梁龍 馮文強(qiáng) 呂賀峰

摘 ?要：盾構(gòu)機(jī)是一種專門用于開挖地下隧道的大型成套施工設(shè)備，在城市隧道的開挖中得到越來越廣泛的應(yīng)用。刀盤作為盾構(gòu)機(jī)關(guān)鍵部件，在盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)過程中起到至關(guān)重要的作用，文章主要對刀盤的結(jié)構(gòu)形式功能進(jìn)行了分析，并對刀盤的裝配工藝方法及工裝工具的使用進(jìn)行了闡述。

關(guān)鍵詞：刀盤;功能;結(jié)構(gòu)形式;工裝工具;裝配工藝方法

引言

盾構(gòu)機(jī)是用于軟土隧道暗挖施工的大型機(jī)械設(shè)備。它具有金屬外殼、殼內(nèi)裝有整機(jī)及部分輔助設(shè)備，在盾殼保護(hù)下進(jìn)行土體開挖、土渣排運(yùn)、整機(jī)推進(jìn)、管片拼裝等作業(yè)，通過切刀刮削土體，使隧道一次成型。刀盤作為盾構(gòu)機(jī)關(guān)鍵部件，具有開挖攪拌過流巖土、支撐掘進(jìn)面等作用。

1 刀盤的功能及結(jié)構(gòu)形式

1.1 刀盤的功能分析

刀盤位于盾構(gòu)機(jī)最前端，作為各類刀具的載體，是盾構(gòu)機(jī)開挖巖土的關(guān)鍵部件，其裝配的好壞將直接關(guān)系到盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)的安全和效率。刀盤的作用主要有開挖土體、攪拌渣土、支護(hù)開挖面、阻擋大漂石等作用，具體如下：

開挖功能：通過布置于刀盤上的各類刀具，對掘進(jìn)面的巖土進(jìn)行破碎和切削，同時將開挖的渣土經(jīng)刀盤開口刮入土艙并使用螺旋輸送機(jī)運(yùn)送到盾構(gòu)機(jī)外。

攪拌渣土：通過刀盤后壁的攪拌棒對土艙內(nèi)的渣土進(jìn)行攪拌，防止結(jié)泥餅的同時還能達(dá)到利于排渣的目的。

支護(hù)開挖面：針對某些特定地質(zhì)，大面板刀盤能起到支護(hù)開挖面的作用，并且開口率越小，作用越明顯。

阻擋大巖石：螺旋輸送機(jī)的輸送巖土的能力是有限的，如果進(jìn)入土艙的巖石過大將損壞螺旋輸送機(jī)，通過刀盤結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計，可以將過大的漂石阻擋在刀盤外。

1.2 刀盤結(jié)構(gòu)形式

刀盤的結(jié)構(gòu)主要有輻板式和輻條式兩大類型，輻板式刀盤一般為焊接箱型結(jié)構(gòu)，其上設(shè)置刀座、刀具、開口、添加劑注入口及與主軸承連接部件;輻條式刀盤主要有輪緣、輻條及布設(shè)在輻條上的刀具組成，刀具布置在輻條的兩側(cè)，一般較難布置滾刀。目前，中國使用的盾構(gòu)大部分為輻板式刀盤，下面主要對輻板式刀盤的裝配進(jìn)行闡述。

2 刀盤工裝工具

刀盤刀具作為刀盤上用以破碎巖石的最主要工具，其裝配的精度及質(zhì)量極其重要，刀具在裝配過程中需要控制三個要素：半徑、高度及角度，裝配難度極大，所以制造刀盤裝配的工裝工具輔助裝配刀具刀座，極大地挺高了刀盤刀具的位置精度，保證了盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)過程的順利進(jìn)行。

刀盤工裝工具主要包括假刀、刻度板及底座等。刀盤工裝工具的制造原理是利用刀具刀尖的軌跡位置在刻度板上加工刻線，把空間上的位置坐標(biāo)轉(zhuǎn)化到刻度板上;由于刀盤刀具形狀不規(guī)則，難于檢測位置尺寸，模仿刀盤刀具制作便于安裝和檢測的假刀，假刀上加工出與刀尖位置相對應(yīng)的水平豎直線，利用假刀與刀盤刀座配合模擬出實際刀尖的位置。

刀盤工裝工具的使用方法在刀盤面板中心增加工藝鋼板，加工刀盤時在鋼板上加工與刀盤法蘭同心的圓窩用以定位底座并保證工裝工具與刀盤同心度，安裝好底座后將刻度板安裝到底座上，利用刀盤輻條加工面調(diào)整刻度板使刻度板水平刻線與輻條加工面的距離滿足設(shè)計要求并使水平刻線與輻條加工面平行，刻度板可繞底座旋轉(zhuǎn)，便于快速安裝刀盤上每一個刀座，通過調(diào)整刀座位置使刻度板水平、豎直刻線與假刀的水平豎直線對齊，證明刀尖位置在設(shè)計軌跡上，可以點焊固定刀座。安裝固定所有刀座后進(jìn)行一次復(fù)檢，合格后可拆除刀盤工裝工具。

刀盤工裝工具使裝配刀座簡單系統(tǒng)快速，便于操作，并且提高裝配精度及質(zhì)量。

3 刀盤裝配工藝方法

刀盤的裝配主要包括耐磨板的組對焊接、刀座的裝配，刀盤管路的裝配及刀具的安裝。

刀盤的裝配工位分為裝配耐磨板與刀座時刀盤法蘭朝下放置以及裝配刀盤管路及刀具時刀盤法蘭朝上放置，下面主要通過這兩個工位對刀盤的裝配工藝方法進(jìn)行分析及闡述：

3.1 刀盤法蘭朝下放置

（1）用四處（每隔90°一處）等高方箱將刀盤墊起，刀盤法蘭朝下放置，利用經(jīng)緯儀輔助調(diào)整刀盤的整體水平，水平度≤0.1mm/m;（2）按設(shè)計圖紙劃刀盤各輻條輻板中心線;刮刀座、吊耳及耐磨板的位置線并進(jìn)行復(fù)檢;（3）按劃好的吊耳位置線組對焊接刀盤吊耳;（4）按劃好的耐磨板位置線組對焊接耐磨板;（5）刀座裝配主要包括滾刀座的裝配與刮刀座的裝配，刮刀座利用在刀盤上劃好的位置線進(jìn)行定位，滾刀座利用刀盤工裝工具進(jìn)行定位安裝，刀盤刀座是刀盤切削巖土的核心部分，合理而有效的安裝方法是保證刀盤正常工作、盾構(gòu)機(jī)正常掘進(jìn)的最佳途徑。為了確保刀座位置尺寸的正確性，焊接前必須進(jìn)行復(fù)檢。

3.2 刀盤法蘭朝上放置

（1）在刀盤面板背部安裝刀盤管路，焊后管路進(jìn)行酸洗，并按圖紙要求進(jìn)行打壓試驗，試驗合格后安裝管路保護(hù)罩。（2）管路連接箱裝配：管路連接箱作為刀盤與盾構(gòu)機(jī)液壓系統(tǒng)連接的重要部件，隨著刀盤共同轉(zhuǎn)動，與刀盤的同心度要求極高，通過加工控制配合尺寸保證同心度。（3）安裝刮刀、滾刀，螺栓涂抹樂泰膠，力矩必須滿足圖紙要求。

4 結(jié)束語

盾構(gòu)機(jī)已在各種隧道工程中得到了廣泛應(yīng)用，刀盤作為盾構(gòu)機(jī)的核心部件，直接決定了盾構(gòu)機(jī)在實際施工的效率和質(zhì)量。文章分析了刀盤的結(jié)構(gòu)形式及功能，介紹了刀盤工裝工具，闡述了裝配工藝方法，對保證刀盤精度和質(zhì)量具有一定的指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)

[1]張鳳祥，朱合華，傅德明.盾構(gòu)隧道[M].北京：人民交通出版社，2004.

[2]宋克志，王本福.常見盾構(gòu)刀盤型式及選用[J].筑路機(jī)械與施工機(jī)械化，2007.

[3]劉宣宇.盾構(gòu)技術(shù)的發(fā)展與展望[J].施工技術(shù)，2013.

[4]宋云.盾構(gòu)機(jī)刀盤選型及設(shè)計理論研究[D].成都：西南交通大學(xué)，2009.