淺談敞開式TBM快速拆卸技術(shù)

劉順濤

中國(guó)鐵建重工集團(tuán)股份有限公司，湖南長(zhǎng)沙，410100

0 引言

21世紀(jì)是軌道交通、地下工程大發(fā)展的時(shí)代，“十三五”期間鐵路建設(shè)新線2.3萬公里，在“兩會(huì)”的工作報(bào)告，提出了建設(shè)交通強(qiáng)國(guó)的目標(biāo)，“十四五”期間將在戰(zhàn)略骨干通道、高速鐵路、普速鐵路、城市群和都市圈軌道交通、高速公路、港航設(shè)施、現(xiàn)代化機(jī)場(chǎng)、綜合交通和物流樞紐方面持續(xù)加大投資，預(yù)計(jì)掘進(jìn)機(jī)產(chǎn)業(yè)還將繼續(xù)保持快速的增長(zhǎng)。

隨著掘進(jìn)機(jī)大直徑、超大直徑、TBM、異型盾構(gòu)的需求逐年遞增，為了保持足夠的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)周期提出更高的發(fā)展要求，為了及時(shí)滿足市場(chǎng)和客戶需求，壓縮生產(chǎn)周期、區(qū)域化組裝、快速物流運(yùn)輸也需同步規(guī)劃實(shí)施。

1 概述

1.1 設(shè)備拆卸工作概況

敞開式TBM拆卸工作包含：主機(jī)系統(tǒng)、后配套系統(tǒng)、二次通風(fēng)系統(tǒng)、 除塵系統(tǒng)、皮帶機(jī)系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、液壓流體系統(tǒng)等拆卸。其中主機(jī)系統(tǒng)包括：刀盤、主驅(qū)動(dòng)、護(hù)盾（底護(hù)盾、側(cè)護(hù)盾、搭接護(hù)盾、頂護(hù)盾）、主梁一二、鞍架、撐靴、后支撐；后配套系統(tǒng)包括連接橋、噴混橋、后配套臺(tái)車；電氣系統(tǒng)包含電纜、控制箱、控制室、配電柜、變頻柜、變壓器；液壓流體系統(tǒng)包含液壓流體管閥、液壓泵站、油缸等[1]。

1.2 設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)

該設(shè)備為中國(guó)鐵建重工集團(tuán)生產(chǎn)的敞開式TBM，主要技術(shù)參數(shù)：總長(zhǎng)/主機(jī)200/23.8m、總重/主機(jī)1300/600t、開挖直徑7030mm、刀盤驅(qū)動(dòng)功率2800kW、最重/寬部件主驅(qū)動(dòng)（不含電機(jī)）/125t/6.0×5.4×2.1m、最大吊裝部件上下分塊刀盤128t。

1.3 設(shè)備拆卸前準(zhǔn)備

拆卸前，要確保設(shè)備處于斷電狀態(tài)，即將20kV的高壓線及所有外接電源線斷電卸載；拆卸前，必須對(duì)高壓管路、蓄能器等存在壓力的零部件進(jìn)行提前泄壓；拆卸前，必須對(duì)要拆卸后存在安全隱患的零部件提前進(jìn)行支撐固定；拆卸前，必須對(duì)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零部件進(jìn)行固定；拆卸前，作業(yè)人員必須遵守公司的安全操作規(guī)程，戴安全帽，穿工作服、勞保鞋，登高作業(yè)時(shí)系安全帶；拆卸前，各運(yùn)動(dòng)部件必須恢復(fù)至初始位置；拆卸前，必須確保起吊設(shè)備正?？煽窟\(yùn)行，拆卸過程中須確認(rèn)吊點(diǎn)承載能力是否達(dá)到承載要求[2]。

2 設(shè)備拆機(jī)工序流程

敞開式TBM正常拆機(jī)工序流程從后至前，先后配套再主機(jī)，如圖1所示：

敞開式TBM快速拆卸工序流程從前至后，先主機(jī)再后配套，如圖2所示，優(yōu)先發(fā)運(yùn)主驅(qū)動(dòng)、主梁二超重件，壓縮發(fā)運(yùn)周期7天以上。

3 設(shè)備快速拆卸

3.1 刀盤拆卸

刀盤拆卸采用整體吊裝方式，使用150+100T以上行車整體翻身后放平，拆卸刀盤與主驅(qū)動(dòng)之間的連接雙頭螺柱（包括螺母、保護(hù)套），拆卸刀盤上邊塊與下邊塊之間的連接螺栓。

3.2 護(hù)盾拆卸

首先拆卸接渣斗及主機(jī)皮帶機(jī)，然后使用50+50T以上行車、整體吊裝拆卸左右搭接護(hù)盾和頂護(hù)盾，最后依次吊裝拆卸左側(cè)護(hù)盾、右側(cè)護(hù)盾，保留底護(hù)盾，待主驅(qū)動(dòng)拆卸后吊出。

3.3 主驅(qū)動(dòng)拆卸

敞開式TBM快速拆卸的關(guān)鍵在于打破改進(jìn)常規(guī)拆卸工序流程，從前至后、優(yōu)先拆卸主機(jī)系統(tǒng)，確保主驅(qū)動(dòng)、主梁二超重件盡快物流運(yùn)輸，壓縮整機(jī)運(yùn)輸周期，確?？蛻艄さ匦枨蟆?/p>

主驅(qū)動(dòng)與底護(hù)盾通過法蘭面螺栓連接，主梁一與主驅(qū)動(dòng)通過法蘭面螺栓連接，但結(jié)合面有臺(tái)階，導(dǎo)致主驅(qū)動(dòng)無法正常吊裝拆出，按常規(guī)拆卸流程只能從后至前，從后配套至主機(jī)系統(tǒng)依次拆卸。如圖3所示，通過大膽設(shè)想、科學(xué)計(jì)算、精心組織，首先將底護(hù)盾與盾體支撐焊接連為一體、主梁二下增設(shè)2組臺(tái)車支撐加固（原有1組臺(tái)車支撐），然后盾體支撐左右側(cè)邊鋼板上焊接矩形鋼管（導(dǎo)向作用）并于前側(cè)四周涂抹黃油脂減小摩擦阻力、底護(hù)盾后鋼板上焊接3組筋板作為受力支撐，最后使用150T行車單鉤起吊主驅(qū)動(dòng)（140T）和底護(hù)盾（16T）合計(jì)重量70%-80%（受力110-125T之間），并使用3組50T千斤頂同步將主驅(qū)動(dòng)順著掘進(jìn)機(jī)方向頂出200mm以上，完成后即可拆卸底護(hù)盾。

3.4 主梁一二和后支撐拆卸

首先將鋼拱架安裝器、錨桿鉆機(jī)及其他附屬結(jié)構(gòu)分別采用吊點(diǎn)逐一拆除，再將推進(jìn)油缸、左右撐靴分別采用吊點(diǎn)拆除，然后采用兩臺(tái)100T以上行車及鋼絲繩依次拆卸（主梁二拆卸前，先將后支撐和連接橋做好臨時(shí)加固），最后拆卸后支撐放平至地面。

3.5 連接橋、噴混橋拆卸

連接橋、噴混橋的拆卸遵循從前到后，先附屬部件后主要部件的原則進(jìn)行。拆卸流程：拆除風(fēng)水電連接—拆除混凝土設(shè)備—拆除操作室—拆除工作平臺(tái)—安裝臨時(shí)支撐—拆除連接橋/噴混橋—拆除臨時(shí)支撐[3]。

3.6 后配套拆卸

拆除后配套時(shí)，先拆除各節(jié)后配套間的連接銷，再用兩臺(tái)25T以上行車采用吊點(diǎn)拆卸放至地面，拆卸完成后再開始下一節(jié)的拆卸。后配套臺(tái)車的拆卸采用先局部設(shè)備，后整體結(jié)構(gòu)件，由上至下，拆卸原則是盡量保持構(gòu)件完整。拆卸過程中臺(tái)車錯(cuò)開擺放、方便解體打包，并將小的結(jié)構(gòu)件集中裝到專用木箱內(nèi)，做好裝箱清單。

4 電氣系統(tǒng)拆卸

電氣系統(tǒng)主要包括：主機(jī)控制系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、鉆機(jī)電氣系統(tǒng)、噴混凝土電氣系統(tǒng)、后配套獨(dú)立設(shè)備動(dòng)力系統(tǒng)。拆卸采用按系統(tǒng)拆除，主要是電纜及電柜的拆卸，拆除過程中做好標(biāo)記。

電氣設(shè)備的拆卸工作按設(shè)備屬性可分為：電纜的拆卸、電器元件的拆卸、電器設(shè)備的拆卸。所有電纜必須在電纜終端拆解，不得采用機(jī)械切割等破壞性方式拆解。電氣線路拆裝要求有專業(yè)電工現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)，確保接線柱及接頭的完好，并對(duì)電纜接頭進(jìn)行包裹和防潮處理。拆除電纜應(yīng)遵循方便二次接線的原則，方便拆機(jī)及拆機(jī)后的再裝機(jī)。所有的電纜不得承受對(duì)其造成損害，影響使用的擠壓、拉力。拆卸的電纜應(yīng)布置在電纜橋架內(nèi)，以免在運(yùn)輸過程中對(duì)電纜造成磨損、擦傷及破損[4]。

待接入電器設(shè)備的電纜和電器元件拆除后，再將整體電器設(shè)備拆除，拆除前電器柜內(nèi)放適量的干燥劑、柜門鎖好，電器設(shè)備及其防護(hù)裝置必須固定牢固，做好標(biāo)記，高度、左右寬度必須符合運(yùn)輸要求，防止拆機(jī)、運(yùn)輸和再裝機(jī)過程中損壞。

5 液壓流體系統(tǒng)拆卸

液壓系統(tǒng)包括主機(jī)液壓及潤(rùn)滑系統(tǒng)、鉆機(jī)液壓系統(tǒng)、噴混凝土液壓系統(tǒng)，拆卸主要是管路、閥、泵站的拆除。根據(jù)拆卸流程需求，后配套臺(tái)車上的液壓系統(tǒng)首先進(jìn)行拆除。液壓系統(tǒng)拆卸前，盡量將油缸全部收回，以便液壓油可返回至油箱。然后開始按照不同油路逐個(gè)拆除油管及控制閥，并進(jìn)行標(biāo)識(shí)。氣、水系統(tǒng)拆卸在后配套拆卸時(shí)逐節(jié)進(jìn)行拆卸。

在TBM管路系統(tǒng)中，為了保證系統(tǒng)中各元件的完整性、各元件的功能性及各元件的可重復(fù)使用，故在管路系統(tǒng)的拆卸中要進(jìn)行合理的拆卸及適當(dāng)?shù)奶幚?。具體拆卸及處理方法如下：

5.1 泵站拆卸及處理

①拆卸方法：在TBM設(shè)計(jì)中，液壓泵站、潤(rùn)滑泵站和供水水泵站均為箱體、泵站和主閥站集成為一體的方式進(jìn)行布置。在拆卸時(shí)，只需要將其與外部執(zhí)行機(jī)構(gòu)的連接軟管斷開，將箱體、泵站和主閥站進(jìn)行整體拆卸。②處理方法：在泵站拆卸完后，為了保證其長(zhǎng)時(shí)間存放不被銹蝕及系統(tǒng)內(nèi)部不被污染。故采取以下處理措施：將箱體內(nèi)部的油液及水全部取出并清理干凈；外部清理干凈，進(jìn)行防銹處理（水箱內(nèi)部需將水垢刮干凈，并做防銹處理）；對(duì)電機(jī)和泵外表進(jìn)行清理，并做防銹處理，并對(duì)電機(jī)進(jìn)行注脂；對(duì)泵站內(nèi)的閥塊及管路進(jìn)行清理，并做防銹處理；在斷開泵站與外部執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接管后，用堵頭將泵站上各出油口進(jìn)行封堵。

5.2 管路及閥塊的拆卸及處理

①管路拆卸：在各系統(tǒng)中，管路的拆卸要將執(zhí)行機(jī)構(gòu)逐個(gè)拆卸，所有需要斷開的液壓管路連接處的兩端均掛上相應(yīng)的拆機(jī)標(biāo)牌，拆機(jī)標(biāo)牌應(yīng)掛在容易找到的地方，且標(biāo)識(shí)牌掛牢靠避免運(yùn)輸過程中脫落。流體管路除拖車與拖車之間完全是一對(duì)一直線連接的管路外，其他拆開的管路兩端也應(yīng)掛上標(biāo)識(shí)牌，尤其是管路有交叉的地方。②閥塊拆卸：在各系統(tǒng)中，除了安裝在閥站內(nèi)不用拆卸的閥塊。對(duì)于處于執(zhí)行機(jī)構(gòu)附近的控制閥，在管路拆除后要及時(shí)用堵頭將閥塊上的各出油口封堵，并進(jìn)行標(biāo)記。③管路及閥塊處理方法：在管路斷開后，流體管路斷開后，先將管路內(nèi)部的水排盡，并用壓縮空氣吹干，然后再用塑料袋封堵扎緊，防止雜物進(jìn)入管道，影響系統(tǒng)功能；液壓管路、油脂管路斷開后必須及時(shí)用堵頭或者封板等將油口封堵完好，防止管路內(nèi)部被污染；在閥塊拆卸以后，先對(duì)外表進(jìn)行清理，再用堵頭將各油口封好，最后對(duì)外表進(jìn)行防銹處理[5]。

6 排水防凍

冬季時(shí)節(jié)，若設(shè)備存放地區(qū)氣溫低于5攝氏度，調(diào)試時(shí)內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)按要求加注防凍液原液，外循環(huán)系統(tǒng)同時(shí)加注防凍液和水進(jìn)行調(diào)試，水與防凍液的加注比例為 1:1。存放之前按照工藝文件要求，對(duì)主驅(qū)動(dòng)減速機(jī)、電機(jī)、齒輪油冷卻器系統(tǒng)、變頻柜、配電柜、變壓器、空壓機(jī)、內(nèi)循環(huán)水泵站及其他水冷部件進(jìn)行排水作業(yè)。班組按盾構(gòu)機(jī)排水點(diǎn)檢表要求進(jìn)行自檢和確認(rèn)，質(zhì)量部按要求進(jìn)行專檢和記錄。

7 包裝

7.1 機(jī)械部件

無精密配合要求的外露機(jī)加面采取相應(yīng)防腐處理后，應(yīng)采用復(fù)合防銹拉伸膜和透明膠帶的方式進(jìn)行包裝；有精密配合要求或防碰撞要求的機(jī)加面采取相應(yīng)防腐處理后，應(yīng)采用復(fù)合氣相防銹保護(hù)膜和纏繞膜進(jìn)行包裹，打包帶或透明膠帶進(jìn)行捆扎固定；涂層防銹能力弱的零件，如銷軸、發(fā)黑螺栓、調(diào)運(yùn)系統(tǒng)齒條，如不拆機(jī)則不做特別包裝處理，如拆機(jī)應(yīng)采用復(fù)合氣相防銹保護(hù)膜和拉伸膜進(jìn)行包裹后裝箱；無配合要求的軸孔，如拖車間拉桿軸孔、外露螺紋孔，防腐處理即可，不做特別包裝處理；刀盤、盾體、主驅(qū)動(dòng)、托梁、拼裝機(jī)、螺旋機(jī)，應(yīng)整體遮蓋防雨布，并用防護(hù)網(wǎng)收攏后打包帶捆扎。

7.2 電氣部件

拆卸的小電氣元件干燥處理后，應(yīng)用自封袋進(jìn)行密封包裝或采用原廠包裝后入箱發(fā)運(yùn)，如傳感器、攝像頭、接近開關(guān)、行程開關(guān)等；端子盒、操作箱、照明燈具等電氣件干燥處理后，應(yīng)用復(fù)合防銹拉伸膜、防雨布包裹防護(hù)，隨車或按就近原則捆扎在拖車框架內(nèi)發(fā)運(yùn)。如無合適捆扎空間，則入箱發(fā)運(yùn)；拆卸裝箱的電機(jī)，應(yīng)將電機(jī)用打包帶捆扎固定在木箱底部托盤上，再在電機(jī)四周采取物理限位措施，防止電機(jī)發(fā)貨時(shí)與木箱相對(duì)震動(dòng)；導(dǎo)向系統(tǒng)（激光靶、電臺(tái)、全站儀等）和遙控器等需打包裝箱發(fā)運(yùn)；電控柜、變頻柜、變壓器、控制室等中大型箱體電纜拆除后，應(yīng)用專用堵頭進(jìn)行封堵，內(nèi)部放置干燥劑，鎖門后采用防雨布和打包帶捆扎包裝發(fā)運(yùn)；斷開的普通電纜接頭，應(yīng)用纏繞膜包裹嚴(yán)實(shí)后膠帶束緊封口；高壓電纜接頭應(yīng)用纏繞膜包裹嚴(yán)實(shí)后，再用氣相防銹保護(hù)膜和防雨布包裹；上卷盤的電纜，應(yīng)用扎帶兩兩相連后用纏繞膜包裹接頭，盤卷完成后整體用防雨布罩蓋卷盤，捆扎牢靠；易損電氣件，如裸露的傳感器、行程開關(guān)、感應(yīng)開關(guān)等，應(yīng)用復(fù)合氣相保護(hù)膜纏繞包裹。

7.3 液壓流體部件

管路拆解前，應(yīng)先在兩端制作成對(duì)標(biāo)識(shí)牌，再用專用堵頭封堵拆卸口兩端；馬達(dá)、泵、減速機(jī)、空壓機(jī)、壓力表、溫度表、液壓油箱頂部呼吸器、球閥、濾清器、壓力表、流量計(jì)、黑貓泵、壓力容器元件等應(yīng)采用防雨布包裹，開口朝下；油缸活塞桿先縮回到位后將桿頭部分，應(yīng)使用防雨布包裹。

8 結(jié)語

敞開式TBM快速拆卸技術(shù)，解決了客戶工地需求緊急，優(yōu)先發(fā)運(yùn)主驅(qū)動(dòng)、主梁二等超重件實(shí)際問題，可壓縮整機(jī)發(fā)運(yùn)周期7天以上，也可推廣應(yīng)用于敞開式TBM整機(jī)架立狀態(tài)下主驅(qū)動(dòng)拆出后檢修。

在敞開式TBM拆卸時(shí)，多為大件吊裝、登高臨邊等重大安全隱患作業(yè)，必須加強(qiáng)排查安全隱患和安全防護(hù)工作，在拆機(jī)前做好詳細(xì)的拆卸和運(yùn)輸計(jì)劃，防止計(jì)劃不周密導(dǎo)致拆卸周期較長(zhǎng)，耗費(fèi)大量的人力和物力。拆卸過程中，在不發(fā)生沖突的前提下，可以根據(jù)客戶需求和現(xiàn)場(chǎng)條件靈活調(diào)整，多時(shí)段、多工種、多部件穿插進(jìn)行，提高拆卸作業(yè)速度，壓縮拆機(jī)發(fā)運(yùn)周期。