論四米盾構機適應性完善改造

摘??要：介紹了一種在隧道施工中用于開挖隧道掘進機的主要改造項：后配布置由雙邊改為單邊、刀盤適應性改造和激光導向等部件適應性改造，本文對改造部分的結構組成﹑工作原理及其特點等方面進行了詳細的描述。實踐表明，本改造設計完全可滿足隧道施工要求，并且具有安全可靠和人性化等優點。

關鍵詞：四米盾構機;后配套布置雙邊改單邊;刀盤;激光導向

中圖分類號：U455.43 文獻標識碼：A ???文章編號：2096-6903（2019）02-0118-03

1四米盾構機概述

盾構機是隧道施工的工程機械，盾構機挖掘隧道過程中通過刀盤不斷的切削大量的渣土堆積在盾構機土倉內，利用土倉內的壓力將渣土擠壓到旋轉的螺旋機葉片內，使得渣土能順利的排出并落料到皮帶機上，最后通過皮帶機將渣土裝進渣土車運輸出隧道。盾構機在掘進過程中所需要的所有動力單元和液壓系統和輔助系統單元都是布置在盾構機的后配套臺車上的，做為盾構機的供給載體，后配套的空間就凸顯的很重要。雙梁是運輸管片的行走小車和起升電動葫蘆的載體，起升電動葫蘆將管片吊起后通過掛于雙梁上的行走小車將管片運輸到拼裝機下方得以完成管片拼裝。激光導向系統可實現盾構機準確定位，避免方向測量失誤引起方向控制偏差。如圖1所示。

2四米盾構機主要改造項的組成及特點

2.1刀盤改造

（1）刀盤內圈板由錐形圈改為平行形圈，并取消原有粒徑限制棒，以增大通過粒徑尺寸;（2）刀盤外圈增加4把周邊保護刀和4把外周先行刀，對刀盤外圈進行改造;（3）新制刮刀刀座，正面刮刀布置40把，邊緣刮刀布置12把，刮刀和先行刀刀高降低15?mm，正面強化先行刀布置32把，外周強化先行刀布置8把;（4）周邊保護刀8把，背后保護刀4把，仿形刀2把，中心魚尾刀1把，輻條注入口保護刀2把;（5）刀盤耐磨堆焊及耐磨板重新布置，如圖2所示。

2.2后配套布置雙邊改單邊

（1）后配套臺車由原8節雙邊布置臺車改為現16節單邊布置臺車，右側布置部件，左側作為行走安全通道;（2）液壓、電氣為適應單邊臺車布置做相應更改;（3）臺車雙邊改造單邊原因：1）因雙邊臺車布置不符合GB/T 34650-2017《全斷面隧道掘進機盾構機安全要求》（2018年5月1日實施）標準，國家安全要求在掘進過程中需有施工人員安全通道;2）因雙邊布置臺車空間狹小不具備導向通視條件，導致盾構導向系統無法安裝，掘進時不能進行實時導向測量，容易造成盾構隧道實際軸線與設計軸線偏差過大;3）單邊布置臺車只有一側安裝設備另一側為人員安全施工通道，現有臺車數量及結構形式無法滿足單邊布置臺車使用要求，所以需重新制作和增加臺車數量，如圖3所示。

2.3導向系統升級改造

（1）盾構機導向系統采用RMS-D（精度2″）激光導向系統，可實現盾構機準確定位，避免方向測量失誤引起方向控制偏差。激光導向系統測量值及時顯示在操作室內，盾構機操作人員可即時根據屏幕顯示調整姿態，避免偏差積累。

該導向系統激光靶設置在中盾上，傾斜儀安裝在前盾右側，全站儀和后視棱鏡均設置在隧道管片上，位置合理，滿足施工需要。導向系統截面顯示正確，并且可以準確讀取鉸接缸行程。

根據已完成隧道貫通測量成果及環片測量成果顯示，導向系統運行正常，能夠正確指導設備施工。

（2）導向系統由棱鏡、工控機和全站儀組成。這個系統可以計算和設計出隧道軸線、盾構機姿態及管片拼環位置，如盾構機位置、方位偏差等重要的掘進數據將在工控機上顯示。數據將傳送到數據顯示及記錄系統，并可在地面監控室的系統監視器上顯示。

（3）導向系統的特點：1）使用高精度的測量儀器;2）操作性良好的界面;3）用和人工相同的兩點法來測量、在短時間內高精度的進行位置計算;4）在看不到目標時，自動檢測其他的目標，進行盡可能的測量;5）通過各種設定，可以在施工現場發揮最佳狀態;6）可以在盾構操作室里進行現場操作，實時把握盾構的姿態;7）可以顯示盾構掘進的蛇行線路;8）將所有測量結果用圖表顯示，一眼就可以把握變化狀態。

2.4其它主要部件維修改造

（1）螺旋機驅動密封和銅套磨損嚴重，需要更換驅動密封和銅套，與驅動密封接觸的端蓋和筒體由于長時間轉動磨損嚴重，對其磨出的溝槽進行修復;

（2）主驅動密封更換，主驅動軸承更換，中心回轉接頭磨損部位修復及密封更換;

（3）刀盤中心軸磨損修復，如圖4所示。

3四米盾構機適應性改造特點

（1）針對目標地層特點，將刀盤改造為開口率更大并配備了重型刮刀和先行刀，同時加強了刀盤應土面的耐磨堆焊和刀盤外圈的耐磨板布置，增強刀盤的結構強度和增大其通過粒徑，以適應多卵石地層;（2）通過專業廠家對激光導向系統進行升級改造，可實現盾構機準確定位，避免方向測量失誤引起方向控制偏差;（3）臺車布置由雙邊改為單邊，解決了導向通視和人員安全施工通道等關鍵問題，使盾構機掘進施工更加精準更加安全。

4結語

綜上所述，通過讀四米盾構機的主要項目進行了針對性和適應性的改造后，使盾構機掘進施工更加精準更加安全，為施工設備和施工工期進度提供了有力保障。

收稿日期：2019-05-12

作者簡介：孫相志（1983—），男，河北秦皇島人，本科，機械工程師，研究方向：機械工程及隧道掘進設備。

On the Adaptability of Four Meter Shield Machine

SUN Xiangzhi

（Qinhuangdao Tianye Tonglian Heavy Industry Technology Co.， Ltd.， Qinhuangdao Hebei 066004）

Abstract：?This paper introduces a major transformation item for tunnel boring machines used in tunnel construction： the rear arrangement is changed from bilateral to unilateral， the cutterhead is adaptively modified， and the components are adaptively modified. Its structural composition， working principle and characteristics are described in detail. Practice shows that the reconstruction design can fully meet the requirements of tunnel construction， and has the advantages of safety， reliability， and humanity.

Keywords：?four-meter shield machine; rear supporting arrangement of bilateral change to unilateral; cutter head; laser guidance