EPB盾构机盾体装配工艺技术探究

李剑飞

（太原重工股份有限公司，天津滨海新区，300457）

EPB盾构机盾体装配工艺技术探究

李剑飞

（太原重工股份有限公司，天津滨海新区，300457）

EPB盾构机又称土压平衡盾构机，目前应用十分广泛，具有结构复杂、掘进效率高等特征。结构上包括刀盘、前中尾盾、螺旋输送机、管片拼装机等多个部件。本文分析了盾构机盾体的装配工艺过程，对前盾、中盾、尾盾的部装及盾体总装过程进行了论述，特别针对关键技术和关键环节进行分析。本文对盾构机装配及使用有帮助。

盾构机；盾体；装配；工艺

引言

盾构机是一种隧道掘进的专用工程机械，是相对复杂的集机、电、液、传感、信息技术于一体的隧道施工专用工程机械，主要用于地铁、铁路、公路、市政、水电等工程，主要作用是进行地下公路、地下铁路、山体穿越的隧道挖掘工作［1］。

盾体是盾构机的核心部件，是一个钢结构圆柱体组件，该组件的壳体即护盾，对挖掘出的尚未衬砌的隧洞段起着临时支撑作用，承受周围土层的压力，有时还承受地下水压以及将地下水挡在外面［2］。盾构沿隧道轴线一边对土壤进行切削，一边向前推进，在盾壳的保护下完成掘进、排碴、衬砌工作，最终贯通隧道。

本文主要是对土压平衡（Earth Pressure Balance，EPB）盾构机盾体结构件从部装到总装装配过程的论述，不含电气、液压、通信等的装配。

1 产品概况

Φ6250盾构机是我公司与中铁合作生产的首台产品，我公司主要承制前盾、中盾、尾盾及驱动箱等主要构件。盾体主要包括前盾、中盾和尾盾三部分，这三部分均为大直径管状筒体，盾体的最大直径为Φ6250m。其中：前盾长2260 mm，中盾长2795 mm，尾盾长3833 mm。盾体总长为8463 mm，总重量约115.665 t。

2 盾体部装

盾体包括前盾、中盾、尾盾三大部分，各壳体外形图如图1所示。

图1　 盾体外形图

2.1 前盾部装

关键技术环节：前盾壳体内装配组件较多，且重量较重、外购成品较多，装配时注意装配顺序，防止成品件的磕碰［3］。

注意事项：起吊必须采用图纸要求吊耳位置进行起吊，起吊用吊耳装配时，确保牢固、把紧。

具体步骤如下：

1）前盾平放，大法兰面朝上，垫平，打毛刺、风管清洗各螺孔、光孔。不允许有铁屑杂物等存在。

2）库领驱动盘密封，涂凡士林，密封压平。吊装主驱动系统组件（已装配成部件）于前盾上方，缓慢吊装于前盾孔内，将驱动盘与前盾连接孔对正，先对称预紧四个点，每处两条螺钉，随后依次预紧其余各连接螺钉。

3）吊装人舱于盾体0位点处与前盾人舱连接孔对正，注意由于人舱离电机较近，起吊过程避免碰撞电机减速机。对正后，穿螺钉，并紧固连接螺钉。

4）将泥浆门推拉油缸按图纸位置正确摆放，油缸底座按正确位置焊死。将泥浆门吊于前盾螺旋机出口处，放入泥浆门定位块内，与推拉油缸连接，螺钉紧固。

5）将前盾起吊吊耳装于法兰面上（如图2），螺钉紧固，待总装起吊用。

图2　前盾法兰端面起吊吊耳工装（两处）

6）按电气、液压原理图进行配管、布线，待总装。

2.2中盾部装

关键技术环节：起吊采用16组油缸未装配空出的两处，装起吊用工装作为起吊点位置［4，5］。

注意事项：中盾内米字梁平面为拼管机所用受力面，起吊时不允许吊用米字梁。

具体步骤如下：

1）中盾大法兰端面朝下，将平台栏杆工作台按图纸位置正确焊接。

2）库领16组推进油缸，16组油缸逐个拆解头部弹簧端，检查锥销处焊缝，试装弹簧是否能到位贴死到端面，不合适需打磨焊缝，直至弹簧试装合适，依次全部进行检查和打磨返修，将油缸全部装配好。

3）吊装16组推进油缸，油缸底座螺钉紧固定位，末端将撑靴用螺钉紧固。

4）库领16件铰接油缸，空出两处装配工装位置，其余14件全部与中盾用销轴连接，两侧上端盖。空出位置，将起吊工装用销轴装配于起吊点位置。

5）将中盾米字梁四平面打磨平整并清洗干净，并与拼管机行走梁连接法兰焊接固定。

6）进行配管及电气布线，待总装。

2.3尾盾部装

关键技术环节：与中盾铰接连接的铰耳，不允许涂油漆，可涂防锈油，确保现场与油缸的配合间隙。

注意事项：三层毛刷，装焊时要确保均匀，并叠加垒摞，要求满焊，确保工地实际使用时刮浆要求。

具体步骤如下：

1）盾尾毛刷端朝上，水平放置。垫起，放平。

2）库领毛刷，清点数量，将毛刷点焊于图3所示位置，要求叠加垒摞，再之后进行满焊，尾盾三层毛刷满焊如图3所示。

3）将油脂管、水管、泡沫管穿入端面孔，固定法兰，螺钉紧固，底部锁紧缸调整各管路距端面位置，按图纸要求进行试压。

图3　尾盾三层毛刷满焊

3 盾体总装

关键技术环节：装配工具的选用，起吊方案的选择，导链、楔子、叉车、辅具的配合。

注意事项：部装后盾体重量加大，注意严格按起吊方案执行，起吊时平缓、大小钩配合适当。

1）清理场地，要求空旷，满足装配用地需求，现场不得有障碍物，地面要求硬化、平整，无坑陷，上方空间高度满足装配最高要求，起重能力达到装配组件要求，且具有双小车大小钩起吊功能。

2）将各支撑吊装至场地内，摆放整齐，如图4所示。

图4　盾体支撑架及楔子

3）吊楔子等盾体工装于底部，摆放支撑旁边。

4）将中盾起吊吊具装于两铰接油缸处（如图5），用直径大于60 mm钢丝绳进行起吊，主钩吊中盾外圆吊耳，副钩吊铰接油缸处，至一定高度，主钩下落，副钩上提，将中盾立起，缓慢移动吊至支撑处，调平点焊楔子。

图5　中盾起吊用工装（装于铰接油缸连接处两处）

5）前盾大法兰固定起吊吊耳，主钩吊前盾外圆吊耳，副钩吊大法兰端面吊耳，吊至一定高度，主钩上提，副钩下落（注意重力平衡），直至完全立起，拆掉大法兰端面吊耳，缓慢移至中盾前端面。（注意进入中盾时，避免磕碰减速机、马达），将前盾放至支撑架上，中盾、前盾两侧放等长导链，同时进行拉伸至前、中盾键槽定位。主钩不动，副钩微调，顺时针或逆时针旋转，直至两端销子完全插入，将连接法兰部分紧固。调整支撑处楔子点焊。将连接处螺钉全部试穿，无需预紧（只需对称4点紧固）。拆掉导链。

图6　用导链将前、中盾对合

6）将拼管机行走梁缓慢吊至米字梁处，按划线位置将连接法兰与中盾米字梁端面贴死，点焊法兰于米字梁上。之后将连接法兰全部满焊。

7）按电气及液压原理图，进行配管及电气布线。

8）试动、调试，拆车。

9）尾盾不参与总装，前中盾装配后状态如图7所示。

图7　前、中盾装配后状态

4 结束语

本文论述了盾构机盾体的装配过程。对于大直径筒体，由于其具有外形尺寸大、壁厚薄、刚性差等特点，给装配过程带来了许多困难，本文介绍的盾构机盾体装配工艺可以广泛应用于其它类似结构产品的装配工艺。

［1］佚名. 西雅图项目隧道超大型EPB盾构发现缺陷［J］. 隧道建设，2013（2）:159.

［2］刘根宁. 复杂工况富水地层EPB盾构气压开仓技术研究［J］. 山西建筑， 2013， 39（32）:169-171.

［3］亢晨钢， 李守巨， 刘迎曦. EPB盾构机土仓压力分布有限元数值模拟［J］. 工程建设， 2009， 41（4）:1-6.

［4］郑杨锐， 林世友. 土压平衡盾构机泡沫系统的研制［J］. 隧道建设， 2012， 32（4）:594-597.

［5］朱红坤. 地铁地表沉降监测数据分析与交互处理［D］. 西安建筑科技大学， 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

工业技术创新 URL： http://www.china-iti.com 10.14103/j.issn.2095-8412.2016.04.036

李剑飞（1973-），男，硕士，工程师。主要研究方向为轧钢锻压设备制造技术、盾构机制造技术。

E-mail: 422782419@qq.com