王明亮，郭建明，宋俊嶺，劉強，梁肖然(rán)

（河北(běi)冀科工程項目管理(lǐ)有限公司)

摘　要：為解決全斷面砂層 ZTE6250 土壓盾構螺旋輸送(sòng)機應急處理及(jí)改造問題，文章以石家(jiā)莊(zhuāng)市軌道交通 1 号線(xiàn)二期工程福澤站至東上澤站區(qū)間盾構施工為依托，結合土壓盾構機在全斷面砂(shā)層施工特(tè)點，對采用中驅(qū)周邊驅動的螺旋輸送機減速機故障原因進行了分(fèn)析，并總結了應急處理措施及改造方法，以期為類似盾構機在相似工程(chéng)施工提供參考。

随着我國經濟(jì)的不斷發展，大量(liàng)基礎設施建設應運而生。基建過程中有大量隧道需要建設，盾(dùn)構機因具有受環境限制小、高功效、自動化程度高等優點在隧道施(shī)工過程中(zhōng)得到了廣泛應用。其中，土壓平衡(héng)盾構機因其獨特的優勢，成為(wéi)工程項目中應用的重點。

螺旋輸送機(jī)作(zuò)為土壓平衡盾構機(jī)中最為關鍵的核心組成部分，具有技術(shù)複雜、價值高等特點；其性能的好壞直接影響盾(dùn)構機掘進施工的(de)安全性及作業(yè)效率，在掘進施(shī)工中維(wéi)持掌子面穩定、控(kòng)制地表沉降方面有不可替代的(de)作用。深入研究螺(luó)旋輸(shū)送機的工作原理及(jí)合理(lǐ)的設計方案，對我國基礎設施建設具有(yǒu)重要意義。 

1　工程概況 

石家莊市軌道交通(tōng) 1 号線二期工程是地(dì)鐵 1 号線北(běi)延部分，工(gōng)程起于洨河大道站，止于正定新區北端東洋(yáng)站，沿秦嶺大街和新城大道敷設，線路全長約 13.246km。福澤站～東上澤站盾構區間下穿老舊城區東上澤(zé)村，區間(jiān)房(fáng)屋較為密集， 多為 1 ～ 2 層房屋，房屋為(wéi)磚混結構，基礎較(jiào)淺(qiǎn)。隧道所處地層主要為粉細砂、中粗砂(shā)，采用的盾構機為中(zhōng)國鐵建重工集團有限公司首批生産的 ZTE6250 土壓平衡盾構機。

2　螺旋輸送機概(gài)況 

該項(xiàng)目盾構螺旋輸送機(jī)采用中驅周邊驅動(dòng)的軸式螺旋輸送方式出渣，螺(luó)旋軸(zhóu)中部固定，兩(liǎng)端浮動支撐；驅動軸前後兩(liǎng)側各設 3 道唇形密封保護軸承，通過前後(hòu)各 6 個孔注入 3 道密封油脂（EP2），盾構(gòu)螺旋輸送機驅(qū)動原理圖如圖 1 所示。在筒體上設有 3 個檢修門，必要時可以打開檢修門清理被卡在螺旋葉(yè)片間的碴土。螺旋機筒體上布(bù)置有 2 個注入口，以便盾構在砂(shā)層中掘進時，可通過這些孔注(zhù)入膨潤土或泡沫改善(shàn)碴土的流塑性，減(jiǎn)小摩擦阻力，降低螺旋輸送機阻力和磨(mó)損。螺旋輸送機參數詳如表 1 所(suǒ)示。

3　螺旋輸送機故障及原(yuán)因分析 

3.1 螺旋輸送機故障 

盾(dùn)構機在掘進至 305 環(huán)時，盾構維保人員發(fā)現減速機内部(bù)有異響，而且機體發熱，進而形(xíng)成螺(luó)旋機運轉不暢的現(xiàn)象。打開檢查孔(kǒng)，發現螺(luó)旋機内部有油泥，判斷是因為減速機密封失效，随後停機。打開(kāi)螺旋輸送機減速機齒輪油(yóu)箱，發現(xiàn)密封已嚴重磨損，有(yǒu)泥沙流入減速(sù)機(jī)内部，造成減速機運轉不暢，且減(jiǎn)速機(jī)齒輪有損壞(huài)。 

3.2 螺旋輸送機故障原因分析 

通過(guò)對盾構機(jī)下井前的維修保養情況、螺(luó)旋輸(shū)送機工作原理、螺(luó)旋輸送機故障的實際情況、對螺旋輸送機相關部位的檢查及相(xiàng)關施工經驗進行分析，得出可能造成螺旋輸(shū)送機減速(sù)機故障的四個原因。

（1）螺旋輸送(sòng)機(jī)組裝不到位。盾構下井前，盾構機随機維保人員對螺旋輸(shū)送機進行了拆(chāi)卸維保；由于螺(luó)旋輸送機技術複雜、專(zhuān)業性強，随機維保人員在組裝過程中可能存(cún)在些許偏差。 

（2）螺旋輸送機為中驅周邊驅動模式。驅動(dòng)軸葉片末端(duān)焊接在回轉體上，減速機通過帶動回轉體驅動螺旋軸，回轉體與筒體之間通(tōng)過唇形密封圈密封(fēng)；唇(chún)形密封(fēng)圈在(zài)筒(tǒng)體的最外周，摩(mó)擦長度大，在螺旋(xuán)輸送機長(zhǎng)期運轉過程中，容易造成過度磨損。 

（3）螺(luó)杆變形。在上個區間隧道掘進過程中，螺杆出現過斷裂事故，在該區間盾構下井前對螺杆進行的重新焊接， 有可能出現螺杆中心不直，變形現象。回轉體實際運轉過程中不能使螺旋軸處于懸臂狀(zhuàng)态，造成唇形密(mì)封與腔體(tǐ)間隙變大，使(shǐ)齒輪油從唇(chún)形(xíng)密封間隙流失，泥沙流(liú)入減速機腔體内。 

（4）密封油脂（EP2）注(zhù)入量不足。此區間采(cǎi)用的螺旋(xuán)輸送機驅動設備前後密封腔共 12 個油脂(zhī)注入孔，通(tōng)過多點泵根據設計壓力(lì)均勻注入進行(háng)密封。在盾構掘進過(guò)程中，螺旋機(jī)内部的(de)水土壓力(lì)值大于設(shè)計值，緻使泥沙、水進行減速機内部，并對(duì)唇形密(mì)封造成了不可逆轉?磨損，進而形成了減速機内部與筒體間的通道。

4　螺旋輸送機應急處理 

該區間上方房(fáng)屋較為(wéi)密集，且(qiě)螺旋機故障所在處正上(shàng)方為民(mín)居房，盾構機不能在(zài)此處長時間(jiān)停機，出(chū)土和保持土壓穩定又是螺旋輸送機的核心功能，需要進行應急處理。由于地面情況複雜，在施工的不同階段采取了不用的措施。 

4.1 渣土改良 

根(gēn)據全斷面砂(shā)層(céng)地質工況，選擇(zé)更(gèng)優的泡沫劑，改善渣土的流塑性。使其不僅方便土體(tǐ)開挖、兼具潤(rùn)滑效果，更能改(gǎi)善螺旋輸送機内部土壓(yā)力的作用，平衡唇形密封内外壓差(chà)。 

4.2 減(jiǎn)速機維修 

對減速機内部全(quán)方位清理、清洗，更換齒(chǐ)輪油、更換減 速機備用齒輪，并在掘進過程中根據實(shí)際情況不斷進行清洗、 齒輪油更換。 

4.3 增(zēng)加密封油脂注入(rù)量 

減(jiǎn)速機與筒體内部已有滲漏通(tōng)道，為了加(jiā)強密(mì)封性，進 一步調(diào)高密封油脂（EP2）注入壓(yā)力，加強其密封性，防(fáng)止泥沙再次流入減(jiǎn)速機内部。在實(shí)際掘進過程中，由于密(mì)封滲漏通(tōng)道的存在，密封油脂注入壓(yā)力的增(zēng)強，使減速機艙體(tǐ)内部也(yě)充滿了密(mì)封(fēng)油脂，在此種情況下仍出現了(le)泥沙的滲入現象，影響減速機運轉。 

4.4 密封油脂類型 

盾構(gòu)掘進(jìn)至 320 環時，減速機與筒體内部滲(shèn)漏通道有所增大，齒輪油的更換頻率已影響(xiǎng)到正常掘進。根(gēn)據盾構廠(chǎng)家技術人(rén)員建議，将(jiāng) 3 道密封油脂(zhī)（EP2）中(zhōng)外側兩道更換為HBW 密封油脂，同時布(bù)置 HBW 密封油脂管路(lù)與适配器。通過此種應急處理，盾構機掘進至 336 環，脫離(lí)了地面民房區域(yù)。 

5　螺旋輸(shū)送機改造 

由以上應急措(cuò)施可以看(kàn)出，在隧道内未進行唇形密封更換。因為螺旋(xuán)輸送機中部驅動結構有一重大缺(quē)陷，周邊驅(qū)動相關部件損壞後無法在隧道内解體修(xiū)複。在隧道施工過(guò)程中， 螺旋輸送(sòng)機在長期運轉(zhuǎn)下，周(zhōu)邊驅(qū)動模式極易出現過(guò)度磨損現象。為了從根本上(shàng)提高螺旋輸送機的适應性，滿足盾(dùn)構施工實際需求，減少并便于維保工作，對螺旋輸送機及(jí)皮帶輸送機進行以下改造。 

（1）中(zhōng)驅改為後驅，由周邊驅動模式改為中心軸帶動整個螺旋軸回轉模(mó)式。此種改(gǎi)造(zào)後驅動(dòng)軸直接與螺旋軸(zhóu)采用軸銷連接，驅動或密(mì)封出(chū)現故障後可直接在(zài)隧道(dào)内拆卸、更換，便于維(wéi)修保養；且相對于原結構，減少(shǎo)了(le)回轉周長，增加了實際使用壽命(mìng)。 

（2）出(chū)土口由原驅動上部出土改為驅動下部出土(tǔ)，降低泥沙流入密封内部概率；将(jiāng)單閘門改為雙閘門，提高(gāo)在富水地層的适應性。 

（3）皮帶輸(shū)送(sòng)機相應的向前延伸，适(shì)應出土口位置(zhì)改造。 

6　結(jié)束語 

文章對(duì) ZTE6250 土壓平衡盾構機螺旋輸送機應急處理及改造的描述，基本形成了一種類似盾構螺旋輸送機應急及改(gǎi)造方法。在中國盾構機技術飛速發展，推陳出新的(de)當下，通(tōng)過對舊設備的适應性改造(zào)，能實現其價值最大化(huà)，并減少成本(běn)， 提高企業經濟效(xiào)益和節(jiē)約社會資(zī)源。

（來源：中天重工(gōng)）