盾构主驱动密封失效检测及原因分析

为解决盾构主驱动密封系统在掘进过程中失效，造成主驱动、主轴承或齿轮损坏的问题，以某系列土压平衡盾构主驱动密封系统的结构和工作原理为基础，首先，采用适用于现场施工条件的主驱动密封气压检测技术，即分别向内、外密封各腔体内通入100 kPa压缩空气，保压30 min后，压降值在允许范围内为合格，超出为不合格，进而判定主驱动密封是否失效。然后，结合现场经验和理论分析，从设计、装配、操作、磨损4个方面对密封失效的原因进行分析，得出装配不合格、操作不当和正常磨损等问题均是目前最常见的密封失效原因。最后，针对密封失效原因，分别从设计、安装、操作、日常维保等各个环节进行预防把控，以保证主驱动密封系统达到设计使用寿命。     

高水压大直径盾构主轴承2种主流密封性能对比研究

为提高大直径盾构（≥9 m）主轴承密封承压能力及可靠性和安全性，通过研究主流形式大直径盾构主轴承密封结构、工作原理、性能参数及典型案例，对2种形式主轴承密封接触应力进行有限元分析，并对比分析数十台2种主轴承密封保压试验数据和掘进数据。研究表明： 1）带楔形突起的唇形密封结构比不带楔形突起的唇形密封结构承压能力更强，且在不借助压力补偿系统时可承受≤0.6 MPa的开挖舱压力。2）在开挖舱压力＞0.6 MPa或开挖舱压力瞬间波动较大的工况下，压力补偿系统由于人为操作迟滞或响应不及时等不确定性因素，唇形密封系统存在较大被击穿的安全隐患。3）单道指形密封正面最大动态承压能力为1 MPa，建议开挖舱压力在0.4～1 MPa时选用指形密封，不需要配置压力补偿系统，可提高主轴承密封结构的承压和稳压能力。     

隧道掘进机主驱动高压密封系统关键参数试验研究

为解决隧道掘进机主驱动高压密封技术难题，指导高压工况下密封系统参数设计，通过搭建5 m级主驱动密封试验台，采用静态试验与动态试验相结合的方法，验证密封试验台的可行性，并深入研究转速、承压状态与冷却水流量对唇形密封与聚氨酯密封2种高压密封系统运行温度的影响。结果表明： 1）静态试验下，高压密封系统逐级加压至2 MPa可保持稳定，验证了2种密封系统的高承压能力； 2）唇形密封与聚氨酯密封的动态试验显示，高转速会降低承压密封的稳定性，在高压下影响显著增强； 3）转速对密封系统温度有较大影响，与密封系统温升呈正相关，并且承压越高，密封系统温升越大； 4）2种密封系统在转速1.5 r/min附近可均衡系统稳定性与发热量要求，聚氨酯密封结构的冷却水流量控制在50 L/min较优。     

盾构主驱动减速机失效原因分析

为解决盾构法施工中盾构主驱动减速机失效问题,以北京市海淀区500 kV电力隧道工程为依托,结合以往盾构主驱动减速机修复经验,从主电机同步性、故障减速机解体、保险轴断裂及掘进参数等方面进行研究。得到盾构主驱动减速机失效的原因有:1)掘进参数不合理;2)二、三级减速机构滚动轴承失效。可为今后盾构法施工及减速机故障处理提供良好的决策依据。     

类矩形盾构法隧道关键技术研究与应用

在宁波地铁4号线工程中,创新采用"科研—设计—施工一体化"的管理模式,开发了"轨道交通类矩形盾构隧道"技术体系。该技术体系在类矩形盾构法隧道的衬砌结构设计方面,解决了管片设计、结构优化等问题;在类矩形盾构方面,开发了全断面切削刀盘与驱动系统、壳体铰接与密封、环臂式拼装机等技术;在施工技术方面,研究了同步注浆技术、管片拼装仿真与工艺优化、盾构轴线控制等关键技术。这一新的技术体系将为我国地铁建设提供一种全新的单峒双线隧道类型,以解决都市核心区和老旧城区"地下空间摆不下、邻近设施碰不起"的普遍问题。     

TBM主轴承密封滑道设计及安装工艺

针对TBM主轴承密封滑道加工工艺复杂及滑道易磨损致使主轴承非正常失效的问题,提出利用热装司太立（Stellite）耐磨薄板代替碳钢淬火设计密封滑道的方法,并依据司太立耐磨薄板的特点,提出合理的焊接、安装工艺,成功地将密封滑道安装在支撑环件上。在制造过程中,热装耐磨密封滑道工艺简单,节省了密封滑道热处理所需的费用及时间。在工程应用中,耐磨滑道表面始终没有出现裂纹,且磨损量小,提高了密封滑道的耐磨性及TBM主轴承密封系统的可靠性。     

掘进机主驱动密封润滑系统试验研究

为从不同工况、动态、静态等状态下分析主驱动密封润滑系统对主驱动轴承的保护效果,提出一些可以供掘进机主驱动设计、使用参考的建议。首先,制作透明的主驱动密封油脂扩散装置,通过油脂计量阀进行油脂注入,分别设置不同的迷宫长度、迷宫间隙和润滑量,进行油脂扩散弧长的计量,从而验证油脂的扩散与主驱动迷宫设计对主驱动保护的异同。然后,以某主驱动润滑系统模拟试验台为基础,采用不同的密封润滑剂形式、润滑剂量和刀盘转速相结合,从不同角度对主驱动密封的温度上升原因进行分析,并提出合适的密封工作温度建议。最后,针对部分TBM机型密封失效原因进行分析,并提出可以根据不同机型进行主驱动密封润滑系统设计的思路,以保证主驱动密封系统的良好性能。     

盾构螺旋输送机驱动密封故障处理与防护技术

为解决盾构螺旋机驱动密封故障问题,以重庆地区盾构施工情况为依托,结合多台盾构螺旋输送机驱动密封的修复经验,重点分析螺旋输送机驱动密封产生故障的原因: 螺旋机设计不合理、螺旋机螺杆倾斜、筒体连接面磨损、螺杆向前蹿动、油脂注入量不足。总结出新的故障处理（螺旋机结构优化、渣土改良、合理选择螺旋机转速、防止空仓掘进、严控加工工艺等）与预防措施（螺旋机叶片修复、改善油脂注入量、更换损坏部件）。为今后盾构施工中处理螺旋输送机驱动密封故障处理与防护技术提供依据。     

TBM主轴承密封系统洞内修复

TB880E型隧道掘进机(TBM)主轴承耐磨钢带被唇形密封磨穿,断裂后刺穿密封,造成密封系统失效,导致大量粉尘等颗粒杂质进入主轴承,需对主轴承密封系统进行修复,在洞内脱离刀盘、解体主轴承密封、更换主轴承唇形密封和耐磨钢带以及修复迷宫密封。实践证明,即使在空间有限的情况下,通过优化传统修复工艺,针对具体问题提出创新修复工艺是能够高效、快速地完成修复工作,可为类似故障提供参考。     

超大直径泥水盾构常压换刀设计关键技术——以汕头海湾隧道及深圳春风隧道为例

统计国内外超大直径盾构工程应用案例,并分析超大直径盾构设计选型时需考虑的关键因素,重点以汕头海湾隧道和深圳春风隧道超大直径盾构项目为依托,阐述超大直径盾构研发制造和施工中遇到的难题,探索解决高水土压力下刀盘维护及换刀、破碎地层长距离掘进等一系列难题的关键技术。主要从刀盘设计、常压换刀、主驱动伸缩摆动及可靠密封系统、防滞排双破碎机布置等方面开展针对性设计,对超大直径盾构的研制和应用推广有较好的意义。     

盾尾密封全过程管理要点与实践

为解决盾尾密封损坏导致的工程安全和进度问题，通过跟踪、统计多项盾构隧道工程盾尾密封使用和更换情况，总结盾尾密封的失效形式，并分析盾尾密封失效的原因，主要表现在盾尾密封设计缺陷、盾尾刷制造与安装质量差、油脂填充质量不高、施工过程控制不严以及应急预案准备不充分等方面。提出基于全过程管理理念的盾尾密封管理方法，从盾尾密封设计、盾尾刷制造和安装、初装油脂、施工管理、应急管理5个阶段，对盾尾密封的全过程管理要点和对策进行系统研究。该方法在中俄东线天然气管道长江盾构穿越工程得到成功应用，保障了盾构施工中盾尾密封安全，为盾尾密封的科学管理提供了新的思路和举措。     

盾构主驱动减速机国产化开发研究

基于国内外减速机发展概况及盾构主驱动减速机国产化研究的现状,提出盾构主驱动减速机国产化不仅是我国盾构行业发展的迫切需要,同时具备一定的国产化条件。在对LOVAT 246盾构主驱动减速机前期使用过程中出现的故障现象进行统计分析的基础上,针对所出现故障的特殊性,从材料选用、齿轮模数与尺寸、轴承优化选型等方面进行国产化研究。经过现场试用后,其样机性能完全满足盾构正常掘进需求。盾构主驱动减速机国产化开发研究,对提升我国盾构技术水平有着重大意义。     

基于S7-400H的 EPB盾构盾尾密封系统软件设计

利用S7-400H PLC冗余系统平台开发、设计土压平衡（EPB）盾构控制系统软件,能够进一步提高系统的容错能力;对盾尾密封系统的控制及使能条件的关联进行分析、总结,给施工过程中盾构操作及维修人员以指导;对盾尾密封系统的控制流程进行分析,给盾构控制系统软件设计人员以帮助。     

某盾构主轴承油脂消耗分析与控制

针对某盾构主轴承HBW、EP2油脂耗量过大的问题,通过分析计算油脂理论消耗量与现场统计盾构主轴承油脂实际消耗量,得出HBW、EP2油脂的实际消耗量与理论消耗量的比值分别为2.6,3.1。从主轴承密封结构、油脂注入系统原理、油脂注入程序设置、管路布置、执行元件性能等多个方面进行详细分析,总结出控制程序设计不合理、油脂泵压力设定不当等造成油脂耗量过大的主要原因,并提出相应改进措施,为设备使用和厂家后续设备优化、改造提供参考。     

土压平衡盾构主驱动密封滑道磨损处理

为处理盾构机在使用过程中出现的老化磨损等问题,以盾构机的核心部件系统--主驱动密封系统为例,阐述密封系统的密封滑道在长期使用后出现的磨损情况,总结出处理滑道磨损的方法有: 1）拆卸密封垫圈调整处理; 2）加工密封滑道并贴钢带处理; 3）激光堆焊修复处理。同时介绍罗威特土压平衡盾构机主驱动密封滑道的磨损情况及其相关处理措施,进一步论证了密封位置调整处理措施及主驱动密封润滑油脂注入量的重要性。     

某发动机曲轴油封漏油问题分析及设计优化

针对某发动机在开发试验过程中出现的曲轴油封机油泄漏问题。通过对结构设计、试验运行条件及零件质量等开发应用关键影响因素进行分析,确定了其产生密封失效的根本原因。提出了优化曲轴油封安装孔的结构及倒角尺寸,改进曲轴油封的防尘唇结构的优化方案。优化后的曲轴油封总成最终通过了发动机台架耐久试验。相关的分析方法及解决方案可以为相关人员提供参考。     

硬岩掘进机技术发展与趋势

结合施工案例,对近几年国内应用的TBM设备进行总结,从TBM整机寿命、机型、刀盘性能、主轴承密封与润滑、残渣清理等方面对TBM技术的新特色及其发展趋势进行分析。TBM整机使用寿命延长、连续施工能力大大提升;TBM对工程条件的适应性不断提高,出现了多种机型并存的局面;刀盘性能和寿命都得到了较大改善,性价比越来越高;主轴承密封形式有了较大进步,并且密封位置相对可调,有利于保证密封效果、延长使用寿命;残渣清理方式逐步向机械化发展,其应用效果不断提升。对TBM从多个方面进行了人性化设计,TBM技术将在地下工程施工中发挥越来越重要的作用。     

汽车关门玻璃晃动异响研究

针对某车型的车门存在的关门异响问题,建立了玻璃-密封系统的准静态动力学模型,分析玻璃在关门过程产生惯性力作用下玻璃晃动的产生机理、以及影响因素;并对影响玻璃-密封系统中玻璃晃动产生异响的结构参数和变量进行了梳理和总结。为玻璃-密封系统的结构设计、以及优化提供了行之有效的方法。     

超孔隙水压力对盾构隧道极限支护力影响研究

为探究盾构施工时地层中超孔隙水压力的变化、空间分布特征及对盾构开挖面极限支护力的影响程度,以提出泥水压力设定建议,依托大直径过江盾构隧道工程,并基于现场测试数据,对泥水盾构在富水粉细砂地层中施工引起的孔隙水压力空间分布及变化规律进行分析,运用极限平衡法求解有约束的非线性函数,计算分析超孔隙水压力对盾构隧道极限支护力的影响,并提出修正的极限支护力计算公式。研究表明:1)盾构施工时,孔隙水压力扰动区大致为开挖面前方2倍的开挖直径及开挖面两侧1.5倍开挖直径,且越靠近开挖面,扰动程度越大; 2)富水砂层中开挖面主动破坏极限支护力的设定,受盾构掘进引起的孔隙水压力变化影响较大,应适当提升泥水舱压力,或采用全泥水平衡模式保持开挖面稳定,以减小对孔隙水压力的扰动范围及扰动程度。     

京沈高铁望京隧道软弱富水地层超深竖井多台大直径泥水盾构快速接收技术

为了解决4台大直径泥水盾构在以黏土、粉土和粉细砂层等软弱细颗粒为主的富水地层且要在同一个超深竖井中实现"低风险"快速接收的难题,以京沈高铁望京隧道工程为依托,采用U形素地下连续墙+超深三轴搅拌桩+RJP超高压旋喷加固地层,并辅以降水井等多种地层加固措施,提高接收井端头加固区的整体稳定性和止水效果,为盾构快速接收创造条件。采用陀螺仪定向+投点孔进行贯通测量,确保盾构接收精度,为接收基座的快速精确定位安装提供依据。采用水钻+绳锯切割方式破除洞门混凝土,极大地提高了洞门破除速度。洞门钢环安装双道钢丝刷作为接收洞门密封,防止盾构出洞时发生涌水涌砂现象,确保盾构接收安全,减少最后1环管片的安装和拆除,快速封堵洞门,进一步加快盾构接收速度。通过采取以上关键技术,并对4台盾构的接收和拆机顺序进行科学的组织协调,保证了望京隧道4台大直径盾构安全快速的接收。