西康鐵路秦嶺隧道西安-南京線磨溝嶺隧道

最高月進(jìn)度：574米（磨溝嶺隧道）最高日進(jìn)度：41.3米（磨溝嶺隧道）一、概述

開敞式隧道掘進(jìn)機(jī)一、概述

開敞式隧道掘進(jìn)機(jī)一、概述

開敞式隧道掘進(jìn)機(jī)一、概述

開敞式隧道掘進(jìn)機(jī)一、概述

開敞式隧道掘進(jìn)機(jī)一、概述

開敞式隧道掘進(jìn)機(jī)一、概述

開敞式隧道掘進(jìn)機(jī)一、概述

開敞式掘進(jìn)機(jī)模型

護(hù)盾式隧道掘進(jìn)機(jī)

●刀座

●吊耳

●人工檢查用腳踏點(diǎn)和把手

●周邊鏟斗，可更換鏟齒或鏟碴板

●帶防護(hù)罩噴水孔

●人孔通道

●與刀盤回轉(zhuǎn)軸承相連接的精加工部件及螺栓孔開敞式掘進(jìn)機(jī)構(gòu)造(1)刀盤主要構(gòu)造：刀盤；控制系統(tǒng)，支撐和推進(jìn)系統(tǒng)；后部配套設(shè)備。ThebiggesthardrocktunnelboringmachineintheworldissettostartworkontheBrisbaneNorth-SouthBypassTunnelinDecember2007.Themachineis250Mlong,weighs4000Tandisalmost13Mindiameter.

●掘進(jìn)中，刀具受順刀圈徑向和側(cè)向復(fù)合壓力及刀圈和巖石間摩擦力。

●在均一完整巖石中，刀具主要受徑向壓力，而所受側(cè)向力并不大。

●實(shí)際巖石是不均質(zhì)和有裂紋的，每把滾刀受力不均一。

●刀具破碎巖石過程，機(jī)械能轉(zhuǎn)換成熱能，產(chǎn)生大量熱能，將降低刀圈壽命，因此須作降溫處理。

(2)刀具的力學(xué)特性(3)滾刀數(shù)量的確定

◆切削刀盤上滾刀平面布置是根據(jù)滾刀類型和合理刀間距確定的。在一定間距下，刀盤直徑與滾刀數(shù)量間的關(guān)系可以從右圖中查驗(yàn)。

(4)支撐和推進(jìn)系統(tǒng)◆單撐靴式

◆雙撐靴式(5)驅(qū)動系統(tǒng)◆刀盤驅(qū)動方式有兩大類：電動和液壓。

◆電動又分單速電機(jī)、雙速電機(jī)和調(diào)頻電機(jī)?！粢簤合到y(tǒng)◆供電系統(tǒng)◆運(yùn)輸系統(tǒng)◆通風(fēng)系統(tǒng)◆降溫、防塵、供水及安全系統(tǒng)◆隧道支護(hù)設(shè)備系統(tǒng)◆其它輔助設(shè)施(6)后配套設(shè)備TBM組裝圖TBM組裝圖TBM組裝圖TBM組裝圖(1)

單護(hù)盾TBM——常用于劣質(zhì)地層。(2)

雙護(hù)盾TBM——適用于各種地質(zhì)，既適應(yīng)軟巖，也適應(yīng)硬

巖或軟硬巖交互地層。

◆對比：單護(hù)盾TBM推進(jìn)時(shí)，要利用管片作為支撐，與雙護(hù)盾TBM相比，掘進(jìn)與安裝管片兩者不能同時(shí)進(jìn)行，速度較慢。護(hù)盾式掘進(jìn)機(jī)

臂式掘進(jìn)機(jī)又稱為部分?jǐn)嗝婢蜻M(jìn)機(jī)，是一種集切削巖石、自動行走、裝載石碴等多種功能為一體的高效聯(lián)合作業(yè)機(jī)械。臂式掘進(jìn)機(jī)

臂式掘進(jìn)機(jī)具有效率高、機(jī)動性強(qiáng)、對圍巖擾動小、超挖量小、安全性高、適應(yīng)性強(qiáng)，以及費(fèi)用相對較低等優(yōu)點(diǎn)。

◆可以適應(yīng)任意形狀的斷面；

◆對地質(zhì)條件的要求較低，適合軟巖及中硬巖隧道的掘進(jìn)；

◆連續(xù)掘進(jìn)，支護(hù)可實(shí)現(xiàn)平行作業(yè)

◆基本投資費(fèi)用少，約為全斷面掘進(jìn)機(jī)的15%左右。

◆中短隧道施工更為適用。臂式掘進(jìn)機(jī)的特點(diǎn)

臂式掘進(jìn)機(jī)開挖作業(yè)示意圖

重型隧道掘進(jìn)機(jī)

臂式掘進(jìn)機(jī)切削頭

在掘進(jìn)時(shí)切削刀盤上的滾刀沿巖石開挖面滾動，切削刀盤均勻地對每個(gè)滾刀施加壓力，形成對巖面的滾動擠壓，切削刀盤每轉(zhuǎn)動一圈，就會貫入巖面一定深度，在滾刀刀刃與巖石接觸處，巖石被擠壓成粉末，從這個(gè)區(qū)域開始，裂縫向相鄰的切割槽擴(kuò)展，進(jìn)而形成片狀石碴，從而實(shí)現(xiàn)破巖，如右圖。掘進(jìn)機(jī)施工破巖機(jī)理二、故障診斷

故障案例（一）

故障現(xiàn)象：

該設(shè)備液壓系統(tǒng)為閉勢系統(tǒng)。全部為派克控制元件。升井大修試車。當(dāng)時(shí)廠房氣溫為-25℃左右。設(shè)備起動后無壓力，開車一段時(shí)間后壓力正常。但試車20分鐘后壓力消失，只有待命壓力。執(zhí)行元件無反映。先導(dǎo)手柄反彈力較大。

故障分析：（1）大修設(shè)備在廠房氣溫較低，造成油液的冷凝現(xiàn)象。

（2）安全閥調(diào)制過低。

（3）LS敏感壓力閥調(diào)整不當(dāng)及閥芯滯澀。

（4）由于天氣太冷造成油液冷凝，使控制回油不暢。

故障排除：

（1）將油泵空轉(zhuǎn)給油液加溫，加溫后壓力不上升，推先導(dǎo)手柄只有一個(gè)星輪轉(zhuǎn)動。安全閥有噪聲，T管有發(fā)熱現(xiàn)象。將安全閥清洗后調(diào)整壓力，設(shè)備正常。但試車隊(duì)20～30分鐘后壓力消失，執(zhí)行元件無動作。

（2）檢查LS供油及LS過濾器，未發(fā)現(xiàn)故障，油路暢通。

二、故障診斷

故障案例（一）3）檢查控制元件，發(fā)現(xiàn)兩聯(lián)閥閥面溫度為45℃，而先導(dǎo)閥溫為2。5℃。手柄反向彈力較大。分析可能是控制回油不暢通造成。拆開先導(dǎo)手柄回油管十字接著處。先導(dǎo)回油管噴出氣體后，流出大量的氣泡和冷凝油液。先導(dǎo)手柄反向彈力消失。設(shè)備壓力及操縱正常。但接上回油導(dǎo)管后，由于先導(dǎo)閥太冷。一時(shí)無法升溫，又出現(xiàn)先前故障。為了現(xiàn)場驗(yàn)收順利。將先導(dǎo)回油管直接做到油箱回油集油塊上。故障排除。排故體會：（1）由于天氣太冷，造成了先導(dǎo)油路的回油不暢通。油液凝結(jié)在先導(dǎo)閥中使流量減少，而先導(dǎo)閥供油量較少使先導(dǎo)閥升溫困難。導(dǎo)致?lián)Q向閥兩端操縱壓力漸漸平衡，閥芯回到中立位置壓力消失。（2）先導(dǎo)油管出現(xiàn)的大量氣泡，是由于油液的特性造成的?？諝庥梢后w中溢出有兩個(gè)條件，一是低溫，二是負(fù)壓。先導(dǎo)系統(tǒng)的氣泡造成了油路的堵塞，使油液流動減慢，當(dāng)流到十字回油接著時(shí)，由于兩閥回油回油升溫快，流量壓力都增高，堵塞了氣泡的流動，使先導(dǎo)閥無回油，先導(dǎo)手柄反彈力增加。

二、故障診斷排故案例（二）故障現(xiàn)象：系統(tǒng)無壓力。更換油泵后壓力正常但開車27小時(shí)后系統(tǒng)失壓。后更換五聯(lián)閥壓力又正常，開車24小時(shí)后又失壓。故障分析：由于油泵和五聯(lián)閥都是新更換的出現(xiàn)問題的可能性不大。如果出現(xiàn)問題原因是（1）油質(zhì)問題，油液被污染。（2）系統(tǒng)壓力調(diào)制不當(dāng)。（3）LS導(dǎo)管泄漏。故障排除：（1）檢查油液，油液為殼牌，油質(zhì)清潔，無氣泡現(xiàn)象。（2）檢查LS導(dǎo)管及LS過濾器無泄漏和堵塞現(xiàn)象。（3）通過對維護(hù)人員對設(shè)備近期性況的了解，操作工人認(rèn)為設(shè)備速度慢。無力。調(diào)整了恒功率。有時(shí)最大壓力為了38Mpa。通過對情況的了解。故障可斷定為安全閥。更換安全閥彈簧，將恒功率調(diào)回原來工作狀態(tài)，故障排除。壓力正常。排故體會：該故障為過量調(diào)整恒功率閥造成的。因?yàn)榘踩y保護(hù)壓力為27.5Mpa，每當(dāng)壓力升高時(shí)安全閥就會溢流。長期溢流就會造成安全閥彈簧疲勞，使閥芯處于常開位置，所以閥芯無噪聲，溫度上升慢。二、故障診斷排故障案例（三）故障現(xiàn)象：大五聯(lián)閥所控制的執(zhí)行元件無動作。故障分析：（1）油泵泄漏不供壓。（2）敏感壓力閥卡滯。（3）五聯(lián)閥首聯(lián)安全閥設(shè)制低，Ls無返饋。故障排除：（1）起動設(shè)備，油泵無噪聲。無待命壓力。（2）打開油泵泄油口無泄油現(xiàn)象。檢查Ls供油量發(fā)現(xiàn)Ls供油正常，但敏感壓力閥Ls口往處噴油。說明敏感壓力閥閥芯磨損嚴(yán)重，更換敏感壓力閥，設(shè)備正常二、故障診斷

排故案例（四）故障現(xiàn)象：左行走向前無動作，而向后著正常故障分析：（1）五聯(lián)閥單向卡死。（2）先導(dǎo)一則供油不足及爆管。（3）行走馬達(dá)總成內(nèi)梭閥卡澀。故障排除：開車檢查操縱行走，發(fā)現(xiàn)向后行走工作壓力正常。向前行走馬達(dá)有微動后壓力上升到最大壓力。手摸行走導(dǎo)管有膨脹和跳越感。說明五聯(lián)閥和先導(dǎo)供油沒有問題。故障因在行走馬達(dá)總成的梭閥上。更換馬達(dá)。排故體會：該設(shè)備的故障原因是由于使用了劣質(zhì)油液造成的閥芯磨損。從原理圖上看。由于油液的污染造成了待命壓力閥芯及殼體磨損，閥芯損后，油液從閥體與閥芯溢到調(diào)腔使Ls出現(xiàn)噴油現(xiàn)象。在設(shè)備正常工作中，Ls油來油也會通過閥芯溢到回油腔。在降低調(diào)整腔壓力的同時(shí)。也阻止了斜盤調(diào)整的油缸的回油。這樣就會使斜盤調(diào)整油缸處在最大位置。所以大五聯(lián)閥操縱無壓力。無動作。二、故障診斷排故體會：從行走原理圖上分析：下圖的紅色部位為故障點(diǎn)。但如果行走減壓閥泄漏，哪么系統(tǒng)不會建立起太高的壓力。只有剎車梭閥卡滯在一邊的位置時(shí)才會出現(xiàn)故障發(fā)生的現(xiàn)象。因?yàn)楫?dāng)梭閥卡在前進(jìn)的位置時(shí)，前進(jìn)來油被梭閥堵塞，剎車無壓力，剎車片打不開，行走不動作，系統(tǒng)壓力就會達(dá)到最大。二、故障診斷

排故案例（五）故障現(xiàn)象：星輪操縱有正轉(zhuǎn)無反轉(zhuǎn)。（哈威閥）故障分析：（1）先導(dǎo)手柄反向卡澀無油源。（2）換向閥芯故障。故障排除：（1）檢查先導(dǎo)油源正常。（2）拆開換向閥圓蓋端彈簧及固定螺栓正常，抽下閥芯無拉傷現(xiàn)象。閥芯靈活，無卡澀。拆下方塊端檢查固定銷軸析斷。更換閥片。設(shè)備正常。排故體會：哈威閥與力士樂派克在設(shè)計(jì)上有所不同，哈威閥的復(fù)位彈簧在閥芯的圓腔端。彈簧一端靠在閥體一端，另一端靠在圓蓋里端。此位置為閥的中立位置。當(dāng)前腔來油時(shí)，通過閥芯移動壓縮彈簧打開油路。而反向腔來油時(shí)在彈簧塞的作用下壓縮彈簧推動閥芯上的小軸桿打開反向油路。在閥芯的下部有一些小孔，它的作用是當(dāng)油液進(jìn)入時(shí)產(chǎn)生向上的浮力，以防閥芯卡澀。在方塊體下部有一長約40mm的銷軸，它插入閥芯，它的作用是起到定位作用。以防閥芯轉(zhuǎn)動。該故障就是因銷拆斷造成的閥芯卡澀現(xiàn)象。二、故障診斷

排故案例（六）故障現(xiàn)象：設(shè)備開機(jī)后工作一段時(shí)間后，顯示溫度保護(hù)。但停車一段時(shí)間后又工作正常。故障分析：（1）溫控線斷路。溫控器損壞。（2）電機(jī)溫度過高。（3）無供水或水量較小。故障排除：在檢查電機(jī)時(shí)發(fā)現(xiàn)電機(jī)溫度過高打開電機(jī)進(jìn)水口發(fā)現(xiàn)電機(jī)內(nèi)無冷卻水．而進(jìn)水口水量正常．檢查電機(jī)回水口發(fā)現(xiàn)三通閥進(jìn)水口接反．調(diào)整進(jìn)水口后設(shè)備正常．二、故障診斷排故體會：該設(shè)備是掘進(jìn)下坡巷，不使用內(nèi)外噴霧。因不使用內(nèi)外噴霧便將水通過導(dǎo)管引到上坡。因?qū)Ч軓臋C(jī)身右側(cè)引出。所以將三通閥調(diào)換了方向。在不用噴霧但還要給電機(jī)冷卻，就將手柄搬到中間位置，這樣就使電機(jī)出回水被堵。電機(jī)啟動后由于電機(jī)溫度升高，產(chǎn)生水蒸氣，冷卻水在蒸氣的做用下被壓出電機(jī)，電機(jī)無水冷卻，溫控器報(bào)警。當(dāng)電機(jī)停車后，由于電機(jī)溫度下降，壓力降低，水又回到電機(jī)電機(jī)溫度迅速下降。冷卻水進(jìn)入電機(jī)后，電機(jī)得到冷卻，溫度下降在次起動電機(jī)就能正常開車。二、故障診斷

排故案例（七）故障現(xiàn)象：該設(shè)備是。半閉式系統(tǒng)。設(shè)備開機(jī)以后工作正常。但油泵高壓管路高速跳動。工作半小時(shí)后各執(zhí)行元件速度降低。故障分析：（1）油泵回油管路漏氣。及油泵內(nèi)有空氣。（2）補(bǔ)油泵損壞。（3）溢流閥設(shè)制太低。（4）單向溢流閥損壞及彈簧疲勞。故障排除：（1）打開油泵泄油口放油。檢查回油管路無泄漏。（2）檢查溢流閥及單向閥工作正常，但補(bǔ)油壓力偏低。調(diào)整無效。