盾构机改造方案

盾构机改造方案

盾构机数量:2台

盾构机生产商:维尔特

用户:中铁十四局盾构分公司

盾构机改造方案

根据盾构机在广州地铁三号线的使用情况，结合地铁五号线地质情况，准备对盾构机存在缺陷的部位进行改造，以提高盾构机的掘进效率。

1、刀盘改造

A、改造原因:边缘滚刀刀圈安装位置设计在刀毂的一端，造成另一端的刀体、刀端盖暴露过多极易受到磨损，厂商虽设计有边缘刮刀保护，但是在硬岩掘进中刮刀极易崩齿而且磨损很快(失去对滚刀的保护作用)，这是造成边缘滚刀大量损坏的原因之一。另外厂商在设计刀盘时为了保证边缘滚刀的切割轨迹，将边缘滚刀刀座设计与刀盘成一定的倾角，这就造成边缘滚刀暴露过多一端更加向前突出，这也是造成边缘滚刀大量损坏的原因之一。

将边缘滚刀刀座设计与刀盘成一定的倾角同时也造成了滚刀刀座一侧向前突出，并且厂商在设计刀盘时对这一部分的保护问题没有给予足够的重视，就导致了在损坏大量边缘滚刀的同时也磨穿了边缘滚刀刀座。

为了降低因刀盘设计缺陷带来的损失，加密检查刀具的次数，另外为了加强对刀具和刀座的保护，我们多次对刀盘实施补焊保护块，每次补焊都要在刀盘前方开挖一个洞子(进行支护)，消耗了大量时间、材料、人力。

因刀盘保护设计得不够而引起的边缘滚刀损坏图片

边缘滚刀总是先被磨穿的部位

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刀盘设计缺陷中没有加强保护的区域

边缘滚刀刀体即暴露又向前突出的部分

B、改造说明:在刀盘上边缘滚刀的周围焊接24个保护块以保护滚刀和刀箱。刀盘母材为S 355(欧洲材料)，保护块选用非常耐磨的进口材料Hardox 400。保护块设计2种尺寸，分为A型和B型。另外为了使改造后的刀盘更好地适应五号线

地层的掘进(土质很粘，石英含量很高)，我们已经联系厂家要进行刀间距的调整和架设一套膨润土注入系统，利用泡沫管道直接将膨润土打到刀盘前方以改善土质。以下是对保护块性能及焊接方法的介绍:

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Hardox 400 性能

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保护块的尺寸:

300

A型 : 300*50*H15 15 Hardox 400

15

50

15

15 20 15

50

B型 : 300*50*H70 Hardox 400 70

300

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保护块的位置:

在刀盘上刀箱的两侧焊接两块与刀盘中心成45?的保护块(厚度为70mm)，如图所示:

刀盘

45?

在刀盘的外缘刀箱的两侧焊接两块厚度为15mm的保护块，如图所示:

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焊接方案

150 mm

70 mm CUTTER HEAD 14,1 mm

10 mm

10 mm

焊缝的尺寸

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侧视图

B型

70 mm

刀盘外圈

A型

15 mm

2、注浆系统加膨润土清洗系统:

A、改造原因:在地铁三号线施工中，砂浆经常出现堵砂浆管，疏通起来即

费时又费力，每罐砂浆注完之后，要用工人将膨润土倒到砂浆罐中。加装了澎润土系统之后，该系统可将膨润土直接打到注浆管中，可以随时清洗砂浆管，将大大提高工作效率。

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在台车上另加一个300×2500×2000的膨润土储存罐

和一台注射泵，将罐里的膨润土打到注浆泵进料口

B、改造说明:首先将两个阀门GB.VD.05.125和GB.VD.06.125改装成两个带两个进料口的三通转换球阀门(4寸)，需要清洗注浆管时操作手搬动球阀手柄将注浆泵进料口与膨润土管道连通(此时浆液通道与注浆泵进料口被完全封闭)，同时启动注浆泵和膨润土注射泵就可以用膨润土清洗注浆管道了。清洗完毕后，将球阀手柄搬回原位就可以进行注浆了。

3、加装盾尾排污系统:

A、改造原因:在地铁三号线的施工过程中，当遇到富含水地层时，地下水夹带着泥沙从螺旋机出口喷涌而出，从皮带机上落到盾尾，用潜水泵可将水排走，但沉淀下来的泥沙无法排走，需要人工清理，清理工作极大，由于清理泥沙占用时间较长，使推进速度缓慢，严重影响施工进度。

B、改造说明:我们也曾试图找一种适合这种工况的泵，即能抽泥沙又有较强的自吸能力，而且体积要小，但是联系了很多泵的生产厂家都没有合适的。经过调查研究，发现由于盾尾空间所限其他公司的盾构机盾尾排污使用的排

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污泵不外乎两种形式，一种是口径为75mm的进口气动隔膜泵，另一种是利用国产潜水污泥泵进行排污。这两种排污系统都又各自有弊端，气动隔膜泵容易发生堵塞故障，造成清理比较费时，但是堵塞原因不外乎是使用不当造成的，往往气动隔膜泵在使用完后工人将气源关掉就认为完工了或嫌麻烦干脆省掉一道工序(用清水将泵内管道清洗干净)，其实最后这一工序是非常重要的，气动隔膜泵在使用完后一定要放一些清水在泵的吸口处，让气动隔膜泵继续排水就可以将泵内泥沙冲走而避免堵塞。使用国产潜水污泥泵一是泵非常容易损坏，二是更换水泵时连接管道耗时很长，效果不是理想。因此此次加装盾尾排污系统选用进口气动隔膜泵，将其安装在连接桥走道板下面，泵的进水口连接一根直径合适的钢丝管，钢丝管另一端放在盾尾污水内，然后从台车上的压缩空气管阀门连接一根直径为16mm的气管到盾尾污水内，适当调节空气阀门目的是把沉积的泥沙搅动起来，连同污水一起由气动泵排到后面的渣车内。

盾尾污水

气动隔膜泵

至渣土车泵

16mm气管连接到压缩空气阀门

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4、对盾构机水系统进行改造:

A、改造原因:在地铁三号线施工过程中，经常发生冲洗用水和泡沫系统用水冲突现象，经过分析后认为盾构机水泵EG.CE.04.32流量小(只有4m?/h)是造成这种现象的重要原因，当冲洗时泡沫系统会发生供水不足从而造成水压下降，泡沫无法正常注到刀盘前方。

B、改造说明:将原4m?/h水泵EG.CE.04.32更换为16m?/h的多级泵，这样可以同时进行注泡沫和冲洗管片等。