盾构螺旋机螺杆洞内焊接技术论文.pdf

盾构螺旋机螺杆洞 内焊接技术 毕龙凯 ( 中铁十八局集团第三工程有 限公司 ，河北涿州0 7 2 7 5 0) 摘要 土压平衡式盾构螺旋输送机的主要作用是 出渣和调节土仓压力。受 自身尺寸及前端伸入 土仓的特殊位置所限 ，螺旋机一旦在隧道 内发生故障 ，其维修极为不便。常规维修方案需要拆解螺旋 ， 不仅耗 时耗力 ，且风险很高 。结合西安地铁三号线盾构螺旋机维修实例 ，介绍 了螺旋机在洞 内维修的新 方法 。即不拆解螺旋 ，仅在断裂处割开工作 口进行作业 ，提高 了维修的效率 ，为螺旋机 的维修提供了新 思路。 关键词 土压平衡盾构 ；螺旋机 ；洞 内维修 ； 中图分类号 u 4 5 5 文献标识码 b 螺杆焊接 文章编号 1 0 0 1 5 5 4 x ( 2 0 1 5 ) 0 8 0 l l 5 0 2 the t e c hn o l o g y o f we l di ng s c r e w r o d i n s c r e w c o nv e y o r bi l o n g - k a i 1 工程概况 2 螺旋输送机 结构原理 与故 障现 象 西安市地铁三号线一期工程鱼化寨至保税区 段 ( 不含试验段 )土建施工项 目t j s g一 1 4 标段包含 石家街至辛家庙区间、辛家庙站、 辛家庙至广泰门 区i司、广泰门站共计两站两区间 ，其中石家街至辛 家庙盾构 区间右线长1 2 3 4 1 1 6 m；辛 家庙至广泰 门 盾构区间右线长1 7 2 7 3 1 2 m。 区间地质条件 为 ：石家街一 辛家庙 区间场地 内 无构造断裂 ，西安f 2 地裂缝穿越 区间南部。地表分 布有 厚薄不均的全新统人工填土 ，其下为上更新 统风积新黄土及残积古土壤 ，再下为中更新统风积 老黄土 ，再下为冲积粉质粘土 、粉土 、中砂及粗砂 等。辛家庙一 广泰 门区间近广泰门车站属渭河三级 阶地 ，其余地段属渭河三级阶地 ，该 区间位于广安 路上 。根据钻孔显示 ，拟建工程场地 在勘探 深度 4 0 0 m范围内的地层主要为第 四系堆积物 ，即由全 新统人工填土 、新黄土 、古土壤 、老黄土 、粉质粘 土 、粉土 、粗砂 、砂砾组成。 该标段进行施工任务 的2 台盾构是 由中国铁建 重工集 团有 限公司生产 的z t e 6 2 5 0 型土压平衡式盾 构 ，长距离 、多种地层 掘进对螺旋 输送机的耐磨 性 、出渣效率 和盾构的渣土改 良、控制出土量等都 提出了很高的要求。 2 1 螺旋机结构原理 盾构 采 用 周边 驱 动 的有 轴 式螺 旋 输 送机 出 渣 ，使用 1 台1 6 0 k w液压泵为2 个液压马达提供动 力 ，马达通 过减 速机带动小齿轮 ，驱动大齿圈带 动 螺杆旋 转 ，最大脱 困转矩 为2 3 0 k n m，转速 为 02 1 r mi n 。图1 所示为螺旋机的外观结构 ，图2 为 螺旋机驱动机构原理图。螺旋轴采用驱动处固定 、 另一端浮动支承的形式 ，前后各3 道唇润滑脂形 密 封保护轴承和齿轮箱 ，通过轴承圆周上前后共 1 2 个 孑 l 用分配阀将润滑脂持续注入；在螺旋机的进口处 及齿轮箱前各配4 个泡沫剂和膨润土注入 口，可根 据需要注入添加剂改善渣土的流塑性 ，减小渣土与 筒壁 、螺杆之间的摩擦 ，以降低螺旋机的转矩和对 螺旋机壳体与叶片的磨损 ；出渣 口设计为弧形 门， 螺旋可伸缩，伸缩量1 0 0 0 mm。 2 2 故 障现象与排查 2 0 1 4 年8 月某 日，石家街 站一辛 家庙站 区间 右线盾构开始掘进第5 9 7 环时 ，螺旋机 出现异常响 动 ，无法正常出土。 do i ： 1 0 1 4 1 8 9 0 c n k i c m1 9 8 1 2 0 1 5 0 8 0 1 3 收稿 日期 2 0 1 5 0 4 2 7 通讯地址 刘志晟 ，江西省南昌市南昌大学前湖校区1 栋 c o n s t r u c t i o n m a c h i n e r y 2 0 1 5 8 1 1 5 i j 使用维修i o p e r a t io n m a ln t e n a n c e 倒档操纵 阀 一 档操纵 阀 二档操纵阀 行走先导泵 图2 行走操纵系统原理图 倒退阀上。 拆下倒退阀，分解后发现阀体内孔底端严重 拉伤 ，有纵 向沟痕 ，当挂一挡或二挡时，液压油经 此沟痕进入倒退阀底端，迫使倒退阀换向，下位接 走马达换向阀左端 走马达换向阀右端 前桥接通油缸 一 、二挡换 挡油缸 入系统 ，液压油进入马达换 向阀左端 ，使 马达反 转 ，以致挖掘机倒退行驶。更换新的倒退阀后故障 消失，挖掘机行驶正常。 营 ( 上接第 】 1 6 页 ) ( 3)盾构始发前未对螺旋机做全面检修。在 该标段盾构始发前 ，仅对螺旋机更换唇形密封 、检 查齿面磨损 、补焊耐磨焊等。未对螺杆进行探伤检 查，未能发现在上个区问的使用中积累下来的损伤 和缺陷。 ( 4)盾构操作操作方式欠佳。在盾构开始下 一 环掘进时，操作手未缓慢启动螺旋 ，而是迅速调 节控制螺旋转速 的电位器 ，以期螺旋转速一步到 位 ，使 螺杆受 到较大 的瞬时扭矩 ；在上一环拼装 停机期 间 ，螺旋 内的渣 土经过一段 时间的沉积 、 失水 ，较正常掘进时更为密实 ，加大了螺旋启动转 矩 ，这是螺杆断裂的直接原因。 4 螺旋机维修方案 螺旋机的维修通常做法是在洞内拆除、解体 或部分解体后进行维修 ，不仅工序烦琐 、耗时 长 ，且风险高。经讨论决定不拆除螺旋机 ，而在洞 内对螺杆进行焊接维修 ，其维修方案如下 ： ( 1 )切割工作窗口。在螺杆断裂处正上方割 开一个长6 0 x 4 0 c m的方形工作 口。在切割工作 口 时将螺旋机后闸门打开，防止切割时 由于温度变化 造成 内外压差 ，产生危险。 ( 2)清除断裂处 的泥沙 ，确保在焊接时焊面 的洁净度 ，保证焊接质量。 ( 3 ) 临时连接螺杆。使两段轴的叶片对正， 清除原焊层后 ，用6 块2 0 05 02 0 mm钢板临时连 接 。 ( 4)焊接断面。将断面刨成6 0 。斜面 ，选用 j 5 0 7 焊条将焊面堆满 ，焊接过程中不断旋转螺旋 ； 接着用2 0 mm厚钢板在焊接处做若干道加强筋 ，如 图4 所示 ；