來源：《設（shè）備管理與維修》2021年第（dì）1期

楊淩霄 

（武漢重型機床集團有限公司，湖北武（wǔ）漢 430200）

摘（zhāi）　要：以西（xī）安地鐵某項目施工時盾構機螺旋軸尾端斷裂事故為例，淺析盾構機螺（luó）旋機在遇到大量孤石地（dì）層掘進時螺旋軸斷裂事故經過，並提出在（zài）隧道中工作條（tiáo）件有限的情況下，螺旋軸尾端斷裂的修（xiū）複方法，總結經驗。

0. 引言

盾構螺旋機輸送機在（zài）施工過程中主要作為渣土輸（shū）送和（hé）建立土（tǔ）壓平衡的（de）手段，渣土在螺旋筒內通過螺旋葉片傳輸將土倉壓力降至常規壓力，並從螺旋機閘門排出至皮帶機上。如圖1所示，螺旋輸送機安裝（zhuāng）在前盾底部，大約呈23°左右角度斜穿管片拚裝機回轉中心，螺旋軸前端伸（shēn）入土倉，尾（wěi）端由（yóu）液壓馬達驅（qū）動。

1. 問題情況

某（mǒu）台常規土壓（yā）平（píng）衡盾構機（jī）在西安地鐵建設項目施工階段，在黏土（tǔ）地層中出現大量未勘測到的（de）強度60MPa以上的孤（gū）石（shí）碎塊，導致螺（luó）旋機長時間在高速、高扭矩情況下運轉，並經常出現螺旋機卡停情況，通常盾（dùn）構機操作司機會通過快速頻繁正反（fǎn）切換螺旋軸旋轉方向來恢複螺旋軸卡死故障。在一次（cì）螺旋機卡死後，操（cāo）作人員做恢複操作過程中（zhōng），突（tū）然發現螺旋機正常高速（sù）旋（xuán）轉（zhuǎn）並（bìng）且扭矩降至0，通過聽螺旋筒外部（bù）聲音，發現螺旋軸並沒有旋轉。現場施工人員隨即打（dǎ）開螺（luó）旋機尾端側麵法蘭蓋板觀察，發現螺旋軸在（zài）離（lí）馬達15cm左右位置斷裂，斷裂位置（zhì）如圖2所示。由於螺旋機筒中渣土的作用，斷裂部分螺旋（xuán）軸未向下掉落。

2. 螺旋輸（shū）送機結構介紹

該螺旋（xuán）輸送機（jī）為中心螺杆式結構，由筒體、中心軸、葉片、傳動部分和筒體伸縮油缸組成，通過（guò）螺旋葉片轉動對渣土進行定向輸送（sòng），能輸送具有一定摩擦力的渣土，具有很好的抵抗土壓、控製土壓沿（yán）輸送衰減、保持土壓動（dòng）態平（píng）衡的能力，適用於所有土壓平衡盾構機使用，中間伸縮結構可用於螺旋機修複和前防（fáng）水閘門關（guān）閉。其主（zhǔ）要規格參數：螺旋輸送機總長12500mm，螺旋軸直徑（jìng）220mm，螺旋葉片直徑（jìng）850mm，螺旋筒Z大伸縮行（háng）程（chéng）1000mm，螺旋機Z大正轉轉（zhuǎn）速22.1r/min，螺（luó）旋機Z大反轉轉速7.2r/min。

3. 斷軸修複

考慮（lǜ）到（dào）斷裂位置離螺旋驅動部分的軸承位置隻有15cm，在定位焊接時，焊接熱影響會燒壞密封，因此（cǐ），修複焊接（jiē）過程必須先將螺旋機驅動與螺旋軸分離。

3.1 修複前準備

拆除螺旋機卸料（liào）閘門處擋泥板等設備，為人工作業留出工作空間，清（qīng）理卸料閘門區域糊在筒壁上的渣土，打（dǎ）開側麵的法蘭蓋板接入電燈和鼓風設備，並在周邊工作區域鋪上（shàng）石棉防火布。

3.2 斷裂位置焊接坡口製作

利用螺（luó）旋機中間筒伸油缸將後部螺旋筒向（xiàng）後移動，將螺旋軸斷裂的兩部分分離。作業工人站在皮帶機上，從卸料閘門處（chù）進入作業區域，清理打磨兩個（gè）斷麵，並在下部軸端麵（miàn）製作（zuò）焊接坡口：先用碳弧氣（qì）刨，再打（dǎ）磨（mó），坡口角度45°，坡口深度80mm。

3.3 初步定位

將驅動部分回縮，使兩（liǎng）個斷（duàn）麵基本靠攏，通過測量周（zhōu）圈軸外圓（yuán）對齊檢測兩斷軸的（de）同軸度，若不符（fú）合要求，利（lì）用螺旋機驅（qū）動緩慢轉動上半部斷（duàn）軸，找到周圈對（duì）齊Z好的位置，采用馬板骨架將兩（liǎng）端軸（zhóu）連接；再將伸縮（suō）筒伸（shēn）出，使驅動部分帶動整根螺旋軸向後移動1m。

3.4 驅動分離

由於在隧道內各種限製，螺旋機驅動在隧道內安裝定位非常困難，拆卸連接螺栓（shuān）後，采用1m長絲杆繼續連接，方（fāng）便後續回裝。

①拆除驅動與筒體（tǐ）整圈連接螺栓，周圈采用8根絲杆均布連接（jiē）；

②固定螺旋機驅動部分與盾構機連（lián）接橋連接，回縮螺旋機（jī）筒體80cm，使螺旋機驅動帶軸與（yǔ）筒體分離；

③連接（jiē）螺旋軸與（yǔ）上半筒體，焊接牢固；

④拆除螺旋軸與驅動連接螺栓，采用4根絲杆均布連接；

⑤螺旋機筒（tǒng）體（tǐ）帶動螺旋軸回縮20cm，使螺旋軸與驅動部分完全分離，並使斷裂部位處於螺旋（xuán）筒外部。

3.5 焊接修複

使（shǐ）用火焰割槍對焊接部位預熱至220℃左右，使（shǐ）用二氧化碳保護焊，采用ER50-6焊絲對斷裂部分坡口進行（háng）焊接，焊接（jiē）采用多層多道圓周均（jun1）勻焊（hàn）接，焊接完成後采用防火石棉覆蓋（gài）緩慢冷卻，以防止熱應力導致內部缺陷。

3.6 檢測探傷

檢（jiǎn）查螺旋軸對焊後的同軸度，采用超聲波探傷檢測焊縫熔（róng）深，看（kàn）是否焊（hàn）縫（féng）位置及焊縫周邊存在內部缺陷，再采用著色探傷檢查焊縫位置及（jí）周邊是否存在缺陷。

3.7 驅動回裝（zhuāng）

回裝步驟：①向後伸（shēn）出筒體及軸，使螺旋軸法蘭與驅動連接，拆除絲杆，安裝連（lián）接螺栓，並打（dǎ）扭矩；②拆除螺旋筒體與螺旋軸連接工裝，繼（jì）續向後伸（shēn）螺旋筒（tǒng）體（tǐ），使筒（tǒng）體（tǐ）與（yǔ）驅動連接，拆除（chú）絲杆，安裝連接螺栓，並（bìng）打扭矩；③拆（chāi）除驅動固定工裝，整（zhěng）體回（huí）縮（suō）螺旋機筒體。

3.8 試機

檢查並恢複螺（luó）旋機及周邊設施，確認無誤後開始試機。先慢速正向轉動螺旋機，然（rán）後逐漸加大轉速至Z大轉速（sù），觀察螺（luó）旋機出土情況，聽螺旋機工作是否有（yǒu）異響；再反向旋轉螺旋軸緩慢至Z大轉（zhuǎn）速，所有檢查參數按出（chū）廠標準進行檢驗。

至此，完成螺旋軸尾（wěi）端斷裂的修複工作。修複後，該盾構機螺旋（xuán）機恢複正常，隨（suí）後投入正常（cháng）使用，至該（gāi）隧道區間掘進（jìn）結束。

4. 結語

螺（luó）旋輸送機是土壓平衡盾構機重要的組成部分，在施工過程中（zhōng）應認真分析相關資（zī）料，操作人員應重視盾構機參數變化（huà），及（jí）時調整掘進參數（shù）。通過本次螺旋（xuán）軸尾端斷裂修複處理，在汲取（qǔ）教（jiāo）訓的同時獲得以下經驗：

①根據地質情況變化，盾構機（jī）掘進參數要（yào）隨時調整，不能為（wéi）施工（gōng）進度而放棄其他，應對特殊情況時，需充分借鑒類似底層掘進經驗，對可能發生的問題做足論證和研究，提前采取應對措施；

②焊接工藝和焊接質量是影響螺旋軸修複成敗的（de）直接因素，必須選擇技（jì）術（shù）經驗水平高超的技術（shù）工人，控製焊接變（biàn）形和焊接質量，去應力（lì）和探傷措施必須及時到位；

③隧道內作（zuò）業由於空間和（hé）環境限製，每一步工序前必須充分考慮後續恢複作業是否方便，提前準備（bèi）好應對措（cuò）施，節省作（zuò）業時間。