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中国电力设备管理协会

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浅析盾构工程类设备管理 ——武汉地铁项目盾构工程设备管理总结

作者:   发布时间:2018-12-24

     摘要:随着国内基础设施建设的发展,城市轨道交通成为了后期新秀,而其中的盾构施工是效益管控的重点之一,各种大中型机电设备均贯穿于整个施工过程,盾构施工其实就是各机电设备环环相扣的一个链条,任何一个环节的故障均会导致盾构施工暂停,武汉地铁11号线未来一路站~未来三路站~左岭站盾构区间是公司直接管控施工的第二个盾构工程,对机电设备的管理项目严抓严控;从设备的选型订购、驻场监造,安装调试、人员培训、试掘使用、过程维护以及配件管理等等,均一丝不苟、严谨认真做好每个环节的工作,确保整套设备始终处于良好运行状态。

     关键词:盾构施工   机电设备   维护保养

     武汉地铁11号线未来一路站~未来三路站~左岭站盾构区间地质条件复杂,需下穿国内少见的高压石油管道,克服长距离弱胶结泥质砂岩地层(20a-1、201b-1)的结泥饼问题,穿过三级阶地区域的高强度石英砂岩地层,越过喀斯特地貌地层的地下溶洞区域,对盾构设备本身是一次严峻的考验,安全可靠的设备性能是选择的重中之重。对于盾构施工,每一台机电设备的运行状况都影响着整个盾构施工的进行,加强对各机电设备的管理工作,使整条机电设备链平稳良好运行是顺利进行盾构施工的保障。

     一、盾构机及相关辅助设备的选型及购置论证

     盾构施工关键点就是机电设备,价值几千万的机电设备对所购置的公司来说均是一笔较大的资产,而采购前的调研及设备的选型是决策的重中之重,盾构设备均是根据需要有针对性的制造,选型的同时适应性及安全性均在其中体现,对后期施工过程中的管理及备件的储备均是首要的重点工作,通过总结武汉地铁项目盾构机选型、制造、施工管理等整个过程,对盾构机的选型总结出如下经验。

     1.1仔细分析施工地层的水文地质情况。隧道穿越的地层主要为粉质粘土地层、胶结泥质砂岩地层(20a-2)完整性指数为0.49、碎裂石英砂岩(19a)完整性指数为0.27,中风化灰岩地层(18a-2)岩芯采取率约为60%~85%,完整性指数为0.44。

     1.2对盾构机厂家全面了解,进行技术及商务等多面比较。目前全世界盾构机生产厂家较多,根据国内应用的情况,主要对德国海瑞克、中铁装备、中国铁建三家盾构机制造商进行了比较,通过比较近几年出厂的台数,地层的适应区域,核心技术等,厂区考察、盾构施工现场勘查等方式了解最真实准确的信息及资料,统计三位厂商华中区域盾构市场的占有量等调查总结工作。

     1.3横向比较盾构机机械性能参数。主要为:驱动系统及主轴承结构比较;刀盘开口率比较;刀盘配置情况比较;弃土出土系统比较;推进系统比较;测量系统比较;地层适应性比较等。

     1.4商务价款的比较。综合考虑前景,通过比较购置2台新机与租赁1台购置1台两种模式下资金回收的利率等比较、论证,用于最终定论。不只是盾构机,购置盾构施工其它辅助机电设备同样也需进行必要性论证,性能价格比较,厂家比较等,最终确定购置设备的具体型号和厂家。

     需要指出的是,大型机电设备购置论证内容虽然包含设备的先进性、适用性、性价比等多方面,但这几方面不能等同对待,其中设备的先进性和适用性是重点考虑的因素,其它因素只能作为辅助因素考虑。因为高性能与低价格常常是矛盾体,在满足性能先进的前提下,当然是选价格相对较低的产品,但是当性能不符合先进性要求时,宁选高质高价产品,不选低质低价产品。

     论证工作是购置设备的第一步,也是购置大型机电设备最重要的工作,做好了这一点,才能够使购置的机电设备物有所值,物有所用,避免因论证不足造成选型事故。最后综合考虑其性价比,确定为采用租一买一模式下的2台全新德国海瑞克盾构机。

     二、盾构机及相关辅助设备进场验收    

     盾构施工所需机电设备包括盾构机在内均为大型机电设备,所有设备到场后会均由厂家或经销商负责安装调试。设备到货后,应先做好两件事:①仔细检查外包装是否完好无损,无外包装的大型设备如盾构机,需检查各部件是否完好等等。②在厂方安装人员到达之前先要把安装条件准备好,如安装场所、水电设施、辅助设备、安装器具等。盾构机组装前的准备工作主要是始发井及其水电布置等。

     在设备安装调试过程中,设备操作人员及相关人员要全程参加,这样即可熟悉设备的安装调试,又可了解设备的操作规程,为今后正确使用设备打下基础。设备安装调试工作完成后,需要组织相关人员对设备的主要性能指标进行鉴定验收,确保新设备的各项性能指标符合厂方的标准值,各项检查均合格后,填写《施工设备验证单》及《设备安装调试记录表》存入设备档案。这一过程对于盾构机尤其重要。单台盾构设备价值四千多万,由复杂的电气、液压、机械系统组成,它的组装调试一般需要二十至三十天才能完成。盾构机的组装与调试过程也是一个很好的学习与实践过程,在这一期间,通过自学与培训,可以做到使相关人员熟悉并掌握盾构机的几大液压系统及电气系统的构造、原理、盾构机各参数设置情况以及相关互锁关系。组装完毕即可进行调试验收,盾构机的验收要有计划、分系统的对各部分、各部件、各参数及性能指标等逐一进行验收。验收时双方负责人均要在场,验完一项签约一项,对于验收过程中出现的问题,如配件数量规格不符、部件破损、性能不达标、部件不齐全等要详细写明具体验收的情况,双方负责人签字确认。待安装工作结束后及时与厂方取得联系,或补寄漏件,或更换破损件,或进行退换,以使在验收过程中发现的问题能够尽快得以解决。例如我项目在对盾构机的验收过程中,发现盾构机机身实际到场时安装的压力表与海瑞克公司所给系统图上相比少了十一块,验收结束后我方及时与海瑞克公司联系,海瑞克公司即补寄了所缺的压力表,从而避免了不必要的损失。

三、狠抓盾构及相关辅助设备操作人员的培训

     盾构施工需配套盾构机、电瓶机车、龙门吊、搅拌站等多种机电设备。同时盾构机本身也是多种机电设备的综合体,使其工作需要盾构机主司机、管片拼装手、注浆工等各种操作人员。用于盾构施工的其它附属设备如龙门吊、电瓶机车等特种设备的操作对于操作人员亦有很高的要求。这就需要对盾构机各岗位人员及附属机电设备的各操作人员进行技术培训和安全培训。

     3.1技术培训始终应做为机电设备管理的一项重要工作来抓,盾构施工更是如此。盾构机包含多种机电设备,各种培训就尤为重要。武汉地铁项目部大力度的投入人力物力对相关人员进行了大量的培训,聘请盾构施工的各方面专家进行为期一个多月的授课;盾构机在厂家安装调试期间派多名人员进行现场监造学习;到武汉区域盾构施工的兄弟单位进行实践;盾构机在首个始发站左岭站工地安装过程中多次聘请外籍指导人员进行多方面的讲解。用于盾构施工的其它附属设备的操作人员如龙门吊司机、电瓶机车司机等也由项目部组织进行了多次学习培训。通过技术培训,使各操作人员对其所操作的机电设备的基本操作规程、保养程序以及原理有了一个全面的了解和基本的掌握,达到了能够独立操作的程度。

     盾构施工多种机电设备有着多种不同的安全隐患。对参加盾构施工的全体人员都要进行安全教育。其中包括熟悉盾构机上的安全设施(紧急停机按钮、警示灯警笛、紧急照明等)、盾构机上的危险区域、盾构机各岗位及电瓶机车、龙门吊等其它机电设备操作人员的安全操作规程和注意事项等。

     无论是技术培训或是安全培训都应是长期的、不间断的。实践证明,技术培训和安全培训对于全新的盾构施工是必不可少的,对于盾构施工各机电设备的使用保养更是大有裨益。

     四、严格管控盾构机及相关辅助设备的使用过程

     盾构设备的使用亦是盾构设备管理的重要环节。

     4.1盾构施工现场使用的各机电设备,应由现场负责人专职管理,正确调配并合理使用机电设备,提高设备利用率和效率,并经常督促操作人员做好设备的检查,保养和组织安排及时排除故障,提高设备完好率,保证盾构施工正常进行。

     4.2盾构机各岗位操作人员及后配套机电设备操作人员实行人员定岗,贯彻人机及岗位固定原则,不轻易换操作人员。

     4.3制订规章制度、操作规程等,操作人员必须服从调度,严守操作规程,尽可能充分发挥机电设备效益;督促操作人员认真做好日常保养工作,保持机电设备的整洁、完好、齐全,按规定认真及时准确的填写“设备维修保养记录”“交接班记录”等,并报盾构机电部统一存档。

     4.4机电设备操作人员必须持证上岗,对机电设备要懂构造、懂原理、懂性能、懂用油常识;并且会正确操作、会日常保养、会排除一般故障。要做到这一点离不开上面提到的技术培训,通过培训使每个操作人员都达到五懂三会的水平,达不到者坚决不用。

     只有做到了合理的使用机电设备,才能使机电设备的完好率及使用率提高。

     五、盾构机及相关辅助设备的维护保养工作

     盾构施工要求对盾构机及其它机电设备每日进行维护保养,尤其是盾构机,由刀盘驱动系统、推进系统、管片拼装系统、辅助液压系统、注浆系统、润滑系统、水冷却循环系统、泡沫系统、压缩空气系统、通风系统、电气系统等一系列复杂的机电设备组成,每一个环节都能导致整台盾构机不能正常运转,因此它的日常维护保养工作就尤为重要。只有维护保养的好,才能保证设备发挥应有的效益。为了做好这一工作,我公司设备物资部制订了严格的《设备管理办法》以及对各种设备制订了日维护保养计划和周维护保养计划等,由维修组监督各设备操作人员按计划认真完成各维护保养项目,并做好记录,统一存档。

     机电设备的维护保养工作是机电设备管理中最应值得重视的环节,设备的完好率、利用率很大程度上取决于它,因此这一环节决不能忽视。

六、精细化管理盾构工程类设备的配件

     管理好盾构机及相关辅助机电设备的配件亦是盾构施工机电设备管理的一个重要内容。

     6.1管理好盾构机及备品备件,首先要熟悉盾构机的结构、原理,掌握哪些部件经久耐用不易损坏;哪些部件是易损件;哪些部件需要定期更换等等。掌握了上述后,就可做到不易损坏的部件不必订购或很少订购;易损坏部件则根据每种部件的实际使用情况及设备装备的数量来确定订购配件的数量;需要定期更换的部件,如盾构机几大液压系统的液压油滤芯,都需定期更换,且价格较高,这就要求配件管理人员掌握它们的更换周期,从而保证在需要更换时有足够的配件可用。做到了上面所述几点,才能保证既有足够的配件可用,又避免了由于积压不必要的配件占用企业资金,同时给集中采购留足时间。

     6.2只要盾构机有掘进,就不可避免的会有配件消耗。配件的订购量、消耗量、库存量的计算及配件的条理存放、快速查找亦是管理好盾构机配件必须要解决的问题。这就要求对配件进行综合管理,建立配件数据库。盾构机配件,每一种都有一个唯一的编号,建立数据库时,每增加一种配件就增加一条记录,每一条记录都有配件编号、配件名称、所属系统或所属部分、订购数量、单价、金额、存放位置、现有库存量等字段。这样建立起来的数据库可以方便的进行存放位置及库存量等多种查询。在配件数据库的基础上还可以建立多种简单查询和汇总查询。简单查询如可以建立以配件代号排序进行的多种查询,建立此查询时只需从配件数据库中选出配件代号字段以及其它需要进行查询的字段,然后设计成以代号进行升序或降序排序的查询方式即可。建立了此查询,只要知道了配件的代号就能很容易的查到其它的任何在数据库中已经存在的信息。汇总查询可以完成对某些字段的计数及对某些数值型字段的求和计算。通过建立汇总查询,可以方便快捷的得到所有配件的总订购金额、总消耗金额及库存金额等。汇总查询还可以进行分组汇总,通过分组汇总查询,可以轻松实现左右线盾构机各自的消耗总计计算。配件的数据库管理,避免了不必要的时间消耗,促进了整个盾构施工的顺利进行。目前盾构厂家的配件均是采用此种数据库进行的管理。

     6.3需要指出的是,盾构机是大型进口机电设备,而进口配件价格非常昂贵,这就要求我们考虑是否可以用国产配件来替代某些进口配件。例如螺栓,只要知道原来设备上螺栓的尺寸及强度等级,就可以用同样规格、等级的国产螺栓代替它。其次刀具,现在我们国内有许多厂家都在开发研制盾构机刀具,而且同一类型刀具与进口刀具相比,价格要便宜很多,若有机会也可以尝试用国产刀具替代进口刀具。又如刀盘上泡沫口处胶垫,进口一个要几十元,而自己加工一个,成本仅需几元钱。进口配件的国产化,是具有长远意义的大事,亦是值得我们长期深入研究的问题。

     “兵马未动,粮草先行”,盾构施工各类机电设备的正常稳定运行均是施工的基础保障,从设备选型之初到设备使用过程再到维保、配件的精细化管理,总结出科学先进、标准高效的设备管理制度,为盾构工程类设备管理注入新的活力,用制度促管理,用管理增效益,对项目乃至企业发展具有长远的重要意义。

     参考文献:

     1.《中国水电十三局有限公司盾构设备 使用、维护、保养管理办法》. 中国水利水电第十三工程局有限公司

     2. s-993盾构机使用说明书,海瑞克(广州)隧道机械有限公司

     3.《盾构隧道施工技术发展新方向》.河海大学(自然科学版),魏康林,朱伟, 2001.12

     4.《武汉地铁11号线四标盾构施工策划》.中国水电十三局武汉地铁项目部