盾構機的螺旋輸送機故障分析與維修

安中進，馬廣強

（中交第二公路工程局有限公司，陜西西安 710000）

1 案例

2017年11月26日，佛山地鐵2號線3標灣華站～登洲站盾構區間，二公局“二公盾2號”土壓平衡式盾構機在掘進到1213環時，螺旋輸送機出現異響并伴有較大震動現象，機駕人員立即停機并上報項目部，項目部技術人員初步判斷為螺旋輸送機的減速機故障。

2 故障維修方案分析

由于在隧道內對減速機進行拆解維修難度較大，減速機凈重有4.8 t，洞內沒有相應的起重設備，況且拆解時盾構機前部土艙的帶壓泥水會從減速機處冒出。鑒于此，項目部將情況及時匯報局設備部和盾構機生產廠家（中交天和），共同協商，盡快維修。28日，由局物設部、地鐵項目部、中交天和、振華港機（減速機生產單位）共同商定維修方案。

（1）進行螺旋機止水，防止土艙的泥水從減速機拆解處噴涌到隧道內。在關閉螺旋機下料口閘門后，卸掉螺旋機伸縮段法蘭盤上的一圈螺栓，啟動伸縮油缸，將螺旋機葉片軸收回到位，關閉螺旋機在土艙壁上的艙門，從盾體內的螺旋機注入口向螺旋機筒體內注入適量聚氨酯用于止水，并注意觀察螺旋機靠近減速機的那只土壓計的壓力變化。將下料口的上下閘門各打開1條小縫隙，觀察有無泥水持續噴出，若無泥水流出時，說明土艙閘門已完全關閉，聚氨酯注入量可以滿足止水要求，再關閉下料口上、下2個閘門，完成止水工作[1]。

（2）拆卸液壓馬達。減速機端部安裝有3個液壓馬達，每個重量256 kg，減速機重量4.8 t，拆卸時必須依靠吊裝設備，而減速機與洞內管片頂部僅有1 m的垂直距離，隧道外面的起重設備難以使用，經技術人員現場分析，借用管片螺栓作為附著點，在減速機上部周圍安裝4個5 t的手拉葫蘆，來解決液壓馬達、減速機等起吊的問題。通過查閱資料和相關計算，管片螺栓能夠承載的載荷遠遠＞5 t，可以用作吊裝附著點。具體操作過程為，用12 mm厚的Q235鋼板氣割4個吊耳，固定到管片螺栓上，下面分別掛1個5 t手拉葫蘆，再依次拆掉液壓馬達的油管、法蘭螺栓后，用手拉葫蘆將馬達逐個移開，放到不影響后面減速機拆卸的地方。

（3）拆減速機后蓋，查找故障原因。用12 mm厚的Q235鋼板氣割1個吊耳，焊在減速機殼體的上部，再掛1個5 t手拉葫蘆并拉緊，卸下減速機后蓋與減速機主機的連接螺栓，用手拉葫蘆吊起后蓋。清洗減速機內泥沙，發現減速機內部的推力軸承已嚴重損壞，部分滾珠已掉落，必須繼續拆卸[2]。

（4）拆卸軸銷。將4個手拉葫蘆分別勾住減速機左右2個吊裝孔并預拉緊，這樣可以保證在拆卸過程中，減速機可以任意方向移動。拆掉減速機與螺旋機筒體之間法蘭連接的螺栓，用伸縮油缸將筒體退回到露出減速機軸與螺旋機葉片軸連接部分，清洗淤泥，找到將兩軸連接在一起的軸銷。該軸銷長365 mm，直徑100 mm，在工廠安裝時采取過盈配合，用錘敲進去的，經過現場掘進1200多環的使用后，軸銷已生銹或產生了少許變形，拆卸時用錘敲、用鏨子鏨均無松動。鑒于此，在葉片軸外做反力架，用50 t手壓千斤頂頂軸銷，但當手壓千斤頂壓到最大值時，軸銷未出現絲毫松動跡象。所以現場重新用30 mm厚的鋼板制作反力架，并在反力架兩邊焊接加固鋼板條，改用100 t手壓千斤頂，在壓力接近80 t時，軸銷出現松動，隨之取出軸銷。

（5）由于減速機有4.8 t，只能靠管片小車運出隧道外，而減速機要落到管片小車上，中間還隔著皮帶運輸機的皮帶和皮帶支架，所以只能先割斷皮帶，拆掉減速機下部的皮帶支架，使減速機盡快運出[3]。

（6）原因分析。當盾構機掘進到該處地層時（主要為粉細砂），地下水特別豐富，前面土艙需保持有200 kPa左右的壓力，下料口閘門打開時，在螺旋機不轉動的情況下泥水也會自動噴出，所以掘進時經常會關閉下料閘門，這樣會使減速機與螺旋機筒體連接處存在較高的壓力，而減速機的密封圈耐壓強度不夠（這點已和減速機生產廠家確認），使泥沙通過密封處間隙進入減速機，造成軸承損壞（圖1）。

（7）維修方法。更換加寬的、耐壓強度更高的密封圈，同時更換相應的寬槽密封蓋板；更換新軸承，由于減速機軸上的軸承和大齒輪都是用熱壓裝置安裝上去的，項目現場沒有加熱爐和相應的拆卸、安裝設備，通過與減速機生產廠家（振華港機南通廠）聯系，決定將減速機返回廠家進行維修。

（8）安裝調試。由于減速機返廠維修需要兩個星期時間，經與天和廠、上海振華和項目部溝通，由振華廠先提供一臺減速機進行安裝，盡快恢復生產，待損壞的減速機維修好后作為備用件[4]。2017年12月7日，將振華廠提供的減速機運回進行安裝，12月9日安裝完成并進行試掘進，一切正常。

圖1 損壞的軸承

3 技術總結

通過這次設備維修工作，分析研究維修設備的整個工作流程，總結大型設備維修過程的經驗和不足之處，為局其他施工項目在設備維修（或搶修）時提供借鑒，主要有3方面。

（1）設備出現故障時，一定要冷靜分析，不要盲目動手維修，以免引起其他故障或事故，造成更大的損失[5]。這次設備出現故障時，機駕人員處置就比較妥當，首先是停機，關閉下料口閘門，防止出現泥沙噴涌現象；保持土艙高壓空氣的持續供給，以免掌子面處出現垮塌，然后匯報項目部，項目技術人員通過實地查看分析，分析維修難度較大，便及時邀請盾構機生產廠家及減速機生產廠家技術人員，和局設備部技術人員一起，共同研究制定維修方案，比如在制定用管片螺栓作為手拉葫蘆的上附著點進行吊裝的方案時，當時還有一種方案就是在減速機兩邊的盾構機托梁上做門架，作為手拉葫蘆的上基點，此方案雖然可行，但盾構機左、右2個托梁之間的距離有2.1 m，做門架的型鋼怎么吊上來，既要焊主梁，又要焊斜撐，工作量非常大，所以沒有采取這個方案，而是借用管片螺栓，起到了事半功倍的效果。

（2）維修過程技術人員要全程參與，應對隨時可能出現的新問題。在這次減速機維修時，沒有考慮到軸銷很難拆卸，通過現場技術人員指導，做反力架，用50 t千斤頂沒有效果時，有的操作人員就建議一邊用火（氧氣乙炔焰）烤，一邊頂，再查看效果，現場技術人員馬上就阻止了，如果用火烤，萬一還拆不出來，降溫后軸銷會更難取出，后來改用100 t千斤頂，便順利去除了軸銷。

（3）設備維修時，對于難點的問題如果想到方法，在確保安全的情況下就要大膽去試，不去試，有的工作可能永遠無法完成。比如使用50 t千斤頂拆卸軸銷時，軸銷根本沒有松動跡象，大家都在討論這種用千斤頂方法是否可行時，現場維修技術人員說再用100 t千斤頂試試，當時大家心里都沒底，正是現場技術人員的堅持，工人們開始重新制作反力架，改用100 t手壓千斤頂進行頂推，結果順利拆下軸銷。

4 結束語

在這次盾構機維修工作中，雖然取得了一些經驗，但也暴露出問題和不足之處。在盾構施工領域工作，有關盾構機維修保養的知識還需要不斷學習和提高。