大直徑土壓平衡盾構機刀盤中心區域變形及修復技術實踐應用

楊永軍

中鐵二十局集團第五工程有限公司

大直徑土壓平衡盾構機刀盤中心區域變形及修復技術實踐應用

楊永軍

中鐵二十局集團第五工程有限公司

刀盤具有開挖地層、穩定開挖面、攪拌渣土等功能，其工作狀況非常惡劣，因此，刀盤在盾構推進過程中因地質、設備自身狀況及管理等方面原因將會不可避免地出現變形，在具備修復空間及技術經濟合理的情況下，可對受損刀盤進行維修，本文通過具體工程實例，介紹了盾構機刀盤變形修復的技術應用。

盾構機；變形；刀盤；修復

1.景概述

2012年7月，我單位位于東莞大朗莞惠城際項目正在施工的1#盾構機發生了刀盤變形事件。經過周密科學修復及修復后采取各種技術管理措施，2014年6月份該盾構機已出井，維修取得了良好效果。

2.盤變形情況

2012.7.28.上在開倉檢查換刀時發現刀盤中心區域有變形，具體表現為：中心區域弧面狀后凹、對稱輻條在中心滾刀處“八”字形外張、中心回轉體縮進盾構機等。此時盾構機掘進到172環（275.2米）處。發現問題后，我方立即停止了掘進工作，并第一時間告知了北方重工集團及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.盤修復方案

從2012.7.29至2012.8.6我方與北方重工集團、NFM廠商談判確定修復方案。三方在一周內召開四次正式會議最終達成以下意見：（1）盡快確定實施方案并立即執行，不能有半點耽誤；（2）雙方對刀盤變形的原因各有自己看法，尚未達成一致意見，但先以盡快修復恢復生產為要務，最后決定從北方重工抽調精干的技術人員和工人對盾構機進行檢修，以確保檢修的質量；（3）因此事件原因第一臺盾構機試掘進重新開始計算200環；（4）NFM承諾第二臺盾構不需進行刀盤加固，可以如期始發；（5）第一臺盾構在修復后達到使用條件后可以驗收。

4.盤修復

從2012.8.7至2012.8.26是刀盤修復期，由NFM出方案，北方重工集團組織實施。

2012.8.7.2012.8.10主要進行材料、設備、焊接人員的準備和進場，清土倉、開鑿掌子面創造刀盤修復工作條件；檢查已拆卸的各液壓管路的開口是否已堵好，未堵好的及時封堵。焊接前對焊條、焊劑等材料進行烘干處理，并用丙酮對焊接面進行擦拭，確保焊接面的清潔從而保證焊縫出現氣孔的可能性。

2012.8.11.2012.8.26為刀盤修復實施期；先是焊接整體固定拉筋，焊接時固定刀盤防止其在組件割除過程中或割除后產生變形。在埋弧堆焊工藝參數控制方面，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，割除變形區域外圈環板、主筋板及其組件。在二氧化碳保護焊接過程中，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，割除過程中要時刻觀測刀盤整體有無變形，若有變形則需要重新加固后再割除。焊接過程及焊接后，需要對焊接部位進行外觀檢測，發現裂縫、氣孔等缺陷，應重新焊接。

2012.8.27.2012.8.28進行刀盤修復工作收尾、清倉、籌備恢復掘進等工作。修復結束，北方重工集團交付我方一份刀盤修復情況通告書。

5.盤修復后采取的技術管理措施

（1）采取小推力、較大轉速、小貫入量的掘進參數設置；（2）勤換滾刀、刮刀，滾刀在磨損1.5公分時即進行更換；（3）所有滾刀、刮刀均更換為重型型號；（4）增加泡沫劑的用量；（5）隨時監測刀盤各項參數，出現問題及時調整；（6）加強刀具更換后牢固程度的檢測，確保刀具更換質量。

6.盤修復后的掘進及效果

從2012.8.29開始掘進，到2012.9.8已再次掘進34環，累計已掘進到207環（331.2米）處。2012.9.9進行第一次開倉檢查及換刀，刀盤未發現明顯異常，刀具磨損也基本正常，沒有出現偏磨、崩口及結泥餅等不正常現象，盾構機各項技術參數基本正常。后續掘進嚴格按刀盤變形后采取的管理及技術措施進行。最終，盾構機累計掘進1450米，完成906環管片拼裝，已于2014年6月順利出井，完成了施工生產任務。

3-刀盤出井后整體圖4-刀盤中心區域變形圖

7.論

盾構機刀盤的修復，對整體變形控制以及各組件的安裝定位要求特別高，焊接工藝和焊接質量是修復刀盤的關鍵，必須精心施焊、精確放樣、保證尺寸、探傷檢驗必須及時到位。盾構掘進過程中很難對刀盤進行大面積的修復，一般情況下只能在出洞后，才能對刀盤進行徹底的維修，所以，盾構在投入新項目使用前的刀盤修復工作很大成都上將決定新項目的成敗。