論四米盾構(gòu)機(jī)適應(yīng)性完善改造

摘??要：介紹了一種在隧道施工中用于開挖隧道掘進(jìn)機(jī)的主要改造項(xiàng)：后配布置由雙邊改為單邊、刀盤適應(yīng)性改造和激光導(dǎo)向等部件適應(yīng)性改造，本文對(duì)改造部分的結(jié)構(gòu)組成﹑工作原理及其特點(diǎn)等方面進(jìn)行了詳細(xì)的描述。實(shí)踐表明，本改造設(shè)計(jì)完全可滿足隧道施工要求，并且具有安全可靠和人性化等優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：四米盾構(gòu)機(jī);后配套布置雙邊改單邊;刀盤;激光導(dǎo)向

中圖分類號(hào)：U455.43 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ???文章編號(hào)：2096-6903（2019）02-0118-03

1四米盾構(gòu)機(jī)概述

盾構(gòu)機(jī)是隧道施工的工程機(jī)械，盾構(gòu)機(jī)挖掘隧道過程中通過刀盤不斷的切削大量的渣土堆積在盾構(gòu)機(jī)土倉內(nèi)，利用土倉內(nèi)的壓力將渣土擠壓到旋轉(zhuǎn)的螺旋機(jī)葉片內(nèi)，使得渣土能順利的排出并落料到皮帶機(jī)上，最后通過皮帶機(jī)將渣土裝進(jìn)渣土車運(yùn)輸出隧道。盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)過程中所需要的所有動(dòng)力單元和液壓系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)單元都是布置在盾構(gòu)機(jī)的后配套臺(tái)車上的，做為盾構(gòu)機(jī)的供給載體，后配套的空間就凸顯的很重要。雙梁是運(yùn)輸管片的行走小車和起升電動(dòng)葫蘆的載體，起升電動(dòng)葫蘆將管片吊起后通過掛于雙梁上的行走小車將管片運(yùn)輸?shù)狡囱b機(jī)下方得以完成管片拼裝。激光導(dǎo)向系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)盾構(gòu)機(jī)準(zhǔn)確定位，避免方向測(cè)量失誤引起方向控制偏差。如圖1所示。

2四米盾構(gòu)機(jī)主要改造項(xiàng)的組成及特點(diǎn)

2.1刀盤改造

（1）刀盤內(nèi)圈板由錐形圈改為平行形圈，并取消原有粒徑限制棒，以增大通過粒徑尺寸;（2）刀盤外圈增加4把周邊保護(hù)刀和4把外周先行刀，對(duì)刀盤外圈進(jìn)行改造;（3）新制刮刀刀座，正面刮刀布置40把，邊緣刮刀布置12把，刮刀和先行刀刀高降低15?mm，正面強(qiáng)化先行刀布置32把，外周強(qiáng)化先行刀布置8把;（4）周邊保護(hù)刀8把，背后保護(hù)刀4把，仿形刀2把，中心魚尾刀1把，輻條注入口保護(hù)刀2把;（5）刀盤耐磨堆焊及耐磨板重新布置，如圖2所示。

2.2后配套布置雙邊改單邊

（1）后配套臺(tái)車由原8節(jié)雙邊布置臺(tái)車改為現(xiàn)16節(jié)單邊布置臺(tái)車，右側(cè)布置部件，左側(cè)作為行走安全通道;（2）液壓、電氣為適應(yīng)單邊臺(tái)車布置做相應(yīng)更改;（3）臺(tái)車雙邊改造單邊原因：1）因雙邊臺(tái)車布置不符合GB/T 34650-2017《全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)盾構(gòu)機(jī)安全要求》（2018年5月1日實(shí)施）標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)家安全要求在掘進(jìn)過程中需有施工人員安全通道;2）因雙邊布置臺(tái)車空間狹小不具備導(dǎo)向通視條件，導(dǎo)致盾構(gòu)導(dǎo)向系統(tǒng)無法安裝，掘進(jìn)時(shí)不能進(jìn)行實(shí)時(shí)導(dǎo)向測(cè)量，容易造成盾構(gòu)隧道實(shí)際軸線與設(shè)計(jì)軸線偏差過大;3）單邊布置臺(tái)車只有一側(cè)安裝設(shè)備另一側(cè)為人員安全施工通道，現(xiàn)有臺(tái)車數(shù)量及結(jié)構(gòu)形式無法滿足單邊布置臺(tái)車使用要求，所以需重新制作和增加臺(tái)車數(shù)量，如圖3所示。

2.3導(dǎo)向系統(tǒng)升級(jí)改造

（1）盾構(gòu)機(jī)導(dǎo)向系統(tǒng)采用RMS-D（精度2″）激光導(dǎo)向系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)盾構(gòu)機(jī)準(zhǔn)確定位，避免方向測(cè)量失誤引起方向控制偏差。激光導(dǎo)向系統(tǒng)測(cè)量值及時(shí)顯示在操作室內(nèi)，盾構(gòu)機(jī)操作人員可即時(shí)根據(jù)屏幕顯示調(diào)整姿態(tài)，避免偏差積累。

該導(dǎo)向系統(tǒng)激光靶設(shè)置在中盾上，傾斜儀安裝在前盾右側(cè)，全站儀和后視棱鏡均設(shè)置在隧道管片上，位置合理，滿足施工需要。導(dǎo)向系統(tǒng)截面顯示正確，并且可以準(zhǔn)確讀取鉸接缸行程。

根據(jù)已完成隧道貫通測(cè)量成果及環(huán)片測(cè)量成果顯示，導(dǎo)向系統(tǒng)運(yùn)行正常，能夠正確指導(dǎo)設(shè)備施工。

（2）導(dǎo)向系統(tǒng)由棱鏡、工控機(jī)和全站儀組成。這個(gè)系統(tǒng)可以計(jì)算和設(shè)計(jì)出隧道軸線、盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)及管片拼環(huán)位置，如盾構(gòu)機(jī)位置、方位偏差等重要的掘進(jìn)數(shù)據(jù)將在工控機(jī)上顯示。數(shù)據(jù)將傳送到數(shù)據(jù)顯示及記錄系統(tǒng)，并可在地面監(jiān)控室的系統(tǒng)監(jiān)視器上顯示。

（3）導(dǎo)向系統(tǒng)的特點(diǎn)：1）使用高精度的測(cè)量?jī)x器;2）操作性良好的界面;3）用和人工相同的兩點(diǎn)法來測(cè)量、在短時(shí)間內(nèi)高精度的進(jìn)行位置計(jì)算;4）在看不到目標(biāo)時(shí)，自動(dòng)檢測(cè)其他的目標(biāo)，進(jìn)行盡可能的測(cè)量;5）通過各種設(shè)定，可以在施工現(xiàn)場(chǎng)發(fā)揮最佳狀態(tài);6）可以在盾構(gòu)操作室里進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)操作，實(shí)時(shí)把握盾構(gòu)的姿態(tài);7）可以顯示盾構(gòu)掘進(jìn)的蛇行線路;8）將所有測(cè)量結(jié)果用圖表顯示，一眼就可以把握變化狀態(tài)。

2.4其它主要部件維修改造

（1）螺旋機(jī)驅(qū)動(dòng)密封和銅套磨損嚴(yán)重，需要更換驅(qū)動(dòng)密封和銅套，與驅(qū)動(dòng)密封接觸的端蓋和筒體由于長(zhǎng)時(shí)間轉(zhuǎn)動(dòng)磨損嚴(yán)重，對(duì)其磨出的溝槽進(jìn)行修復(fù);

（2）主驅(qū)動(dòng)密封更換，主驅(qū)動(dòng)軸承更換，中心回轉(zhuǎn)接頭磨損部位修復(fù)及密封更換;

（3）刀盤中心軸磨損修復(fù)，如圖4所示。

3四米盾構(gòu)機(jī)適應(yīng)性改造特點(diǎn)

（1）針對(duì)目標(biāo)地層特點(diǎn)，將刀盤改造為開口率更大并配備了重型刮刀和先行刀，同時(shí)加強(qiáng)了刀盤應(yīng)土面的耐磨堆焊和刀盤外圈的耐磨板布置，增強(qiáng)刀盤的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和增大其通過粒徑，以適應(yīng)多卵石地層;（2）通過專業(yè)廠家對(duì)激光導(dǎo)向系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造，可實(shí)現(xiàn)盾構(gòu)機(jī)準(zhǔn)確定位，避免方向測(cè)量失誤引起方向控制偏差;（3）臺(tái)車布置由雙邊改為單邊，解決了導(dǎo)向通視和人員安全施工通道等關(guān)鍵問題，使盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)施工更加精準(zhǔn)更加安全。

4結(jié)語

綜上所述，通過讀四米盾構(gòu)機(jī)的主要項(xiàng)目進(jìn)行了針對(duì)性和適應(yīng)性的改造后，使盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)施工更加精準(zhǔn)更加安全，為施工設(shè)備和施工工期進(jìn)度提供了有力保障。

收稿日期：2019-05-12

作者簡(jiǎn)介：孫相志（1983—），男，河北秦皇島人，本科，機(jī)械工程師，研究方向：機(jī)械工程及隧道掘進(jìn)設(shè)備。

On the Adaptability of Four Meter Shield Machine

SUN Xiangzhi

（Qinhuangdao Tianye Tonglian Heavy Industry Technology Co.， Ltd.， Qinhuangdao Hebei 066004）

Abstract：?This paper introduces a major transformation item for tunnel boring machines used in tunnel construction： the rear arrangement is changed from bilateral to unilateral， the cutterhead is adaptively modified， and the components are adaptively modified. Its structural composition， working principle and characteristics are described in detail. Practice shows that the reconstruction design can fully meet the requirements of tunnel construction， and has the advantages of safety， reliability， and humanity.

Keywords：?four-meter shield machine; rear supporting arrangement of bilateral change to unilateral; cutter head; laser guidance