在盾构施工中螺旋输送机存在的主要问题表现为：螺旋叶片容易磨损，致使刀具碎块易进入螺旋叶片外缘与筒体之间，易将螺杆卡死，并造成螺旋磨损严重，使得叶片与筒体内径之间间隙过大，影响出土效率;螺杆焊接位置容易断开。北京固本科技有限公司为使盾构机系统正常工作，有必要进行螺旋堆焊修复，增加螺旋耐磨性。

　　1 三菱盾构机螺旋的磨损情况

　　三菱1638盾构机在广州地铁工程“大小区间隧道”盾构项目和“车-万区间隧道”盾构项目的施工过程中均发生了螺旋轴断裂的故障，且在完成4号线车-万项目后，发现螺旋叶片磨损严重，单边磨损达100mm左右。因此，在盾构机螺旋堆焊修复，是一个非常好的耐磨方法。

　　2 螺旋轴断裂原因分析

　　2.1 材料因素

　　原盾构机螺旋器轴尺寸为φ244.5×30，采用20#钢制造，工作时设备的最大驱动转矩为120kNm。可见螺旋轴设计强度足够，发生断裂的主因不是材料因素。查阅相关资料可知：20# 钢抗拉强度为410MPa;剪切强度为102.5MPa。原螺旋器轴的抗扭最大剪应力为62MPa。可见螺旋轴设计强度足够，发生断裂的主因不是材料因素。

　　2.2 磨损因素

　　螺旋叶片磨损严重，致使刀具碎块进入螺旋器的叶片外缘与筒体之间，易造成螺杆卡死，导致传输转矩过大。

　　2.3 焊接因素

　　螺旋轴首次断裂后采用焊接进行补修，现场检查发现，焊接质量受现场焊接操作条件的限制，使得角焊缝未能达到焊接规范要求;同时由于工期紧，修复后设备立即投入使用，导致焊接产生的残余应力未能得到很好消除和释放。因此，焊缝质量不良是导致螺旋轴多次断裂的潜在原因之一。

　　2.4 渣土性能因素

　　通常土压平衡盾构机为方便开挖，需要注入发泡剂以改良碴土的密水性和流动性，这样有利于出土、减磨和调节土仓压力，同时发泡剂还有润滑的功能。现场勘测和相关计算表明，由于地质和水文条件的变化，使得原机所配的发泡剂系统供给量不足，直接导致长期超负载运行。这也是螺旋轴多次断裂的原因之一。

　　3 改造方法及修复过程

　　3.1 材料选择

　　为了保证焊缝焊接质量，同时为便于在国内采购材料，修复时螺旋轴采用规格为20#钢管来制造，并选用北京固本KB899耐磨焊丝进行盾构机螺旋堆焊。

　　3.2 螺旋叶片堆焊

　　为不影响整机工作能力，螺旋叶片采用原设计，即节距不变，螺旋叶片厚度不变。但从设备使用结果来看，叶片磨损严重，故改造时在保证原叶片外圆尺寸的情况下，在螺旋叶片堆焊耐磨层，焊接厚度为20mm的耐磨堆焊层，以增加其耐磨性能。

　　盾构机螺旋堆焊工艺如下：

　　(1)将螺旋轴轴头拆下，加工止口φ154×10，实测长度以保证螺旋轴与轴头焊接后的总长度为9171mm。

　　(2)调直钢管，保证直线度为5mm。

　　(3)叶片用模具压制成型，在钢管上校焊，焊接时保证螺距。

　　(4)焊接北京固本耐磨板。

　　(5)将螺旋轴轴头装回轴承座。

　　(6)固定轴承座并调平，螺旋轴的另一端焊接工艺轴，用托轮支承，将螺旋轴与轴头焊接，保证同轴度为6mm。

　　盾构机螺旋堆焊技术要求如下：

　　(1)螺旋叶片和螺旋轴分段对称施焊。

　　(2)北京固本耐磨板和母材在焊接前必须先进行高温烘烤。

　　(3)焊接完成后整条螺旋轴校正直线度。

　　(4)新制螺旋轴和原固定端螺旋轴在焊接前应严格校对同轴度。

　　目前，该盾构正用于广州地铁六号线盾构4标段的施工，螺旋堆焊层性能满足工程要求。