论四米盾构机适应性完善改造

摘  要：介绍了一种在隧道施工中用于开挖隧道掘进机的主要改造项：后配布置由双边改为单边、刀盘适应性改造和激光导向等部件适应性改造，本文对改造部分的结构组成﹑工作原理及其特点等方面进行了详细的描述。实践表明，本改造设计完全可满足隧道施工要求，并且具有安全可靠和人性化等优点。

关键词：四米盾构机;后配套布置双边改单边;刀盘;激光导向

中图分类号：U455.43 文献标识码：A    文章编号：2096-6903（2019）02-0118-03

1四米盾构机概述

盾构机是隧道施工的工程机械，盾构机挖掘隧道过程中通过刀盘不断的切削大量的渣土堆积在盾构机土仓内，利用土仓内的压力将渣土擠压到旋转的螺旋机叶片内，使得渣土能顺利的排出并落料到皮带机上，最后通过皮带机将渣土装进渣土车运输出隧道。盾构机在掘进过程中所需要的所有动力单元和液压系统和辅助系统单元都是布置在盾构机的后配套台车上的，做为盾构机的供给载体，后配套的空间就凸显的很重要。双梁是运输管片的行走小车和起升电动葫芦的载体，起升电动葫芦将管片吊起后通过挂于双梁上的行走小车将管片运输到拼装机下方得以完成管片拼装。激光导向系统可实现盾构机准确定位，避免方向测量失误引起方向控制偏差。如图1所示。

2四米盾构机主要改造项的组成及特点

2.1刀盘改造

（1）刀盘内圈板由锥形圈改为平行形圈，并取消原有粒径限制棒，以增大通过粒径尺寸;（2）刀盘外圈增加4把周边保护刀和4把外周先行刀，对刀盘外圈进行改造;（3）新制刮刀刀座，正面刮刀布置40把，边缘刮刀布置12把，刮刀和先行刀刀高降低15 mm，正面强化先行刀布置32把，外周强化先行刀布置8把;（4）周边保护刀8把，背后保护刀4把，仿形刀2把，中心鱼尾刀1把，辐条注入口保护刀2把;（5）刀盘耐磨堆焊及耐磨板重新布置，如图2所示。

2.2后配套布置双边改单边

（1）后配套台车由原8节双边布置台车改为现16节单边布置台车，右侧布置部件，左侧作为行走安全通道;（2）液压、电气为适应单边台车布置做相应更改;（3）台车双边改造单边原因：1）因双边台车布置不符合GB/T 34650-2017《全断面隧道掘进机盾构机安全要求》（2018年5月1日实施）标准，国家安全要求在掘进过程中需有施工人员安全通道;2）因双边布置台车空间狭小不具备导向通视条件，导致盾构导向系统无法安装，掘进时不能进行实时导向测量，容易造成盾构隧道实际轴线与设计轴线偏差过大;3）单边布置台车只有一侧安装设备另一侧为人员安全施工通道，现有台车数量及结构形式无法满足单边布置台车使用要求，所以需重新制作和增加台车数量，如图3所示。

2.3导向系统升级改造

（1）盾构机导向系统采用RMS-D（精度2″）激光导向系统，可实现盾构机准确定位，避免方向测量失误引起方向控制偏差。激光导向系统测量值及时显示在操作室内，盾构机操作人员可即时根据屏幕显示调整姿态，避免偏差积累。

该导向系统激光靶设置在中盾上，倾斜仪安装在前盾右侧，全站仪和后视棱镜均设置在隧道管片上，位置合理，满足施工需要。导向系统截面显示正确，并且可以准确读取铰接缸行程。

根据已完成隧道贯通测量成果及环片测量成果显示，导向系统运行正常，能够正确指导设备施工。

（2）导向系统由棱镜、工控机和全站仪组成。这个系统可以计算和设计出隧道轴线、盾构机姿态及管片拼环位置，如盾构机位置、方位偏差等重要的掘进数据将在工控机上显示。数据将传送到数据显示及记录系统，并可在地面监控室的系统监视器上显示。

（3）导向系统的特点：1）使用高精度的测量仪器;2）操作性良好的界面;3）用和人工相同的两点法来测量、在短时间内高精度的进行位置计算;4）在看不到目标时，自动检测其他的目标，进行尽可能的测量;5）通过各种设定，可以在施工现场发挥最佳状态;6）可以在盾构操作室里进行现场操作，实时把握盾构的姿态;7）可以显示盾构掘进的蛇行线路;8）将所有测量结果用图表显示，一眼就可以把握变化状态。

2.4其它主要部件维修改造

（1）螺旋机驱动密封和铜套磨损严重，需要更换驱动密封和铜套，与驱动密封接触的端盖和筒体由于长时间转动磨损严重，对其磨出的沟槽进行修复;

（2）主驱动密封更换，主驱动轴承更换，中心回转接头磨损部位修复及密封更换;

（3）刀盘中心轴磨损修复，如图4所示。

3四米盾构机适应性改造特点

（1）针对目标地层特点，将刀盘改造为开口率更大并配备了重型刮刀和先行刀，同时加强了刀盘应土面的耐磨堆焊和刀盘外圈的耐磨板布置，增强刀盘的结构强度和增大其通过粒径，以适应多卵石地层;（2）通过专业厂家对激光导向系统进行升级改造，可实现盾构机准确定位，避免方向测量失误引起方向控制偏差;（3）台车布置由双边改为单边，解决了导向通视和人员安全施工通道等关键问题，使盾构机掘进施工更加精准更加安全。

4结语

综上所述，通过读四米盾构机的主要项目进行了针对性和适应性的改造后，使盾构机掘进施工更加精准更加安全，为施工设备和施工工期进度提供了有力保障。

收稿日期：2019-05-12

作者简介：孙相志（1983—），男，河北秦皇岛人，本科，机械工程师，研究方向：机械工程及隧道掘进设备。

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