泥水盾構(gòu)破碎機(jī)的針對(duì)性設(shè)計(jì)

葉 超，賀開偉，張鵬豪，賀 飛

(中鐵工程裝備集團(tuán)有限公司，河南 鄭州 4 5 0 0 1 6)

泥水盾構(gòu)機(jī)廣泛應(yīng)用于穿江越海，以及對(duì)地表沉降控制要求較高的施工場(chǎng)地。當(dāng)前，泥水盾構(gòu)主要分為直接式和間接式兩種控制模式。間接控制模式泥水盾構(gòu)因其控制地表沉降效果好，因而現(xiàn)場(chǎng)使用相當(dāng)廣泛。

1 破碎機(jī)功能簡(jiǎn)介

間接控制模式泥水盾構(gòu)由泥水倉(cāng)和氣墊倉(cāng)組成，氣墊倉(cāng)底部設(shè)置有破碎機(jī)，破碎機(jī)的主要型式為顎式破碎機(jī)，其主要工作過程是將進(jìn)入氣墊倉(cāng)的大粒徑巖石進(jìn)行及時(shí)破碎，然后經(jīng)過格柵的篩選進(jìn)入排漿管從而被排出洞外，如圖1所示。破碎機(jī)的主要作用有：①破碎進(jìn)入氣墊倉(cāng)底部的巖石，以便渣土能順利進(jìn)入排漿管而排出洞外；②對(duì)氣墊倉(cāng)底部進(jìn)行攪拌，防止氣墊倉(cāng)底部渣土堆積造成堵艙，影響掘進(jìn)速度。

圖1 破碎機(jī)布置圖

2 現(xiàn)場(chǎng)常見問題

由于破碎機(jī)設(shè)置于前盾氣墊倉(cāng)底部，長(zhǎng)期浸泡在泥漿里面，同時(shí)受巖石等渣土的撞擊或者砂土的磨損，其使用環(huán)境相當(dāng)惡劣。所以破碎機(jī)是泥水盾構(gòu)最容易損壞的部件之一。根據(jù)各施工現(xiàn)場(chǎng)反饋，破碎機(jī)主要出現(xiàn)以下問題。

1）顎板、顎齒及蓋板磨損嚴(yán)重，導(dǎo)致破碎機(jī)破碎后的粒徑變大，破碎不夠徹底，破碎機(jī)強(qiáng)度降低，破碎能力下降，如圖2、圖3所示。

圖2 鄂齒磨損情況

圖3 蓋板磨損情況

2）油缸磨損嚴(yán)重及其異常損壞情況。主要為油缸活塞桿的磨損導(dǎo)致油缸密封不可靠；油管及管路接頭異常損壞導(dǎo)致出現(xiàn)漏油現(xiàn)象。

3）連接螺栓異常斷裂導(dǎo)致蓋板脫落，從而使泥漿進(jìn)入銷軸區(qū)域加劇銷軸的磨損。

4）破碎機(jī)顎板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較大，在破碎機(jī)破碎過程中影響渣土流通面積，從而導(dǎo)致漿液波動(dòng)以及出渣不暢。

5）油脂管路堵塞或異常損壞，導(dǎo)致潤(rùn)滑不到位。

6）破碎機(jī)前部沖刷不到位導(dǎo)致底部渣土堆積，引起堵倉(cāng)堵管，從而影響掘進(jìn)速度。

3 針對(duì)性設(shè)計(jì)

根據(jù)以上出現(xiàn)的問題，通過分析對(duì)破碎機(jī)進(jìn)行針對(duì)性設(shè)計(jì)，以降低破碎機(jī)損壞幾率，提高使用壽命，主要采取以下手段。

1）對(duì)破碎機(jī)主要部件的材質(zhì)進(jìn)行合理選擇和優(yōu)化，顎板等大尺寸結(jié)構(gòu)件由鍛件代替焊接件，增強(qiáng)破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和耐磨性。

2）油缸采用倒裝式，油道置于活塞桿內(nèi)部。油缸缸體置于有高密度渣土的盾體下部，活塞桿朝上，可減少油缸活塞桿的磨損。油管內(nèi)置減短了液壓管露出的長(zhǎng)度，可減少管路的異常損壞幾率，并且進(jìn)油口和回油口都位于油缸上端部，可減少巖石的撞擊油管幾率。如圖4、圖5所示。

圖4 破碎機(jī)三維圖

圖5 破碎機(jī)結(jié)構(gòu)圖

3）對(duì)蓋板處的配合情況進(jìn)行合理的選擇，蓋板外側(cè)與顎板配合處選擇過渡配合或者小間隙配合，其間隙值小于螺栓孔配合的間隙值，保證在破碎機(jī)破碎時(shí)連接螺栓不承受剪力，防止螺栓異常斷裂。

4）合理選擇破碎機(jī)顎板尺寸和格柵的流通面積。如圖6、圖7所示，由于顎板尺寸較大，而格柵尺寸相對(duì)較小，在破碎機(jī)打開時(shí)，渣土有足夠的流通面積進(jìn)入格柵區(qū)域；而當(dāng)破碎機(jī)處于破碎狀態(tài)時(shí)，顎板幾乎將格柵完全擋住，導(dǎo)致渣土流通不暢，引起液面波動(dòng)，同時(shí)排漿泵也承受較大的沖擊。而在滿足顎板強(qiáng)度的前提下，適當(dāng)減小顎板尺寸，增大后部格柵的面積，則有利于壓力的穩(wěn)定和渣土的連續(xù)出渣。

圖6 破碎機(jī)打開狀態(tài)圖

圖7 破碎機(jī)破碎狀態(tài)圖

5）對(duì)具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的鉸接部位進(jìn)行自動(dòng)注脂潤(rùn)滑，減小摩擦，提高使用壽命。同時(shí)對(duì)油脂管進(jìn)行防護(hù)，油脂管接頭采用法蘭形式。

6）對(duì)破碎機(jī)區(qū)域進(jìn)行沖刷，并且沖刷管路能夠進(jìn)行高壓沖刷的切換。沖刷過程中一方面可將兩側(cè)的渣土向破碎機(jī)區(qū)域驅(qū)趕，方便對(duì)巖石進(jìn)行及時(shí)破碎；另一方面也可將沉積于底部的渣土沖起，減少渣土堆積。當(dāng)沖刷管路堵塞或者底部沉積嚴(yán)重時(shí)，可將管路轉(zhuǎn)接上高壓泥漿進(jìn)行高壓沖刷。

4 結(jié) 語(yǔ)

破碎機(jī)是泥水環(huán)流系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件之一，由于其使用環(huán)境極其惡劣，破碎機(jī)經(jīng)常異常損壞。它的損壞對(duì)泥水盾構(gòu)的順利出渣造成嚴(yán)重影響，從而引起掘進(jìn)速度降低，甚至完全不能掘進(jìn)。所以降低破碎機(jī)的損壞幾率，提高破碎機(jī)的使用壽命尤其重要。 O