螺旋输送机是土压平衡盾构机排土和建立土压平衡的主要设备,安装于盾构掘进机前体底部和管片拼装机之间,其中线从前向后上扬一定角度。螺旋输送机土作时,伸入前体土仓内的螺旋轴和螺旋叶片在液压马达驱动下旋转,土仓内的渣土在螺旋轴、螺旋叶片的共同作用下,沿螺旋输送机机壳输送、提升至出土口处排出。
故障情况:一台土压平衡盾构机在盾构施工中,其螺旋输送机出现螺旋轴转速快、扭矩小、土压压力高故障,同时出现盾构机刀盘扭矩增大、排土口不出土故障。我们随即对上述故障进行排查,当排查至螺旋输送机前部观察孔时,发现螺旋输送机螺旋轴前部断裂,断裂位置距离螺旋轴前端约1.2m。该土压平衡盾构机螺旋输送机如图1所示。
结构和功能:
(1)结构
该螺旋输送机为中心轴螺旋杆式结构,由圆筒状机壳、中心轴式螺旋轴和螺旋叶片3部分组成,适用于输送砂土,具有较好的抵抗土压能力,目前土压平衡盾构机大都采用这种螺旋输送机。
(2)功能
该螺旋输送机具有以下3个功能:一是将刀盘切削下的渣土从有压力的密封土仓内排出;二是渣土在螺旋输送机内输送过程中形成上塞,使土仓内的压力沿螺旋输送机衰减,以保持土仓内压力的稳定;三是通过调整螺旋输送机转速改变排土量,调节土仓内渣上的压力值,使土仓内的渣土压力与掘进面的土压力保持动态平衡。
修复方法:
(1)修前准备
将螺旋输送机前部液压及电气管线断开并固定牢固后将仓门关闭,清理出维修作业空间;在螺旋轴断裂位置的机壳左、右两侧各开1个尺寸为400mm×400mm临时作业窗口;清理机壳内的泥土,直到清理至螺旋轴断裂处。
(2)初步定位
将螺旋轴往前伸出,使断裂部位露出,用临时固定钢板将2段断裂的螺旋轴点焊连接后,缩回至临时作业窗口位置,以方便焊接。
缓慢转动螺旋轴,使断裂面转至方便焊接位置后停止;用钢板垫调整螺旋叶片与机壳内径的间隙,使螺旋轴处于机壳内径中,L位置后,点焊钢板垫定位。
切除螺旋轴断裂处临时固定钢板使断轴分离,并通过螺旋轴转动及伸缩,使2段断轴的断裂面吻合。吻合后调整2段断轴的同轴度,以满足技术要求。
使用钢条在螺旋轴断裂处做3道标记,在断轴上用边长为50mm的方钢焊接3道骨架,方钢长度超出螺旋轴断口100mm即可。螺旋轴初步定位方法如图2所示。