盾构螺旋输送机再制造探析

解中鑫，李祁东，毕 炜，姚兴树

（中国建筑第二工程局有限公司，北京 100010）

随着我国城市地下工程建设日益增多，盾构在国内的使用和保有量呈爆发式增长，据不完全统计，截至2019年底国内保有的盾构已超过3000台，基本还以每年500台的速度递增，盾构法已成为我国地铁施工的主要方法。

盾构是盾构法施工的主要设备之一，其具有自动化程度高、设备组成复杂、学科融合性强等诸多特点，盾构主要分为泥水平衡盾构和土压平衡盾构，两者的主要区别之一为出渣方式的不同，泥水平衡盾构通过泥浆出渣，土压平衡盾构通过螺旋输送机和皮带出渣，在城市地铁建设过程当中，土压平衡盾构使用相对广泛。螺旋输送机是土压平衡盾构出渣的关键设备之一，其使用效果的优劣直接影响了盾构掘进的效率和施工的安全，国内外由于螺旋输送机发生故障而造成施工停工和安全事故甚至整条隧洞被埋的现象并不鲜见，螺旋输送机发生故障会带来成本和安全双重威胁，保证螺旋输送机平稳高效运转是盾构法施工的重要环节。我国盾构数量庞大，一部分盾构已进入报废阶段，再制造可以有效解决大量设备报废带来的成本和环保等诸多问题，螺旋输送机在再制造的过程中，会出现再制造执行标准与现场使用情况无法有效衔接，再制造后的盾构螺旋输送机不能满足或不适应现场使用情况的现象，文章根据海瑞克盾构螺旋输送机施工使用经验，结合再制造过程中对螺旋输送机的检测结果，针对性地对盾构螺旋输送机进行再制造实施，并提出盾构螺旋输送机再制造的相关注意事项，再制造后的盾构螺旋输送机能够满足现场安全、快速的掘进需求，为螺旋输送机再制造提供了相关参考。

1 螺旋输送机组成

如图1所示，螺旋输送机由叶片、第一节筒壁、输送轴、清理窗口、安装吊耳、第二节筒壁、第三节筒壁、伸缩控制油缸、第四节筒壁、第五节筒壁、驱动马达、减速机、第一道舱门、第二道舱门等组成（这里介绍有轴螺旋输送机），螺旋输送机第一节筒壁与前盾对应位置连接，安装吊耳与中盾工字梁连接形成对螺旋输送机的固定。当螺旋输送机工作时即输送渣土时，前盾的舱门打开，第一道舱门和第二道舱门处于开启状态，伸缩控制油缸处于收回状态，螺旋输送机输送轴和部分叶片深入到前盾土仓中，通过驱动马达经减速机减速增扭后带动螺旋输送机输送轴转动，带动土仓内的渣土经螺旋输送机的两道舱门输出至皮带，运输至最后一节拖车的渣土斗，完成出渣工作。当螺旋输送机停止工作时即不输送渣土时，前盾的舱门关闭，第一道舱门和第二道舱门处于关闭状态，伸缩控制油缸处于伸出状态，螺旋输送机全部退出前盾土仓。螺旋输送机每节筒壁之间通过螺栓连接，中间安装密封进行密封保压输送轴与第一节筒壁焊接耐磨条目的为了增加耐磨性，清理窗口的设置为了当螺旋输送机堵机时打开清渣排障，两道舱门设计的目的为了保压安全，防止喷涌和其中一道舱门失效的特殊情况发生。

图1 螺旋输送机结构示意图

2 螺旋输送机检测与再制造措施

2.1 螺旋输送机筒壁检测与再制造措施

螺旋输送机在再制造过程中，需要进行全部拆解检验，螺旋输送机筒壁在使用过程中极易被磨损，并且通过外部无法进行观察，应采用榔头等硬器在每节筒壁前、中、后3个部位沿筒壁一圈打掉表面油漆，露出金属部位，采用测厚仪测出筒壁厚度。当筒壁厚度低于原始厚度的50%，检测部位占整周检测部位超过50%时，需要对整节筒壁进行新制，其余情况可以根据测量厚度情况对螺旋输送机内部进行补焊至原始厚度。补焊时应注意以下事项。

1）要对初次检测厚度较低的周边区域进行加密复检，确定焊接区域及焊接厚度。

2）焊接时要注意在螺旋输送机筒壁内侧焊接工艺支撑梁，防止焊接热造成筒壁变形。

3）一次焊接要注意冷却，不能连续长时间焊接，焊接时间最好控制在5min内。

4）焊接时要留有厚度余量，在补焊完成后表面焊接耐磨网格，增加使用耐久性。

2.2 螺旋输送机叶片检测与再制造措施

螺旋输送机使用过程中，叶片与筒壁相邻面磨损较为严重，在检测螺旋输送机叶片时要同时检测叶片高度与厚度，一般情况下，叶片边缘的高度和厚度会同时降低，一般以高度作为参考指标，当叶片高度磨损量大于等于4cm时，要对叶片进行再制造，采用碳爆法将整个叶片切割至相同高度，加工制作规格合适的耐磨块进行焊接，耐磨块的长度应在8cm以下，焊接坡口采用铣削的方式进行加工。当叶片高度磨损量不足4cm时，可以采用堆焊加钢材加入的方式进行在制造，要注意在表面焊接耐磨焊条。

2.3 螺旋输送机输送轴检测与评估

螺旋输送机在再制造过程中要请专业探伤检测机构对输送轴进行探伤检测，评估输送轴质量，判断其能否继续使用，同时要对叶片与输送轴焊接位置焊缝进行检验；同时对输送轴和叶片深入前盾土仓部位加焊耐磨条，保证使用的可靠性。

3 螺旋输送机使用注意事项

1）螺旋输送机液压系统驱动旋转部分为闭式回路，使用过程中要注意系统的清洁。

2）要保证驱动旋转液压系统系统限压阀的正常工作，定期进行检查。

3）螺旋输送机清理窗口开启前，要确认螺旋输送机已经收回，前盾舱门和后舱门已经关闭。

4）在盾构始发前要对螺旋输送机后舱门进行断电测试，测试蓄能器是否能够正常工作，将后舱门紧急关闭。

5）螺旋输送机启动时，要确认马达冷却循环水正常工作，防止“灼烧”现象发生。

4 结论

本文针对海瑞克盾构螺旋输送机工作原理及液压系统进行分析，结合螺旋输送机在再制造检测过程中的参数和使用情况针对性地提出相关的再制造措施，总结盾构螺旋输送机再制造及施工使用注意事项，为盾构螺旋输送机再制造和施工提供了相关参考。