盾構(gòu)分類

盾構(gòu)分類北京固本科技有限公司 胡建平 在工程砂卵石層進(jìn)行盾構(gòu)施工，其中最重要的是要保持掘進(jìn)面的穩(wěn)定和盾構(gòu)機(jī)的耐磨性能。本研究項(xiàng) 目收集各方面資料，并根據(jù)本人已經(jīng)參與的工程研究在砂卵石層施工時(shí)盾構(gòu)機(jī)刀盤的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，保持掘進(jìn)面穩(wěn)定的方法，以及根據(jù)施工刀具的使用性能和磨損規(guī)律，結(jié)合刀具的受力情況和金相分析，總結(jié)盾構(gòu)各類刀具的失效原因，然后研制出盾構(gòu)刀具耐磨的北京固本耐磨焊絲。1 盾構(gòu)刀具分類 盾構(gòu)機(jī)刀具可根據(jù)運(yùn)動(dòng)方式、布置位置和方式及形狀等進(jìn)行分類。按切削原理劃分，盾構(gòu)機(jī)的刀具一般分為切削刀和滾刀兩種，其余形式的刀具為輔助刀具。切削刀又分為齒刀、刮刀和先行刀等。 按運(yùn)動(dòng)方式分 按安裝方式分2.盾構(gòu)磨損的影響因素在盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)力作用下刀具對(duì)開挖面土體產(chǎn)生一定壓力。隨著刀盤的旋轉(zhuǎn)，刀具與土砂磨料摩擦，從而產(chǎn)生磨損。刀具的磨損與地質(zhì)條件、刀具材質(zhì)及其在刀盤上的安裝位置有關(guān)，并且隨著刀具掘削里程的增加而增大。布置在刀盤周邊的刀具由于線速度大，切削路線長(zhǎng)，因而磨損快、易折斷、壽命短。刀具損壞的主要形式有刀具的磨耗和脫落。刀具的磨耗受材質(zhì)、硬度、作用的推力以及地質(zhì)條件和刀具切人深度、速度、時(shí)間的影響；刀具脫落主要與安裝方法有關(guān)，施工時(shí)也受刀柄的磨耗和礫石、障礙物的影響。盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)中會(huì)遇到各種不同地層 ，從淤泥、黏土、砂層、砂卵石層到軟巖及硬巖等。開挖過程中刀具受力復(fù)雜，工作環(huán)境惡劣。刀具的磨損與施工地層密切相關(guān)。淤泥質(zhì)黏土、粉質(zhì)黏土、粘質(zhì)粉土等地層對(duì)刀具的磨損很小，而砂土、砂卵石礫石地層對(duì)刀具的磨損十分嚴(yán)重，甚至使刀具折斷。這種情況在已經(jīng)施工的工程中得到了印證。3.盾構(gòu)分類及各類刀具磨損分析3.1 刀圈斷裂刀圈選用材質(zhì)與地質(zhì)巖性不適用，當(dāng)巖石抗壓強(qiáng)度較高時(shí)，對(duì)刀圈的自身硬度要求也較高，刀圈抗沖擊性能也隨之下降，將造成刀圈斷裂，稱為沖擊疲勞斷裂。同時(shí)配合間隙過盈量超過規(guī)定值時(shí)，在掘進(jìn)中因刀具內(nèi)外溫度相差較大，將會(huì)造成刀圈斷裂，稱為內(nèi)應(yīng)力斷裂。在掘進(jìn)過程中刀具冷卻效果不好，特別是在淤泥、黏土地質(zhì)或巖石斷裂帶夾層造成刀具被包裹，將會(huì)造成刀圈斷裂，稱為內(nèi)應(yīng)力斷裂。3.2 軸承損壞與刀圈偏磨刀具密封效果差，包括有密封配合間隙、橡膠彈力與硬度、機(jī)械密封平面度、機(jī)械密封面硬度與耐磨性能等 ，泥砂進(jìn)入刀具內(nèi)部造成軸承損壞后 ，刀圈產(chǎn)生偏磨；潤(rùn)滑脂熱膨脹系數(shù)超過規(guī)定，在刀具受熱時(shí)密封油脂外溢，冷卻降溫時(shí)泥水進(jìn)入刀具軸承內(nèi)，或是裝配時(shí)內(nèi)部空氣沒有排盡，造成軸承損壞后刀圈偏磨；刀具轉(zhuǎn)動(dòng)部件裝配間隙不合理 ，刀圈轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩超過規(guī)定值時(shí)，軸承加速磨損而損壞；轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩低于規(guī)定值時(shí)，造成密封與密封面之間自由間隙過大，密封失效，泥水進(jìn)入，造成軸承損壞后刀圈偏磨。3.3 滾刀殼體變形磨損刀具殼體表面硬度低于基巖抗壓強(qiáng)度，破碎后的巖石、砂礫石對(duì)刀具殼體長(zhǎng)時(shí)間沖擊，造成殼體變形損壞；刮刀基材或表面硬度低于基巖抗壓強(qiáng)度，破碎后的巖石、砂礫石對(duì)刀具殼體長(zhǎng)時(shí)間沖擊，造成殼體變形損壞；采用壓人式裝配時(shí)，裝配過盈量未達(dá)到規(guī)定要求，在受到交變沖擊時(shí)松動(dòng)后脫落 ；采用焊接時(shí)，刀齒與基體焊接出現(xiàn)虛焊、夾渣 ，造成焊接不牢固，在受到交變沖擊時(shí)松動(dòng)后脫落。3.4 刮刀合金齒脫落合金齒硬度與抗沖擊性能 ，與掘進(jìn)地質(zhì)巖性不相適應(yīng)，合金齒硬度偏高而抗沖擊性差，在受到?jīng)_擊時(shí)易造成合金齒斷裂；在安裝時(shí)螺栓扭矩未達(dá)到額定扭矩，造成螺栓松動(dòng)最后斷裂，刀具脫落；滾刀總成脫落后或較大較硬的巖石塊對(duì)刮刀撞擊，造成螺栓斷裂后刀具脫落。4.盾構(gòu)耐磨堆焊使用方案 從盾構(gòu)機(jī)刀具磨損情況來看 ,由于刀具本體基本完好 ,大部分刀具磨損在容許范圍內(nèi) ,剩余刀刃高度能夠滿足右線掘進(jìn)任務(wù) ,沒有必要更換整個(gè)刀盤或者是全部刀具 ,只需要對(duì)磨損的刀盤本體和刀具進(jìn)行焊接修復(fù)和更換 ,即可保證盾構(gòu)機(jī)正常進(jìn)行下階段的掘進(jìn)施工。盾構(gòu)修復(fù)的原則是保證修復(fù)后的刀具本體性能不低于原設(shè)計(jì)制造的水平 ,保證更換的刀具與出廠配備的刀具性能相匹配。為此 ,在深入分析和研究之后 ,決定采用北京固本耐磨焊絲（焊絲樣品圖3）堆焊修復(fù)具體盾構(gòu)機(jī)修復(fù)方案：1 對(duì)盾構(gòu)刀具本體外緣側(cè)板環(huán)面 ,采用埋弧堆焊的方式 ,首先填平一圈凹槽 ,然后堆焊整個(gè)側(cè)板環(huán)面 ,在環(huán)面上形成一圈耐磨層 ,使得刀具本體直徑恢復(fù)到出廠時(shí)的 6240 mm。2 刀具外周邊緣的倒角磨損采用加焊一圈耐磨鋼板的方式對(duì)其進(jìn)行恢復(fù)補(bǔ)強(qiáng)。鋼圈外徑為6240 mm,內(nèi)徑 5920 mm,厚度 30 mm。鋼圈面與刀盤本體面平齊 ,鋼圈與刀具本體焊接采用二氧化碳保護(hù)焊 ,用埋弧堆焊把鋼圈與刀具面板之間的縫隙和鋼圈與刀具外緣側(cè)板環(huán)面之間的凹槽填平。鋼圈表面采用二氧化碳保護(hù)焊堆焊柵格狀的耐磨堆焊層?！緢D3】5.延長(zhǎng)盾構(gòu)機(jī)使用壽命焊絲材料參數(shù)：焊絲直徑1.6mm焊接電流240-280A焊接電壓26-31V保護(hù)氣體純二氧化碳熔敷金屬化學(xué)成分：碳C錳Mn硅Si鈮Nb鎢V其他1%1.2%0.8%7%5%3%6、結(jié)束語(yǔ) 本次盾構(gòu)各類刀具堆焊采用北京固本耐磨焊絲，制定合理的堆焊盾構(gòu)修復(fù)工藝，恢復(fù)盾構(gòu)機(jī)原有