盾构机刀盘磨损的修复工艺探讨

盾构机刀盘磨损的修复工艺探讨

发表时间：2019-05-05T14:49:53.310Z 来源：《基层建设》2019年第4期作者：刘晓林

[导读] 摘要：在我国经济建设飞速发展的现阶段，基建工程在数量与规模方面均有所增长，所以不可避免的会用到机械化盾构机来开展相关建设活动。

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摘要：在我国经济建设飞速发展的现阶段，基建工程在数量与规模方面均有所增长，所以不可避免的会用到机械化盾构机来开展相关建设活动。在机械化盾构机当中，刀盘作为掘削机构在其中有着重要作用，例如，开挖地层、保持开挖面的稳定等，同时也因此需要承载较大的载荷与力矩，所以也因此容易出现磨损情况，导致工程建设的施工效率受到影响。所以，本文重点分析盾构机刀盘磨损的修复工艺。

关键词：盾构机；刀盘；磨损；修复工艺

引言：在隧道施工期间，需要使用盾构机来完成土体的开挖以及渣土的排运等工作，确保隧道施工可以快速的完成。现阶段，随着现代科学技术的不断进步，机械化盾构机在相关隧道工程中得到了广泛的应用，并且应用效果十分显著。在机械化盾构机工作期间，当中的刀盘由于长期要在较为恶劣的环境下工作，所以会因此导致刀盘出现不同程度的磨损，对工程的开展造成影响，所以要求施工单位可以尽快的完成磨损刀盘的修复，确保工程可以顺利开展。

一、工程实例

在某工程中，盾构机的刀具与刀盘在施工过程中出现严重的磨损，具体为：对于刀盘来讲，在其中心区域以及辐条均出现显著的磨损，同时，刀箱与四把双联中心滚到均出现了掉落，还有8把正面滚刀以及6把切刀也同样出现了程度不等的磨损。所以为了保证工程可以的开展，需要对竖井中的刀盘予以及时修复。

二、刀盘修复工艺

胃由于刀盘磨损较为严重，修复工作量较大，且刀盘修复后仍需穿过长30m的上软下硬地层掘进施工，对刀盘修复质量要求较高，因此在刀盘修复前应认真熟悉图纸和施工现场，根据施工方案做好施工准备，并制定刀盘修复方案。刀盘修复过程如下所述。

1、准备修复材料

刀盘材料的材质为Q345B，所以为了确保刀盘在修复之后可以继续稳定使用，所以在修复过程中所选择的材质与之前保持一致。此外，测量刀盘主梁厚度为80mm，所以需要根据测量后的规格尺寸来现场实施切割，刀座与刀箱均为原厂提供。

2、磨损区域的处理

滚刀刀箱、加强筋板以及中心刀盘等磨损区域均要刨除干净，随后用打磨或者火焰切割等方式进一步修整磨损后的刀梁，并要将刀梁焊接表面的金属光泽打磨出来。另外，鉴于刀盘工作环境有着一定湿度，打磨后的表面会因此生锈，所以焊接工作要抓紧时间进行。

3、选择焊接工艺

为了进一步提高修复质量，焊接工艺的选择需与原厂刀盘生产制造时保持一致，同时选用富有经验的焊接工程师来进行焊接作用。此外，在焊接前，要做好焊接区域的预热工作，并要在焊接完成后进行消除应力热处理，以确保焊接质量与焊接位置强度与原厂刀盘保持一致。

4、刀盘主梁的修复

将刀盘主梁打磨后，要对其各部位的规格尺寸予以测量，随后根据测量结果来确定下料的最终尺寸。随后，将旧刀梁与新刀梁进行对接，检查对接是否存在问题，并将台阶予以打磨。另外，选择一定规格尺寸的钢管作为刀梁之间的抵抗变形的筋板。在开始焊接前，将原刀梁与新刀梁之间的焊缝进行加热，待加热至120℃后方可开始焊接。在焊接时，需采用多层多道焊接法，焊接后还应对焊接区域进行保温处理，并用振动法将应力消除。

5、修复滚刀刀箱和切刀刀座

通常来讲，刀盘修复后的硬岩掘进能力与滚刀高度有着直接联系。其中，如果修复空间有限，难以对滚刀刀箱进行定位，则为了保证修复质量，需要测量未掉落的滚刀刀箱，并将其与图纸加以比对。在将变形量的范围确定后，可按照已安装的滚刀刀箱来定位新滚刀刀箱的位置，并保证新滚刀刀箱与之前刀箱位置处于同一水平面中。随后，待完成定位后，完成拼接点的焊接作业。同理，切刀刀座的修复与滚刀刀座修复流程一致，并在刀座修复后可重新安装切刀与滚刀。

6、修复刀盘喷口

鉴于刀盘中心区域磨损严重，导致两路刀盘喷口均无法继续使用。同时，由于原刀盘喷口位于刀盘面板内部，所以现场焊接、加工有一定难度，需要对其结构形式予以一定更改。将保护钢板设置在喷口位置，并将耐磨网格焊接在喷口位置，用一定规格的钢板保护当中管路，保证掘进作业可以顺利开展。

三、盾构机刀盘磨损修复后的注意事项

由于需要对刀盘开展修复工作，所以导致该实例工程的施工周期受到了延误，所以为了确保余下的工程可以顺利开展，需要在今后使用盾构机时注意以下事项：（1）时刻观察掘进参数。在开展掘进过程中，盾构机的刀盘扭矩、掘进速度以及推力等需要施工人员予以随时查验，如发现问题，要及时对刀盘的工作情况进行检查，并对问题出现原因加以分析。（2）注意检查刀盘、刀具的磨损情况。在掘进过程中，作业人员要对刀盘、刀具的磨损情况进行查看，及时更换存在磨损情况的刀具、刀盘，防止损失扩大化。（3）对刀具更换的质量予以注意。在更换刀具过程中，刀具的安装面要保持干燥、洁净，同时也要对紧固件的定位、安装精度等予以注意。（4）做好不同地层的渣土改良工作。比如，当施工现场的地下水含量出现变化后，施工单位则要对渣土予以及时的改良，避免刀具、刀盘出现过大的磨损。

四、预防盾构机刀盘磨损的措施

为了保证今后不再出现因为盾构机刀盘磨损而导致施工周期延误，从而引发严重的经济损失，需要施工单位对盾构机刀具磨损的预防措施加以关注。

1、刀具磨损检测技术的应用

刀圈磨损是刀具磨损最为主要的失效形式，所以为了更加准确的判断刀具磨损的严重程度，监控刀盘、刀具的工作情况，施工单位需

要注重对各类刀具磨损检测方法加以应用，例如，液压传感器法、电子传感器法、异味添加剂法以及光纤维短路法等。

2、应用刀盘磨损检测技术

与刀具磨损检测类似，通过在刀盘处增加磨损检测点，用于监控刀盘磨损情况。该技术在海瑞克盾构机上得到了较为广泛的应用，其在刀盘上布置了若干个检测点，采用液压传感器法，对磨损检测点范围内的磨损情况进行定性监控。

3、采用新型耐磨材料

目前国内盾构机刀盘结构件的材料多为Q345B钢，刀盘面板辅以网格耐磨堆焊或用耐磨钢板进行防护。虽然这种刀盘具有一定的耐磨性，但在诸如石英砂岩、粉细砂等地层掘进过程中，刀盘磨损仍十分严重。采用新型耐磨材料如碳化铬钢材防护刀盘，以应对掘进过程中出现的不良地层，同样也是是盾构机生产企业的研究方向。

4、超前地质预报技术的应用

鉴于我国具有广袤的国土面积，各个地区的地层有着不同特点，所以在施工开始前，需要施工单位对施工场地的土质情况予以详尽勘察，以便有针对性的制定施工计划。同时，在开展盾构施工时，施工单位可对超前地质探测技术加以应用，提前了解掌子面的情况，以便可以准确的实施渣土改良，并可以此设定更为合理的掘进参数，有利于盾构机可以顺利、平稳的工作。现阶段，超声波软土超前探测、震波地质扫描系统以及钻孔探测记录系统等是超前地质预报技术常用的形式。

五、结语

为了进一步推动我国经济发展，我国也将在未来逐步扩大相关基建工程的建设力度与规模。与此同时，在众多基建工程中，盾构机的使用频率也会得到显著的提升，而刀盘磨损的修复效果对于盾构机的使用效率有着直接联系。其中，如果盾构机刀盘出现磨损情况，则势必会导致工程无法正常开展，从而导致经济损失的出现。因此，为了保证相关工程可以有序开展，需要施工单位对盾构机刀盘磨损情况予以关注，并及时予以修复，有助于降低盾构机刀盘磨损对于工程建设的影响。

参考文献：

[1]高爱照，卢庆亮，王豪，于普涟.盾构机刀盘制作与检测方法初探[J].现代制造技术与装备.2017（12）

[2]张照煌，孙飞.采用锥形刀盘的全断面隧道掘进机作业过程推力分析[J].工程机械.2016（07）