在隧道内修复盾构螺旋输送机断轴的方法
2019-12-24
李旭辉 曹金辉
（中铁七局集团西铁工程公司）
螺旋输送机是土压平衡盾构机排土和建立土压平衡的主要设备，安装于盾构掘进机前体底部和管片拼装机之间，其中线从前向后上扬一定角度。螺旋输送机工作时，伸入前体土仓内的螺旋轴和螺旋叶片在液压马达驱动下旋转，土仓内的渣土在螺旋轴、螺旋叶片的共同作用下，沿螺旋输送机机壳输送、提升至出土口处排出。
1.故障情况
1台土压平衡盾构机在盾构施工中，其螺旋输送机出现螺旋轴转速快、扭矩小、土压压力高故障，同时出现盾构机刀盘扭矩增大、排土口不出土故障。我们随即对上述故障进行排查，当排查至螺旋输送机前部观察孔时，发现螺旋输送机螺旋轴前部断裂，断裂位置距离螺旋轴前端约1.2m。该土压平衡盾构机螺旋输送机如图1所示。
2.结构和功能
(1)结构
该螺旋输送机为中心轴螺旋杆式结构，由圆筒状机壳、中心轴式螺旋轴和螺旋叶片3部分组成，适用于输送砂土，具有较好的抵抗土压能力，目前土压平衡盾构机大都采用这种螺旋输送机。
(2)功能
该螺旋输送机具有以下3个功能：一是将刀盘切削下的渣土从有压力的密封土仓内排出；二是渣土在螺旋输送机内输送过程中形成土塞，使土仓内的压力沿螺旋输送机衰减，以保持土仓内压力的稳定；三是通过调整螺旋输送机转速改变排土量，调节土仓内渣土的压力值，使土仓内的渣土压力与掘进面的土压力保持动态平衡。
3.修复方法
(1)修前准备
将螺旋输送机前部液压及电气管线断开并固定牢固后将仓门关闭，清理出维修作业空间；在螺旋轴断裂位置的机壳左、右两侧各开1个尺寸为400mm×400mm临时作业窗口；清理机壳内的泥土，直到清理至螺旋轴断裂处。
(2)初步定位
将螺旋轴往前伸出，使断裂部位露出，用临时固定钢板将2段断裂的螺旋轴点焊连接后，缩回至临时作业窗口位置，以方便焊接。
缓慢转动螺旋轴，使断裂面转至方便焊接位置后停止;用钢板垫调整螺旋叶片与机壳内径的间隙，使螺旋轴处于机壳内径中心位置后，点焊钢板垫定位。
切除螺旋轴断裂处临时固定钢板使断轴分离，并通过螺旋轴转动及伸缩，使2段断轴的断裂面吻合。吻合后调整2段断轴的同轴度，以满足技术要求。
使用钢条在螺旋轴断裂处做3道标记，在断轴上用边长为50mm的方钢焊接3道骨架，方钢长度超出螺旋轴断口100mm即可。螺旋轴初步定位方法如图2所示。
(3)断裂位置处理
将2段断轴分离，清理断裂位置的耐磨层及焊缝位置，清理螺旋叶片的焊接坡口，并在螺旋轴断裂位置做出焊接坡口（坡口角度为30°、深度为80mm）。
(4)Z终定位
按照螺旋轴断裂处的3道标记重新定位，并再次检验2段断轴的同轴度，若不符合技术要求应进行调整，确保定位后螺旋叶片与机壳内径上、下、左、右间隙一致。
(5)对接焊
使用割枪对焊接部位预热至200°C左右；由2名焊工使用型号为ER50-6的焊丝，在机壳两侧临时作业窗口同时对称进行焊接，以防止螺旋轴产生热应力变形；焊接后自然冷却。
(6)试机
检查螺旋轴焊接后的同轴度，去掉螺旋轴定位钢板及垫片，确认无误后试机。试机时螺旋输送机先进行慢速正向旋转，然后逐步加速至Z大转速，观察螺旋输送机工作情况。按上述步骤检查螺旋输送机反转情况，检查螺旋输送机伸缩情况及前部闸门工作情况。试机时对照出厂标准值进行检验。螺旋输送机检验项目及出厂标准值如附表所示。
(7)其他工作
经试机无误后，对所有焊缝进行处理：在螺旋叶片焊缝两侧各焊接3道30mm钢板条，以提高螺旋叶片的强度；焊接螺旋轴上的3道定位骨架，以加强螺旋轴断裂部位强度；封闭机壳上的2个临时作业窗口，并恢复观察口盖板。
至此完成螺旋输送机螺旋轴断裂部位的修复工作。螺旋轴修复后，该土压平衡盾构机试施工时故障消失，随后正式投入盾构施工。
本文选自《工程机械与维修》杂志2016年期
(0)
0472-3328588
