土压平衡盾构机刀盘装配要点

毋文涛

摘 要：盾构机是目前非常重要的地下隧道开挖的大型成套工艺设备，被大量的应用到城市隧道开挖施工作业环节。而刀盘则是盾构上的主要结构部件，直接影响盾构掘进作业环节，本文具体通过结合刀盘结构形式，分析研究刀盘装配要点，为盾构机的正常掘进施工工作提供基础与先决条件。

关键词：土压平衡盾构机;刀盘装配;要点

1 盾构机整机设计

盾构机整机长度约86米，分为主机和后配套系统，由连接桥和牵引杆连接。

2 盾体结构

2.1 刀盘设计特点

（1）圆形辐条有利于土砂流动，渣土能够快速的进入土仓。

（2）刀盘重量相对较轻，从而使主机中心相对靠后，避免出现盾构机“磕头现象”。

（3）盾构机支撑方式为中间支撑，刀盘盘体、牛腿与土仓中间隔板是相对转动的关系，避免土仓中间部位结泥饼。

（4）刀盘中间大开口，避免刀盘中间部位结泥饼。

（5）刀盘正面与刀盘外圈面为垂直关系，避免在开挖过程中出现沉降现象。

2.2 刀盘方案

（1）结构形式：辐条面板式，6辐条+6面板。

（2）刀具配置：中心刀（1把）、外周保护刀（12把）、主刀（86把）、强化型贝壳刀（辐条32把、面板12把）、仿形刀（2把）、注入口保护刀（6把）。

（3）开口率50%，中心部位较大开口，防止泥饼产生。

（4）渣土改良喷口数量：共7个，4路泡沫，3路膨润土。

（5）刀盘钢结构采用Q345B材料，辐条为φ400 mm壁厚为80 mm的钢管，外圈板厚度为60 mm，刀盘面板厚度为60 mm，保证刀盘有足够的强度和刚度。

2.3 渣土改良添加口

刀盘面板均匀布置7个刀盘喷口，4路泡沫，2路膨润土，1路预留注水口（与膨润土口共用，平时可兼作加泥口），其余每个喷口均为单管单泵设计。

2.4 土仓中心搅拌设计

主驱动采用中间支承方式，土仓隔板是固定的，刀盘旋转时牛腿和搅拌棒对土仓内的土进行有效的搅拌，中心不易结泥饼。设置有6个主动搅拌棒和1个被动搅拌棒，被动搅拌棒上设置有高压喷水口，可以对刀盘中间部进行冲洗，能够有效防止土仓中心泥饼产生。

3 刀盘刀具装配要点

以当前的测量方式作为基础，为了能够达到装配效率与精度标准，设计专用工装进行装配。刀具安装到刀盘规定位置，3个方向尺寸全部符合要求，即高度、径向、角度。当前角度方向主要是通过辐条位置确定，保证刀具的高度与径向坐标符合要求即可，将刀盘加工表面作为装配作业的基准面，按照工艺标准增加辅助基准，然后确定专用工装形式。

该工装由旋转、上下垂直运动两个自由度，伸缩拉杆进行标尺、垂直度调节;进行顶丝调节，可以保证回转中心与刀盘表面垂直度符合要求;升降杆方式调节高差，保证水平位置精度合格。

通过下述几项操作保证刀盘相对位置精度合格：

①标尺回转一周，测量确定标尺同一点为和基准面2的距离，然后利用顶丝调节保证距离相同，确保标尺回转中心和刀盘表面保持垂直的状态。②工装旋转一周测检测确定多处L型标尺部件的里面和基准面1的间距，然后进行工装的调节，保证回转底座在刀盘顶面，确保回转中心和刀盘中心是完全重合存在的。③测量标尺底部最大位置分别和基准面2、3的间距参数，然后进行伸缩杆的调整保证该高差参数达到855 mm的要求，确保标尺和刀盘表面平行度的要求。

经过调解之后的工装，刀座或者刀具测量点利用标尺直接定位到刀盘坐标部位，标尺能够达到刀具水平的基本要求，也可以根据需要作为径向测量的工具，进而可以达到刀具定位精度要求。该工装可以保证刀具定位的精度，操作也非常方便，生产效率得以提升，工作人员强度下降，使得盾构机刀盘制作精度合格，为盾构机正常工作运行提供基础。

4 刀盘焊接管路组的安装

4.1 刀盘焊接管路组的特点

刀盘焊接管路组中，在刀盘基体辐条垂直表面设置有4路泡沫/膨润土喷口，刀盘中间设置有1路泡沫/膨润土喷口，在刀盘90°方向设置有1路磨损检测器管路，在0°与180°方向设置有4路超挖刀液压管路，管路数量较多，均为隐蔽安装，且安装管路中由软管与硬管交叉排布，如不设置好管路与刀盘基体的安装顺序，会导致管路满焊后无法回装到刀盘基体，或者无法实施管路对接处的焊接。

4.2 刀盘管路附件的安装

结合刀盘基体的结构特点，按照以下顺序管理附件，进行装配：

①将小法兰吊装到与刀盘基体对应位置处，辅助定位泡沫管路（注意其方向要正确）。②预制支腿内部泡沫管路，包括中心盖板及小法兰上的泡沫管路。③将小法兰吊离刀盘基体，取出预制的泡沫管路进行满焊。④管路满焊完成后，置于对应位置，再次将小法兰吊装到与刀盘基体辅助定位管路，定位完成后，将泡沫管路接头处进行焊接。⑤对所有管路按图进行压力试验，保证规定时间内不泄露。⑥再次将小法兰吊离刀盘基体，将中心背板吊装到与刀盘基体对应位置处，进行满焊。⑦最后再将小法兰吊装到刀盘基体上，翻身一次进行满焊，焊接完成后，对焊接部位进行检测。按照此装配顺序方可将所有管路及刀盘基体其余部件安装到位，且能保证装配精度。

参考文献：

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