盾构机刀盘修复技术，盾构机刀盘焊接修复流程

kooben

　　随着我国地铁工程的快速发展，盾构法修建隧道技术得到了广泛的应用。盾构在复杂地层中施工，刀盘刀具磨耗严重，刀具容易破损、脱落。掘进中一旦出现这类情况，将导致刀盘扭矩上升，盾构推进困难，甚至无法施工而被迫开舱修复。这就容易引起开挖面坍塌，给整个工程的工期、造价带来严重的影响，甚至威胁施工人员的安全。因此，对盾构机刀盘进行修复技术具有重要重大意义。

　　一、东莞市某项目土压平衡盾构机刀盘修复案例

　　东莞市某项目位于东莞市南城区，区间全长2262.808m，使用Φ6280m土压平衡盾构机进行掘进工作。由于刀盘局部受力过大的原因，引起刀盘偏载，导致刀盘变形。采用盾构后退、清洗裂纹、校正变形、刨坡口和焊接等方法对刀盘变形进行修复。

　　(一)、刀盘修复处理准备

　　1、刀盘后退

　　由于刀盘已经穿过洞门密封，无法有效地对刀盘进行修复，因此先要进行刀盘后退工作。

　　2、清洗刀盘、清渣

　　使用清水对刀盘面板及背部进行清洗，保证检查裂缝、刀盘割缝的顺利进行。

　　3、检查开裂情况

　　发现刀箱焊缝开裂、变形，刀处牛腿出现明显焊缝裂纹，刀位置环筋板焊缝开裂等情况。

　　4、清理裂纹

　　细小裂纹采用砂轮机清理;深度较大的长大裂纹使用碳弧气刨清理。刨坡口使用碳弧气刨进行，并注意坡口角度控制在40~50°，并使用片砂轮、棒砂轮、锥形砂轮等工具进行，将坡口修整平滑。

　　(二)、刀盘修复处理

　　1、外圈梁修复

　　当刀盘变形量已经超出了刀盘外圈梁与切口环之间的间隙，为了更好地保证刀盘外圈梁与切口环之间的间隙，需要对此处变形的外圈梁进行校正。

　　2、刀箱移位

　　在滚刀刀箱移位时有以下注意事项：

　　(1)在滚刀刀箱刨除的过程中，刨除的速度不需要太快，防止刨除过程中滚刀刀箱变形。

　　(2)滚刀刀箱刨除之后，将原来的焊缝用砂轮机打磨光滑，然后利用滚刀模板重新定位焊接滚刀刀箱。

　　(3)滚刀刀箱局部有裂纹，需要将滚刀刀箱刨除后，进行补焊(要注意控制焊接变形)，然后再定位焊接。

　　3、刀盘焊缝检查

　　检查刀盘所有焊缝，将有裂纹的焊缝刨除，然后补焊。

　　焊缝要求：采用窄焊道，薄焊层，多层多道的焊接方式，尽量减少焊接变形。

　　4、滚刀定位

　　刀盘外圈梁校正及有裂纹的焊缝补焊之后，需要通过滚刀模板来检验，滚刀的高度是否都在一个平面上。

　　5、耐磨层焊接

　　为了防止堆焊材料很快受到磨损，在堆焊层上面再用北京固本KB680耐磨焊丝把焊缝堆焊到5层8mm焊缝高度，形成耐磨网，不仅保证了结构质量不低于原制造而且耐磨性大大提高。

　　北京固本KB680耐磨焊丝填充碳化钨粒子的复合焊丝，碳化钨粒子进入马氏体基质上，主要用于要求强烈耐磨损工件表面的焊接环境。进行盾构机刀盘堆焊修复时，焊缝表面成型美观，无渣，单层硬度HRC≥60。

　　6、刀盘体的无损探伤

　　对变形区域刀盘体、刀箱刀座以及连接箱法兰基座等都进行探伤检测，确认微细裂纹或者确定裂纹存在部位及严重程度，以便焊接弥补。另外，对修复完成的部位，再做整体检验。

　　通过东莞市某项目Φ6280m土压平衡盾构机刀盘变形修复工作，为同行处理刀盘变形修复提供参考与借鉴，积累了经验。

　　二、上软下硬地层掘进施工盾构刀盘修复案例

　　1台土压平衡盾构机在上软下硬地层掘进过程中，其刀盘和刀具磨损严重，具体如下：刀盘中心直径2.7m范围内刀盘面板及辐条均严重磨耗，4把双联中心滚刀及其刀箱全部掉落，8把正面滚刀及其刀箱全部掉落，6把切刀及其刀座严重磨损，其他刀具也存在不同程度的磨损。由于该刀盘已无法进行正常掘进，所以专门开挖了竖井，在竖井内进行刀盘修复。

　　1、准备修复材料

　　刀盘材料为Q345B钢材，刀箱和刀座均由原厂提供成品。堆焊材料为KB680耐磨焊丝。

　　2、处理磨损区域

　　将刀盘中心区域磨损的滚刀刀箱、刮刀刀座、加强筋板和中心刀盘喷口予以刨除;将磨损的刀梁进行打磨或火焰切割修整，并将焊接面打磨出金属光泽。

　　3、选择焊接工艺

　　为保证修复质量，选取与原厂制造刀盘时相同的焊接工艺。采取二氧化碳气体保护焊，选用北京固本耐磨焊丝，配合熟练的焊接人员。焊前需预热焊接部位，焊后须去除焊接部位应力，以避免引起刀盘焊接变形。采用多层多道焊接方法，保证焊接质量和强度。

　　4、修复刀盘主梁

　　焊接前采用加热设备加热原主刀梁和新主刀梁之间的焊缝，使其达到120℃后进行焊接。采用多层多道焊接方法，单条焊缝宽度应≤10mm。焊接完成后采用保温棉对焊接部位进行一定时间的保温，然后采取振动法消除应力。为保证主梁间刀箱的安装，对焊后突起进行刨除，保证平面度小于5mm。

　　5、修复滚刀刀箱和切刀刀座

　　定位新滚刀刀箱部与已安装滚刀刀箱背部处于同一平面。按照图纸(可参照原图纸)定位无误后，进行拼点焊接，焊接参数参照刀盘结构件。采取同样的定位方法，焊接修复切刀刀座后，安装新的滚刀和切刀。

　　6、修复刀盘喷口

　　现场加工、焊接原刀盘喷口较困难，所以对新喷口的结构形式进行了局部改进。同时在喷口处增加保护钢板，堆焊耐磨网格，其管路采用10mm钢板进行保护。

　　本次刀盘修复工作共历时80余天，对项目工期和成本均造成了较大影响，为安全、顺利地完成该项目剩余工程量，盾构机在恢复掘进后应时刻观察掘进参数，及时检查刀盘刀具磨损情况，高度重视刀具更换质量，针对不同地层做好渣土改良工作。通过本次刀盘修复，盾构机得以顺利完成项目施工。