盾构机刀盘设计改进

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　　2007年3月盾构从北京地铁角北区间顺利出洞后，为满足北陶区间无合适的换刀场地，必须连续掘进长841m隧道的要求，经过详细分析刀盘在砂卵石地层中掘进时的磨损原因和部位，制定出更适应砂卵石地层施丁的刀盘设计方案，并在现场进行了刀盘设计改进及修复施工。

　　1盾构机刀盘结构表面的设计改进
　　在刀盘三角形面板磨损速度较快的外周圈约20cm宽范围内的面板上加焊网状耐磨层，在刀盘辐条上强化先行刀之间加焊网状耐磨。
　　网状耐磨层选用北京固本KB680耐磨焊丝。KB680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。

　　2盾构机刀盘外周刀具及其保护的设计与改进
　　(1)在刀盘6个三角形面板的外周两侧面，每连侧各设置两把形状如刮刀的周边刮刀，采用螺栓接在刀座上，共设置24把。周边刮刀更能有效保证刀盘外周的切削直径，有利于外周土体向土仓内的流动，因此减少了刀盘外周圈的磨损。
　　(2)在刀盘面板迎土面外周的中间部位焊接长100mm、宽70mm、厚45mm的保护周边刀根部焊缝的保护块，保护块上嵌有硬质合金，有效地减少砂土对周边刀焊缝的磨损。
　　(3)在刀盘外圈沿刀盘宽度方向，每隔250mm焊接一道宽25mm、高15mm的耐磨堆焊保护条;沿刀盘外径宽度方向均布焊接12把长350mm、宽50mm、厚15mm的外周保护刀，增强刀盘外周的耐磨性能。
　　3盾构机刀盘其他设计改进
　　(1)在刀盘面板上增加2个泥浆注入口，使切削下来的土体拌和更均匀，更容易进入土仓，减少土体与刀盘的磨擦时间。
　　(2)吸取辐条式刀盘的设计特点，将面板式刀盘进土开口部位的钢结构制作成半圆形，更有利于土体进入土仓。
　　(3)设置刀盘外周周边刀磨损检测装置。
　　通过对北京地铁砂卵石地层盾构刀盘设计改进的研究，在经济效益方面，仅用20余万元左右的维修改造费用，就可将盾构刀盘修复如初并得以改进，为公司节省了购置新刀盘所需的130万元费用;在社会效益方面，相对较短的维修改进工期，没有给工程施工带来影响，为企业树立了良好的形象;在技术方面，促进了盾构制造、施工技术的发展，使地铁盾构在不换刀具的情况下长距离掘进施工得以实现。