劉宏誌

（中鐵隧道股份有限公司，河南鄭州　450000）

　　摘　要：作為TBM的核心（xīn）部件，主軸承對TBM工作機況起著決定性作用。主（zhǔ）軸承價值高昂，而且更換工藝（yì）複雜，需要較長周期。為改（gǎi）善這一狀況，在新疆吐庫二線中天山隧（suì）道施工中，對TBM主軸承創新性地采用了免更換快速修複技術。實踐（jiàn）表明，該技術可有效地實現對TBM主軸承的修（xiū）複，節省大量維護保養時間，提高了工效。文中對TBM主軸承密封滑道環修複技（jì）術及程（chéng）序做了介（jiè）紹，可為類似工程的施（shī）工提供借鑒和（hé）參考。

　　關鍵詞：TBM；主（zhǔ）軸承；密封滑環（huán）；免更（gèng）換；快速修複

　　TB880E型（xíng）開敞式全斷麵硬岩（yán）隧道掘進機（以下簡稱TBM）1997年從德國引進，在我國鐵（tiě）路隧道建（jiàn）設（shè）中應用始於西康鐵（tiě）路秦嶺隧道建設（shè）。2007年10月，TBM運抵新疆吐庫二線鐵路中天山隧道，進行組（zǔ）裝調試，於12月2日開始工作。

　　2010年4月29日跟蹤監測，發現齒輪（lún）油機械雜質和水分等理化指標超標，機（jī）械雜質達到0.13%，水分大於0.2%。更換齒輪（lún）油和過濾器（qì）後，情況仍（réng）沒有得到（dào）解決（jué）；2010年5月13日再（zài）次換（huàn）油後故障依然存在，技術人（rén）員對主軸承相關外部進行檢查，發現（xiàn）外圈迷宮密封出脂情況良好，而內圈常有齒輪油從出脂口流（liú）出，後拆檢發現TBM主軸承有粉塵、水份通過唇形密封和防（fáng）塵密封進入主軸承和齒輪箱內，齒輪油有從內圈（quān）出（chū）脂口流出（chū）的現象。為（wéi）了確保TBM能順利完成此工程，必須停機對主軸承（chéng）進行修複。在該次對（duì）TBM主軸承的修複中，創新性地采用了TBM主軸承密封滑（huá）道環洞內免更換快速修複技術（shù）。實踐表明，該技（jì）術可有效地實現對TBM主軸承的修複，節省（shěng）大量維護保養時間，提高了（le）工效。

　　1　刀盤固定

　　1.1準備工作

　　（1）選擇圍岩地質情況比較好停（tíng）機。達到Ⅲ級以上圍岩類別，必須保證撐靴能夠牢固支（zhī）撐起主機，刀盤周邊能（néng）夠穩定地支撐（chēng）錨固刀盤（pán）。（2）確保人員（yuán）、工（gōng）具、材料（liào）、配件及時到（dào）位（wèi），以保證維修（xiū）質量，縮短工期。（3）刀盤固定方案合理全麵，以主軸承整修為主，穿插刀盤整修。

　　1.2刀盤固定總體方案及工藝流程

　　刀盤的（de）固定主（zhǔ）要采用（yòng）錨杆索固、鋼（gāng）板墊塊和麵板焊工字鋼固定。在刀盤麵板加焊工字鋼，起（qǐ）抵住撐子麵的作用，利用（yòng）刀盤的上部的（de）3個刮碴孔向周邊（biān）岩壁進行鑽孔，埋設φ22錨杆，然後利用錨（máo）固好的錨杆與刀盤焊接連成一（yī）體，起到索固刀盤的作用；利用下部（bù）3個刮碴孔，在刀（dāo）盤下（xià）部安設鋼板墊塊，起到支撐刀盤的作用。刀盤加（jiā）固工藝流程如下。

　　刀盤定位（wèi）→刀盤麵板與撐子麵（miàn）位置固（gù）定→刀盤底部墊塊安（ān）設→刀盤（pán）內搭設司鑽平（píng）台→鑽孔→錨杆安設→錨杆與刀盤焊接固定→主機脫離臨界狀態時的（de）姿態（tài）測量→主機後退。

　　1.3質量要求

　　（1）鑽孔深度必須達到2.5m以上，以保證錨杆錨固長度。（2）錨固（gù）劑塞填飽滿，錨杆錨固牢（láo）固，必須（xū）在錨杆錨固時間達到4h以上，才可進（jìn）行主軸承的脫離。（3）錨杆與刀盤搭接焊接長度不小於（yú）10cm，雙麵焊（hàn）接，焊（hàn）縫（féng）飽滿，焊接牢固。（4）支撐墊塊安設之（zhī）前，需將岩麵上的虛碴清理（lǐ）幹淨，保證墊塊與完整的岩（yán）麵接（jiē）觸。（5）精確量測，以保證主軸承與（yǔ）刀盤重新對位安裝（zhuāng）時，偏差不超過（guò）±1mm。

　　2　刀盤（pán）與主驅動分離及（jí）部件拆（chāi）卸

　　在刀盤墊好，沒有完全固定以前，將刀盤與主軸承其他聯接螺栓逐個（gè）鬆動再緊固一遍，消除可（kě）能存在的內應力，防止機體與刀盤分離時產生突發的位（wèi）移現（xiàn）象。刀盤固定後，拆除剩下的刀盤螺栓，采用兩個50t千斤頂裝設在刀盤後端鋼板與護盾之間，同時進行（háng）加力使刀盤與主軸承指扣脫（tuō）離。內凱後退1.2m，以提（tí）供更換密封（fēng）所需的作業空間。後（hòu）退內凱時工班長及主要值班領導必（bì）須（xū）在場，確保刀盤與主軸承平（píng）穩脫離。

　　3　內密封支撐環耐磨鋼帶更換

　　3.1耐磨鋼帶接縫部位凹槽的加工

　　（1）清除（chú）支撐環表麵含粉塵的潤滑脂，用（yòng）拋光機（紙砂片）把支撐環受損部位打磨（mó）光滑平整；並在支撐環凹槽兩側上標示（shì）出（chū）F3和O2油道（dào）位置，測量並記錄油道孔的尺（chǐ）寸（cùn），便於下一步重（chóng）新（xīn）打孔定位（wèi）。（2）利用（yòng）汽油及洗衣粉清洗幹淨支撐環表麵，並保證表麵無油脂等汙染（rǎn）物。（3）在無螺栓孔（kǒng）和無油道部位用磁力鑽在支撐環前側麵上鑽兩（liǎng）個5mm、間（jiān）距40mm、深160mm的孔，用拋光機打磨出寬5mm，深3mm，長120mm的凹槽，在凹槽中部打兩（liǎng）個φ5mm向下的孔與側麵相通；並在側麵注膠孔攻M6的內螺紋，便於安裝（zhuāng）注膠接頭和注完膠後封堵用（yòng）的堵頭。（4）對於支撐環上唇（chún）形密封磨損的凹槽，用可塑鋼修（xiū）補劑塗沫在上麵，並（bìng）用鋼板尺刮平支撐環表麵塗沫（mò）的可塑（sù）鋼修補劑，根據（jù）可塑鋼修補劑說明書的生效時間，生效後用手砂輪打磨平支撐環表麵的可塑鋼修補劑。

　　3.2耐磨鋼（gāng）帶的切割

　　（1）耐磨鋼帶的準備（bèi）工作：加工8個專用夾具（用氧氣乙炔切割20mm厚的鋼板，每個夾（jiá）具上焊接能夾住鋼帶兩個邊的M20的螺母，配兩個M20的（de）螺栓）。將耐磨鋼帶起始端打磨平整，起始端的邊線應與側邊垂直，並（bìng）做好記號；將耐磨鋼帶與支撐環（huán）的粘結麵用拋光輪打毛（粗糙的表麵粘結效果才好），清除鋼帶表麵打磨所產生的（de）灰塵（chén）。（2）耐磨鋼（gāng）帶（dài）長度（dù）的確定：將起始端由人用手（shǒu）沿（yán）順時（shí）針按入支撐環Z頂（dǐng）端的凹槽內，在離耐磨鋼帶端頭1.1m處用兩（liǎng）個專用夾具墊小鋼板加膠皮壓緊；然後，將這一整條（tiáo）耐磨鋼（gāng）帶逐（zhú）步的按入支撐環凹槽，每2m上一個專用夾具，當耐磨（mó）鋼帶兩端重疊在一塊時，檢查耐磨鋼帶與支撐環凹槽的間隙，確保整條（tiáo）耐磨鋼帶壓緊在（zài）支撐環（huán）凹槽上；在兩端的（de）搭接處用（yòng）劃針（zhēn）劃出耐磨鋼帶的切割位置；原則是切割後鋼帶兩端應有焊接用的2mm接縫間隙。（3）將耐磨鋼帶需切割端的夾具鬆開1/3左右，並注意防護灰（huī）塵等的汙染，嚴格按（àn）照長度標記用切（qiē）割機將耐磨（mó）鋼帶切割，留出1mm左右（yòu）的餘量進行打磨平整，使整（zhěng）個耐磨鋼帶是矩形，並再次將耐磨鋼帶（dài）固（gù）定在支撐環凹槽內，檢查兩端的間（jiān）隙是否是2mm。（4）支撐環凹槽外的表麵用光滑粘膠帶粘（zhān）貼（tiē），防止粘結膠溢出汙染其他表麵如圖1所示。

　　3.3耐磨（mó）鋼帶塗粘結膠、安裝緊固

　　（1）安（ān）裝前清（qīng）潔耐（nài）磨鋼帶和支撐環（huán）凹槽，確保兩者塗膠的粘結（jié）麵無汙染。（2）把1895粘結膠按1∶1的比例混合調和，用灰（huī）刀把混合後的粘結（jié）膠均勻塗抹在耐磨鋼帶打磨粗糙的（de）粘結麵上，兩端預留30mm不塗粘結（jié）膠，以確保下一步幹淨的接縫焊接操作；混（hún）合後的粘結膠盡快使用，1h內必須用（yòng）完。（3）耐磨鋼帶的接縫位置應在加工的兩注膠孔正中間，從接縫位置再順時針方向按入耐磨鋼帶起始（shǐ）端。用專用夾具夾住起始端，再將耐磨鋼帶連續地按入凹槽，協助人員朝（cháo）圓周方向拉耐磨鋼帶，再將其壓入凹槽。每隔兩米用專用夾具（jù）固定耐（nài）磨鋼帶。（4）在耐磨鋼帶（dài）中心線位置，安置寬度約（yuē）32mm的打包機彈簧鋼帶；安裝打包（bāo）機在接縫位置兩端，打包機彈簧鋼帶（dài）下（xià）放置橡膠棒或者兩塊膠皮，確認打包機拉緊後再鬆開專用夾具（jù），如打包機（jī）鋼帶拉緊力不夠（gòu），則可增加吊帶和倒鏈，使耐（nài）磨鋼帶能拉緊。（5）用橡（xiàng）膠錘從起始端逐步的敲（qiāo）擊一遍耐（nài）磨鋼帶，使耐（nài）磨鋼（gāng）帶與的支撐環（huán）凹槽表麵貼緊在一（yī）塊，視耐磨（mó）鋼帶鬆緊情況增加專用夾具或拉緊打包機或倒鏈。

　　3.4接（jiē）縫焊接

　　（1）耐磨鋼帶夾緊之後，用氬弧焊機和（hé）Casto WIG 4554焊條，將耐磨鋼帶兩（liǎng）端（duān）的（de）2mm接（jiē）縫進行焊接，先將耐磨（mó）鋼帶兩側（cè）焊接70mm，再拆掉打（dǎ）包機（jī）的彈簧鋼帶（或吊帶、倒（dǎo）鏈專用夾具），然（rán）後將整個（gè）焊（hàn）縫焊滿（mǎn）。（2）由於焊縫高於耐磨鋼帶，需對焊縫進行仔細的打磨，Z後一道打磨工序應為油石和研磨膏來打磨，使焊縫與耐磨鋼帶一樣平，耐磨鋼帶（dài）焊縫光潔度較高（gāo）。（3）焊縫冷（lěng）卻後，將與高壓（yā）黃油槍相配的接頭擰入M6的孔，將新混合的膠（jiāo）合劑與金屬切（qiē）屑混合，加（jiā）入（rù）高壓（yā）黃油槍（qiāng）中，通過注膠孔注入耐磨鋼（gāng）帶接縫部位，注滿後用堵頭把兩個口堵住並使起不突出支撐環前側麵（miàn）。（4）膠變硬後（約24h），去除其它（tā）表麵保護用的粘膠帶和粘結膠殘（cán）留物（wù）。（5）根據原來F3和O2油（yóu）道孔的（de）標識，在鋼（gāng）帶與支撐（chēng）環對應（yīng）的位置用磁力鑽打出F3和O2油道（dào）孔，耐磨鋼（gāng）帶上的孔徑應（yīng）與油道（dào）孔（kǒng）尺寸（cùn）一致，油道再泵出少量（liàng）的油脂，排出打孔產（chǎn）生（shēng）的鐵屑，清潔各（gè）工作麵。

　　4　內（nèi）圈迷宮（gōng）壓板整（zhěng）修、密封更換與安裝

　　（1）取出內圈密封的內側迷宮壓板固定螺栓M16×35-8.8斷在蓋板裏麵的部分，如螺栓孔狀況不好，則在蓋板上重新鑽孔，擴成M18×45-8.8螺栓用的螺絲孔。並根據（jù）損壞情況在原螺（luó）栓之間增加固（gù）定螺（luó）栓，將內圈迷宮壓板進行校平，將迷宮壓板磨（mó）損較多的部位進行二保（bǎo）焊堆焊（hàn）並打磨，將其（qí）固定內（nèi）六角的台階孔整修好。（2）把蓋板安（ān）裝到位，在安（ān）裝過程中防止對密封損壞。（3）將狀況較（jiào）好的（de）內外圈唇形密封（fēng）從洞外倒進（jìn）來，依次安裝內、外圈密封組件，在安裝好每道密封後，在其（qí）唇（chún）口內塗滿油脂；唇形密封在裝以前在密封安裝縫隙（xì）處塗抹適量潤滑脂，以保證密封順利安裝。（4）利用專用工具依次（cì）安裝好（hǎo）迷宮壓板。（5）安裝防（fáng）塵密封。根據擋邊的磨損及修複情況（kuàng）確認密封的大小（xiǎo）（φ13mm或φ14mm的O型密封條（tiáo）），利用膠水把密封與密（mì）封槽粘接在一起，防止密封移位，並在密封麵上塗抹潤滑脂。

　　5　聯結刀盤

　　（1）在主軸承蓋（gài）板與連接（jiē）法蘭麵的間隙部位塞石棉線（xiàn）、Ο型圈、泡（pào）沫板，以減少（shǎo）間隙。（2）拆除作業（yè）平台，清潔結（jié）合麵衛生。（3）把定位銷安裝到位，推進主（zhǔ）驅動，結（jié）合刀盤與（yǔ）主軸承（chéng）迷宮，結合過（guò）程中（zhōng）注意對正人（rén）工標記。（4）利用倒鏈調整聯接渣筒與主（zhǔ）軸承對接，緊固渣（zhā）筒與主軸承聯接螺栓。（5）利用（yòng）螺栓拉伸器十字方（fāng）向（xiàng）安（ān）裝刀盤的聯接螺栓，對稱預（yù）緊後Z終緊固到位，每個方（fāng）向4顆，其餘（yú）依次安（ān）裝。（6）恢複原油脂潤滑係統。（7）拆除刀盤固定裝置（zhì），恢複掘進狀態。

　　6　結語

　　經過維（wéi）修的主軸承係統，經（jīng）試運轉狀態良（liáng）好（hǎo）。通過新疆吐庫二線中天山隧（suì）道TBM主軸承密封滑道環洞內免更換快（kuài）速修複技（jì）術的實踐（jiàn）表明，該技術可有效地實現對TBM主軸承的修複，節省大量維護（hù）保養時間，提高了工效。由此產生（shēng）的社會效益、經濟（jì）效益不可估量。對縮短長大隧道施工工期，降低工程成（chéng）本有著重大（dà）的意（yì）義。

　　參考文獻

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來源：《科（kē）技創新導報》2016年第34期