下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
依托工程的两台TBM设备均由美国罗宾斯和罗宾斯（上海）地下工程设备有限公司联合设计生产，TBM1设计编号为MB283-382，TBM2设计编号为MB283-380，均为岩石隧道掘进机，是专门为本工程硬质岩石隧道掘进设计的。整套设备机械结构简单实用，液压设计采用了当期国际上较为先进的液压集成系统，电气控制系统采用了可编程逻辑控制器（PLC）和远程I/O模组。这两台TBM设计理念先进，核心部件如主驱动电机、液压泵、阀组、通信控制模块等采用世界知名品牌，整机性能优越，可靠性高。
TBM掘进期间，在施工单位专家的指导下，预防性维护和纠正性修复较为到位，保养得当，两台TBM设备整机运行良好，主要部件（如刀盘、机头架、主轴承、电气系统、液压系统）未出现重大或较大故障，运行平稳，可利用率高。
TBM主轴承压力油循环系统工作性能良好，油水检测分析工作与掘进工作同步，未发现异常磨损颗粒，三道密封定期检查无异常。TBM1和TBM2主轴承累计掘进时间分别为6330.1h和7777.7h，工作状态良好。刀盘在TBM2-1掘进段结束后磨损正常，经转场修复后，完成TBM2-2掘进段掘进作业并贯通，未出现异常磨损情况，其高强连接螺栓没有出现断裂的故障。
TBM2于2015年7月30日发现机头架与底护盾连接处泄油，检查后认定为TBM制造厂家焊接质量所致，而非机器本身性能原因。经过修复后，机头架工作状态良好。
TBM液压系统工作性能良好，未发现主泵站设计重大缺陷，但在一些油路设计和管路的排布上需要进一步优化设计。
工作性能：主要掘进参数，如推进油缸推进压力及速度、换步时间及掘进行程等指标均可满足TBM掘进段施工进度和工期要求；各油缸工作性能良好；采用较为先进的保养维护方式可使整机运行故障率维持在一个较低的水平；润滑系统选择较为先进的压力循环式润滑，主轴承及齿轮等的磨损颗粒、混入的杂质可以及时通过润滑油脂循环带出主轴承腔并过滤去除，润滑油失效可以通过更换润滑油箱内润滑油的方式更换，TBM1及TBM2两个掘进段润滑系统故障率低；水系统整体设计理念较完善，循环冷却水箱通过水循环冷却TBM主机及各泵站运行产生的热能，通过换热器与TBM进水箱热量交换，将自身温度降低。TBM进水箱供应刀盘喷水、钻机喷水等消耗水，通过补充进水降低自身温度，TBM进水箱亦可直接给循环冷却水箱供水，使其快速降温；通过水热循环使整个系统达到动态平衡，且投入成本较低。
TBM电气系统从安全性、可操作性及可维护性（互换性）等方面来说均可满足施工要求。每一台用电设备均设有二次保护装置，漏电保护设备动作灵敏、安全可靠，接地装置安全可靠，一旦发生漏电、短路等故障，主电气柜断路器动作，断开电路，最大限度地保障人身安全。
电脑触屏操作系统操作简单，界面简洁易学，视频监控先进可靠。电气元件多为ABB厂家制造，质量可靠，购买方便，互换性强，便于机器维护保养。
本机主轴承密封由内密封和外密封组成，均采用三道唇形密封，中间两道隔环组成主轴承和主驱动的密封防护系统。两道隔环四周设置有喷油孔，润滑油从油孔喷出，以润滑三道密封圈的唇口，确保了密封圈的使用寿命。外部密封组用唇形密封安装在非旋转结构部件上，对旋转部件提供密封作用。内部密封组作用则与外部密封组相反。主轴承密封结构设计总体合理，在运行期间未出现密封损坏情况，但因刀盘直径与机头架直径相差较大，外密封的检查受到刀盘与机头架之间空隙尺寸过小（宽度为170mm）的约束，只能通过其他非正常手段（如采用工业内窥镜）进行检查，一旦外密封有相关组件损坏，处理外密封故障工作量巨大。
依托工程的TBM刀盘设计合理，刀位经严格的设计计算，整体受力合理。连接刀盘的高强螺栓强度符合设计标准，且高于实际工作连接强度需要。密封材料选用得当，配合先进的润滑系统，给TBM主要部件的性能保证打下了良好的基础。尽管电气系统和液压控制系统结构复杂，系统庞大，但控制系统互锁保护功能较强，不易产生重大故障，影响TBM掘进的主要因素是小故障频发。今后在TBM设计时，电气系统、液压系统及后配套系统可通过空间上的合理布置，减少其故障率，并可通过优化为维护保养创造条件，使设备时刻保证最佳工作性能。
TBM整机性能优良，质量可靠。在施工过程中，主机设备未出现重大故障，是TBM提前完成依托工程掘进任务的重要保证。电气系统和液压系统工作性能可靠，配合先进的维护保养方式，有效地降低了系统故障率，是创造高进尺的设备保障。
依托工程的两台TBM主机设备性能缺陷较少，主要得益于罗宾斯公司多年的生产经验与设计改进，但后配套支护设备缺陷较多，如混凝土喷射系统存在设计缺陷。该系统在TBM1-1及TBM2-1段掘进任务完成前，一直不能达到合同规定的性能要求，导致该掘进段喷射混凝土作业不能正常进行，严重影响掘进进度及喷射混凝土施工质量。在两台设备中间转场期间对喷射混凝土设备进行了改造，包括将喷射混凝土系统改为桥式结构，加大爬车马达动力等，基本满足了TBM1-2及TBM2-2段喷射混凝土进度要求。
依托工程的两台设备钻机的油管布置均不合理，不利于现场维护。钻机平台机械结构过于薄弱，施工过程产生变形较大。TBM2钻机系统泵站位置布置不合理，受运动部件运动磨损影响，其故障率较高。在设备中间转场期间，对钻机系统设备进行了改造，包括TBM2钻机系统泵站位置重新排布，液压油管排布优化，修复了TBM1钻机平台的大车行走机构和小车提升机构，重新排布钻机液压管路，明显地减少了钻机系统故障率。
TBM2液压系统的液压泵工作性能不能满足使用要求，液压系统的两台主要变量柱塞泵的使用寿命较低。TBM2两个掘进段用时27个月，更换了5台TBM液压主泵站变量柱塞泵，平均每台泵的使用寿命仅为10.8个月（两台泵同时工作），即使每台泵全天满负荷工作，工作寿命也仅为7776h，与液压主泵的设计寿命10000h相差较大。建议改用国际上先进的品牌油泵。2014年9月，因主机胶带驱动马达故障导致TBM液压系统液压油污染，更换两台柱塞泵后，直至完成后续12km的掘进任务再未损坏。建议对主机胶带驱动液压马达单独配置液压泵站。
TBM主机1号胶带驱动液压马达供油方式为液压主泵站集中供油，液压马达一旦损坏，便会有大量的铁屑、杂质进入液压系统，给泵和阀芯带来严重的不可逆损伤，即使更换新油，管路中的杂质也很难清除干净。对于液压系统，保障其工作性能稳定的重要因素是油质清洁无污染，特别是变量柱塞泵对油质要求较高，建议改成单独胶带驱动马达，供油方式与液压主系统管路分开。
TBM电气系统所用的程序、模块、主控系统、驱动方式、通信方式、监测方法及集成性不够先进，很快或已经被淘汰，虽然从安全性、操作性及可维护性上来看，仍能满足施工要求，但是更为先进的电气控制系统能大幅度地提高机器性能，给主机设备提供更先进的保护方式，也能减少维护维修工作量。
TBM的水冷却循环系统共用一个回水水箱，当系统中的某台设备产生的热量高于设计值或冷却系统能力不足时，会导致冷却系统的供水温度过高，对其他需要冷却的设备产生连带影响。因此，建议冷却系统的冷却能力应有足够的富裕量。