王明亮，郭建明，宋俊嶺，劉強，梁肖（xiāo）然

（河北冀科工程項目管理有限公司)

摘（zhāi）　要：為解決全斷麵砂層 ZTE6250 土壓盾構螺旋輸送機應急處（chù）理（lǐ）及改造問題，文章以石家莊市軌道交通 1 號線二期工程福澤站至東上澤站區間盾（dùn）構施工為（wéi）依托，結合土壓盾構機在全斷麵砂層施工特點，對采用中（zhōng）驅（qū）周邊驅動的螺旋輸送機減速機故障原因進行了分析，並總結了（le）應急處理措施及改造方法，以期為類似盾構機在相似工程施工提供參考（kǎo）。

隨著（zhe）我國經（jīng）濟（jì）的不斷發展，大（dà）量基礎設施建設應運（yùn）而生。基（jī）建（jiàn）過（guò）程中有大（dà）量隧道需要建設，盾構機因具有受環境限（xiàn）製小（xiǎo）、高功效、自動化程度高等優點在隧道施工過程中得到了廣泛應（yīng）用。其中，土壓平衡盾構機因其獨特的優勢，成為工程項目中應用的重點。

螺旋（xuán）輸送機作為土壓平衡盾構機中關鍵的核心組成部分，具有技（jì）術複雜、價值高等特點；其性能的好壞直接影響盾構機掘進施工的安全性及作業效率，在掘（jué）進施工中維持掌子麵穩定、控製地表沉降方麵有不可替代的作用。深（shēn）入研究螺旋輸送機（jī）的工作原理及合理的設計方（fāng）案，對我國基（jī）礎設施建設具有重要意義。 

1　工程概況 

石家莊市軌（guǐ）道交通 1 號線二期工程是地鐵 1 號線北（běi）延部分（fèn），工程起於洨河大道站，止於正定新區北端東洋站（zhàn），沿秦（qín）嶺大街和（hé）新城大（dà）道敷設，線路全長約 13.246km。福澤站～東上澤站盾（dùn）構區（qū）間下（xià）穿老舊城區東上澤村，區間房屋較為密集， 多為 1 ～ 2 層房屋，房屋為（wéi）磚混結構，基礎較淺。隧道所處地層主（zhǔ）要為粉細砂、中（zhōng）粗砂，采用的盾構機為中國鐵建重工集團有限公司首批生產的 ZTE6250 土壓平（píng）衡盾構機。

2　螺旋輸送機概況 

該項（xiàng）目盾構螺旋（xuán）輸送機采用中驅周邊驅（qū）動的軸式螺旋輸送方（fāng）式出渣，螺旋軸中部固定，兩端浮動支撐；驅動軸（zhóu）前後兩側各設 3 道唇形密封保護軸（zhóu）承，通過前後各 6 個孔注入 3 道密封油脂（EP2），盾構螺旋輸送機驅動原理圖如圖 1 所示。在筒體上設有 3 個檢修門，必要時可以打開檢修門清理被卡在螺（luó）旋葉片間的碴土。螺（luó）旋機筒體上布置有 2 個注入口，以（yǐ）便盾構在砂層中掘進時，可（kě）通過這些孔（kǒng）注入膨（péng）潤（rùn）土或（huò）泡（pào）沫改善碴土的流（liú）塑性，減（jiǎn）小摩擦阻力，降（jiàng）低螺旋輸送機阻力和磨損（sǔn）。螺旋輸送機參數詳如表 1 所示。

3　螺旋輸送機故障及原因分析（xī） 

3.1 螺旋輸送機故障 

盾（dùn）構（gòu）機在掘（jué）進至 305 環時，盾構維保人員（yuán）發現減速機內部（bù）有異響，而且機體發熱，進而形成螺旋機運轉（zhuǎn）不暢的現（xiàn）象。打開（kāi）檢查孔，發現螺旋機內部有油泥，判斷是因為減速機密封失效，隨後停機。打開螺旋輸送機減速機（jī）齒輪油箱，發現密封已嚴（yán）重磨損，有泥（ní）沙流入減速機內部，造成減速機運轉不暢，且減速機齒輪有（yǒu）損壞。 

3.2 螺旋輸送機故障原因分析 

通過對盾構機下井前的維（wéi）修保養情況、螺旋輸送機工作原理、螺旋輸送機故障的實際情況（kuàng）、對螺旋輸送機相關部位的檢查及相關施工經驗進行分析，得出可能造成螺旋輸送機（jī）減速機故障的四個原因。

（1）螺旋（xuán）輸送機組（zǔ）裝不（bú）到（dào）位。盾構下井前，盾構機隨機維（wéi）保（bǎo）人員對螺旋輸送機進行了拆卸維保；由於螺旋輸送機技術複雜、專業性強（qiáng），隨機維保人（rén）員在（zài）組（zǔ）裝過程中可能存在些許偏（piān）差。 

（2）螺旋輸（shū）送（sòng）機為中驅（qū）周邊驅動模式。驅動軸葉片末（mò）端（duān）焊（hàn）接在回轉體上，減速機通過帶（dài）動回轉體驅動螺旋軸，回轉體與筒體之（zhī）間通過唇形密封圈（quān）密封；唇形（xíng）密封圈在（zài）筒體的外（wài）周（zhōu），摩擦長度大，在螺旋輸送（sòng）機長（zhǎng）期運轉過（guò）程（chéng）中，容（róng）易造成過度磨損。 

（3）螺杆變形。在上個區（qū）間隧道掘（jué）進過（guò）程（chéng）中，螺杆出現過斷裂事故（gù），在該區間盾構下井前對螺杆進行的重新焊接， 有可能出現螺杆中心不（bú）直，變形現象。回轉體實際運轉過（guò）程中不能使螺旋軸處於懸臂狀態（tài），造成唇形密封與腔體間隙（xì）變大，使齒輪油從唇形密封間隙流失，泥沙流入減速機（jī）腔體內（nèi）。 

（4）密封油脂（EP2）注入量不足。此區（qū）間采（cǎi）用的螺旋輸送機驅動（dòng）設備（bèi）前後密封腔共 12 個油脂注入（rù）孔（kǒng），通（tōng）過多點泵根據設計壓力均勻注入進（jìn）行密（mì）封。在盾構掘進（jìn）過程中，螺旋（xuán）機內部（bù）的水土壓（yā）力值大於設計值，致使泥沙、水進行減速機內部，並對唇形密封造成了不可逆轉（zhuǎn）?磨損，進而形成了減速機內（nèi）部與筒體間的通道。

4　螺旋輸（shū）送機應急處（chù）理 

該（gāi）區間上（shàng）方房屋較（jiào）為密集，且螺旋機故障所在處正上方為民居房，盾（dùn）構機不能在此處長時間停機（jī），出土（tǔ）和保持土壓穩定又是螺旋（xuán）輸（shū）送（sòng）機的核（hé）心功能，需要進行應急處理。由於地麵情況複雜，在施工的不同階段采取了不用的措施。 

4.1 渣土改良 

根據全斷麵砂（shā）層地質工況，選擇更優的泡沫劑，改善渣土的流塑性。使其不僅方便土體開挖、兼具潤滑效果，更能改善螺旋輸送機內部土壓力的作用，平衡唇形密封內外壓差。 

4.2 減速機維修 

對減（jiǎn）速（sù）機內（nèi）部全方位清理、清洗，更換齒（chǐ）輪油、更換（huàn）減 速（sù）機（jī）備用齒輪，並在掘進過程中根據實際情況不斷進行清（qīng）洗、 齒輪油更換。 

4.3 增（zēng）加密封油脂注入量 

減（jiǎn）速機與筒體內部已有滲漏通道，為了（le）加強密封性，進 一步（bù）調高密封（fēng）油脂（zhī）（EP2）注入壓力，加強其密封性，防止（zhǐ）泥（ní）沙再次流入減速機內部（bù）。在實際掘進過程中，由於密封滲漏（lòu）通道的存在，密封（fēng）油脂注入壓力的增強（qiáng），使減速機艙體內部也充滿了密封油脂，在此種情況下仍出現了（le）泥沙的滲入現象（xiàng），影響減速機運轉。 

4.4 密封油脂類型（xíng） 

盾構掘進至 320 環時，減速機與筒體內（nèi）部滲漏通道有所增大，齒輪油的更換頻率已影響到正常掘進。根據盾構廠家技術（shù）人員建議，將 3 道密封油脂（EP2）中外側兩道更換為HBW 密封油脂（zhī），同時布置（zhì） HBW 密封油脂管路與適配器。通過此種應急處理（lǐ），盾構機掘進至 336 環（huán），脫離了地麵民房區域。 

5　螺旋輸送機改造（zào） 

由以上應急措施可（kě）以看出，在隧（suì）道內未進行唇（chún）形密封更換。因為螺旋輸送機中部驅動結構有一重大缺陷，周邊驅動相關部件損壞後無法在（zài）隧（suì）道內解體修複。在隧道施工過（guò）程中， 螺（luó）旋輸送機在（zài）長期運轉下，周邊（biān）驅動模式極易出現過度磨損現象。為（wéi）了從根本上提高（gāo）螺旋輸送機的適應性，滿足盾構施工實際需（xū）求，減少並便（biàn）於維保（bǎo）工作，對（duì）螺旋輸送機及皮帶輸送機進行以下改造。 

（1）中驅改為後（hòu）驅，由周邊驅動模式改為中心軸帶動整個螺旋軸回轉模式。此種改（gǎi）造後驅動軸直接與螺旋軸采用軸銷連接，驅動或密封（fēng）出現故（gù）障後可直（zhí）接在隧道內拆卸、更換，便於維（wéi）修保養；且相對於原結構，減少了（le）回轉周長，增加了實際使（shǐ）用壽命。 

（2）出土口由原驅動上部出土（tǔ）改為（wéi）驅動（dòng）下部出土，降低泥沙流入密封內部概率；將單閘門改為雙閘門，提（tí）高在富水地層（céng）的適應性。 

（3）皮帶輸送機相應的向前延伸，適應出土口位置改造。 

6　結束語（yǔ） 

文章對 ZTE6250 土壓平衡盾構（gòu）機（jī）螺旋輸送（sòng）機應急處理及改造的描述，基本形（xíng）成了一種類似盾構螺旋輸送機應急及改造方法。在中國盾構機技術飛速發展，推陳出新的當下，通過對舊設備的適應性改造，能實現其價值化，並減少成（chéng）本， 提高企業經濟效益和節約社（shè）會資源。

（來源：中天重工）