印度德里CC―05项目盾构技术改造

【摘要】本文对用于印度CC-05地铁工程项目的两台三菱盾构的技术改造进行了全面的总结，作为公司技术改造能力的积累和提升提供相关的经验。

【关键词】印度地铁；三菱盾构；技术改造

1工程概况

1.1印度德里CC-05项目的简介

2012年6月上海地铁盾构设备工程有限公司向上海城建国际工程有限公司销售两台三菱铰接盾构用于印度德里CC-05地铁工程项目。根据该工程项目的特点，我司成立专题组拟定方案对盾构实施针对性的技术改造。

2盾构机改造方案设计

2.1盾构总体改造方案简介

图1 印度项目改造盾构结构图

对原盾构的各个主要系统和后配套设施进行改造以满足印度地铁项目施工的要求，包括螺旋机出土形式、注浆形式和增设泡沫压住系统和气体探测系统等。

2.2盾构主要部件和系统改造分析及设计

2.2.1刀盘系统

⑴原刀盘盘体保留，刀盘盘体外圈贴35mm厚的一圈环板，新刀盘盘体直径要求为6400mm，公差要求（0，+10）mm。

⑵超挖刀整体外移，重新安装完成后满足超挖直径6610mm。

⑶贝壳刀分布圆微调，并增加26把，最外沿的贝壳刀开挖半径要求较盾壳大5mm。

⑷周边刀垫高；移动部分标准刀；中心刀形式不变，堆焊硬质合金，增加其耐磨性。

⑸刀盘盘体外缘搅拌棒调整缩短，搅拌棒与螺杆及叶片平行距保持75mm以上。

⑹原刀盘只有一档低速度，按原设计图纸增加一档高速。

⑺刀盘土仓内增加左上和左下两个土压传感器。

2.2.2螺旋机系统

⑴螺旋机出土方式由轴向出土方式改为径向出土方式，螺旋机安装角度维持22°不变，由于结构形式变化，螺旋机出土口位置有所降低，为调高出土位置，加长筒体及螺杆，螺杆伸入开挖仓300mm。

⑵出土口挡板需调整高度，侧面挡板原高度450mm，调整为400mm，底部挡板需重新折弯。螺旋机筒体上闸门千斤顶固定支座与筒体一起制作。

⑶原螺旋机拉杆保留，其结构、安装角度及尺寸相对盾构前端均不做变动。原螺旋机筒体，除切口环部筒体保留，其余部分新制；新筒体与切口环部筒体相连法兰同1-4#机，与驱动装置相连法兰同5-8#机。径向出土口位置相对驱动装置位置同5-8#机，其余开孔同1-4#机，开孔上设备由原盾构拆装，新制筒体中间位置增加一个传感器安装位置。

螺旋机改造前后的结构对比如下图所示：

图2原三菱盾构螺旋机安装图

图3改造后螺旋机安装图

2.2.3本体部分

支承环重新制作，支承环支承架采用原设备部件，支承环支承架安装位置相对铰接密封后移105mm。

2.2.4千斤顶系统

⑵千斤顶4个区域测长计全部更换，重新制作4个拉绳支架。新测长计不带变送器，无法测得千斤顶速度，对相应线路进行修改，修改程序部分通过计算得到速度数据。

2.2.5拼装机系统

拼装机拼装架向下接长100mm；拼装机沿盾构纵向方向相对铰接密封位置后移105mm，其他结构不变。为避免拼装机受冲击而引起拼装架联接螺栓松动后被剪断，在螺栓间距正中设置骑码，每边两个，采用双边角焊缝，焊缝高度不小于10mm。

2.2.6 铰接系统

根据重新加工的铰接前段和后段重新制作铰接密封及密封压板。

2.2.7 盾尾油脂系统

⑴盾尾油脂泵换新，原管路保留。

⑵由原总管新增6个油脂分路，位置与原注油脂点相邻。每个分路能通过电动球阀单独关闭及开启，电动球阀带有发讯功能，能提示关闭、开启状态，增加6个电动阀。

⑶在平台张出台旁增加一个控制箱，控制室增加操作盒，可以做前后道切换。平台控制箱和控制室操作盒连接选用2*1.5mm平方电缆。

⑷盾尾重新制作，盾尾密封最后一道改用钢板刷。

2.2.8单双梁系统

原电缆拖拎装置采用钢丝绳拖拎样式重新布置。双梁部分左右两个电动葫芦使用右边一路拖拎电缆，通过跨接线连接左边电动葫芦。

2.2.9皮带机

因出土口位置调整，皮带机及其支架需加长约1250mm，其安装倾角不变，支架加长端部与筒体两侧增加两套花兰螺杆及连接接头，通过花兰螺杆支架与螺旋机筒体进行固定。

2.2.10同步注浆系统

⑶中心平台2路清洗回路分别增加一个气动球阀；中心平台4个B液分路分别增加一个电动球阀。

⑷动力电由原来SCHWING注浆系统动力柜提供，SCHWING注浆控制系统修改部分线路及PLC程序后继续使用。触摸屏程序增加B液控制。变频器频率控制由注浆主PLC的D/A模块引出控制线，平台注浆控制柜内部接线调整。

⑸同步注浆系统注浆点设4个位置，与原盾构设备布置位置相同。采取左右分组，上下切换方式控制。

⑹每个注浆点的注浆包管内设两根1.5英寸硬管，其中一根为备用，每根硬管后部配手动球阀，安装位置在盾壳尾部的检修盖板处。

⑺混浆器安装在中心平台上。

2.2.11泡沫系统

⑴泡沫系统为新增系统，分为泡沫原液箱、泡沫A站、泡沫B站站及泡沫枪。

⑵盾构头部泡沫加注点为原刀盘注水点，共4个。盾构头部内泡沫管接原注水管总管，注水管加装手动三通球阀相连并实现相互切换。

⑶泡沫系统用压力水由5#车架原冷却水水箱分隔成的泡沫水箱提供，并单独配置水泵。

⑷泡沫控制系统与盾构机控制系统连接两路数据，通过读取盾构机状态参数来实现泡沫流量控制。

2.2.12车架部分

⑴2#车架左侧原螺旋机电机更换90KW电机，更换空气开关、接触器和热继电器，参数与功率相匹配。

⑵5#车架右侧增加螺杆式空压机一套。

⑶4#车架左侧7立方米水箱需要分隔改造，分成两个3.5m3分别用作为污水及清水箱，水管管路需新增布置。5#车架右侧原水箱分割成刀盘马达冷却水箱、土砂密封冷却水箱及泡沫水箱，中间用隔板隔开。水箱分隔时，两个隔板的间距需大于50mm，两块隔板顶部与水箱顶部的距离也须大于50mm。

⑷根据液压原理图新增空气管、水管及B液管。

⑸新增水喷雾装置安装于5#车架尾部。

⑹新增二次通风装置。5#车架上方左侧放置两个风机增加两根4芯动力电缆。

2.2.13高压部分

在5#车架右侧增加高压电缆卷盘，提供电缆卷盘电源3相220V，高压卷盘由3种控制方式，主动跟随盾构机前进转动、被动拖动、停止控制。

2.2.14气体探测

气体探测系统为独立工作的设备，用以检测周围空气易燃易爆气体的情况。控制室安装一个控制及显示仪表。检测传感器安装在螺旋机出土口和皮带机尾部出泥口。

2.2.15盾构监控系统

监控系统与PLC连接监控盾构姿态，监控显示器放置在控制室内，摄像头分别安装在螺旋机出泥口、拼装区域、注浆箱上方、车架尾部区域。

3盾构改造实施难点

本项目盾构改造工期非常紧张，改造工作实施中经常遇到图纸等技术资料不全，需现场实地测量排版，然后定制，诸多问题事先无法预计，改造后盾构后配套布置如下图4。

图4车架总装布置图

相关问题总结如下：

⑴由于原盾构改造增加了系统和相应的管系，软管及管接头都需要实地的测量和统计。三菱盾构的接头是外锥内螺纹与内锥外螺纹。因没有相同的备件接头，为了不影响工期的进度，提前统计出所用接头的规格和数量。在无现有接头规格型号时，从专业厂家找来了资料一一查找确定。

⑵对于新电缆的规格、长度也是实地测量、计算和统计，电容柜与高压柜之间增加电缆连接，电缆出线口尺寸改小，修改其适合的电缆尺寸。由于动力柜下方线槽尺寸太小，安装电缆比较困难，经过协商，用角铁和铁板制作了尺寸足够大的线缆槽，同时在高压电缆盘处加装了一排线缆槽。

⑶大部分动力电缆都是直接接入3#车架的动力柜，平台的张出台柜则包括了连接本体部分内各个控制电箱和与车架控制电缆。拆电缆的工作主要就落在了本体、张出台和动力柜这三部分。本体部分最难的就是拆除6个刀盘电机的动力电缆，工作空间狭小，12根4*50mm平方的电缆，全靠人工处理。

⑷定位同步注浆系统和泡沫系统，只有原理图没有布置图。按要求1#车架布置两台挤压泵、三个电箱，加上原来的注浆箱，1#车架的空间十分狭小。考虑到挤压泵进出口管系的空间布置，在现场反复测量计算，完成了挤压泵和电箱定位。

⑹按照业主的要求，车架及双梁上所有的水管、空气管（硬管）需要酸洗、镀锌。由于接头螺纹上镀了一层锌，软管的接头无法与之紧固，考虑成本，由于锌的熔点是419.5°，采用高温慢慢地把螺纹上的锌层熔化。

⑺推进千斤顶布置分度圆较原盾构扩大70mm，支承环为重新设计加工，其上的千斤顶孔布置分度圆也相应扩大70mm。千斤顶推力变大，直径也变大，推进千斤顶到位后，软管无法安装。在不影响支承环强度的情况下，决定按照相应尺寸扩大千斤顶孔的直径得以解决。

4设备改造效益分析

用于本项目改造的盾构为十年前引进的三菱铰接盾构，通过针对性的技术改造，为两台旧设备增加了巨大的附加值，使之完全能够适用于印度地铁的施工要求。改造后的盾构销售给业主，老设备创造了新价值，为公司带来经济效益增添了利润。而业主若采购全新的盾构，工程工期无法得到满足，而且费用昂贵，相比之下使用改造的盾构，不仅压缩了发货的周期，而且大大节约了设备成本。本项目实现了双赢。

5结语

本项目盾构改造是在业主盾构起运期限非常紧迫的情况下所承接的，从改造方案的制定、设计到实施和两台盾构的完工验收总共5个多月，项目的成功不仅为公司创造了经济效益，也为将来同类盾构的技术改造和创新积累了宝贵的经验。