谈罗宾斯盾构在成都砂卵石地层改造、成功应用与成都地铁盾构施工进度
成都富水砂卵石地层1号线最初全部采用海瑞克盾构机，然后在2号线一期泥岩出现了罗宾斯土压平衡盾构，2号线二期由于重新设计的2台罗宾斯盾构在砂卵石地层下掘进极不理想，导致不允许罗宾斯盾构再在成都使用。4号线一期本人牵头组织对2号线一期的罗宾斯盾构根据成都砂卵石地层经验进行了彻底的改造，使用效果良好，同时也垫定了此台盾构一直在成都使用的基础。现将此台盾构的改造与大家分享，同时与大家分享下从成都地铁1号线到成都地铁4号线海瑞克盾构S365、S366的施工进度，从而证明设备只是一方面，管理人员与施工人员的水平才是盾构施工进度快慢的保障。
1 成都富水砂卵石地层罗宾斯盾构改进
根据盾构施工需要，计划使用罗宾斯盾构用于成都地铁4号线砂卵石地层下的盾构施工。依据海瑞克盾构的改进经验并结合罗宾斯盾构的特点，对此台罗宾斯盾构进行了部分改进，希望能够有利于砂卵石地层下的盾构施工。
1.1 刀盘改造
1、耐磨防护
（1）刀盘正表面和周边部分用耐磨焊丝堆焊成5mm高的3CM×3CM菱形的耐磨网格以适应成都地铁砂卵石地层。
（2）土仓内8根搅拌棒同样用耐磨焊丝堆焊成5mm高3CM×3CM菱形的网格以减少渣土对搅拌棒的磨损。
（3）前盾切口环位置用耐磨焊丝堆焊5mm高耐磨焊丝，长度为50mm，径向焊接5mm高耐磨焊丝，前盾切口环内部斜坡处焊接5mm高耐磨焊丝；
（4）刀盘外圆处轴向方向上上车床加工车掉100mm，径向上加工车掉40mm(如图1)，焊接镶嵌有硬质合金的刀盘耐磨环，同时刀盘周边前面均匀切轴向100mm，径向40mm的槽，焊接上镶嵌有硬质合金的耐磨块（如图2），增加刀盘外圆的耐磨性。
图1 刀盘周边所切的耐磨环安装槽
图2 刀盘周边耐磨环和耐磨块的安装
2、开口处增加强度
刀盘开口处共计12个位置，由于迎土时只有一块钢板，考虑到强度低，且容易造成刀盘的扭矩大，所以割除一部分增大开口并焊接封板，既增加了强度，又降低了刀盘的扭矩。如下图3所示，封板采用30mm钢板。
图3 刀盘开口处
3、中间开口处加格环
刀盘中心有4个比较大的开口，可以通过直径700mm的卵石，为了保证刀盘通过卵石粒径与螺旋输送机通过卵石粒径相适应，需要在此处增加格环，格环采用80mm厚200mm高的钢板弯成环状与开口两侧钢板焊接（增加格环钢板上表面与刀盘面板相平），确保不大于300mm的卵石才能进入土仓。
图4 刀盘中间开口加格环
4、刀盘背面
罗宾斯盾构机刀盘背面多为“凹”槽式结构，且很多“凹”槽多为无用槽，这样的设计会使渣土存于槽内，不利于渣土流动的同时也增加了刀盘的扭矩。所以将这些“凹”槽焊接30mm厚的钢板变成箱式结构，增加结构强度的同时避免存渣。如下图。
图5 刀盘背部封板示意图
1.2 刀具配置及改进
1、滚刀
滚刀采用加强新式滚刀，中心配置超强双联刀（图6），正面17-29号为单刃滚刀（图7），边缘位置30-39号为双刃滚刀（图8）。
图6 双联刀 图7 单刃滚刀 图8 双刃滚刀
2、刮刀
此盾构机刮刀配备68把小刮刀（图9），计划采用带硬质合金块的刮刀。
边刮刀（图10）配备12组36把，计划采用带硬质合金块的刮刀。
图9 小刮刀 图10 边刮刀组合
1.3 螺旋输送机改造
1、筒体改造
图11 螺旋输送机筒体
罗宾斯盾构机螺旋输送机参数：筒壁厚45mm，内径800mm，螺旋轴加叶片790mm，无耐磨防护，中间空隙为(800mm-790mm)/2=5mm。
根据成都地铁砂卵石地层的特殊条件，罗宾斯螺旋输送机筒体改造方案为：
筒壁加耐磨防护，焊接耐磨材料为BL15A-EN10029-HADROX400/3.18 B=50mm T=15mm。
2、螺旋轴改造
根据成都地铁砂卵石的地质条件，螺旋轴需要增加耐磨防护，采用螺旋轴+叶片（含硬质合金块）的方案。
图12 螺旋机轴+叶片（含硬质合金块）
罗宾斯盾构机螺旋输送机轴的直径为244.5mm，叶片间距640mm。
由于筒体加耐磨防护后，筒体距离螺旋轴+叶片+耐磨块还要留有至少5mm的间隙，800mm-(15mm×2)-(5mm×2)=760mm，所以螺旋轴+叶片（含硬质合金块）的直径就缩短到760mm以内。
（1）叶片（含硬质合金块）
图13 叶片
螺旋输送机叶片采用铸件，叶片边缘镶嵌硬质合金块，以提高耐磨性，经过实践证明此种螺旋输送机叶片耐磨性很好。
（2）螺旋轴与叶片加长
罗宾斯盾构机的螺旋输送机的设计为土压平衡式设计，为适应成都地铁砂卵石地质，应适当加长螺旋轴与叶片，根据下图所示，螺旋轴加长375mm，增加叶片长度490mm，同时将搅拌棒截到100mm，这样不影响搅拌。
图14 罗宾斯盾构机改造后的螺旋轴与叶片
1.4 改装搅拌棒
盾构机刀盘和土仓隔板上根据具体位置适当加装渣土搅拌棒（刀盘支撑臂内侧刀盘后侧加装两个搅拌棒，刀盘支撑臂外侧螺旋输送机轴上侧刀盘后侧处加装两个搅拌棒），以保证土仓内渣土的充分搅拌，防止结泥饼。如下图所示。
图15 搅拌棒改装方式
1.5 罗宾斯盾构机维修改造评论
此盾构机通过此次改造，基本参数如主轴承系统、液压系统、同步注浆系统、泡沫系统等多个系统能够满足成都砂卵石地质条件下的盾构施工。
对于刀盘、螺旋输送机和刀具进行了根本性的改造。刀盘的耐磨性大大加强，部分位置由板式结构改造为箱结构，提高了刀盘整体的强度，同时也降低掘进过程中刀盘的扭矩。刀盘中间开口率较大，利于中间部位砂卵石的进入，降低盾构掘进过程中的推力，同时也减小了中间部位刀具的磨损，降低了土仓内结泥饼的机率。刀盘周边单位开口相比其它盾构机而言较小，降低了盾体上方砂卵石进入土仓内的机率，在掘进过程中可以有效控制多出渣现象。中间部位加装有搅拌棒，大大降低了土仓中心结泥饼的机率。
螺旋输送机轴整体进行更新，提高了螺旋输送机的整体耐磨性，同时轴伸入土仓内，利于螺旋输送机输送渣土，适应砂卵石地质下的盾构施工。
刀具重新进行设计与制造，提高滚刀、小刮刀和边刮刀的耐磨性，中心部位采用超强双联刀，可以先对中心部位砂卵石进行剥离，利于渣土的流动，提高刀具的掘进距离。
盾构施工过程中注重泡沫加膨润土的渣土改良。
此盾构机的改造，结合了各家盾构机的优点，同时在盾构掘进过程中做好渣土改良、掘进控制等因素，在其它条件不变的条件下，应优于其它盾构机，应可以满足在成都地铁4号线一期工程土建2标高富水砂卵石复杂地质条件下的盾构施工。
1.6 罗宾斯盾构机改造后实际施工情况
此盾构改造完成，刚开始掘进时发现盾构掘进速度慢，最终发现是皮带机的速度慢，盾构司机不敢出渣，导致盾构掘进速度慢，最终将电机带减速机的皮带驱动系统更改为内置电动滚筒的皮带驱动系统，皮带运行速度由原1.47m/s改造为2.8m/s，解决了盾构掘进速度慢的难题。
经改进后的罗宾斯盾构施工进度良好，实际综合掘进进度为235m/月（不含转场）。
2 成都地铁盾构施工实际进度
成都地铁海瑞克S365、S366从1号线一期、2号线一期、2号线二期和4号线一期盾构施工进度来看，1号线解决了能不能干的问题，2号线一期解决了怎么干的问题，2号线二期解决了怎么干好的问题，4号线一期解决了干好的同时如何创效的问题。随着盾构的不断掘进，每条线盾构掘进进度都有所提高，最终到4号线一期创造了月掘进进度642米的成都最高掘进记录，充分说明同样的地层、同样的设备、不断提高的盾构管理与施工人员的经验是可以有效提高盾构施工进度的，也认证了“地质是基础、设备是关键、人是根本”这个理念。
3 结论
成都高富水高卵石含量地层盾构施工虽然困难，但及时总结成都地铁盾构施工的经验和教训，对盾构刀盘优化，对刀具进行合理改进，提高刀盘、刀具耐磨性，进而提高刀具掘进距离，提高施工进度，才能加快成都地铁建设。