土壓平衡盾構(gòu)機(jī)刀盤裝配要點(diǎn)

毋文濤

摘 要：盾構(gòu)機(jī)是目前非常重要的地下隧道開挖的大型成套工藝設(shè)備，被大量的應(yīng)用到城市隧道開挖施工作業(yè)環(huán)節(jié)。而刀盤則是盾構(gòu)上的主要結(jié)構(gòu)部件，直接影響盾構(gòu)掘進(jìn)作業(yè)環(huán)節(jié)，本文具體通過結(jié)合刀盤結(jié)構(gòu)形式，分析研究刀盤裝配要點(diǎn)，為盾構(gòu)機(jī)的正常掘進(jìn)施工工作提供基礎(chǔ)與先決條件。

關(guān)鍵詞：土壓平衡盾構(gòu)機(jī);刀盤裝配;要點(diǎn)

1 盾構(gòu)機(jī)整機(jī)設(shè)計(jì)

盾構(gòu)機(jī)整機(jī)長度約86米，分為主機(jī)和后配套系統(tǒng)，由連接橋和牽引桿連接。

2 盾體結(jié)構(gòu)

2.1 刀盤設(shè)計(jì)特點(diǎn)

（1）圓形輻條有利于土砂流動(dòng)，渣土能夠快速的進(jìn)入土倉。

（2）刀盤重量相對(duì)較輕，從而使主機(jī)中心相對(duì)靠后，避免出現(xiàn)盾構(gòu)機(jī)“磕頭現(xiàn)象”。

（3）盾構(gòu)機(jī)支撐方式為中間支撐，刀盤盤體、牛腿與土倉中間隔板是相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的關(guān)系，避免土倉中間部位結(jié)泥餅。

（4）刀盤中間大開口，避免刀盤中間部位結(jié)泥餅。

（5）刀盤正面與刀盤外圈面為垂直關(guān)系，避免在開挖過程中出現(xiàn)沉降現(xiàn)象。

2.2 刀盤方案

（1）結(jié)構(gòu)形式：輻條面板式，6輻條+6面板。

（2）刀具配置：中心刀（1把）、外周保護(hù)刀（12把）、主刀（86把）、強(qiáng)化型貝殼刀（輻條32把、面板12把）、仿形刀（2把）、注入口保護(hù)刀（6把）。

（3）開口率50%，中心部位較大開口，防止泥餅產(chǎn)生。

（4）渣土改良噴口數(shù)量：共7個(gè)，4路泡沫，3路膨潤土。

（5）刀盤鋼結(jié)構(gòu)采用Q345B材料，輻條為φ400 mm壁厚為80 mm的鋼管，外圈板厚度為60 mm，刀盤面板厚度為60 mm，保證刀盤有足夠的強(qiáng)度和剛度。

2.3 渣土改良添加口

刀盤面板均勻布置7個(gè)刀盤噴口，4路泡沫，2路膨潤土，1路預(yù)留注水口（與膨潤土口共用，平時(shí)可兼作加泥口），其余每個(gè)噴口均為單管單泵設(shè)計(jì)。

2.4 土倉中心攪拌設(shè)計(jì)

主驅(qū)動(dòng)采用中間支承方式，土倉隔板是固定的，刀盤旋轉(zhuǎn)時(shí)牛腿和攪拌棒對(duì)土倉內(nèi)的土進(jìn)行有效的攪拌，中心不易結(jié)泥餅。設(shè)置有6個(gè)主動(dòng)攪拌棒和1個(gè)被動(dòng)攪拌棒，被動(dòng)攪拌棒上設(shè)置有高壓噴水口，可以對(duì)刀盤中間部進(jìn)行沖洗，能夠有效防止土倉中心泥餅產(chǎn)生。

3 刀盤刀具裝配要點(diǎn)

以當(dāng)前的測量方式作為基礎(chǔ)，為了能夠達(dá)到裝配效率與精度標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)專用工裝進(jìn)行裝配。刀具安裝到刀盤規(guī)定位置，3個(gè)方向尺寸全部符合要求，即高度、徑向、角度。當(dāng)前角度方向主要是通過輻條位置確定，保證刀具的高度與徑向坐標(biāo)符合要求即可，將刀盤加工表面作為裝配作業(yè)的基準(zhǔn)面，按照工藝標(biāo)準(zhǔn)增加輔助基準(zhǔn)，然后確定專用工裝形式。

該工裝由旋轉(zhuǎn)、上下垂直運(yùn)動(dòng)兩個(gè)自由度，伸縮拉桿進(jìn)行標(biāo)尺、垂直度調(diào)節(jié);進(jìn)行頂絲調(diào)節(jié)，可以保證回轉(zhuǎn)中心與刀盤表面垂直度符合要求;升降桿方式調(diào)節(jié)高差，保證水平位置精度合格。

通過下述幾項(xiàng)操作保證刀盤相對(duì)位置精度合格：

①標(biāo)尺回轉(zhuǎn)一周，測量確定標(biāo)尺同一點(diǎn)為和基準(zhǔn)面2的距離，然后利用頂絲調(diào)節(jié)保證距離相同，確保標(biāo)尺回轉(zhuǎn)中心和刀盤表面保持垂直的狀態(tài)。②工裝旋轉(zhuǎn)一周測檢測確定多處L型標(biāo)尺部件的里面和基準(zhǔn)面1的間距，然后進(jìn)行工裝的調(diào)節(jié)，保證回轉(zhuǎn)底座在刀盤頂面，確保回轉(zhuǎn)中心和刀盤中心是完全重合存在的。③測量標(biāo)尺底部最大位置分別和基準(zhǔn)面2、3的間距參數(shù)，然后進(jìn)行伸縮桿的調(diào)整保證該高差參數(shù)達(dá)到855 mm的要求，確保標(biāo)尺和刀盤表面平行度的要求。

經(jīng)過調(diào)解之后的工裝，刀座或者刀具測量點(diǎn)利用標(biāo)尺直接定位到刀盤坐標(biāo)部位，標(biāo)尺能夠達(dá)到刀具水平的基本要求，也可以根據(jù)需要作為徑向測量的工具，進(jìn)而可以達(dá)到刀具定位精度要求。該工裝可以保證刀具定位的精度，操作也非常方便，生產(chǎn)效率得以提升，工作人員強(qiáng)度下降，使得盾構(gòu)機(jī)刀盤制作精度合格，為盾構(gòu)機(jī)正常工作運(yùn)行提供基礎(chǔ)。

4 刀盤焊接管路組的安裝

4.1 刀盤焊接管路組的特點(diǎn)

刀盤焊接管路組中，在刀盤基體輻條垂直表面設(shè)置有4路泡沫/膨潤土噴口，刀盤中間設(shè)置有1路泡沫/膨潤土噴口，在刀盤90°方向設(shè)置有1路磨損檢測器管路，在0°與180°方向設(shè)置有4路超挖刀液壓管路，管路數(shù)量較多，均為隱蔽安裝，且安裝管路中由軟管與硬管交叉排布，如不設(shè)置好管路與刀盤基體的安裝順序，會(huì)導(dǎo)致管路滿焊后無法回裝到刀盤基體，或者無法實(shí)施管路對(duì)接處的焊接。

4.2 刀盤管路附件的安裝

結(jié)合刀盤基體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，按照以下順序管理附件，進(jìn)行裝配：

①將小法蘭吊裝到與刀盤基體對(duì)應(yīng)位置處，輔助定位泡沫管路（注意其方向要正確）。②預(yù)制支腿內(nèi)部泡沫管路，包括中心蓋板及小法蘭上的泡沫管路。③將小法蘭吊離刀盤基體，取出預(yù)制的泡沫管路進(jìn)行滿焊。④管路滿焊完成后，置于對(duì)應(yīng)位置，再次將小法蘭吊裝到與刀盤基體輔助定位管路，定位完成后，將泡沫管路接頭處進(jìn)行焊接。⑤對(duì)所有管路按圖進(jìn)行壓力試驗(yàn)，保證規(guī)定時(shí)間內(nèi)不泄露。⑥再次將小法蘭吊離刀盤基體，將中心背板吊裝到與刀盤基體對(duì)應(yīng)位置處，進(jìn)行滿焊。⑦最后再將小法蘭吊裝到刀盤基體上，翻身一次進(jìn)行滿焊，焊接完成后，對(duì)焊接部位進(jìn)行檢測。按照此裝配順序方可將所有管路及刀盤基體其余部件安裝到位，且能保證裝配精度。

參考文獻(xiàn)：

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