盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán)裝配

梁龍 馮文強(qiáng) 呂賀峰

摘 ?要：盾構(gòu)機(jī)是一種專門(mén)用于開(kāi)挖地下隧道的大型成套施工設(shè)備，在城市隧道的開(kāi)挖中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。刀盤(pán)作為盾構(gòu)機(jī)關(guān)鍵部件，在盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)過(guò)程中起到至關(guān)重要的作用，文章主要對(duì)刀盤(pán)的結(jié)構(gòu)形式功能進(jìn)行了分析，并對(duì)刀盤(pán)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(pán);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(kāi)挖、土渣排運(yùn)、整機(jī)推進(jìn)、管片拼裝等作業(yè)，通過(guò)切刀刮削土體，使隧道一次成型。刀盤(pán)作為盾構(gòu)機(jī)關(guān)鍵部件，具有開(kāi)挖攪拌過(guò)流巖土、支撐掘進(jìn)面等作用。

1 刀盤(pán)的功能及結(jié)構(gòu)形式

1.1 刀盤(pán)的功能分析

刀盤(pán)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(kāi)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(pán)的作用主要有開(kāi)挖土體、攪拌渣土、支護(hù)開(kāi)挖面、阻擋大漂石等作用，具體如下：

開(kāi)挖功能：通過(guò)布置于刀盤(pán)上的各類刀具，對(duì)掘進(jìn)面的巖土進(jìn)行破碎和切削，同時(shí)將開(kāi)挖的渣土經(jīng)刀盤(pán)開(kāi)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(guò)刀盤(pán)后壁的攪拌棒對(duì)土艙內(nèi)的渣土進(jìn)行攪拌，防止結(jié)泥餅的同時(shí)還能達(dá)到利于排渣的目的。

支護(hù)開(kāi)挖面：針對(duì)某些特定地質(zhì)，大面板刀盤(pán)能起到支護(hù)開(kāi)挖面的作用，并且開(kāi)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(guò)大將損壞螺旋輸送機(jī)，通過(guò)刀盤(pán)結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)，可以將過(guò)大的漂石阻擋在刀盤(pán)外。

1.2 刀盤(pán)結(jié)構(gòu)形式

刀盤(pán)的結(jié)構(gòu)主要有輻板式和輻條式兩大類型，輻板式刀盤(pán)一般為焊接箱型結(jié)構(gòu)，其上設(shè)置刀座、刀具、開(kāi)口、添加劑注入口及與主軸承連接部件;輻條式刀盤(pán)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(guó)使用的盾構(gòu)大部分為輻板式刀盤(pán)，下面主要對(duì)輻板式刀盤(pán)的裝配進(jìn)行闡述。

2 刀盤(pán)工裝工具

刀盤(pán)刀具作為刀盤(pán)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(guò)程中需要控制三個(gè)要素：半徑、高度及角度，裝配難度極大，所以制造刀盤(pán)裝配的工裝工具輔助裝配刀具刀座，極大地挺高了刀盤(pán)刀具的位置精度，保證了盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)過(guò)程的順利進(jìn)行。

刀盤(pán)工裝工具主要包括假刀、刻度板及底座等。刀盤(pán)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(pán)刀具形狀不規(guī)則，難于檢測(cè)位置尺寸，模仿刀盤(pán)刀具制作便于安裝和檢測(cè)的假刀，假刀上加工出與刀尖位置相對(duì)應(yīng)的水平豎直線，利用假刀與刀盤(pán)刀座配合模擬出實(shí)際刀尖的位置。

刀盤(pán)工裝工具的使用方法在刀盤(pán)面板中心增加工藝鋼板，加工刀盤(pán)時(shí)在鋼板上加工與刀盤(pán)法蘭同心的圓窩用以定位底座并保證工裝工具與刀盤(pán)同心度，安裝好底座后將刻度板安裝到底座上，利用刀盤(pán)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(jì)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(pán)上每一個(gè)刀座，通過(guò)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(duì)齊，證明刀尖位置在設(shè)計(jì)軌跡上，可以點(diǎn)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(pán)工裝工具。

刀盤(pán)工裝工具使裝配刀座簡(jiǎn)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(pán)裝配工藝方法

刀盤(pán)的裝配主要包括耐磨板的組對(duì)焊接、刀座的裝配，刀盤(pán)管路的裝配及刀具的安裝。

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

3.1 刀盤(pán)法蘭朝下放置

（1）用四處（每隔90°一處）等高方箱將刀盤(pán)墊起，刀盤(pán)法蘭朝下放置，利用經(jīng)緯儀輔助調(diào)整刀盤(pán)的整體水平，水平度≤0.1mm/m;（2）按設(shè)計(jì)圖紙劃刀盤(pán)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(duì)焊接刀盤(pán)吊耳;（4）按劃好的耐磨板位置線組對(duì)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(pán)上劃好的位置線進(jìn)行定位，滾刀座利用刀盤(pán)工裝工具進(jìn)行定位安裝，刀盤(pán)刀座是刀盤(pán)切削巖土的核心部分，合理而有效的安裝方法是保證刀盤(pán)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(pán)法蘭朝上放置

（1）在刀盤(pán)面板背部安裝刀盤(pán)管路，焊后管路進(jìn)行酸洗，并按圖紙要求進(jìn)行打壓試驗(yàn)，試驗(yàn)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(pán)與盾構(gòu)機(jī)液壓系統(tǒng)連接的重要部件，隨著刀盤(pán)共同轉(zhuǎn)動(dòng)，與刀盤(pán)的同心度要求極高，通過(guò)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(lè)泰膠，力矩必須滿足圖紙要求。

4 結(jié)束語(yǔ)

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

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