陳立新

摘要：國內(nèi)隧道所采用的盾構(gòu)施工技術(shù)水平的不斷提高，隧道的直徑越來越大，這就要求大直徑的管片模具必須有更高的精度。文章介紹了大直徑襯砌管片模具設(shè)計與制造。

關(guān)鍵詞：管片模具；大直徑隧道；端模；側(cè)模；附著式振動

中圖分類號：U459文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2012）10-0026-02

隨著國內(nèi)隧道所采用的盾構(gòu)施工技術(shù)水平的不斷提高，隧道的直徑越來越大。尤其是為了解決城市交通問題的過江隧道，如上海長江隧道、南京長江隧道等，都使用了大直徑的隧道?？梢哉f這些隧道的施工難度和質(zhì)量要求都達到了世界最高要求。而隧道質(zhì)量取決于管片的質(zhì)量。而高質(zhì)量的管片需要有高精度的管片模具才能保證。因此大直徑的管片模具必須有更高的精度。下面我以南京過江隧道的管片模具為例，對大直徑管片模具的設(shè)計，制造與測量作一些深入的探討，以供參考。

客戶參照本單位的實際情況提出了管片模具除能澆注出嚴格符合國家標準的管片外，還提出了采用附著式振搗方式，流水線生產(chǎn)工藝。這種模具在國內(nèi)還屬首次。一般現(xiàn)有模具采用人工振搗方式，而由于模具大，重量大（管片與模具總重量達到25噸）一般采用固定式，還沒有流水線生產(chǎn)方式。

針對上述要求，我們對模具在設(shè)計、制造方面作了深入探討。從模具的精度、壽命、振動方式。管片的流水線生產(chǎn)工藝，模具可操作性方面著手，提出如下可行性方案。

一、模具設(shè)計與制造的高精度

模具設(shè)計與制造要有很高的精度，并且使整個模具的重復合模精度高，壽命長，保證能使用1000R以上。一般地鐵模具直徑在6～8米，由6片組成，而緯三路過江隧道它的規(guī)格為φ14500（外徑）*φ13300（內(nèi)徑）*600（H）*2000（W）。采用楔形通用環(huán)設(shè)計，楔形量為24MM，有10塊管片組成。7個標準塊。A1-A7連接B1B2兩塊和一個封頂F組成。詳見圖1：

每塊管片重量在12～15t左右。

每塊精度要求極高，而10塊拼裝精度都有嚴格要求。并且要做三環(huán)拼裝，且都有嚴格要求，要求詳見表1（單位：mm）：

在制造工藝上作了大膽的改進：

1．側(cè)模，端模采用鉸連式翻轉(zhuǎn)開合模，使模具重量集中在底架上，這樣的設(shè)計可使模具在使用附著式振搗時由端側(cè)模和中模圍成的腔體時有更大的柔軟性。提高振動效果。防止管片出現(xiàn)較多的氣泡，影響管片質(zhì)量。

2．采用鉸連式設(shè)計，模具打開后，更容易清模，保證再次合模的精度。

3．端側(cè)模與中模組合時采用多組圓錐式定位銷和多組固定螺栓連接緊固。保證合模精度。

4．中模與端模、側(cè)模接觸部分全部機加工。保證接合面的密封性和組合密度。

5．對于端模、側(cè)模除中模外焊接完成后進行退火除去應(yīng)力。再上機加工，確保加工后不易變形。

6．連接盒安裝采用三維模擬設(shè)計，并制作工裝進行安裝，確保連接盒檢孔質(zhì)量。

作了上述的工藝設(shè)計后，我們每一步工藝進行嚴格管理，確保設(shè)計指導方案達到設(shè)計要求。

二、獨特的產(chǎn)品檢驗方法

在產(chǎn)品檢驗時我們設(shè)計了一套獨特的檢驗方法既增加了實用性，同時保證了檢測的精度。

1．寬度測量，我們在側(cè)模面板上打印測量點，在機加工時直接在側(cè)模相對應(yīng)的測量點上打孔，打入銅柳釘，作為永久性測量標記點。直接用內(nèi)徑千分尺測量。確保測量點的同一性。使模具寬度可以作為比較。檢測寬度精度。

2．弧長測量，我們設(shè)計了一套弧形樣觀。樣規(guī)毛坯進行應(yīng)力取除后加工，加工后上三維檢測進行樣規(guī)校正。并將校驗偏差刻在樣規(guī)上進行測量修正。利用樣規(guī)和塞尺配合測量弧長。詳見圖2：

3．對于連接塊和封頂塊，由設(shè)計角規(guī)+樣規(guī)+塞尺進行測量。用角規(guī)放入端側(cè)模的夾角內(nèi)，靠緊內(nèi)表面。再用弧長樣規(guī)和塞尺檢驗。

4．高度采用原深度干分尺檢驗。

三、振動方式采用氣動附著式振動

1．采用模擬設(shè)計，進行對等銷位布置，并對氣動馬達的底座焊接進行工藝化改造，確保氣動馬達振動后不脫焊且振動效果良好。

2．由于采用附著式振動方式，振動部位必須是柔性設(shè)計，才能起到較好的振動效果。

3．氣動馬達采用進口專業(yè)制造廠家，意大利索馬振動器。

四、模具的可操作性方面

1．由于模具大，生產(chǎn)采用流水線，所以客戶比較注重模具的操作性和勞動強度。我們采用了快速開合模方法，利用正反牙絲桿傳動開合模不僅使開合模速度加快，而且安全。每片側(cè)模重量在1.5T-2T。如果沒有正反牙絲桿傳動。不但勞動強度大，而且不安全。

2．由于模具較大。蓋板較大。操作工開啟合上比較費力。為此，將蓋板設(shè)計成兩截。不但有效降低模具操作高度。而且在兩截之間安裝了雙向彈簧。詳見圖四。使上面一截彈簧翻轉(zhuǎn)合上輕松自如。整體采用 四根拉簧。使模具開合輕松方便。

3．由于模具較大，設(shè)計高強度的底架和行走系統(tǒng)。模具和管片重量在25t左右。采用重載軸承NJ311N。安全系數(shù)在2.0以上。剛架采用方管與槽鋼焊接而成。堅強耐用。保證行走系統(tǒng)的可

靠性。

模具在澆注三環(huán)后進行單片和三環(huán)拼裝后檢驗，全部符合要求，一次性通過客戶驗收合格。

（責任編輯：趙秀娟）