盾构螺旋机卡死处理课件.pptx

1、无锡火车站站胜利门站区间于无锡火车站站胜利门站区间于20112011年年1010月月1818日顺利分体始发，并于第日顺利分体始发，并于第5656环环顺利完成二次转接。盾构进入（顺利完成二次转接。盾构进入（6 6）1-11-1粉质粘土和（粉质粘土和（6 6）1 1层粉土层后，出渣不畅层粉土层后，出渣不畅导致掘进速度减缓，项目部组织召开了专家研讨会，并根据会议指导改进了渣土导致掘进速度减缓，项目部组织召开了专家研讨会，并根据会议指导改进了渣土改良措施。泡沫系统设定注入压力目标值改良措施。泡沫系统设定注入压力目标值0.3Mpa0.3Mpa，泡沫水溶液中泡沫原液含量为，泡沫水溶液中泡沫原液含量为606

2、0，气液比为，气液比为4:14:1。该配比使得渣土改良得到了一定的改善。至第。该配比使得渣土改良得到了一定的改善。至第272272环的推进环的推进过程中，过程中，仍然保持着一个稳定的改良效果和出土效果。仍然保持着一个稳定的改良效果和出土效果。273273环位于工运路下方，隧道埋深环位于工运路下方，隧道埋深15.34m15.34m，掌子面上部为（，掌子面上部为（6 6）1-11-1粉质粘土层粉质粘土层，厚，厚1.9m1.9m，中部和下部为（，中部和下部为（6 6）1 1层，厚层，厚4.3m4.3m，距离伊酷童商城，距离伊酷童商城17m17m，隧道平面为，隧道平面为R=600R=600左转圆曲线，

3、纵断面为左转圆曲线，纵断面为23.423.4下坡。下坡。一、工程概况盾 构 机 位 置盾 构 机 位 置273环位于工环位于工运路下方运路下方一、工程概况盾构机位置盾构机位置埋深埋深15.34m15.34m，掌子面上部为（掌子面上部为（6 6）1-11-1粉质粘土层，厚粉质粘土层，厚1.9m1.9m，中部和下部，中部和下部为（为（6 6）1 1层，厚层，厚4.3m4.3m，距离伊酷童，距离伊酷童商城商城17m17m，隧道平面，隧道平面为为R=600R=600左转圆曲线左转圆曲线，纵断面为，纵断面为23.423.4下坡。下坡。一、工程概况20112011年年1212月月2828日日4 4点点29

4、29分锡胜区间右线盾构机在顺利完成第分锡胜区间右线盾构机在顺利完成第272272环的施工后开环的施工后开始掘进第始掘进第273273环（刀盘里程环（刀盘里程YSK11+320YSK11+320）。）。4 4点点3535分突然发生螺旋机急停现象，此时分突然发生螺旋机急停现象，此时273273环完成掘进环完成掘进6cm6cm。当班盾构机司机应超根据前期掘进经验判断可能是渣土粘性。当班盾构机司机应超根据前期掘进经验判断可能是渣土粘性过大导致螺旋机被塞死，遂对螺旋机进行了反转，并向螺旋机内注入水和泡沫。过大导致螺旋机被塞死，遂对螺旋机进行了反转，并向螺旋机内注入水和泡沫。螺旋机反转动作正常，反转约五秒

5、后切回正转，但无法动作；如此往复进行至第螺旋机反转动作正常，反转约五秒后切回正转，但无法动作；如此往复进行至第四次切换反转时，反转也无法动作。至此，螺旋机正反转均无动作。其后向螺旋四次切换反转时，反转也无法动作。至此，螺旋机正反转均无动作。其后向螺旋机内添加了大量的水和泡沫，直至水和泡沫从螺旋机出口冒出后，启动螺旋机尝机内添加了大量的水和泡沫，直至水和泡沫从螺旋机出口冒出后，启动螺旋机尝试正反转，仍无法动作。试正反转，仍无法动作。二、事情经过三、原因分析土层代土层代号号及名称及名称含含水水量量(%)(%)天然天然密度密度(g/(g/cmcm3 3)孔孔隙隙比比e e塑性塑性指数指数液液性性指指

6、数数静止静止侧压侧压力系力系数数K0直剪直剪(快剪快剪)渗透系数渗透系数无侧限无侧限抗压强抗压强度度灵敏灵敏度度C C(kPakPa)(度度)垂直垂直K Kv v(cm/(cm/s)s)水平水平K KH H(cm/(cm/s)s)qu(kpa)qu(kpa)StSt(3)3粉土夹粉质粘土30.391.900.838.410.980.4312.7317.522.00E-05-(6)1-1粉 质 粘土26.151.970.7616.910.340.4055.2811.473.60E-064.10E-06159.01.40(6)1 粘土24.431.990.7217.890.210.3362.971

7、2.654.00E-075.00E-07226.01.23272环推进参数环推进参数管 理行程记录时刻土仓内土压(左)土 仓内 土压(上)土 仓内 土压(右)土 仓内 土压(下)螺 旋 机回 转 速度No.1 千斤 顶 速度No.6 千斤 顶 速度N o.1 1 千 斤 顶速度N o.1 7 千 斤 顶速度螺 旋机 回路 压力刀盘马达总扭矩千斤顶总推力No.1泡沫注入压力螺旋机扭距刀 盘 马达 总 扭距mmhh:mm:ssMPaMPaMPaMParpmmm/minmm/minmm/minmm/minMPa%kNMPakN-mkNm01:10:480.10.040.050.018.200006.

8、23716100.0513.941913401:11:500.340.150.150.1214.8424951426.159152380.3816.983015801:19:110.310.230.210.138.135394036645148380.2414.523191201:21:500.460.240.20.189.8252725256.457151680.422.6729091611:23:220.420.290.210.1317.53030292910.769172330.4526.5835262011:24:470.430.290.20.17202727272710.562168

9、770.4222.6331762411:26:450.450.290.210.2120.1171716178.961169420.4317.4631562811:30:240.310.190.190.1512282828285.646163850.3114.1823443211:33:340.370.210.170.187.727272628551151920.3516.0326303611:35:370.390.260.190.1216.4282928278.865169250.3626.0833694021:36:560.440.280.210.1519.63231303113.17516

10、8820.4330.4738804401:38:280.410.280.210.1619.92626262610.669168980.4323.1935564801:57:150.40.240.220.220151414149.259169270.4120.0530415201:59:100.380.250.180.1919.9232323238.962170520.4118.4531745612:01:120.40.250.210.1619.9202019208.667170500.420.7134266002:02:410.370.240.20.1619.8282728289.473170

11、070.3917.7337736402:05:500.310.250.210.1215.8262726268.959158930.3320.1930236812:07:570.360.240.180.1616.2242323239.463159740.3717.8332267202:09:450.440.270.20.1718.7222221221072171870.4123.4937157612:11:320.410.270.220.1919.720202020968171670.4220.3934828002:13:500.420.250.20.1818.6222221217.872161

12、840.43.2536838412:23:130.310.20.210.210.6212320207.148160790.3515.0624818812:25:430.390.20.180.1616.32628262610.568170650.3527.7134759212:27:290.430.280.220.218.82020202014.671171480.4430.1136699602:30:040.430.260.230.2519.41312121210.757171800.4522.16292810012:32:430.370.230.210.1918.3212021228.158

13、169780.3719.52296910412:34:410.320.240.210.1519.6262626268.163170950.4416.84325010822:36:040.410.260.20.1619.4272727268.870171290.4522.32360511202:37:590.410.260.20.1718.1232323238.666159690.4322.75338211622:40:040.380.240.20.1717.4222222228.167152070.4221.843449管理行程记 录 时刻土仓内土压(左)土仓内土压(上)土仓内土压(右)土仓内

14、土压(下)螺 旋机 回转 速度N o.6 千 斤顶 速度No.11 千 斤顶 速度No.17 千 斤顶 速度螺 旋机 回路 压力刀 盘马 达总 扭矩千 斤顶 总推力刀 盘回 转速度No.1泡沫注入压力螺 旋机 扭距刀盘马达总扭距mmhh:mm:ssMPaMPaMPaMParpmmm/minmm/minmm/minMPa%kNrpmMPakN-mkNm04:29:180.140.140.160.1400001.83354300.80.193.991677204:30:260.240.160.170.1514.4251911104813981 0.80.2923.112464404:33:240.

15、30.160.160.158.315151511.25513308 0.80.3422.592817273环推进参数三、原因分析故障发生后，我公司领导邀请业主、监理和有关专家对故障进行研究分析，故障发生后，我公司领导邀请业主、监理和有关专家对故障进行研究分析，认为螺旋机无法动作，可能由以下认为螺旋机无法动作，可能由以下3 3个原因造成：个原因造成：1 1、螺旋机驱动系统发生故障，造成螺旋机无法正常工作；、螺旋机驱动系统发生故障，造成螺旋机无法正常工作；2 2、粘性渣土塞死螺旋机；、粘性渣土塞死螺旋机；3 3、地层中含有异物，将螺旋机卡死。、地层中含有异物，将螺旋机卡死。四、处理措施 1.排除设

16、备故障（12月28日下午）首先对螺旋机的液压泵和驱动马达进行检查，检查过程如下：首先对螺旋机的液压泵和驱动马达进行检查，检查过程如下：1.1.启动螺旋机旋转驱动泵，观察正反转换向阀等阀组的电磁线圈工作正常，换向启动螺旋机旋转驱动泵，观察正反转换向阀等阀组的电磁线圈工作正常，换向阀动作正常，排除电气故障；阀动作正常，排除电气故障；2.2.反复手动按下换向阀的外部阀芯，再轻按外部阀芯后启动螺旋机进行正反转，反复手动按下换向阀的外部阀芯，再轻按外部阀芯后启动螺旋机进行正反转，两端阀芯均被弹出，确认阀芯有动作。排除液压系统换向阀故障；两端阀芯均被弹出，确认阀芯有动作。排除液压系统换向阀故障；3.3.启

17、动螺旋机液压泵，加载后观察工作压力显示为启动螺旋机液压泵，加载后观察工作压力显示为19Mpa19Mpa。说明压力正常，排除。说明压力正常，排除液压泵故障；液压泵故障；4.4.通过盾构机监控系统显示，液压油路工作压力为通过盾构机监控系统显示，液压油路工作压力为19Mpa19Mpa时，螺旋机输出扭矩为时，螺旋机输出扭矩为44kNm44kNm（正常工作扭矩为（正常工作扭矩为15-22 15-22 kNmkNm）。）。四、处理措施 2.停机应急处理（12月28日）为防止盾构机后部水进入土仓，于盾尾后为防止盾构机后部水进入土仓，于盾尾后1010环起进行壁后二次注浆，以封堵盾环起进行壁后二次注浆，以封堵盾

18、构机后部来水。构机后部来水。因盾构机已无法正常掘进，为及时掌握地表和建筑物沉降情况，便于采取补救因盾构机已无法正常掘进，为及时掌握地表和建筑物沉降情况，便于采取补救措施，项目部已安排监测单位加密监测频率，由一天两测变为一天三测，并安排措施，项目部已安排监测单位加密监测频率，由一天两测变为一天三测，并安排专人巡视，如发现沉降异常，及时向业主和监理汇报。（目前停机位置前后专人巡视，如发现沉降异常，及时向业主和监理汇报。（目前停机位置前后3030环环最大沉降最大沉降3.65mm3.65mm）。）。四、处理措施 3.进一步排查设备故障（12月28日晚）首先通过螺旋机上的球阀，检查螺旋机内渣土的稳定性，

19、确保螺旋机不会喷首先通过螺旋机上的球阀，检查螺旋机内渣土的稳定性，确保螺旋机不会喷涌后，用两个涌后，用两个5 5吨的手拉将螺旋机上部固定在隧道顶部管片上。然后将螺旋机驱动吨的手拉将螺旋机上部固定在隧道顶部管片上。然后将螺旋机驱动马达输出齿轮与螺杆套在一起的大齿圈脱开，单独运行每个驱动马达，测试马达输出齿轮与螺杆套在一起的大齿圈脱开，单独运行每个驱动马达，测试3 3个驱个驱动马达均能正常工作。脱开螺杆与大齿圈，将驱动马达输出轴与齿圈啮合，驱动动马达均能正常工作。脱开螺杆与大齿圈，将驱动马达输出轴与齿圈啮合，驱动马达和大齿圈亦能正常运转。于此，将螺旋机驱动马达和大齿圈发生故障的可能马达和大齿圈亦能

20、正常运转。于此，将螺旋机驱动马达和大齿圈发生故障的可能性排除。性排除。四、处理措施 4.清洗螺旋机开上部点检孔（12月28日晚）1.1.清理和检查出渣口和上部点检孔，清理干净后进行正反转螺旋机，仍无法转动。清理和检查出渣口和上部点检孔，清理干净后进行正反转螺旋机，仍无法转动。上部点检孔上部点检孔螺旋机出闸口螺旋机出闸口2.2.通过螺旋机壳体上、中、下三处的球阀向螺旋机内加注泡沫和水，均从螺旋机通过螺旋机壳体上、中、下三处的球阀向螺旋机内加注泡沫和水，均从螺旋机出土口溢出，其后多次尝试正反转螺旋机，仍无法转动。出土口溢出，其后多次尝试正反转螺旋机，仍无法转动。利用高压水枪，从下部球阀向螺旋机内注

21、入35Mpa的高压水进行冲刷，水从螺旋机出土口溢出，其后多次尝试正反转螺旋机，仍无法转动。四、处理措施 4.清洗螺旋机开上部点检孔（12月28日晚）四、处理措施 5.开中部点检孔（12月30日下午）中部点检孔为液压油缸驱动式闸门，打开前在闸门上安装应急用手拉葫芦。中部点检孔为液压油缸驱动式闸门，打开前在闸门上安装应急用手拉葫芦。打开后先人工缓步清理螺旋机内部的渣土。打开后先人工缓步清理螺旋机内部的渣土。螺旋机中部闸门螺旋机中部闸门清理过程中，在螺旋机筒壁与螺杆的间隙发现有小块的混凝土，内部为清理过程中，在螺旋机筒壁与螺杆的间隙发现有小块的混凝土，内部为6 6层土，靠近层土，靠近螺杆部位的土较湿

22、润。对螺旋机中部清理完毕后，加载驱动泵，螺旋机仍不能进行正反转螺杆部位的土较湿润。对螺旋机中部清理完毕后，加载驱动泵，螺旋机仍不能进行正反转，需采取下一步措施。，需采取下一步措施。夹杂的混凝土块夹杂的混凝土块清洁后的螺杆清洁后的螺杆四、处理措施 5.开中部点检孔（12月30日下午）四、处理措施 6.螺旋机顶升（12月30日晚）1.1.螺旋机中部与上部为螺旋机中部与上部为2424根螺栓连接，将其中根螺栓连接，将其中1212根螺栓更换为加长型螺栓；根螺栓更换为加长型螺栓；2.2.在螺旋机中部和前部合适位置焊接在螺旋机中部和前部合适位置焊接4 4块挡板，中间安装两台块挡板，中间安装两台32t32t液

23、压千斤顶液压千斤顶，通过每次释放约，通过每次释放约10mm10mm的螺栓，利用液压千斤顶进行螺旋机顶升。的螺栓，利用液压千斤顶进行螺旋机顶升。3.3.将螺旋机的顶升将螺旋机的顶升28mm28mm左右后，因阻力过大，两台左右后，因阻力过大，两台30t30t千斤顶无法继续顶升千斤顶无法继续顶升，故紧固螺旋机壳体连接螺栓，螺旋机复位后开启螺旋机，仍无法转动。，故紧固螺旋机壳体连接螺栓，螺旋机复位后开启螺旋机，仍无法转动。通过以上施工措施，可推测螺旋机底部被困，导致螺旋机无法旋转。通过以上施工措施，可推测螺旋机底部被困，导致螺旋机无法旋转。千斤顶千斤顶四、处理措施 7.开底部点检孔（1月1日下午）1

24、12 23 310109 98 87 76 65 54 49 9号和号和1010号球阀的位置和螺旋号球阀的位置和螺旋机底部检查孔的高度基本一机底部检查孔的高度基本一致，因此可以根据两个孔的致，因此可以根据两个孔的情况，来判断螺旋机底部点情况，来判断螺旋机底部点检孔处的土体情况。检孔处的土体情况。在打开底部点检孔之前，首先通过盾构机内部土仓壁上的球阀对土仓内土体进在打开底部点检孔之前，首先通过盾构机内部土仓壁上的球阀对土仓内土体进行检查；检查结果为土体稳定，开启底部点检孔进行清理工作。行检查；检查结果为土体稳定，开启底部点检孔进行清理工作。四、处理措施 7.开底部点检孔（1月1日下午）四、处理措

25、施 7.开底部点检孔（1月1日下午）4 4号球阀检测前号球阀检测前4 4号号球阀检测后球阀检测后5 5号球阀检测前号球阀检测前5 5号号球阀检测后球阀检测后6 6号球阀检测前号球阀检测前6 6号号球阀检测后球阀检测后四、处理措施 7.开底部点检孔（1月1日下午）7 7号球阀检测前号球阀检测前7 7号球阀检测后号球阀检测后8 8号球阀检测前号球阀检测前8 8号球阀检测后号球阀检测后9 9号球阀检测前号球阀检测前9 9号球阀检测后号球阀检测后在点检孔侧焊接附加闸门。在点检孔侧焊接附加闸门。抽检盾尾后抽检盾尾后3 3环至环至8 8环的管片注浆孔，无明显漏水现象。环的管片注浆孔，无明显漏水现象。在土仓

26、隔板上在土仓隔板上9 9号和号和1010号观察孔上安装两根注入管，一根管接入聚氨酯注入系统号观察孔上安装两根注入管，一根管接入聚氨酯注入系统，一根管接入水，如发生涌水涌泥现象，可及时注入聚氨酯进行封堵。，一根管接入水，如发生涌水涌泥现象，可及时注入聚氨酯进行封堵。打开底部螺旋机闸门的准备工作完成后，业主、监理及项目值班领导对准备工打开底部螺旋机闸门的准备工作完成后，业主、监理及项目值班领导对准备工作进行了检查确认。打开最底部点检孔，随即施工人员开始清理点检孔内的渣土。作进行了检查确认。打开最底部点检孔，随即施工人员开始清理点检孔内的渣土。清理完成一个螺旋机螺距清理完成一个螺旋机螺距600mm6

27、00mm的距离后，并未发现任何异物。的距离后，并未发现任何异物。四、处理措施 7.开底部点检孔（1月1日晚）打开时打开时四、处理措施 7.开底部点检孔（1月1日晚）清理后清理后为了彻底排查螺旋机内部，计划在螺旋机底部进行开孔为了彻底排查螺旋机内部，计划在螺旋机底部进行开孔检查检查，在安排，在安排进行进行螺旋机底部割孔的相关准备螺旋机底部割孔的相关准备工作的同时，工作的同时，焊接螺旋机底部开孔处临时焊接螺旋机底部开孔处临时闸门并将闸门并将螺旋机中部右侧的点检孔闸门打开进行清理，清理时发现少量的小混凝土块，螺旋机中部右侧的点检孔闸门打开进行清理，清理时发现少量的小混凝土块，直径约直径约2cm2cm

28、。四、处理措施 螺旋机底部开孔4 4点点3030分，点检孔清理工作完成后，将螺旋机中部右侧及底部左侧点检孔闸门关闭分，点检孔清理工作完成后，将螺旋机中部右侧及底部左侧点检孔闸门关闭，并尝试启动螺旋机进行反转。螺旋机液压回路压力为，并尝试启动螺旋机进行反转。螺旋机液压回路压力为18Mpa18Mpa，转速缓慢上升至，转速缓慢上升至10 rpm10 rpm，转速正常，液压回路压力逐渐下降至，转速正常，液压回路压力逐渐下降至10 10 MpaMpa左右。由于皮带输送机尚未恢复，没有左右。由于皮带输送机尚未恢复，没有启动螺旋机的正转。启动螺旋机的正转。6 6点点3030分，皮带输送机恢复工作完成，进行螺

29、旋机正转测试。螺旋机正转同时向土分，皮带输送机恢复工作完成，进行螺旋机正转测试。螺旋机正转同时向土仓内注入泡沫；螺旋机正转时，液压回路压力有上升的趋势时，立即停止正转，切换仓内注入泡沫；螺旋机正转时，液压回路压力有上升的趋势时，立即停止正转，切换至反转，并向螺旋机内注入少量泡沫，约至反转，并向螺旋机内注入少量泡沫，约3030秒后，切回正转，如此反复至螺旋机工作秒后，切回正转，如此反复至螺旋机工作正常，出渣较流畅。正常，出渣较流畅。四、处理措施 螺旋机底部开孔五、总结项目项目部有一下几点体会：部有一下几点体会：1.1.尽管兄弟标段盾构机排出过异物，本区间尽管兄弟标段盾构机排出过异物，本区间200

30、200环掘进时也排出过异物，但项目部对此没有引起环掘进时也排出过异物，但项目部对此没有引起足够重视，说明管理上还是存在一定的缺失，存在麻痹大意和侥幸思想，前瞻性不足。足够重视，说明管理上还是存在一定的缺失，存在麻痹大意和侥幸思想，前瞻性不足。2.2.渣土改良需进行优化，改良效果仍有较大提高空间。渣土改良需进行优化，改良效果仍有较大提高空间。3.3.发生螺旋机卡机事件后，需及时停止推进，将螺旋机筒体内的渣土清理干净，以降低螺旋机旋发生螺旋机卡机事件后，需及时停止推进，将螺旋机筒体内的渣土清理干净，以降低螺旋机旋转的荷载，提高有效输出功率转的荷载，提高有效输出功率。旋转螺旋机时，需。旋转螺旋机时，

31、需长时间反转螺旋机，确定异物被旋出再启动正转长时间反转螺旋机，确定异物被旋出再启动正转。4.4.粘土地层掌子面和土仓内土体均比较稳定，待通过土仓隔板检查孔确认土体情况后，可打开螺粘土地层掌子面和土仓内土体均比较稳定，待通过土仓隔板检查孔确认土体情况后，可打开螺旋机点检孔进行清理和检查。旋机点检孔进行清理和检查。5.5.盾构每环开始掘进前，先向土仓内注入泡沫和水，并旋转刀盘盾构每环开始掘进前，先向土仓内注入泡沫和水，并旋转刀盘5-105-10分钟，将土仓内土体搅拌均分钟，将土仓内土体搅拌均匀后再进行掘进出渣；掘进速度控制在匀后再进行掘进出渣；掘进速度控制在10-10-20mm20mm/min/min，确保渣土改良效果。，确保渣土改良效果。6.6.因不能完全排除异物存在的可能性，掘进时安排专人负责监听螺旋机和刀盘是否有异响，以便因不能完全排除异物存在的可能性，掘进时安排专人负责监听螺旋机和刀盘是否有异响，以便能对异物卡机位置进行预判和分析。能对异物卡机位置进行预判和分析。7.7.盾构停机期间，将人员进行合理分工，对其他设备也需进行认真检修和保养。盾构停机期间，将人员进行合理分工，对其他设备也需进行认真检修和保养。