2016 年3月24日，由北京建工土木工程有限公司、北京盾構(gòu)工程協(xié)會、裝備再制造技術(shù)國防科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室及北京奧宇可鑫裝備再制造研究院聯(lián)合研制的中國首臺再制造土壓平衡盾構(gòu)在北京地鐵16號線02標(biāo)段終端工地安全到達(dá)，意味著我國首臺再制造土壓平衡盾構(gòu)順利通過了實(shí)際工程的檢驗(yàn)，標(biāo)志著我國盾構(gòu)再制造技術(shù)已從理論研究階段步入到工程應(yīng)用階段。

　　1再制造盾構(gòu)原機(jī)

　　該臺再制造盾構(gòu)原為德國海瑞克制造的S-254型土壓平衡軟土面板刀盤盾構(gòu)。刀盤直徑6260 mm，開口率36%，裝配1把中心刀，96把刮刀，8把鏟刀，并設(shè)有4個土壤改良液體噴孔;刀盤采用液壓回轉(zhuǎn)驅(qū)動，配備8臺液壓馬達(dá)，額定扭矩4100 kNm，脫困扭矩5200 kNm;推進(jìn)系統(tǒng)由 30臺推進(jìn)油缸組成，最大推力29700 kN;鉸接密封承壓力為3 bar，全機(jī)總功率為1011 kW。在進(jìn)行再制造前，該臺盾構(gòu)累計(jì)掘進(jìn)里程已達(dá) 11.900 km，已達(dá)到盾構(gòu)整機(jī)設(shè)計(jì)使用壽命，按照規(guī)定，可以進(jìn)行報廢處理。

　　2再制造過程

　　再制造企業(yè)對該臺盾構(gòu)的液壓系統(tǒng)、刀盤、主驅(qū)動系統(tǒng)、推進(jìn)油缸系統(tǒng)進(jìn)行了檢修及技術(shù)再制造。

　　液壓系統(tǒng)再制造：盾構(gòu)機(jī)液壓泵及液壓馬達(dá)返廠進(jìn)行檢測再制造，更換了部分易損件，并對泵及馬達(dá)進(jìn)行校驗(yàn)。

　　圖1 液壓泵再制造完成實(shí)驗(yàn)報告

　　刀盤再制造：(1)優(yōu)化刀具布局，改造中心刀;(2)在原刀盤面板上增加邊刮刀、切刀等，增加刀盤切削性能;(3)加焊刀具保護(hù)塊，面板及周邊加焊耐磨材料;(4)在切口環(huán)部位接焊耐磨材料，保證與刀盤刀圈間合理間隙;(5)面板采用敷設(shè)耐磨板和耐磨網(wǎng)格堆焊處理;(5)面板采用敷設(shè)耐磨板和耐磨網(wǎng)格堆焊處理。

　　圖2 刀盤再制造前(上)后(下)對比

　　主驅(qū)動再制造：(1)拆解盾構(gòu)主驅(qū)動，對主軸承進(jìn)行整體檢修，清洗主驅(qū)動齒圈，修復(fù)滾道，更換部分滾柱、密封襯套和密封件;(2)對主驅(qū)動齒圈及行星齒輪進(jìn)行探傷檢測，用冷焊技術(shù)進(jìn)行修復(fù)，并進(jìn)行了氣壓試驗(yàn)。主軸承端面跳動檢測為2絲，徑向跳動為1絲，整體評級為P6級，優(yōu)于合格水平(P5級為合格)。

　　圖3 主驅(qū)動軸承再制造

　　圖4 主驅(qū)動齒圈及行星齒輪進(jìn)行探傷和修復(fù)

　　推進(jìn)油缸再制造：1)對油缸拆檢、更換密封件;(2)劃痕、氣孔等采用冷焊或納米電刷鍍技術(shù)修復(fù)。

　　圖5 對推進(jìn)油缸進(jìn)行拆解和修復(fù)

　　螺旋機(jī)再制造：1)螺旋筒內(nèi)襯耐磨材料,并將螺旋筒旋轉(zhuǎn)180°;(2)螺旋葉片應(yīng)用再制造國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室提供的新型耐磨焊材堆焊。

　　圖6 螺旋筒內(nèi)襯耐磨材料，并將螺旋筒旋轉(zhuǎn)180°

　　減速機(jī)再制造：拆解主驅(qū)動減速機(jī)，檢查減速機(jī)行星輪及其他齒輪，更換了減速機(jī)密封及軸承;對螺旋輸送機(jī)減速機(jī)、關(guān)節(jié)軸承進(jìn)行了拆解檢查，更換了減速機(jī)及關(guān)節(jié)軸承密封件及軸承。

　　圖7 拆解主驅(qū)動減速機(jī)

　　圖8 螺旋輸送機(jī)減速機(jī)、關(guān)節(jié)軸承進(jìn)行拆解檢查和更換

　　液壓管路再制造：采購了成套的液壓管路壓接、試驗(yàn)、清洗設(shè)備，對盾構(gòu)液壓管路進(jìn)行了更換。

　　圖9 液壓管路再制造

　　電氣控制系統(tǒng)再制造：對PDV控制程序及VMT系統(tǒng)進(jìn)行了升級，并將拼裝機(jī)及雙軌梁遙控器改造為無線控制。

　　圖10 對電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行升級再制造

　　整機(jī)調(diào)試：在維?；剡M(jìn)行了組裝調(diào)試，各系統(tǒng)工作正常。

　　圖11 整機(jī)調(diào)試

　　再制造后的盾構(gòu)于2015年7月完成了組裝驗(yàn)收。驗(yàn)收測試表明，所有再制造部分運(yùn)轉(zhuǎn)正常，盾構(gòu)各項(xiàng)參數(shù)完全符合“裝備再制造產(chǎn)品應(yīng)達(dá)到或超過新品”的再制造定義，可適應(yīng)在多種類型的地層地質(zhì)進(jìn)行掘進(jìn)施工。

　　3再制造盾構(gòu)工程應(yīng)用

　　該臺再制造盾構(gòu)于2015年9月投入北京地鐵16號線02標(biāo)段盾構(gòu)區(qū)間施工，穿越地層以粘土為主，總計(jì)掘進(jìn)2020 m，于2016年3月24日順利到達(dá)接收井。根據(jù)施工記錄數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，盾構(gòu)生產(chǎn)效率也較再制造前的單班掘進(jìn)12～16環(huán)有顯著提升，在施工過程中單班掘進(jìn)環(huán)數(shù)最高18環(huán)(約 21.6 m)，正常施工日均19環(huán)，最高月進(jìn)度達(dá)551環(huán)。

　　據(jù)測算，這臺再制造盾構(gòu)與購置一臺同類型新盾構(gòu)相比，可節(jié)省資金2000余萬元，節(jié)省鋼材200余噸，按標(biāo)準(zhǔn)煤計(jì)可節(jié)煤近260噸，減少二氧化碳及其他有害氣體排放近700余噸。

　　隨著我國軌道交通建設(shè)的持續(xù)提速，國內(nèi)每年有近百臺盾構(gòu)接近使用壽命。再制造工程可最大限度地開發(fā)和利用這些廢舊資源中蘊(yùn)含的價值，緩解資源短缺與資源浪費(fèi)的矛盾，高度契合國家構(gòu)建循環(huán)經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略需求，是我國產(chǎn)業(yè)升級和綠色循環(huán)經(jīng)濟(jì)科學(xué)發(fā)展的必然要求。