大直径土压平衡盾构机刀盘中心区域变形及修复技术实践应用

杨永军

中铁二十局集团第五工程有限公司

大直径土压平衡盾构机刀盘中心区域变形及修复技术实践应用

杨永军

中铁二十局集团第五工程有限公司

刀盘具有开挖地层、稳定开挖面、搅拌渣土等功能，其工作状况非常恶劣，因此，刀盘在盾构推进过程中因地质、设备自身状况及管理等方面原因将会不可避免地出现变形，在具备修复空间及技术经济合理的情况下，可对受损刀盘进行维修，本文通过具体工程实例，介绍了盾构机刀盘变形修复的技术应用。

盾构机；变形；刀盘；修复

1.景概述

2012年7月，我单位位于东莞大朗莞惠城际项目正在施工的1#盾构机发生了刀盘变形事件。经过周密科学修复及修复后采取各种技术管理措施，2014年6月份该盾构机已出井，维修取得了良好效果。

2.盘变形情况

2012.7.28.上在开仓检查换刀时发现刀盘中心区域有变形，具体表现为：中心区域弧面状后凹、对称辐条在中心滚刀处“八”字形外张、中心回转体缩进盾构机等。此时盾构机掘进到172环（275.2米）处。发现问题后，我方立即停止了掘进工作，并第一时间告知了北方重工集团及NFM厂商。典型刀盘变形照片如下：

1-中心刀变形情况2-中心刀辐板变形

3.盘修复方案

从2012.7.29至2012.8.6我方与北方重工集团、NFM厂商谈判确定修复方案。三方在一周内召开四次正式会议最终达成以下意见：（1）尽快确定实施方案并立即执行，不能有半点耽误；（2）双方对刀盘变形的原因各有自己看法，尚未达成一致意见，但先以尽快修复恢复生产为要务，最后决定从北方重工抽调精干的技术人员和工人对盾构机进行检修，以确保检修的质量；（3）因此事件原因第一台盾构机试掘进重新开始计算200环；（4）NFM承诺第二台盾构不需进行刀盘加固，可以如期始发；（5）第一台盾构在修复后达到使用条件后可以验收。

4.盘修复

从2012.8.7至2012.8.26是刀盘修复期，由NFM出方案，北方重工集团组织实施。

2012.8.7.2012.8.10主要进行材料、设备、焊接人员的准备和进场，清土仓、开凿掌子面创造刀盘修复工作条件；检查已拆卸的各液压管路的开口是否已堵好，未堵好的及时封堵。焊接前对焊条、焊剂等材料进行烘干处理，并用丙酮对焊接面进行擦拭，确保焊接面的清洁从而保证焊缝出现气孔的可能性。

2012.8.11.2012.8.26为刀盘修复实施期；先是焊接整体固定拉筋，焊接时固定刀盘防止其在组件割除过程中或割除后产生变形。在埋弧堆焊工艺参数控制方面，采取“小电流、低电压、薄层多次”的堆焊工艺方案，固定拉筋焊接完成后，割除变形区域外圈环板、主筋板及其组件。在二氧化碳保护焊接过程中，维持喷嘴与焊件的距离6-12mm，焊枪与工件焊缝成80°左右并保持不变，以便清楚方便地观察熔池，割除过程中要时刻观测刀盘整体有无变形，若有变形则需要重新加固后再割除。焊接过程及焊接后，需要对焊接部位进行外观检测，发现裂缝、气孔等缺陷，应重新焊接。

2012.8.27.2012.8.28进行刀盘修复工作收尾、清仓、筹备恢复掘进等工作。修复结束，北方重工集团交付我方一份刀盘修复情况通告书。

5.盘修复后采取的技术管理措施

（1）采取小推力、较大转速、小贯入量的掘进参数设置；（2）勤换滚刀、刮刀，滚刀在磨损1.5公分时即进行更换；（3）所有滚刀、刮刀均更换为重型型号；（4）增加泡沫剂的用量；（5）随时监测刀盘各项参数，出现问题及时调整；（6）加强刀具更换后牢固程度的检测，确保刀具更换质量。

6.盘修复后的掘进及效果

从2012.8.29开始掘进，到2012.9.8已再次掘进34环，累计已掘进到207环（331.2米）处。2012.9.9进行第一次开仓检查及换刀，刀盘未发现明显异常，刀具磨损也基本正常，没有出现偏磨、崩口及结泥饼等不正常现象，盾构机各项技术参数基本正常。后续掘进严格按刀盘变形后采取的管理及技术措施进行。最终，盾构机累计掘进1450米，完成906环管片拼装，已于2014年6月顺利出井，完成了施工生产任务。

3-刀盘出井后整体图4-刀盘中心区域变形图

7.论

盾构机刀盘的修复，对整体变形控制以及各组件的安装定位要求特别高，焊接工艺和焊接质量是修复刀盘的关键，必须精心施焊、精确放样、保证尺寸、探伤检验必须及时到位。盾构掘进过程中很难对刀盘进行大面积的修复，一般情况下只能在出洞后，才能对刀盘进行彻底的维修，所以，盾构在投入新项目使用前的刀盘修复工作很大成都上将决定新项目的成败。