针对重庆轨道交通会展中心项目盾构机螺旋磨损情况的介绍及磨损原因分析,制定修补措施及提出后续改进建议。
1、盾构机螺旋叶片磨损
盾构机螺旋叶片磨损严重,叶片与筒壁之间间隙过大,造成渣土在未进入下一叶片节距时,已在渣土自身重力作用倒流进土仓,盾构机螺旋无法出渣。驱动箱进泥污染,导致箱体内齿轮油失去对齿轮啮合的润滑及冷却降温作用,造成驱动箱温度过高,齿轮磨损的情况。
2、盾构机螺旋叶片磨损的原因
(1)使用方未充分理解硬岩掘进机的设计理念,日常保养工作未对盾构机螺旋叶片的磨损情况进行检查。往往无法出渣时才对盾构机螺旋进行修复。
(2)掘进区间岩体呈大块状砌体结构,岩体较完整。砂质泥岩天然抗压强度13.5Mpa。在此种情况下,刀盘切削下的渣土在盾构机螺旋搅拌出渣过程中仍对叶片有较大的摩擦,造成叶片磨损。
3、盾构机螺旋堆焊修复措施
针对现场实际情况及施工要求,建议割除盾构螺旋输送机轴土仓内已经磨损的叶片后焊接新的盾构机螺旋叶片。具体盾构机螺旋修复方案如下:
①清除土仓内的渣土及污水,使作业环境有足够的空间且干净,保证施工质量,保证土仓内的通风条件,必要时向土仓内送气。
②本着有足够焊接空间,保证焊接质量的前提下,去除伸入到土仓内的已经被磨损的螺旋输送机叶片。
③去除磨损的叶片时,要保证盾构机螺旋处在最长伸出状态;注意割除位置,保证焊接新的叶片时有足够的作业位置;作业痕迹要平整,为后续焊接工作做好准备。
④焊接新盾构机螺旋叶片。
a.根据割除的叶片长度,确定新盾构机螺旋叶片长度,并注意叶片弧度一致,打磨好坡口;
b.新盾构机螺旋叶片要从靠近土仓壁的一侧开始焊接,最后在靠刀盘一侧完成整个焊接工作;
c.主要机具:直流电焊机(400)、焊把线、焊钳、面罩、小锤、焊条烘箱、焊条保温桶、钢丝刷、石棉布、测温计,煤气,烤枪,氧气乙炔等;
d.焊接时要保证焊接面的干燥干净;采用低氢型焊条(碱性焊条,可用J506)。按要求烘焙后,放入保温桶内,随用随取。酸性焊条与碱性焊条不准混杂使用;
e.堆焊材料最好使用北京固本kb899耐磨焊丝,硬度要求为HRC60-68,焊接前坡口预热150-200℃;
f.焊缝必须满足《GB/T 12469》中Ⅱ级焊缝要求,焊缝外形尺寸按照《GB/T 7949》执行;超声波探伤按《GB 11345-89》B级执行,符合II级要求,并按《GB 11345-89超声波探伤记录表》填写有关数据;
g.焊接过程中会旋转盾构机螺旋,注意旋转速度及焊接部位环境,避免新焊接的叶片变形;
h、新盾构机螺旋叶片焊接完成后,在盾构机螺旋叶片整个表面堆焊未焊接的耐磨层。
复合式TBM在硬岩地质掘进时,一定要像检查刀盘刀具那样去检查盾构机螺旋叶片的磨损,在叶片出现磨损情况后,评估对掘进出渣的影响,及时进行盾构机螺旋堆焊修复。在叶片设计上,采用类似地层的成熟设计,可减少施工中相应故障的发生频率,降低施工成本。