張 杰，許順海，張永生，王又增

（中鐵工程裝備集團(tuán)有限公司，河南 鄭州 450016）

盾構(gòu)主要有土壓盾構(gòu)及泥水盾構(gòu)兩種。在盾構(gòu)施工中，盾構(gòu)能否順利始發(fā)，往往是決定工期的關(guān)鍵。尤其是北方地區(qū)冬季及高原寒冷環(huán)境中，低溫始發(fā)對盾構(gòu)的系統(tǒng)能否正常運(yùn)行有極高的考驗。在盾構(gòu)的系統(tǒng)中，機(jī)、電、液、傳感等各系統(tǒng)相互關(guān)聯(lián)，低溫環(huán)境對所有系統(tǒng)及元器件的考驗顯而易見。

1 循環(huán)水系統(tǒng)

1.1 循環(huán)水系統(tǒng)分析

盾構(gòu)的循環(huán)水系統(tǒng)主要由洞外進(jìn)水通過熱交換器對主驅(qū)動電機(jī)、減速機(jī)、變頻器、空壓機(jī)等配套部件冷卻。循環(huán)水系統(tǒng)原理如圖1 所示。

圖1 循環(huán)水系統(tǒng)

這些屬于內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)的部件，在低于5℃的環(huán)境下，需要采取防凍措施，以達(dá)到防止設(shè)備（部件）凍裂損壞的目的。

1.2 內(nèi)循環(huán)防凍液的添加

目前針對閉式水系統(tǒng)最有效的防凍方式為添加防凍液，加注比例由當(dāng)?shù)刈畹铜h(huán)境溫度決定，一般比當(dāng)?shù)刈畹蜏囟鹊?～10℃。由于乙二醇對金屬有一定腐蝕性，在加注時需添加防腐劑和除垢劑。所添加的防凍液推薦比例如表1 所示。

表1 乙二醇濃度與冰點關(guān)系對照表

1.3 始發(fā)保溫注意事項

循環(huán)水系統(tǒng)所有管路采用電熱帶（電熱帶需絕燃）加熱并用保溫材料包裹或覆蓋，可根據(jù)情況適當(dāng)增加單位長度纏繞量，如圖2 所示。對管路溫度的控制可以通過控制箱調(diào)整電熱絲的發(fā)熱量，確保管路周圍溫度不低于5℃。

盾構(gòu)的停機(jī)時間在2h 以內(nèi)時，要注意觀察所有系統(tǒng)水溫，必要時（設(shè)備水系統(tǒng)水溫接近5℃）采取啟動設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)保持水溫；當(dāng)盾構(gòu)停機(jī)超過2h，須及時放掉管路里面的水，并保證放水干凈；各水冷設(shè)備內(nèi)的水也要排盡。

2 油、脂系統(tǒng)

2.1 齒輪油及液壓系統(tǒng)

圖2 管路保溫示意圖

所有液壓、齒輪油介質(zhì)自身的黏度隨溫度的降低而升高。如果溫度太低，會造成油液黏度增大，影響液壓及齒輪油系統(tǒng)的正常動作及工作效率，嚴(yán)重時可能會造成系統(tǒng)故障或原件（特別是液壓泵、閥、齒輪油泵等）損壞。

為了保證液壓及齒輪油系統(tǒng)的正常工作，要求液壓油的黏度上限為300cSt，齒輪油的黏度上限為3 000cSt。根據(jù)油品的粘溫特性曲線（以Shell 為例），ISO68 在15℃時對應(yīng)液壓油的油液黏度為300cSt，ISO320 在15℃時對應(yīng)齒輪油的油液黏度為2 600cSt，故推薦液壓系統(tǒng)和齒輪油系統(tǒng)的油液使用溫度最低不得低于15℃，否則會導(dǎo)致系統(tǒng)不能正常工作，如果溫度更低，可能會引起系統(tǒng)不可預(yù)知的故障。

在條件允許的情況下，建議增加空載運(yùn)行時間，將液壓油進(jìn)行充分循環(huán)，以此逐步提高液壓油的溫度。同時，可以通過適當(dāng)方式將內(nèi)水溫度提高，并逐步將齒輪油溫度提升。

2.2 油脂系統(tǒng)

2.2.1 溫度對油脂的影響

盾構(gòu)所使用的油脂一般有HBW、EP2 及盾尾油脂3 種。HBW、EP2 及盾尾油脂的建議使用溫度分別為10～35℃、-10～100℃和10～50℃。

經(jīng)過對盾尾油脂的試驗表明，其泵送性隨溫度變化的趨勢如圖3 所示。

經(jīng)過多次泵送性及錐入度測試表明，盾構(gòu)所使用的油脂在10～35℃之間泵送性能最佳，因此，盾構(gòu)冬季始發(fā)時需要對油脂進(jìn)行保溫。

2.2.2 油脂始發(fā)保溫注意事項

盾構(gòu)冬季始發(fā)時需要對油脂管路及多點泵進(jìn)行電熱帶加熱，并用保溫材料包裹或覆蓋（圖4）。

圖3 盾尾油脂泵送性與溫度關(guān)系

圖4 盾尾油脂泵送性與溫度關(guān)系

對油脂桶也要采取有效的保溫措施，建議油脂桶整桶溫度均勻且不低于15℃，最好采用如下圖5 所示的200L 油脂桶專用橡膠加熱帶。

圖5 專用橡膠加熱帶

冬季天氣寒冷，需 將液壓油、盾尾油脂、潤滑油脂等消耗類儲存于具有適當(dāng)保溫措施的倉庫。

3 環(huán)流系統(tǒng)

針對低溫工況，環(huán)流系統(tǒng)必須做好防護(hù)，主要建議做好以下幾點。

1）為了防止泥漿泵軸封水、軸封水泵、盤根和軸承箱低溫凍結(jié)及潤滑油黏度增高，嚴(yán)禁長時間停機(jī)，軸封水要流動、軸承箱要低速運(yùn)轉(zhuǎn)。

2）對于地面泥漿管路防凍，可以將管道敷設(shè)于地下砌筑方溝內(nèi)，頂面蓋砼蓋板，內(nèi)填充珍珠巖；直接暴露的管道建議采用5cm 厚的巖棉管包裹，巖棉外纏防水瀝青布。

3）為了防止設(shè)備和洞內(nèi)泥漿管路凍結(jié)，要做好防護(hù)，且每間隔一段時間運(yùn)轉(zhuǎn)泥漿泵進(jìn)行泥漿循環(huán)。

4）一旦管路凍結(jié)，嚴(yán)禁泥漿泵運(yùn)轉(zhuǎn)，然后通過升溫的方法改善工況。升高溫度的方法如蒸汽加溫，電阻繞線加熱等。

5）泥水分離設(shè)備可以要求供應(yīng)商提供低溫工況運(yùn)行措施。

4 電氣系統(tǒng)

4.1 針對動力電纜

低溫環(huán)境下電纜護(hù)套或者絕緣層質(zhì)地會變硬。在進(jìn)行組裝時，電纜嚴(yán)禁拖拽拉扯，在需要預(yù)留弧度的地方要小心將電纜彎曲。電纜線芯以及連接端子也會因氣溫的降低變脆，在進(jìn)行接線時要避免使用過大的緊固扭矩，防止造成斷裂。由于電流的熱效應(yīng)，通電后的電纜連接處會熱脹冷縮，需要每天進(jìn)行檢查緊固。圖6 所示為電纜過度彎曲現(xiàn)象。

圖6 電纜過度彎曲

4.2 針對高低壓配電柜

低溫環(huán)境下，應(yīng)仔細(xì)檢查配電柜內(nèi)部有無結(jié)露現(xiàn)象。在通電前要進(jìn)行烘干通風(fēng)處理，降低潮濕空氣，去除結(jié)露，防止通電后柜內(nèi)溫度升高，形成水珠；通電后應(yīng)使柜門緊閉，避免頻繁開關(guān)柜門，以免冷空氣進(jìn)入形成水霧結(jié)露，造成事故。

4.3 針對主驅(qū)電機(jī)及變壓器

冷凝結(jié)露都會造成嚴(yán)重的絕緣接地問題，直接通電有可能導(dǎo)致電機(jī)絕緣擊穿、接地等故障進(jìn)而將電機(jī)、變壓器燒壞。箱式變壓器在通電前應(yīng)仔細(xì)檢查，進(jìn)行烘干通風(fēng)處理，并進(jìn)行絕緣耐壓測試，變壓器應(yīng)空載運(yùn)行6h 以上。

5 注意事項

在對上述所有系統(tǒng)進(jìn)行加熱時，應(yīng)選用合格的加熱設(shè)備，根據(jù)加熱功率選擇合適的回路供電開關(guān)。同時，應(yīng)選擇合適的加熱方法，在加熱裝置工作時應(yīng)有值班人員在現(xiàn)場看護(hù)，防止加熱不當(dāng)造成過熱起火等事故。