EPB盾構機盾體裝配工藝技術探究

李劍飛

（太原重工股份有限公司，天津濱海新區，300457）

EPB盾構機盾體裝配工藝技術探究

李劍飛

（太原重工股份有限公司，天津濱海新區，300457）

EPB盾構機又稱土壓平衡盾構機，目前應用十分廣泛，具有結構復雜、掘進效率高等特征。結構上包括刀盤、前中尾盾、螺旋輸送機、管片拼裝機等多個部件。本文分析了盾構機盾體的裝配工藝過程，對前盾、中盾、尾盾的部裝及盾體總裝過程進行了論述，特別針對關鍵技術和關鍵環節進行分析。本文對盾構機裝配及使用有幫助。

盾構機；盾體；裝配；工藝

引言

盾構機是一種隧道掘進的專用工程機械，是相對復雜的集機、電、液、傳感、信息技術于一體的隧道施工專用工程機械，主要用于地鐵、鐵路、公路、市政、水電等工程，主要作用是進行地下公路、地下鐵路、山體穿越的隧道挖掘工作［1］。

盾體是盾構機的核心部件，是一個鋼結構圓柱體組件，該組件的殼體即護盾，對挖掘出的尚未襯砌的隧洞段起著臨時支撐作用，承受周圍土層的壓力，有時還承受地下水壓以及將地下水擋在外面［2］。盾構沿隧道軸線一邊對土壤進行切削，一邊向前推進，在盾殼的保護下完成掘進、排碴、襯砌工作，最終貫通隧道。

本文主要是對土壓平衡（Earth Pressure Balance，EPB）盾構機盾體結構件從部裝到總裝裝配過程的論述，不含電氣、液壓、通信等的裝配。

1 產品概況

Φ6250盾構機是我公司與中鐵合作生產的首臺產品，我公司主要承制前盾、中盾、尾盾及驅動箱等主要構件。盾體主要包括前盾、中盾和尾盾三部分，這三部分均為大直徑管狀筒體，盾體的最大直徑為Φ6250m。其中：前盾長2260 mm，中盾長2795 mm，尾盾長3833 mm。盾體總長為8463 mm，總重量約115.665 t。

2 盾體部裝

盾體包括前盾、中盾、尾盾三大部分，各殼體外形圖如圖1所示。

圖1　 盾體外形圖

2.1 前盾部裝

關鍵技術環節：前盾殼體內裝配組件較多，且重量較重、外購成品較多，裝配時注意裝配順序，防止成品件的磕碰［3］。

注意事項：起吊必須采用圖紙要求吊耳位置進行起吊，起吊用吊耳裝配時，確保牢固、把緊。

具體步驟如下：

1）前盾平放，大法蘭面朝上，墊平，打毛刺、風管清洗各螺孔、光孔。不允許有鐵屑雜物等存在。

2）庫領驅動盤密封，涂凡士林，密封壓平。吊裝主驅動系統組件（已裝配成部件）于前盾上方，緩慢吊裝于前盾孔內，將驅動盤與前盾連接孔對正，先對稱預緊四個點，每處兩條螺釘，隨后依次預緊其余各連接螺釘。

3）吊裝人艙于盾體0位點處與前盾人艙連接孔對正，注意由于人艙離電機較近，起吊過程避免碰撞電機減速機。對正后，穿螺釘，并緊固連接螺釘。

4）將泥漿門推拉油缸按圖紙位置正確擺放，油缸底座按正確位置焊死。將泥漿門吊于前盾螺旋機出口處，放入泥漿門定位塊內，與推拉油缸連接，螺釘緊固。

5）將前盾起吊吊耳裝于法蘭面上（如圖2），螺釘緊固，待總裝起吊用。

圖2　前盾法蘭端面起吊吊耳工裝（兩處）

6）按電氣、液壓原理圖進行配管、布線，待總裝。

2.2中盾部裝

關鍵技術環節：起吊采用16組油缸未裝配空出的兩處，裝起吊用工裝作為起吊點位置［4，5］。

注意事項：中盾內米字梁平面為拼管機所用受力面，起吊時不允許吊用米字梁。

具體步驟如下：

1）中盾大法蘭端面朝下，將平臺欄桿工作臺按圖紙位置正確焊接。

2）庫領16組推進油缸，16組油缸逐個拆解頭部彈簧端，檢查錐銷處焊縫，試裝彈簧是否能到位貼死到端面，不合適需打磨焊縫，直至彈簧試裝合適，依次全部進行檢查和打磨返修，將油缸全部裝配好。

3）吊裝16組推進油缸，油缸底座螺釘緊固定位，末端將撐靴用螺釘緊固。

4）庫領16件鉸接油缸，空出兩處裝配工裝位置，其余14件全部與中盾用銷軸連接，兩側上端蓋。空出位置，將起吊工裝用銷軸裝配于起吊點位置。

5）將中盾米字梁四平面打磨平整并清洗干凈，并與拼管機行走梁連接法蘭焊接固定。

6）進行配管及電氣布線，待總裝。

2.3尾盾部裝

關鍵技術環節：與中盾鉸接連接的鉸耳，不允許涂油漆，可涂防銹油，確保現場與油缸的配合間隙。

注意事項：三層毛刷，裝焊時要確保均勻，并疊加壘摞，要求滿焊，確保工地實際使用時刮漿要求。

具體步驟如下：

1）盾尾毛刷端朝上，水平放置。墊起，放平。

2）庫領毛刷，清點數量，將毛刷點焊于圖3所示位置，要求疊加壘摞，再之后進行滿焊，尾盾三層毛刷滿焊如圖3所示。

3）將油脂管、水管、泡沫管穿入端面孔，固定法蘭，螺釘緊固，底部鎖緊缸調整各管路距端面位置，按圖紙要求進行試壓。

圖3　尾盾三層毛刷滿焊

3 盾體總裝

關鍵技術環節：裝配工具的選用，起吊方案的選擇，導鏈、楔子、叉車、輔具的配合。

注意事項：部裝后盾體重量加大，注意嚴格按起吊方案執行，起吊時平緩、大小鉤配合適當。

1）清理場地，要求空曠，滿足裝配用地需求，現場不得有障礙物，地面要求硬化、平整，無坑陷，上方空間高度滿足裝配最高要求，起重能力達到裝配組件要求，且具有雙小車大小鉤起吊功能。

2）將各支撐吊裝至場地內，擺放整齊，如圖4所示。

圖4　盾體支撐架及楔子

3）吊楔子等盾體工裝于底部，擺放支撐旁邊。

4）將中盾起吊吊具裝于兩鉸接油缸處（如圖5），用直徑大于60 mm鋼絲繩進行起吊，主鉤吊中盾外圓吊耳，副鉤吊鉸接油缸處，至一定高度，主鉤下落，副鉤上提，將中盾立起，緩慢移動吊至支撐處，調平點焊楔子。

圖5　中盾起吊用工裝（裝于鉸接油缸連接處兩處）

5）前盾大法蘭固定起吊吊耳，主鉤吊前盾外圓吊耳，副鉤吊大法蘭端面吊耳，吊至一定高度，主鉤上提，副鉤下落（注意重力平衡），直至完全立起，拆掉大法蘭端面吊耳，緩慢移至中盾前端面。（注意進入中盾時，避免磕碰減速機、馬達），將前盾放至支撐架上，中盾、前盾兩側放等長導鏈，同時進行拉伸至前、中盾鍵槽定位。主鉤不動，副鉤微調，順時針或逆時針旋轉，直至兩端銷子完全插入，將連接法蘭部分緊固。調整支撐處楔子點焊。將連接處螺釘全部試穿，無需預緊（只需對稱4點緊固）。拆掉導鏈。

圖6　用導鏈將前、中盾對合

6）將拼管機行走梁緩慢吊至米字梁處，按劃線位置將連接法蘭與中盾米字梁端面貼死，點焊法蘭于米字梁上。之后將連接法蘭全部滿焊。

7）按電氣及液壓原理圖，進行配管及電氣布線。

8）試動、調試，拆車。

9）尾盾不參與總裝，前中盾裝配后狀態如圖7所示。

圖7　前、中盾裝配后狀態

4 結束語

本文論述了盾構機盾體的裝配過程。對于大直徑筒體，由于其具有外形尺寸大、壁厚薄、剛性差等特點，給裝配過程帶來了許多困難，本文介紹的盾構機盾體裝配工藝可以廣泛應用于其它類似結構產品的裝配工藝。

［1］佚名. 西雅圖項目隧道超大型EPB盾構發現缺陷［J］. 隧道建設，2013（2）:159.

［2］劉根寧. 復雜工況富水地層EPB盾構氣壓開倉技術研究［J］. 山西建筑， 2013， 39（32）:169-171.

［3］亢晨鋼， 李守巨， 劉迎曦. EPB盾構機土倉壓力分布有限元數值模擬［J］. 工程建設， 2009， 41（4）:1-6.

［4］鄭楊銳， 林世友. 土壓平衡盾構機泡沫系統的研制［J］. 隧道建設， 2012， 32（4）:594-597.

［5］朱紅坤. 地鐵地表沉降監測數據分析與交互處理［D］. 西安建筑科技大學， 2010.

Research on Shield Assembly Technology of EPB Shield Machine

Jianfei Li（Taiyuan Heavy Industry Co.， Ltd.， Binhai New Area， Tianjin， 300457， China）

EPB shield machine， also called earth pressure balance shield machine， is widely used at present. It has complicated structure and high driving efficiency characteristics. Structure includes the knife dish，in the end shield， screw conveyor and segment spell before installing， and other components. This paper analyses the shield body of shield machine assembly process， and total loading process of the former shield， shield tail of the shield are discussed， especially for analysis of key technologies and key links. In this paper， we provide help for the shield machine assembly.

Shield Machine； Shield Body； Assembly Process； Technology

TG95

B

2095-8412 （2016） 04-718-04

工業技術創新 URL： http://www.china-iti.com 10.14103/j.issn.2095-8412.2016.04.036

李劍飛（1973-），男，碩士，工程師。主要研究方向為軋鋼鍛壓設備制造技術、盾構機制造技術。

E-mail: 422782419@qq.com