淺談盾構(gòu)施工過程中刀盤的維修

李 偉 劉曙光 任 潔

（濟(jì)南重工股份有限公司，濟(jì)南 250109）

隨著現(xiàn)代社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，交通、環(huán)境和空間的壓力逐步增大，為改善交通和拓展城市空間，近幾十年以來對盾構(gòu)機(jī)的需求逐步增大，刀盤作為盾構(gòu)機(jī)上的主要部件之一，對盾構(gòu)施工能否順利進(jìn)行起著至關(guān)重要的作用，但在使用過程中會不定期發(fā)生影響施工進(jìn)度的故障，而對刀盤進(jìn)行維修是保證施工能否安全順利進(jìn)行的重要因素，常規(guī)的維修方法是將刀盤通過工作井吊出，而后由維修人員進(jìn)行維修，這樣既費(fèi)時費(fèi)力，又嚴(yán)重影響盾構(gòu)施工的進(jìn)度，而且增加了施工成本。本文為施工過程進(jìn)行盾構(gòu)機(jī)刀盤維修提供了解決的方案，對因維修造成的施工影響起到了一定的改善作用。

1 刀盤簡述

盾構(gòu)機(jī)是在地面以下暗挖隧道的一種集機(jī)械、電氣、液壓、流體、光、傳感及信息技術(shù)于一體的大型復(fù)雜隧道自動化施工設(shè)備。刀盤是盾構(gòu)機(jī)中重要的組成部件，其在施工過程中受力復(fù)雜，工作環(huán)境惡劣，施工中主要承擔(dān)著開挖掌子面、穩(wěn)定掌子面以及攪拌土體的作用。刀盤主要由刀盤結(jié)構(gòu)件、刀盤管路、刀具、耐磨復(fù)合鋼板等組成。具體如圖1所示。

維修盾構(gòu)機(jī)刀盤的主要目的是對設(shè)備施工中設(shè)備存在的問題進(jìn)行處理，對損壞、老化的元件進(jìn)行處理，使之符合產(chǎn)品的持續(xù)使用要求。

表1 刀盤常見故障分析及處理方法

以下為關(guān)于盾構(gòu)施工過程中刀盤部分的維修的分析，以及常見故障的處理方法。

2 盾構(gòu)施工中刀盤常見故障分析及其處理方法

3 盾構(gòu)施工過程中刀盤維修

3.1 所需主要設(shè)備

水泵、鼓風(fēng)機(jī)、角磨機(jī)、焊接設(shè)施、氣動扳手、泡沫塑料板等。

3.2 前期準(zhǔn)備

（1）切斷電器開關(guān)，用水泵將土倉內(nèi)的地下水排除。

（2）確定工作空間。在盾構(gòu)施工過程中，刀盤與開挖面土體緊密接觸，要對刀盤進(jìn)行焊接需要在開挖面上加工出工作空間，工作空間的大致尺寸為直徑1500mm，深度400mm，如圖6所示。

圖1 刀盤結(jié)構(gòu)及刀具布置圖

圖2 滾刀偏磨

圖3 邊刮刀崩刃

圖4 刀盤周邊磨損

圖5 刀盤結(jié)泥餅

圖6 維修工作空間示意圖

（3）保證工作空間的安全。在工作人員進(jìn)入土倉前，必須檢查土倉的空氣質(zhì)量，達(dá)到安全要求時，才允許人員進(jìn)入，并用鼓風(fēng)機(jī)保持工作環(huán)境的通風(fēng)良好。安排專職的安全人員，時刻檢查開挖面的情況，確保工作人員的安全。

3.3 零部件更換維修

3.3.1 損壞筋板的修復(fù)

（1）清除殘根。用角磨機(jī)、氧焊，對面板筋板殘根以及刀箱刀具殘根進(jìn)行清理，按照設(shè)計圖紙的要求加工出坡口，以方便后續(xù)的焊接作業(yè)。

（2）筋板修復(fù)。對殘存的部分進(jìn)行標(biāo)記拓樣，依據(jù)設(shè)計圖紙確定修補(bǔ)復(fù)原筋板的泡沫塑料樣板的尺寸，然后根據(jù)樣板加工所需鋼板，為保證焊接質(zhì)量，對接口處加工45°角坡口。待鋼板加工完成后，將筋板殘根與鋼板焊接。采用多層焊接將坡口填平，焊接完成后，按照設(shè)計要求，檢查焊縫的焊接質(zhì)量。

3.3.2 泡沫噴嘴堵塞

渣土進(jìn)入泡沫孔中，可采用高壓水沖洗疏通管路，注意壓力不能超過16bar；為避免泡沫噴嘴發(fā)生堵塞和損壞現(xiàn)象，可加裝噴口保護(hù)塊，保護(hù)噴嘴結(jié)構(gòu)不受土體堵塞，使泡沫能夠加入土體；檢查刀盤噴嘴注入孔單向閥有無損壞，如損壞及時更換；更換刀盤泡沫噴口橡膠彈性壓環(huán)。

3.3.3 刀盤磨損修復(fù)

檢查刀盤表面是否還有嚴(yán)重的磨損部位，如有磨損，首先需對磨損部位進(jìn)行切割去除，然后用氣刨工具打磨光滑，達(dá)到焊接的要求，而后用耐磨焊絲進(jìn)行堆焊處理。

3.3.4 更換損壞嚴(yán)重的刀具

在盾構(gòu)掘進(jìn)過程中適時更換刀具，不但能避免刀具的非正常損耗，還可以降低刀具頻繁更換帶來的時間浪費(fèi)，更換刀具時遵循“合理、批量、迅速”的原則。

3.3.4.1 滾刀總成的更換

（1）刀盤面位置確定。為進(jìn)行刀箱定位，需要確定刀盤面的平面位置。因為刀盤是在盾體上安裝的情況下修復(fù)，如果刀盤平面與鉛垂面不是同一平面?？刹捎迷谇岸苌虾附恿ㄎ讳摻畹霓k法確定一個與前盾面平行的平面，此平面從定位鋼筋上掛線相交確定，作為刀箱定位的參考基準(zhǔn)面。

（2）刀箱定位。根據(jù)參考基準(zhǔn)面及圖紙尺寸，定出刀箱與刀盤的相對位置，保證刀刃相對于盤面的高度一致。為保證刀間距及刀具的同心度，要在刀盤上精確定位圓心，利用中心點(diǎn)與圖紙標(biāo)示的刀間距確定刀箱位置。先在土倉內(nèi)進(jìn)行刀箱后部的焊接，而后在盤面上用薄鋼板（0.5～2mm）將刀盤與外筋板的焊縫填實。為保證刀箱與筋板的焊接質(zhì)量，要在筋板與刀箱接縫的筋板上加工45°角的坡口。

（3）滾刀的安裝。為滿足安裝所需角度，結(jié)合現(xiàn)場情況，用木板制作所需角度的樣板尺，從而保證所需的安裝角度，然后用鎖緊螺栓將其鎖緊即可。

3.3.4.2 邊刮刀的更換

（1）拆除損壞刀具。對刀盤清洗完成后，利用大扭矩的風(fēng)動扳手將需要更換的刀具螺栓拆除，檢查變接螺紋套的螺紋有無損壞，如損壞一同更換變接螺紋套。

（2）安裝邊刮刀。檢查要更換的刀具是否完好，保證表面的清潔干燥，由于刀具是通過螺栓與刀座鏈接的，因此，更換時只需將其用螺栓安裝到安裝孔中，根據(jù)要求的扭矩力矩鎖緊牢固即可。

3.3.4.3 刮刀的更換

（1）拆除損壞刀具。對刀盤清洗完成后，利用大扭矩的氣動扳手將需要更換的刀具螺栓拆除。

（2）安裝刮刀。檢查要更換的刀具是否完好，保證表面的清潔干燥，由于刀具是通過螺栓與刀座鏈接的，因此，更換時只需將其用螺栓安裝到安裝孔中，根據(jù)要求的扭矩力矩鎖緊牢固即可。

4 結(jié)語

在施工過程中通過對盾構(gòu)機(jī)刀盤進(jìn)行維修，可以使損壞的零部件得到及時有效的維修和更換，提高刀具的使用壽命和盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)能力，尤其是砂卵石地層的掘進(jìn)能力，極大降低了設(shè)備的使用成本，提高了設(shè)備在使用過程中的可維修能力，對工程施工能否如期完成具有重要的現(xiàn)實意義。