盾構螺旋輸送機再制造探析

解中鑫，李祁東，畢 煒，姚興樹

（中國建筑第二工程局有限公司，北京 100010）

隨著我國城市地下工程建設日益增多，盾構在國內的使用和保有量呈爆發式增長，據不完全統計，截至2019年底國內保有的盾構已超過3000臺，基本還以每年500臺的速度遞增，盾構法已成為我國地鐵施工的主要方法。

盾構是盾構法施工的主要設備之一，其具有自動化程度高、設備組成復雜、學科融合性強等諸多特點，盾構主要分為泥水平衡盾構和土壓平衡盾構，兩者的主要區別之一為出渣方式的不同，泥水平衡盾構通過泥漿出渣，土壓平衡盾構通過螺旋輸送機和皮帶出渣，在城市地鐵建設過程當中，土壓平衡盾構使用相對廣泛。螺旋輸送機是土壓平衡盾構出渣的關鍵設備之一，其使用效果的優劣直接影響了盾構掘進的效率和施工的安全，國內外由于螺旋輸送機發生故障而造成施工停工和安全事故甚至整條隧洞被埋的現象并不鮮見，螺旋輸送機發生故障會帶來成本和安全雙重威脅，保證螺旋輸送機平穩高效運轉是盾構法施工的重要環節。我國盾構數量龐大，一部分盾構已進入報廢階段，再制造可以有效解決大量設備報廢帶來的成本和環保等諸多問題，螺旋輸送機在再制造的過程中，會出現再制造執行標準與現場使用情況無法有效銜接，再制造后的盾構螺旋輸送機不能滿足或不適應現場使用情況的現象，文章根據海瑞克盾構螺旋輸送機施工使用經驗，結合再制造過程中對螺旋輸送機的檢測結果，針對性地對盾構螺旋輸送機進行再制造實施，并提出盾構螺旋輸送機再制造的相關注意事項，再制造后的盾構螺旋輸送機能夠滿足現場安全、快速的掘進需求，為螺旋輸送機再制造提供了相關參考。

1 螺旋輸送機組成

如圖1所示，螺旋輸送機由葉片、第一節筒壁、輸送軸、清理窗口、安裝吊耳、第二節筒壁、第三節筒壁、伸縮控制油缸、第四節筒壁、第五節筒壁、驅動馬達、減速機、第一道艙門、第二道艙門等組成（這里介紹有軸螺旋輸送機），螺旋輸送機第一節筒壁與前盾對應位置連接，安裝吊耳與中盾工字梁連接形成對螺旋輸送機的固定。當螺旋輸送機工作時即輸送渣土時，前盾的艙門打開，第一道艙門和第二道艙門處于開啟狀態，伸縮控制油缸處于收回狀態，螺旋輸送機輸送軸和部分葉片深入到前盾土倉中，通過驅動馬達經減速機減速增扭后帶動螺旋輸送機輸送軸轉動，帶動土倉內的渣土經螺旋輸送機的兩道艙門輸出至皮帶，運輸至最后一節拖車的渣土斗，完成出渣工作。當螺旋輸送機停止工作時即不輸送渣土時，前盾的艙門關閉，第一道艙門和第二道艙門處于關閉狀態，伸縮控制油缸處于伸出狀態，螺旋輸送機全部退出前盾土倉。螺旋輸送機每節筒壁之間通過螺栓連接，中間安裝密封進行密封保壓輸送軸與第一節筒壁焊接耐磨條目的為了增加耐磨性，清理窗口的設置為了當螺旋輸送機堵機時打開清渣排障，兩道艙門設計的目的為了保壓安全，防止噴涌和其中一道艙門失效的特殊情況發生。

圖1 螺旋輸送機結構示意圖

2 螺旋輸送機檢測與再制造措施

2.1 螺旋輸送機筒壁檢測與再制造措施

螺旋輸送機在再制造過程中，需要進行全部拆解檢驗，螺旋輸送機筒壁在使用過程中極易被磨損，并且通過外部無法進行觀察，應采用榔頭等硬器在每節筒壁前、中、后3個部位沿筒壁一圈打掉表面油漆，露出金屬部位，采用測厚儀測出筒壁厚度。當筒壁厚度低于原始厚度的50%，檢測部位占整周檢測部位超過50%時，需要對整節筒壁進行新制，其余情況可以根據測量厚度情況對螺旋輸送機內部進行補焊至原始厚度。補焊時應注意以下事項。

1）要對初次檢測厚度較低的周邊區域進行加密復檢，確定焊接區域及焊接厚度。

2）焊接時要注意在螺旋輸送機筒壁內側焊接工藝支撐梁，防止焊接熱造成筒壁變形。

3）一次焊接要注意冷卻，不能連續長時間焊接，焊接時間最好控制在5min內。

4）焊接時要留有厚度余量，在補焊完成后表面焊接耐磨網格，增加使用耐久性。

2.2 螺旋輸送機葉片檢測與再制造措施

螺旋輸送機使用過程中，葉片與筒壁相鄰面磨損較為嚴重，在檢測螺旋輸送機葉片時要同時檢測葉片高度與厚度，一般情況下，葉片邊緣的高度和厚度會同時降低，一般以高度作為參考指標，當葉片高度磨損量大于等于4cm時，要對葉片進行再制造，采用碳爆法將整個葉片切割至相同高度，加工制作規格合適的耐磨塊進行焊接，耐磨塊的長度應在8cm以下，焊接坡口采用銑削的方式進行加工。當葉片高度磨損量不足4cm時，可以采用堆焊加鋼材加入的方式進行在制造，要注意在表面焊接耐磨焊條。

2.3 螺旋輸送機輸送軸檢測與評估

螺旋輸送機在再制造過程中要請專業探傷檢測機構對輸送軸進行探傷檢測，評估輸送軸質量，判斷其能否繼續使用，同時要對葉片與輸送軸焊接位置焊縫進行檢驗；同時對輸送軸和葉片深入前盾土倉部位加焊耐磨條，保證使用的可靠性。

3 螺旋輸送機使用注意事項

1）螺旋輸送機液壓系統驅動旋轉部分為閉式回路，使用過程中要注意系統的清潔。

2）要保證驅動旋轉液壓系統系統限壓閥的正常工作，定期進行檢查。

3）螺旋輸送機清理窗口開啟前，要確認螺旋輸送機已經收回，前盾艙門和后艙門已經關閉。

4）在盾構始發前要對螺旋輸送機后艙門進行斷電測試，測試蓄能器是否能夠正常工作，將后艙門緊急關閉。

5）螺旋輸送機啟動時，要確認馬達冷卻循環水正常工作，防止“灼燒”現象發生。

4 結論

本文針對海瑞克盾構螺旋輸送機工作原理及液壓系統進行分析，結合螺旋輸送機在再制造檢測過程中的參數和使用情況針對性地提出相關的再制造措施，總結盾構螺旋輸送機再制造及施工使用注意事項，為盾構螺旋輸送機再制造和施工提供了相關參考。