盾构机前盾制作关键节点的控制

焦兆承

（济南重工股份有限公司，济南 250109）

盾构机盾体主要包括前盾、中盾前部、中盾后部和尾盾四大部分，其中前盾由壳体、法兰、中心环、隔板、门框、锥板、螺旋机座子、超前注浆块以及筋板等组成，具体结构如图1所示。制作工艺流程分为下料、组点、焊接、再组点、再焊接、机加工和焊接等工序。前盾的制作是盾体制作中的重点和难点，它重量大，焊接量大，焊接变形难控制，需要对下料、组点、焊接过程中关键节点加以控制。

图1 盾构机前盾示意图

1 盾构机前盾下料

1.1 螺旋机座子

法兰：数控整体下料，板厚60mm。筒体：用板厚40mm的钢板，按图纸要求割出焊接坡口两件一起卷制，卷制外径Φ1000mm，焊接完成后调圆；筒体和法兰、筋板焊接在一起后，转机加工，加工完后焊接（8+7）复合钢板。

1.2 壳体

数控下料，板厚60mm，2拼，下料宽度2030mm，直径加大10mm，按图纸要求在一边割出双面坡口，卷制外径Φ6660mm，焊接完成后调圆。

1.3 法兰板

板厚75mm、6拼，外圆按Φ6680mm、与面板一起数控下料，开坡口、调平。焊后调平，探伤合格后，与中盾前法兰组点在一起转机加工。加工外圆和槽，并在法兰板上画出十字线，标出0°、90°、180°和270°，转回。

1.4 中心环和隔板

中心环为锻件。隔板：板厚70mm，外圆按Φ6570mm、内圆按Φ3620mm，4拼数控下料，拼接时焊缝与十字中心线错开100mm，十字线上焊接筋板，避免出现焊缝重叠；焊后调平，探伤合格后，转机加工；加工内、外圆坡口，并在隔板上画出十字线，标出0°、90°、180°和270°，转回。

图2 前盾法兰与壳体焊接破口

1.5 其他部件

超前注浆块：厚度120mm板，数控下料，转机加工，加工完后转回。筋板：数控下料后组点焊接支座。锥板一：4拼，数控下料带压头，分别卷制，割出坡口，割孔组点焊接好，标出钢管的位置割出椭圆形长孔。锥板二：4拼，数控下料带压头，分别卷制。

前盾反转吊耳：数控下料，按图纸焊接好后转机加工，加工完后入库。

2 盾构机前盾组点

（1）将法兰板放置在平台上（注意正反面），找出法兰的中心，画出多个筋板的位置线，将壳体放置在法兰上，壳体的中心与法兰重合，在壳体上标出相应的0°、90°、180°和270°，组点筋板。修磨筋板的高度在同一平面上。组点隔板：将隔板放在筋板上（注意正反面），与壳体和筋板组点在一起。

（2）组点中心环：在中心环上焊上3个工装吊耳，在中心环外圆上焊上4个定位块，保持中心环（1）上平面与隔板上平面之间距离为185mm，注意对正，使中心环正直装入隔板内孔，找正后组点牢固，同时组点序号5筋板。组点门框：将门框放平，测量好间隙，使门框对正放在隔板开口处，门框上平面与隔板一致，组点筋板。

（3）在壳体上画出对应的注浆块位置线，割出注浆块位置，组点超前注浆块；组点焊接前盾吊耳，探伤合格后焊接筋板，组点焊接前盾工装吊耳（工艺吊耳）。标出支座的位置线，割出通孔；交检，检查合格无误后，加固各组点焊缝，转焊接工序。

3 盾构机前盾焊接关键节点的控制

3.1 盾构机前盾焊接

（1）前盾法兰朝上，先焊中心环和筋板之间的焊缝，再焊壳体与筋板之间的焊缝，焊超前注浆块与壳体之间的内焊缝，再焊隔板与筋板之间的焊缝。然后，将中心环预热至100～150℃，焊接中心环与隔板之间的焊缝。最后焊接隔板与壳体之间的焊缝。组点焊接5块盖板。

（2）翻个，先焊接筋板与法兰之间的焊缝，再焊接法兰与壳体之间的焊缝。然后，清根壳体与法兰、中心环与隔板、隔板与壳体之间的焊缝，打磨好后焊接法兰与壳体之间的焊缝，焊接超前注浆块与壳体之间的外焊缝。预热中心环至100～150℃，焊接中心环与隔板之间的焊缝，最后焊接隔板与壳体之间的焊缝。焊完后探伤。合格后，组点焊接筋板和把手，组点焊接防滑条1和防滑条2。

（3）先组点焊接锥板二以及筋板。再组点焊接无缝钢管和支座，焊接完后，组点焊接锥板一及筋板。先焊锥板与隔板的角焊缝，再焊锥板与壳体角焊缝，从两头往中从两头往中间焊。

3.2 盾构机前盾二次组点焊接

（1）组点螺旋机座子和筋板，组点好后转焊接工序焊接；组点焊接土压传感器支座；组点电液接头支座，注意隔板孔内焊缝高度；组点水气接头支座，注意隔板孔内焊缝高度。

（2）组点搅拌棒，须先在表面方格堆焊厚5mm耐磨层，背面搅拌棒与隔板焊缝焊接完成后，MT探伤合格，再组点焊接小筋板；渣土前闸门装配后焊接；组点铰接式超前注浆孔支座；组点喷口支座；组点土仓测压接口。

（3）焊接完成后振动时效处理，人员舱打压，合格后转机加工工序，机加工完后转回；组点焊接支座；焊接前盾大口耐磨层；交检，合格后转装配车间。

4 结语

本文根据盾构机生产过程中前盾的制作过程，阐述盾构机前盾在下料、组点、焊接过程中关键节点的控制过程，对盾构机生产过程中的工艺制定及其应用具有一定的指导和借鉴作用。