盾构机监造实践与总结

中铁十三局集团第六工程公司王玉栋

【内容摘要】本文通过对2台长春NFM盾构机的在厂内监造及验收中遇到的问题进行总结，结合制造装配现场实践阐述了改造内容及理由，希望对以后盾构监造有一定借鉴。

【关键词】监造盾构机改造

1.概述

长春地铁1号线02标段北环路站~长春站的三个区间盾构穿跃的地层由第四系全新统人工填土层、第四系中更新统冲洪积粘性土和砂土、白垩系泥岩组成。区间穿越的主要地层：粉质粘土、粘土、粗砂、全风化泥岩、强风化泥岩、中风化泥岩，三段区间中有最大平面曲线半径400m的拐弯，最大竖曲线率半径为2000m。

NHI按照中风化泥岩选配盾构机，最小转弯半径：平面曲率半径250m，竖曲率半径1000m。线路纵坡：最大线路坡度35‰。

图一春城一号盾构机

2.监造内容

监造过程中主要监造内容包括：设备尺寸是否超宽、设备改造、服务车设备位置合理性、加工精度、主驱动装配精度、焊接质量等问题。

2.1.设备尺寸超宽问题

（1）连接桥走道板超宽

根据车站侧边墙距离盾构轨道中心线为2150mm，所以我方在设联时已要求盾构机后配套每侧与中心线距离不能超过2150mm，但连接桥走道板外侧距中心线距离为2410mm，超宽260mm，不能达到始发条件。

达成的解决方案：将每侧连接桥改成用螺栓把合的2部分，如图二中阴影标记部分的走台是可拆卸的，拆去此走台后宽度方向尺寸为4100mm（单侧距离2050），未将走台全部做为可拆卸的原因是前部走台底部有可伸缩平台支撑。

图二连接板改造（2）主控室位置过小问题

海瑞克设备的主控室始发时会与车站边墙干涉，本台NFM设备的主控室也有相似问题，经测量发现，如图三盾构机始发时主控室到边墙的最大距离为240mm，操作人员无法进入主控室；4号台车右侧储气罐超限。

达成的解决方案：在厂内做一个扶梯，左线始发时，将主控室内侧窗玻璃卸掉并按上扶梯，解决了操作手及调试人员进入主控室的问题，将储气罐的地脚螺压板栓做成可以滑动，盾构机始发时，可以人工调整位置。

图三超限位置

（3）泡沫调节装置空间小问题

左线始发时，泡沫调节装置到边墙的距离为150mm，此处有空气调节单元，泡沫混合液调节单元，始发时不方便调试。

达成的解决方案：泡沫调节装置及支架是整体从欧洲进口过来的，所以将其整体尽量向连接桥内侧移动，并调整仪表位置到最佳，达到方便始发调节效果。

图四泡沫调节装置

2.2.设备改造

（1）二次吊机粱改造

本台盾构机设计最大水平转弯半径为250m，转弯时盾体与连接桥处会形成一个拐点，如图盾构机二次吊机粱设计为整体式，这种结构不利于盾构机转弯，会导致二次吊机与皮带机支架干涉。经设计研究提出方案：将二次吊机粱设计成可以旋转的两部分，连接方式为销子。

图五二次吊机粱

（2）同步注浆面板

同步注浆本地操作面板无显示屏，施工过程中，作业人员无法随时监测注浆流量及注浆压力，厂家已添加显示屏，满足使用要求。

（3）污水箱改造

现场使用时，污水中会有大量的泥沙和泡沫，污水箱起到过滤沉淀泥沙的作用，污水箱是外协加工件，定制的污水箱内隔板过低没有过滤网，这样会堵塞吸水管以至于无法排出污水；污水箱的高度为2100mm ，没有可视装置，使用不方便。

达成的解决方案：将污水箱内隔板加高500mm 增加滤网；污水箱内设置浮球式开关，用PLC 将其与离心水泵控制，当水位达到设定值时，离心水泵自动启动。

图六 污水箱 图七 轴头注油孔

（4）砂浆轴头润滑

根据浆液罐轴头工作原理，设置两个手动润滑加注点无法满足密封润滑需要，建议厂家安装2~4L 多点泵予以解决。

达成解决方案：将手动注油改为CS 系列电动油脂润滑脂泵（型号CSB6M-A3S ），其适用于递进式分配器系+统和控制件分配器系统，通过程控器将润滑脂定时定量地输送到各润滑点。

（5）及传感器保护

推进油缸9点处的高压胶管连接过紧，胶管加压后变形量伸长较大，这种情况会使胶管承受力降低，最终在管壁的薄弱处出现爆裂，有4根铰接油缸行程传感器线未加装防护套管，在现场施工中存在隐患，需加装防护套管。

图八 （6）二次注浆电、气、水预留

盾构施工中，会遇到地面下沉、地下水多等突发情况，这时需要进行二次补浆作业，所以要求在连接桥右侧平台处增加二次注浆使用的水路、气路及220V 电箱。

（7）油脂桶吊机改进

如图八所示，NFM 设计的油脂桶吊装系统存在两个问题，一个是吊脂系统采用工字钢为支撑架，了渣土车的尺寸并导致渣土车与其出现干涉等危险，另一个问题是更换油脂的手拉葫芦横梁不能自转到所需部位；海瑞克设备的吊装系统如图设计为可以旋转的支架，可以避免上述问题。

图九 吊机 (8)土仓加水系统改造

根据长春地质勘测，掘进区间土层为粉质粘土、泥岩等，根据以往经验土仓加水需求大。本机初始设计有一条土仓加水路，经研究在回水管处加一路通往土仓的水路。

图十 水循环系统

2.3.服务车设备位置合理性

基于使用方便，设计各设备在台车位置时主要考虑的因素有如下几方面，1.台车分为左右侧，在设计时要尽可能保证两侧的设备重量均匀，保证施工时台车行走的平稳性；2.绝大部分的土压平衡盾构设备都是以左侧为人行道，所以要求将需要经常需要维护的设备、启动的设备、调试的仪表及物料添加设备等设于左侧。

设备上需要经常操作的设备有泡沫系统控制单元、同步注浆罐搅拌、同步注浆本地操作面板、主控室、污水离心泵启动、低压电柜、空压机；需要经常物料添加的系统有油脂更换、泡沫添加；厂家设计初稿将2台空压机设备设计在五号台车右侧，考虑到本机未有如海瑞克可以在主控制启动按钮，而且空压机需要经常维护，经研究将2台空压机位置改到五号台车左侧。本机设计将砂浆罐、泡沫罐等放在左侧，也是便于使用。

2.4.加工精度

监造盾构加工精度主要内容包括前中尾盾实际直径是否超差、配合面的平整度及粗糙度等。

（1）超差

图纸要求前盾直径为mm 626207-φ，中盾直径为mm 625808-φ，尾盾直径为

mm 62460

8-φ，

2.5.主驱动装配

主驱动装配时，要保证车间清洁，不能有颗粒状物体进入其中；根据装配要求必要处涂乐泰243，平面涂乐泰518；外密封环与主轴承装配后，保证一周间隙符合要求；零件在装配前必须进行清理和清洗干净，不得有毛刺、飞边、氧化皮、锈蚀、切屑、砂粒和油污等；相对运动的零件，装配时接触面应该加润滑脂；按技术要求，用拉拔器将螺栓拉紧。

图十一主驱动装置

2.6.焊接质量

（1）刀盘焊接要求

刀盘因焊接材料较厚，需采用多层焊，在焊接时应连续施焊，每一焊道焊接完成后，应及时清理表面飞溅物及焊渣，遇有中断施焊的情况，应采取适当的保温措施，必要时应进行后热处理，再次焊接时重新预热温度应高于初始预热温度。

所有焊缝均为一级焊缝，用肉眼检查焊缝的外观质量，应无咬肉、焊瘤、表面无气孔裂纹等缺陷，焊接完需超声波探伤检查。

图十二刀盘焊接

（2）盾体焊接

在前、中盾焊接的整个焊接过程中对常出现的问题做一下总结以便对尾盾焊接有指导性意义：在装配前坡口需要用砂轮打磨；在焊接时，保证坡口氧化皮、气割痕，定位焊无缺陷；做好每一道焊缝的清理工作，所有焊缝在盖面前都必须严格清理，包括飞溅、凹凸不平处（一般在焊缝接头），处理完后盖面效果会很好，盖面禁止使用大电流；分层分道焊时，为了减小接头应力和成形，焊接接头位置必须错开至少50mm，为减小应力集中，有拐角的地方尽可能不要停留；在焊接前盾时，开始对称焊、层间温度需控制好；焊接顺序要求有焊缝必须先打底，先焊纵缝，再焊环缝。焊接完需超声波探伤检查。

（3）耐磨层焊接

盾构机上需要焊接耐磨层的主要有是刀盘耐磨网、螺旋机内壁及螺杆。螺旋叶片背部采用合金耐磨堆焊形式，要求16道耐磨焊均匀分布，高度为6mm，宽度为15mm；刀盘主体面要求堆焊成网状的耐磨层，要求高度为6mm，宽度为15mm，实际检测时，发现撕裂刀处耐磨层高度及宽度不合格，要求及时补焊。

图十三刀盘及螺旋耐磨层

3.结束语

未来一段时间地铁建设蓬勃发展，对于盾构机的质量要求也会加大，因此在监造过程中，要求厂家严格按照规范制作加工，对于施工现场使用不便的问题要及时提出并找出解决方案。

【参考文献】

1.《QJRT-063土压平衡盾构机操作使用维护说明书》.北方重工盾构机分公司主编，201

2.5

2.海瑞克公司，海瑞克盾构机中文技术文件

3.中国铁建隧道集团，DZ012土压平衡盾构使用维护手册

4.陈宝国.焊接技术[ J].化学工业出版社.2009

5.谢武斌.盾构机掘进机的操作与维护[ J].电子科技出版社.2013