楊永軍

中鐵二十局集團(tuán)第五工程有限公司

大直徑土壓平衡盾構(gòu)機(jī)刀盤中心區(qū)域變形及修復(fù)技術(shù)實(shí)踐應(yīng)用

楊永軍

中鐵二十局集團(tuán)第五工程有限公司

刀盤具有開挖地層、穩(wěn)定開挖面、攪拌渣土等功能，其工作狀況非常惡劣，因此，刀盤在盾構(gòu)推進(jìn)過程中因地質(zhì)、設(shè)備自身狀況及管理等方面原因?qū)?huì)不可避免地出現(xiàn)變形，在具備修復(fù)空間及技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理的情況下，可對(duì)受損刀盤進(jìn)行維修，本文通過具體工程實(shí)例，介紹了盾構(gòu)機(jī)刀盤變形修復(fù)的技術(shù)應(yīng)用。

盾構(gòu)機(jī)；變形；刀盤；修復(fù)

1.景概述

2012年7月，我單位位于東莞大朗莞惠城際項(xiàng)目正在施工的1#盾構(gòu)機(jī)發(fā)生了刀盤變形事件。經(jīng)過周密科學(xué)修復(fù)及修復(fù)后采取各種技術(shù)管理措施，2014年6月份該盾構(gòu)機(jī)已出井，維修取得了良好效果。

2.盤變形情況

2012.7.28.上在開倉(cāng)檢查換刀時(shí)發(fā)現(xiàn)刀盤中心區(qū)域有變形，具體表現(xiàn)為：中心區(qū)域弧面狀后凹、對(duì)稱輻條在中心滾刀處“八”字形外張、中心回轉(zhuǎn)體縮進(jìn)盾構(gòu)機(jī)等。此時(shí)盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)到172環(huán)（275.2米）處。發(fā)現(xiàn)問題后，我方立即停止了掘進(jìn)工作，并第一時(shí)間告知了北方重工集團(tuán)及NFM廠商。典型刀盤變形照片如下：

1-中心刀變形情況2-中心刀輻板變形

3.盤修復(fù)方案

從2012.7.29至2012.8.6我方與北方重工集團(tuán)、NFM廠商談判確定修復(fù)方案。三方在一周內(nèi)召開四次正式會(huì)議最終達(dá)成以下意見：（1）盡快確定實(shí)施方案并立即執(zhí)行，不能有半點(diǎn)耽誤；（2）雙方對(duì)刀盤變形的原因各有自己看法，尚未達(dá)成一致意見，但先以盡快修復(fù)恢復(fù)生產(chǎn)為要?jiǎng)?wù)，最后決定從北方重工抽調(diào)精干的技術(shù)人員和工人對(duì)盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行檢修，以確保檢修的質(zhì)量；（3）因此事件原因第一臺(tái)盾構(gòu)機(jī)試掘進(jìn)重新開始計(jì)算200環(huán)；（4）NFM承諾第二臺(tái)盾構(gòu)不需進(jìn)行刀盤加固，可以如期始發(fā)；（5）第一臺(tái)盾構(gòu)在修復(fù)后達(dá)到使用條件后可以驗(yàn)收。

4.盤修復(fù)

從2012.8.7至2012.8.26是刀盤修復(fù)期，由NFM出方案，北方重工集團(tuán)組織實(shí)施。

2012.8.7.2012.8.10主要進(jìn)行材料、設(shè)備、焊接人員的準(zhǔn)備和進(jìn)場(chǎng)，清土倉(cāng)、開鑿掌子面創(chuàng)造刀盤修復(fù)工作條件；檢查已拆卸的各液壓管路的開口是否已堵好，未堵好的及時(shí)封堵。焊接前對(duì)焊條、焊劑等材料進(jìn)行烘干處理，并用丙酮對(duì)焊接面進(jìn)行擦拭，確保焊接面的清潔從而保證焊縫出現(xiàn)氣孔的可能性。

2012.8.11.2012.8.26為刀盤修復(fù)實(shí)施期；先是焊接整體固定拉筋，焊接時(shí)固定刀盤防止其在組件割除過程中或割除后產(chǎn)生變形。在埋弧堆焊工藝參數(shù)控制方面，采取“小電流、低電壓、薄層多次”的堆焊工藝方案，固定拉筋焊接完成后，割除變形區(qū)域外圈環(huán)板、主筋板及其組件。在二氧化碳保護(hù)焊接過程中，維持噴嘴與焊件的距離6-12mm，焊槍與工件焊縫成80°左右并保持不變，以便清楚方便地觀察熔池，割除過程中要時(shí)刻觀測(cè)刀盤整體有無變形，若有變形則需要重新加固后再割除。焊接過程及焊接后，需要對(duì)焊接部位進(jìn)行外觀檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)裂縫、氣孔等缺陷，應(yīng)重新焊接。

2012.8.27.2012.8.28進(jìn)行刀盤修復(fù)工作收尾、清倉(cāng)、籌備恢復(fù)掘進(jìn)等工作。修復(fù)結(jié)束，北方重工集團(tuán)交付我方一份刀盤修復(fù)情況通告書。

5.盤修復(fù)后采取的技術(shù)管理措施

（1）采取小推力、較大轉(zhuǎn)速、小貫入量的掘進(jìn)參數(shù)設(shè)置；（2）勤換滾刀、刮刀，滾刀在磨損1.5公分時(shí)即進(jìn)行更換；（3）所有滾刀、刮刀均更換為重型型號(hào)；（4）增加泡沫劑的用量；（5）隨時(shí)監(jiān)測(cè)刀盤各項(xiàng)參數(shù)，出現(xiàn)問題及時(shí)調(diào)整；（6）加強(qiáng)刀具更換后牢固程度的檢測(cè)，確保刀具更換質(zhì)量。

6.盤修復(fù)后的掘進(jìn)及效果

從2012.8.29開始掘進(jìn)，到2012.9.8已再次掘進(jìn)34環(huán)，累計(jì)已掘進(jìn)到207環(huán)（331.2米）處。2012.9.9進(jìn)行第一次開倉(cāng)檢查及換刀，刀盤未發(fā)現(xiàn)明顯異常，刀具磨損也基本正常，沒有出現(xiàn)偏磨、崩口及結(jié)泥餅等不正?，F(xiàn)象，盾構(gòu)機(jī)各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)基本正常。后續(xù)掘進(jìn)嚴(yán)格按刀盤變形后采取的管理及技術(shù)措施進(jìn)行。最終，盾構(gòu)機(jī)累計(jì)掘進(jìn)1450米，完成906環(huán)管片拼裝，已于2014年6月順利出井，完成了施工生產(chǎn)任務(wù)。

3-刀盤出井后整體圖4-刀盤中心區(qū)域變形圖

7.論

盾構(gòu)機(jī)刀盤的修復(fù)，對(duì)整體變形控制以及各組件的安裝定位要求特別高，焊接工藝和焊接質(zhì)量是修復(fù)刀盤的關(guān)鍵，必須精心施焊、精確放樣、保證尺寸、探傷檢驗(yàn)必須及時(shí)到位。盾構(gòu)掘進(jìn)過程中很難對(duì)刀盤進(jìn)行大面積的修復(fù)，一般情況下只能在出洞后，才能對(duì)刀盤進(jìn)行徹底的維修，所以，盾構(gòu)在投入新項(xiàng)目使用前的刀盤修復(fù)工作很大成都上將決定新項(xiàng)目的成敗。