泥水盾构破碎机的针对性设计

2014-12-04贺开伟张鹏豪

建筑机械化 2014年10期

叶超，贺开伟，张鹏豪，贺飞

(中铁工程装备集团有限公司，河南郑州 4 5 0 0 1 6)

泥水盾构机广泛应用于穿江越海，以及对地表沉降控制要求较高的施工场地。当前，泥水盾构主要分为直接式和间接式两种控制模式。间接控制模式泥水盾构因其控制地表沉降效果好，因而现场使用相当广泛。

1 破碎机功能简介

间接控制模式泥水盾构由泥水仓和气垫仓组成，气垫仓底部设置有破碎机，破碎机的主要型式为颚式破碎机，其主要工作过程是将进入气垫仓的大粒径岩石进行及时破碎，然后经过格栅的筛选进入排浆管从而被排出洞外，如图1所示。破碎机的主要作用有：①破碎进入气垫仓底部的岩石，以便渣土能顺利进入排浆管而排出洞外；②对气垫仓底部进行搅拌，防止气垫仓底部渣土堆积造成堵舱，影响掘进速度。

图1 破碎机布置图

2 现场常见问题

由于破碎机设置于前盾气垫仓底部，长期浸泡在泥浆里面，同时受岩石等渣土的撞击或者砂土的磨损，其使用环境相当恶劣。所以破碎机是泥水盾构最容易损坏的部件之一。根据各施工现场反馈，破碎机主要出现以下问题。

1）颚板、颚齿及盖板磨损严重，导致破碎机破碎后的粒径变大，破碎不够彻底，破碎机强度降低，破碎能力下降，如图2、图3所示。

图2 鄂齿磨损情况

图3 盖板磨损情况

2）油缸磨损严重及其异常损坏情况。主要为油缸活塞杆的磨损导致油缸密封不可靠；油管及管路接头异常损坏导致出现漏油现象。

3）连接螺栓异常断裂导致盖板脱落，从而使泥浆进入销轴区域加剧销轴的磨损。

4）破碎机颚板结构设计较大，在破碎机破碎过程中影响渣土流通面积，从而导致浆液波动以及出渣不畅。

5）油脂管路堵塞或异常损坏，导致润滑不到位。

6）破碎机前部冲刷不到位导致底部渣土堆积，引起堵仓堵管，从而影响掘进速度。

3 针对性设计

根据以上出现的问题，通过分析对破碎机进行针对性设计，以降低破碎机损坏几率，提高使用寿命，主要采取以下手段。

1）对破碎机主要部件的材质进行合理选择和优化，颚板等大尺寸结构件由锻件代替焊接件，增强破碎机的结构强度和耐磨性。

2）油缸采用倒装式，油道置于活塞杆内部。油缸缸体置于有高密度渣土的盾体下部，活塞杆朝上，可减少油缸活塞杆的磨损。油管内置减短了液压管露出的长度，可减少管路的异常损坏几率，并且进油口和回油口都位于油缸上端部，可减少岩石的撞击油管几率。如图4、图5所示。

图4 破碎机三维图

图5 破碎机结构图

3）对盖板处的配合情况进行合理的选择，盖板外侧与颚板配合处选择过渡配合或者小间隙配合，其间隙值小于螺栓孔配合的间隙值，保证在破碎机破碎时连接螺栓不承受剪力，防止螺栓异常断裂。

4）合理选择破碎机颚板尺寸和格栅的流通面积。如图6、图7所示，由于颚板尺寸较大，而格栅尺寸相对较小，在破碎机打开时，渣土有足够的流通面积进入格栅区域；而当破碎机处于破碎状态时，颚板几乎将格栅完全挡住，导致渣土流通不畅，引起液面波动，同时排浆泵也承受较大的冲击。而在满足颚板强度的前提下，适当减小颚板尺寸，增大后部格栅的面积，则有利于压力的稳定和渣土的连续出渣。