TBM主轴承密封耐磨钢带现场更换技术

程迁政

中铁隧道股份有限公司 河南郑州 450000

1 项目简介

大理至瑞丽铁路位于云南省西部地区，线路全长330.103km，其中保山至瑞丽段长196.443km。

全隧采用“贯通平导+1座斜井+2座竖井”的辅助坑道设置方案，其中：斜井长3850m，1#竖井深764m，2#竖井深640m。

高黎贡山隧道采用TBM与钻爆法相结合施工方法，正洞和平导分别采用9.03米和6.36米的敞开式TBM施工。正洞TBM掘进段长度12370m，平导TBM掘进长度10180m。

2 TBM简介

全断面隧道掘进机TBM，实现掘进、支护、出渣等施工工序一体并行连续作业，是机、电、液、光、气等系统集成的工厂化流水线隧道施工装备，具有掘进速度快、利于环保、综合效益高等优点，可实现传统钻爆法难以实现的复杂地理地貌深埋长隧洞的施工，在中国铁道、水电、交通、矿山、市政等隧洞工程中应用正在迅猛增长。

本项目正洞掘进使用的TBM是由中铁工程装备集团有限公司2017年生产制造的当时国内最大直径“彩云号”TBM，该TBM掘进直径9.03米，由刀盘、主机、后配拖车等组成，全长约230米，重量1900吨，本次主轴承耐磨钢带更换为该9.03米TBM；

3 TBM主轴承密封耐磨钢带现场更换实施方案及过程

本次更换过程为拆除内密封——拆耐磨跑道——新耐磨跑道焊接成环——安装耐磨跑道——安装内密封。工作质量把控重点是：一耐磨跑道相关部位打磨，包括跑道焊接处，跑道油脂孔处；二是密封安装是否到位，包括密封是否外翻，位置是否到位，确保出油口出油顺畅。主要难点是耐磨跑道热装过程，耐磨跑道热套支撑环上时，需在8个点5s内同时推入，如出现推入不到位，更换的钢带将报废，需注意的是耐磨跑道热套时间长，每次热套过程约7-8小时，更换期间主驱动箱直接暴露于外界，如多次更换将极大增加驱动箱被污染风险[1]。

3.1 拆除内密封与耐磨跑道

依次取下迷宫环（746kg，内六角螺栓M16x90-10.9/M16x60-10.9）、密封压环（466kg，内六角螺栓M16x45-10.9），拆除主驱动三道密封与隔环后（吊装孔M8），将环件贴近刀盘位置固定放置。

借助M16顶丝孔拆除内密封支撑环（1060kg）并固定，将驱动箱上“O”形密封拆除后，将内密封区域进行封堵保护。

割除支撑环上原耐磨钢带，操作注意切勿划伤支撑环表面，拆除后将旧钢带运出刀仓，并清理支撑环表面。

3.2 耐磨跑道焊接成环

将新制作的耐磨钢带运进主驱动区域，开始拼焊成环作业。

耐磨钢带在焊接前复核：①一长度尺寸满足设计要求；②钢带两端部，两侧边已打磨；③使用角尺复核端部是否为与侧边垂直的直线；④钢带表面干净，无油脂、胶带等异物。

将耐磨钢带固定在焊接工装上，装夹时一定要保证耐磨带两接头对齐，耐磨钢带对接处不留间隙，在焊缝两端放上引弧板，使用氩弧焊进行焊接（焊接时注意：必须提前试焊，按照焊接工艺规程将电流调整到合适的大小）。

焊接完成后将焊缝正反面打磨光洁，不得有毛刺。

3.3 安装耐磨跑道

将15个M16×300杆连接到内密封支撑环上，安装支撑垫片，然后将焊好的耐磨跑道套在内密封支撑环止口处。提前在支撑环上标记各油孔位置。安装耐磨跑道之前，在内密封支撑环表面均匀涂抹一层586胶水。现场使用6个烤枪进行加热，加热10分钟、温度到100℃时，温度不再继续上升，现场开始试装。8个人均匀布开，使用绝热手套，同部、快速地将耐磨带套进内密封支撑环。完成后观察一周确保耐磨带已安装到内密封支撑环止口处。等待耐磨带自然冷却，过程约3-4个小时。将耐磨钢带外侧与支撑环焊接到一起。按照图纸，参照划线位置，使用等离子切割机在耐磨钢带对应位置打油脂孔，并使用直柄磨机打磨周边毛刺，通过吹气、注油脂的方法将铁屑清理干净。由于空间限制，等离子切割机只能在主驱动密封顶部部位打孔，故打孔时需将打孔位置转动至顶部。清理内密封跑道表面杂质[2]。

3.4 安装内密封

①安装机头架上4道O型密封条，使用M16丝杆将内密封支撑环安装到机头架上，在内密封支撑环与机头架配合端面涂抹平面密封胶乐泰586。②清理密封和隔环。使用干净的碎布擦拭密封，不得使用柴油、清洗剂或其他有刺激性作用的清洁剂。使用柴油及碎布将隔环清洗干净。③清洗内密封安装腔，将干净齿轮油涂抹在内密封跑道上，安装内密封隔环3，安装时缓送轻放，避免隔环擦伤内密封安装腔。④安装新密封，将新密封由接渣斗处套入，注意溜渣斗与刀仓耐磨板之间隙，需避免损伤密封。套入后，使用尼龙棒先将密封圆周方向的6个位置（均布），塞入内密封腔内（深度不易太深），然后使用“赶动”的方法逐步将密封其他部分塞进密封腔内。密封塞入完全后观察密封是否翻转[3]。⑤按照与第2步同样的方法分别安装内密封隔环2、内密封隔环1。⑥按照与第3步同样的方法安装第二道密封。⑦调试齿轮油流出是否正常，同时将耐磨带打孔时残渣冲洗干净。⑧按照与第3步同样的方法安装第一道密封。⑨安装内密封压环，连接螺栓涂抹螺纹紧固胶，螺栓打扭矩295Nm。⑩通过多点泵注入油脂，检查油脂流出是否正常。

4 结语

本次主轴承密封耐磨钢带更换，在现场工作环境差，工人技术能力不足的情况下，较好、较快的完成了更换工作。这次更换工作不仅使人员技术专业能力得到了提升，也锻炼了与各部门的协调、配合能力。总体上达到了预期要求。

本次TBM主轴承耐磨钢带现场热装法更换为同类TBM首次使用，以前TBM现场钢带更换采用冷装法，本次现场TBM耐磨钢带更换其它类似项目提供参考。