盾构机的螺旋输送机故障分析与维修

1.案例

2017年11月26日，佛山地铁2号线3标湾华站~登洲站盾构区间，二公局“二公盾2号”土压平衡式盾构机在掘进到1213环时，螺旋输送机出现异响并伴有较大震动现象，机驾人员立即停机并上报项目部，项目部技术人员初步判断为螺旋输送机的减速机故障。

2.故障维修方案分析

由于在隧道内对减速机进行拆解维修难度较大，减速机净重有4.8t，洞内没有相应的起重设备，况且拆解时盾构机前部土舱的带压泥水会从减速机处冒出。鉴于此，项目部将情况及时汇报局设备部和盾构机生产厂家（中交天和），共同协商，尽快维修。28日，由局物设部、地铁项目部、中交天和、振华港机（减速机生产单位）共同商定维修方案。

（1）进行螺旋机止水，防止土舱的泥水从减速机拆解处喷涌到隧道内。在关闭螺旋机下料口闸门后，卸掉螺旋机伸缩段法兰盘上的一圈螺栓，启动伸缩油缸，将螺旋机叶片轴收回到位，关闭螺旋机在土舱壁上的舱门，从盾体内的螺旋机注入口向螺旋机筒体内注入适量聚氨酯用于止水，并注意观察螺旋机靠近减速机的那只土压计的压力变化。将下料口的上下闸门各打开1条小缝隙，观察有无泥水持续喷出，若无泥水流出时，说明土舱闸门已关闭，聚氨酯注入量可以满足止水要求，再关闭下料口上、下2个闸门，完成止水工作。

（2）拆卸液压马达。减速机端部安装有3个液压马达，每个重量256kg，减速机重量4.8t，拆卸时依靠吊装设备，而减速机与洞内管片顶部1m的垂直距离，隧道外面的起重设备难以使用，经技术人员现场分析，借用管片螺栓作为附着点，在减速机上部周围安装4个5t的手拉葫芦，来解决液压马达、减速机等起吊的问题。通过查阅资料和相关计算，管片螺栓能够承载的载荷远远＞5t，可以用作吊装附着点。具体操作过程为，用12mm厚的Q235钢板气割4个吊耳，固定到管片螺栓上，下面分别挂1个5t手拉葫芦，再依次拆掉液压马达的油管、法兰螺栓后，用手拉葫芦将马达逐个移开，放到不影响后面减速机拆卸的地方。

（3）拆减速机后盖，查找故障原因。用12mm厚的Q235钢板气割1个吊耳，焊在减速机壳体的上部，再挂1个5t手拉葫芦并拉紧，卸下减速机后盖与减速机主机的连接螺栓，用手拉葫芦吊起后盖。清洗减速机内泥沙，发现减速机内部的推力轴承已严重损坏，部分滚珠已掉落，继续拆卸。

（4）拆卸轴销。将4个手拉葫芦分别勾住减速机左右2个吊装孔并预拉紧，这样可以在拆卸过程中，减速机可以任意方向移动。拆掉减速机与螺旋机筒体之间法兰连接的螺栓，用伸缩油缸将筒体退回到露出减速机轴与螺旋机叶片轴连接部分，清洗淤泥，找到将两轴连接在一起的轴销。该轴销长365mm，直径100mm，在工厂安装时采取过盈配合，用锤敲进去的，经过现场掘进1200多环的使用后，轴销已生锈或产生了少许变形，拆卸时用锤敲、用錾子錾均无松动。鉴于此，在叶片轴外做反力架，用50t手压千斤顶顶轴销，但当手压千斤顶压到值时，轴销未出现丝毫松动迹象。所以现场重新用30mm厚的钢板制作反力架，并在反力架两边焊接加固钢板条，改用100t手压千斤顶，在压力接近80t时，轴销出现松动，随之取出轴销。

（5）由于减速机有4.8t，只能靠管片小车运出隧道外，而减速机要落到管片小车上，中间还隔着皮带运输机的皮带和皮带支架，所以只能先割断皮带，拆掉减速机下部的皮带支架，使减速机尽快运出。

（6）原因分析。当盾构机掘进到该处地层时（主要为粉细砂），地下水特别丰富，前面土舱需保持有200kPa左右的压力，下料口闸门打开时，在螺旋机不转动的情况下泥水也会自动喷出，所以掘进时经常会关闭下料闸门，这样会使减速机与螺旋机筒体连接处存在较高的压力，而减速机的密封圈耐压强度不够（这点已和减速机生产厂家确认），使泥沙通过密封处间隙进入减速机，造成轴承损坏。

（7）维修方法。更换加宽的、耐压强度的密封圈，同时更换相应的宽槽密封盖板；更换新轴承，由于减速机轴上的轴承和大齿轮都是用热压装置安装上去的，项目现场没有加热炉和相应的拆卸、安装设备，通过与减速机生产厂家（振华港机南通厂）联系，决定将减速机返回厂家进行维修。

（8）安装调试。由于减速机返厂维修需要两个星期时间，经与天和厂、上海振华和项目部沟通，由振华厂先提供一台减速机进行安装，尽快恢复生产，待损坏的减速机维修好后作为备用件。2017年12月7日，将振华厂提供的减速机运回进行安装，12月9日安装完成并进行试掘进，正常。

3.技术总结

通过这次设备维修工作，分析研究维修设备的整个工作流程，总结大型设备维修过程的经验和不足之处，为局其他施工项目在设备维修（或抢修）时提供借鉴，主要有3方面。

（1）设备出现故障时，要冷静分析，不要盲目动手维修，以免引起其他故障或事故，造成的损失。这次设备出现故障时，机驾人员处置就比较妥当，首先是停机，关闭下料口闸门，防止出现泥沙喷涌现象；保持土舱高压空气的持续供给，以免掌子面处出现垮塌，然后汇报项目部，项目技术人员通过实地查看分析，分析维修难度较大，便及时邀请盾构机生产厂家及减速机生产厂家技术人员，和局设备部技术人员一起，共同研究制定维修方案，比如在制定用管片螺栓作为手拉葫芦的上附着点进行吊装的方案时，当时还有一种方案就是在减速机两边的盾构机托梁上做门架，作为手拉葫芦的上基点，此方案虽然可行，但盾构机左、右2个托梁之间的距离有2.1m，做门架的型钢怎么吊上来，既要焊主梁，又要焊斜撑，工作量非常大，所以没有采取这个方案，而是借用管片螺栓，起到了事半功倍的效果。

（2）维修过程技术人员要全程参与，应对随时可能出现的新问题。在这次减速机维修时，没有考虑到轴销很难拆卸，通过现场技术人员指导，做反力架，用50t千斤顶没果时，有的操作人员就建议一边用火（氧气乙炔焰）烤，一边顶，再查看效果，现场技术人员马上就阻止了，如果用火烤，万一还拆不出来，降温后轴销会更难取出，后来改用100t千斤顶，便顺利去除了轴销。

（3）设备维修时，对于难点的问题如果想到方法，在的情况下就要大胆去试，不去试，有的工作可能无法完成。比如使用50t千斤顶拆卸轴销时，轴销根本没有松动迹象，大家都在讨论这种用千斤顶方法是否可行时，现场维修技术人员说再用100t千斤顶试试，当时大家心里都没底，正是现场技术人员的坚持，工人们开始重新制作反力架，改用100t手压千斤顶进行顶推，结果顺利拆下轴销。

4结束语

在这次盾构机维修工作中，虽然取得了一些经验，但也暴露出问题和不足之处。在盾构施工工作，有关盾构机维修保养的知识还需要不断学习和提高。