盾构机刀盘修复技术,盾构机刀盘焊接修复流程
kooben
kooben Lv.3
2017年07月21日 14:26:57
来自于岩土工程
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  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。

  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。

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ygbwlhyy0055
2017年08月20日 16:35:55
2楼
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