超大直径盾构机再制造监理过程质量控制研究

付士陆（上海地铁咨询监理科技有限公司， 上海 200223）

0 引 言

我国超大直径盾构隧道技术发展至今已经有约15年的历史。据统计，截至2020年，我国超大直径盾构隧道（φ14 m以上）在建和已建成的有39项，期间已有部分盾构机折旧寿命已完成，需对盾构机进行再制造来保证其使用性能。盾构机再制造的质量控制决定了盾构机再制造的成败。本文以温州某越江盾构隧道工程盾构机的再制造为例，对超大直径盾构机的再制造监理过程质量控制进行了梳理研究，为类似盾构再制造监理提供参考和借鉴。

1 再制造盾构机简介

温州某越江隧道施工所使用的泥水气压平衡盾构机开挖φ14.93 m，整机总长约135 m，适用管片规格（外径×内径×宽度）为φ14.5 m×φ13.3 m×2 m，设备于2010年7月投入使用后，已累计掘进完成三项越江隧道工程，共计约11.55 km。在掘进温州某越江隧道前需进行新制盾构机盾壳、防爆改造，检测主轴承、油缸、刀盘以及车架等相关部位，系统翻新、维修保养、改制和新制该台超大直径盾构机。

2 盾构机勘验及再制造内容确定

2.1 盾构机动静态勘验

在上条盾构隧道掘进完成前及完成后经有资质的第三方检测单位进行现场勘验，查明盾构的工作状态，从而为盾构机的改造提供科学合理的依据，并且在勘验前对该台盾构机完整的维修保养记录进行统计整理（零构件维修更换情况以及更换维修后的使用情况），为盾构机再制造工作提供了针对性的分解勘验和检查依据。

盾构机勘验主要分为动态勘验和静态勘验：动态勘验主要检查盾构机各个部件整体协调的工作状态，如刀盘、主驱动、主轴承、推进系统、管片拼装机、盾尾、气压仓和电气线路等辅助系统的整体协调性；静态勘验主要检查盾构机构件使用的损耗状况，如刀盘的磨损、主轴承密封性、盾尾密封、主驱动性能等辅助装置的状况，检查这些部位是否满足该台盾构机的再次使用要求或改制后是否能达到使用要求。

2.2 盾构机再制造内容确定

完成盾构机的动静态勘验后，由勘验单位出具各部件的检测报告，根据检测报告确定盾构机再制造内容。盾构机再制造内容，如表1所示。

3 再制造监理质量控制过程

3.1 系统部件维修保养质量控制

该台盾构系统结构件维修保养主要指液压系统、密封系统、气平衡系统、拼装机等，其质量监控的主要内容如下。

（1）系统部件拆卸完成后，检查系统部件的拆卸完成情况。系统部件必须全部拆卸不得有漏项，拆卸后的部件表面应清洁不得有油污、渣滓及锈蚀，并且要求再制造单位对拆卸后的部件进行编号包装保护，避免部件损坏、锈蚀及丢失。

（2）盾构机系统部件拆卸完成后，再制造单位在监理单位、原制造单位的见证下对部件进行系统检测，对磨损严重或损坏的部件进行维修或更换，对符合质量要求的部件进行系统保养。在系统部件检测中，再制造单位要做好检查记录，检测完成后由原制造单位出具相关质量检测报告，监理对质量检测报告进行检查备案。

（3）完成系统部件的检测后，再制造单位开始对部件进行维修保养，对关键部位的维修需在监理的见证或旁站下进行，对部件的保养监理进行巡视检查，并做好相关记录。

（4）再制造单位完成系统部件的维修保养后，进行系统部件的组装。组装前对各部件的外观进行检查，确保表面无锈蚀、油污。组装完成后要求再制造单位按照各项指标对各部件进行检查，如探伤、气密性等，并要求出具验收合格报告。

3.2 系统部件的再制造质量控制

该台盾构系统结构件再制造主要指刀盘、主驱动、盾壳、推进油缸以及防爆装置等。

3.2.1 刀盘再制造

由再制造单位和盾构机原厂家，根据刀盘设计图纸对刀盘进行目视及磨损情况检测。检测方法包括无损检测、检查材质报告、尺寸检查。检测部位及内容，如表2所示。

表2 刀盘检测部位及内容一览表

刀盘检测完成后由原厂家出具检测报告。

（1）刀盘检测完成后对刀盘进行拆卸，拆卸后的刀盘分为边块及中心块，根据检测结果对刀盘进行再制造。再制造过程如下：

①对拆卸后的刀盘各边块焊缝进行打磨清理，拆除所有旧的耐磨条；

②对刀盘中心块进行打磨清理；

③拆除撕裂刀，修复打磨焊缝并进行连接面修复清理；

④将中心块与边块进行拼装，测量边块与中心块的拼接缝间隙；

⑤新刀具进场；

⑥将刀盘解体，对所有边块连接面进行堆焊修复，以保证刀盘连接尺寸；

⑦重新拼装刀盘，定位需要更换的刀座，进行碳刨打磨修复，焊接撕裂刀，复测位置尺寸；

⑧所有撕裂刀完成定位；开始安装铲齿并测量刀具高度；

⑨安装刀盘所有管线；

⑩完成所有刀具安装。

（2）在刀盘检测时监理进行全程旁站或见证，并根据出具的检测报告对再制造单位的再制造过程质量进行全程监控。质量控制过程或内容如下：

①对拆除后的刀盘打磨质量进行巡视检查，检查打磨效果是否符合要求；

②对刀盘焊缝及连接面的修复清理进行检查，检查这两项工作是否满足要求；

③刀盘边块及中心块拼装后，对刀盘拼接间隙进行测量复核，确保后续连接面堆焊厚度的准确性；

④新刀具进场后，联合各方对刀具进行质量检查，检查刀具规格型号的准确性，复核质量证明文件的符合性；

⑤对刀盘连接面堆焊情况进行检查，检查堆焊厚度及质量。刀盘拼装完成后对焊缝进行PT检查，对刀盘尺寸进行测量复核；

⑥对刀具安装质量进行检查并复测刀具高度。

全部工作完成后，由盾构机原厂家出具检测合格报告，进行留存归档。

3.2.2 主驱动再制造

（1）再制造单位对主驱动进行清理拆卸，根据勘验及检测情况对驱动进行维修或再制造。驱动再制造过程如下：

①对驱动进行表面清理，拆除所有系统部件；

②对驱动减速机－电机维保、更换刹车；

③检查主轴承，并对拆解后大轴承滚道面进行检查；

④清洁驱动的小齿轮表面，并对小齿轮齿面进行探伤；

⑤更换所有密封，重新组装主驱动。

（2）在主驱动检测时监理需进行见证，并根据出具的检测报告对再制造单位的再制造过程质量进行全程监控。监理质量控制过程或内容如下：

①对主驱动的清理及拆卸进行巡视检查，确保主驱动全部拆卸；

②对驱动减速机－电机维保进行巡视检查，并对新购驱动刹车进行进场检查，核对质保资料的真实性和完整性；

③对拆卸后的主轴承进行全面检查，特别是大轴承的滚道面，检查其表面磨损情况；

④检查驱动小齿轮表面的清洁情况，并对表面进行探伤，如有质量问题需进行更换；

⑤对主驱动的组装进行检查，特别是更换后的密封。

驱动组装完成后将其作为关键部位验收，并有盾构机原厂家对其出具验收合格报告。3.2.3 盾构壳体再制造

由于温州越江隧道使用的盾构机需在大埋深、高水压下掘进施工，为了保证其安全掘进施工，该台已掘进完成11.55 km的盾构机，需依据原设计图纸对盾壳进行再制造。再制造监理质量控制内容如下：审核进场材料质量证明文件和复试报告；检查壳体焊接外观质量及检测报告；对盾体进行测量复核。

4 验 收

4.1 整机组装调试验收

再制造完成后进行整机组装，组装过程中监理对关键部位进行旁站见证，如主驱动系统。整机组装完成后进行空载调试，对调试过程跟踪，检查确认各系统调试工作无遗漏，各系统调试参数均满足功能要求。各系统调试完成后确定盾构机出厂验收大纲，组织各方根据验收大纲对盾构进行出厂验收。主要验收内容如下：

（1）对再制造过程验收资料及相关检测报告进行核查；

（2）对盾构机整机空载运行验收，检查各分区如主驱动系统、信息传感系统、液压系统、后配套系统、刀盘系统等是否能够系统地协调运行，是否满足功能性要求；

（3）对验收中出现的问题明确其整改节点；

（4）对厂内无法验收部位进行明确，待盾构井下组装完成后进行验收；

（5）再制造单位对验收问题进行整改完成后，各方签认同意后对盾构机进行拆解出厂。

4.2 井下组装完成后验收

（1）出厂验收遗留问题。

（2）验收大纲明确的工地验收内容。

（3）始发后无法判别和维修内容。

5 结 语

在该台超大直径盾构机再制造过程中，监理对关键部位进行重点把控，及时解决了发现的问题，保障了盾构机再制造的质量，为类似盾构再制造监理提供参考和借鉴。

盾构机再制造在我国发展里程较短，但随着盾构机制造技术的发展，目前盾构机再制造已逐渐产业化，相关机械设备技术水平已满足盾构机再制造后的使用要求。另外，超大直径盾构机技术在我国已有15年的历史，超大直径盾构机数量也在逐渐增多，但是相比于普通直径盾构机再制造，超大直径盾构机再制造在我国还处于刚起步阶段，对于验收标准、技术要求等都未有明确的要求，所以监理对设备再制造的过程质量把控以及验收，建议依据设备原有的设计技术指标来进行把控，从而使设备能达到原有的使用要求。