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地铁隧道施工黑科技,解密盾构机的回转体及保养
2021-03-25 来源:今日头条-理论咖

盾构机械始于19世纪初的英国,发展于德、日等国,适用于地铁隧道、铁路隧道、公路隧道、引水隧道、矿山巷道、城市市政隧道等各种隧道工程。我国盾构机的研制、开发始于20世纪60年代,发展于20世纪90年代,其中地铁使用的数量最多,约占80%。现代盾构已演变成为一种高度智能化,集机、电、液、光、计算机技术为一体的大型工程机械装备。中心回转体作为盾构机的重要组成部分,加强对其结构的认识和其修复手段的能力提高有利于促进盾构机的发展,从而提高工程速度。

1盾构机概述

1.1盾构机的特点

盾构机基本实现了掘进、衬砌、排土施工工艺的全机械化和全自动化。目前,施工设备出现了管片供给、运送和组装自动化装置,施工管理中出现了盾构机掘进中的方向、姿态自动控制系统,施工信息化、自动化的管理系统及施工故障自诊断系统。泥水盾构、土压平衡盾构是当前盾构机的主流产品,但有些技术细节有待改进和提高,许多已问世的新工法、新工艺尚待完善。

地铁隧道施工黑科技,解密盾构机的回转体及保养

1.2中心回转体概述

中心回转体是土压平衡盾构的重要组成部分,位于盾构的土仓隔板和主驱动的中心,是连接改良流体从盾构内部到刀盘外部的唯一通道,如果该部件损坏盾构将无法正常工作。

通常旋转中心轴与刀盘部分相连接并跟随其回转,外壳则与固定部分连接,旋转中心轴上有各种流体通过的孔把中心轴内部轴向的管道与外壳径向孔连通,外壳径向孔与固定部分管路相连。为了保证中心轴旋转时其上孔始终与外壳上相应孔互通,在外壳的内表面上与径向孔对应位置开有环形槽,并嵌有各种密封件,从而达到输送各种流体到刀盘前方的目的。

2盾构中心回转体的结构分析

2.1日本品牌三菱的中心回转体

主要组成部分刀盘连接段、过渡段、主体段(包括外壳、中心轴、密封);主要内部管道加泥(加泡)4条、仿形刀4条、仿形刀润滑2条、中心回转自动润滑6条、中心回转润滑外泄油脂管6条、刀具磨损检测管路2条。

2.2法国品牌NFM盾构中心回转体

主要组成部分总成包括外壳、中心轴、密封。主要内部管道超挖刀2条、磨损检测刀1条、加泥(加泡)4条、超挖刀润滑1条、中心回转自动润滑2条。

地铁隧道施工黑科技,解密盾构机的回转体及保养

3中心回转体的修复技术分析

3.1中心回转体的损坏判定

3.1.1在掘进过程中出现泡沫(泥浆)从油脂泄漏管里大量涌出并且主管路的泡沫(泥浆)的流量、压力不稳定。

3.1.2刀盘扭矩和主驱动温度升高、回转体心轴不旋转、泡沫(泥浆)未喷射到刀盘外。

3.1.3超挖刀(仿形刀)不能正常工作或保不住压力并且出现工作液压油有减少现象或者从泄油管路里出现大量的液压油等现象。

3.2中心回转体的检测

3.2.1以三菱盾构为例检测

首先清理表面污物将所有中心回转上的各种管路拆下,并做好封堵和相应标记。

其次用倒链挂好相应吊点,拆除主体段与过渡段的连接螺栓把主体段移出到合适的地点,便于后续拆装,此时检查连接部位的密封圈是否有损坏并进行表面清理。

再次,拆开主体段后端盖后用小吨位千斤顶或倒链将中心轴慢慢向前(掘进方向)移出,可以很清楚观察到内部管路是否窜通和堵塞、各种密封件是否损坏、中心轴表面是否有划痕等,然后采取相应的维修措施。

3.2.2检测要点

首先,要注意保持整个过程中的清洁,特别是密封处和液压油通道内部,以免给以后的清理工作带来麻烦。其次,中心轴的拔出要缓慢地进行以免对密封或中心轴表面等带来二次划伤。再次,拆除损坏的密封时要注意对好密封件的保护。

3.3中心回转体修复技术

3.3.1损坏现象及修复处理

由于回转体前端与刀盘连接螺栓的松动脱落使回转体与刀盘分离,导致中心回转中心轴不旋转,土仓内的土砂进入中心回转体,从泄油管路排出泥浆。

刀盘连接段局部出现1.5~2cm深的凹槽,主体段经拆卸检查后发现中心轴表面出现麻点和局部镀铬层脱落现象,尤其在与密封接触处有脱铬的现象,各种密封经拆下检查发现均已严重磨损。

因其材质为35#优质碳素结构钢,故采用J506或J507小直径的焊条或焊丝进行焊接填充,焊接后进行保温处理(埋入保温砂)以减少焊接应力,然后上车床将焊接多余的材料车掉,最后对距离后端约190mm这部分(与隔板处支座相接触)进行抛光处理。另外为了增强土仓部分的耐磨性可以进行在其表面用D507焊条堆焊耐磨纹的处理。

3.3.2中心回转体修复后的安装技术分析

安装顺序为拆卸的逆过程,中心轴表面涂些液压油以减少摩擦保护密封。开始安装时一定保证不要倾斜,用力要均匀和缓慢进行,阻力较大时一定不要强行加力安装,应该稍微后退一些重新调好方向再安装,同时要注意观察有无掉落的密封件残渣等。安装接近完成时要按照图纸要求测量中心轴上端面与外壳体端面之间的间隙,一般间隙应控制在3mm以内。3.4回转体修复后带负载检测当中心回转体组装完毕后需要对其各个通道进行耐压试验以检测安装质量和密封效果,一般液压管路的密封耐压压力为250bar以内,唇形密封的耐压压力一般控制在10bar以内,如果出现液压油泄漏或者添加剂材料相互窜通说明需要重新进行安装和检查。

4中心回转体的创新分析

在维修方面建议采用不用进入土仓在盾构内即可拆下检修、更换的设计方式如海瑞克盾构中心回转的分段拆卸方法;管路设置方面日系盾构设置了油脂过量卸荷的管路,减少了过量油脂挤压密封的损坏几率,建议盾构厂家均应设置此管路。

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