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摘要：当今，随着我国经济的快速发展，土压平衡盾构机刀盘装配越来越受到关注。盾构机刀盘主要是利用主轴承内的旋转来实现转动的，在盾构机正常掘进施工时，主轴承会承受径向力、轴向力和振动冲击力。受地质因素的影响，振动冲击力和轴向力会不稳定。所以刀具合理的布置可以防止切削面倾斜，使主轴承保持平衡，防止因为振动过大产生冲击力，避免内部结构或主轴承偏心因结构受力不均匀而产生磨损、变形故障，可以有效避免因为过于严重的破坏而导致盾构机出现瘫痪。
关键词：土压平衡盾构机；刀盘装配；难点
引言
盾构机刀盘是盾构机开挖破碎岩土的核心部件，刀盘通过转动带动多种刀具，以此完成开挖面岩土的切削工作，在刀盘背面装有搅拌设备，旋转时启动搅拌设备对渣土进行搅拌，具有开挖搅拌过流岩土、支撑掘进面等作用，可见刀盘装配在盾构机中的重要性。因此，需选择或设计合理的盾构机刀盘，确保盾构机在使用过程中的可靠性和安全性。
1盾构刀盘的特点
英国是最早出现盾构刀盘的国家，至今已经有几百年的历史。盾构刀盘在进行运作过程中，主要借助盾构，对地下工程和水底工程来进行开发和挖掘。使用盾构刀盘在进行工作时，具有以下两个方面的优势特点：第一，在进行地下工程和水底工程工作时，不会对日常的交通工作产生负面的影响；第二，在进行盾构工作时，其不会受到外界自然因素的影响。也正是由于盾构刀盘所具有的优势特点，使得盾构机的应用范围不断地进行扩大，目前已经逐渐应用在隧道工程、地下水管工程和地铁等工程的建设中，并且取得了很好的施工质量，提高了经济效益。盾构机在运作过程中，主要的部件为刀盘，其处于整个设备的前沿，采用旋转的方式来进行工作，对土层进行不断切割，并且借助螺栓的传送功能将产生的土渣排到外部去。由于施工的工程比较复杂，刀具在进行工作时，有可能由于受力过大使得设备产生巨大的磨损，因此，在实际的施工过程中，需要确保刀盘的质量符合现场施工的需求，这样才能确保盾构机可以正常的进行工作。盾构机刀盘刀具进行开口具有以下两个方面的特点：
1.1滚刀破岩
将滚刀放置在岩石的下面之后，岩石会受到滚刀施加的外力，从而产生核状物。与此同时，随着滚刀对岩石施加的外力不断增加时，在核状物的周围会出现大量的细纹和裂纹。此外，滚刀不断向岩石施加外力时，岩石会和裂缝进行频繁的接触。其中，当侧向裂缝和相邻裂缝进行接触和碰撞时，岩石就会破碎。当滚刀施加给岩石的外力增加到一定数值后，岩石就会自动从山体中剥落。之后，滚刀也会不断进行工作，使岩石不断从山体剥落。
1.2切刀切削岩土
首先，需要对切削的工作原理进行分析。盾构机在进行不断的工作时，切刀会沿着工作的方向进行旋转，释放出一定的力量，对岩土进行不断开挖。在岩土开挖过程中，岩石由于受到应力和结构形变等外界因素的影响，产生出大量的碎渣。再加上岩石的性质和刀具等特点的存在，对土体产生严重的破坏；其次，需要对切刀切削的荷载量进行分析和计算。盾构机在日常的工作中，会产生两种不同的荷载：土体荷载和岩石受到破损之后产生的荷载。由于切刀切削产生的两种不同的荷载，需要采用不同的测试方式来进行检验。
2刀盘装配难点分析
2.1刀盘刀具装配
2.1.1刀盘刀具装配难点分析
刀盘上共有各种刀具133把，所有刀具或刀具座全部焊接在6410mm刀盘的毛坯管面上，装配高度方向误差和半径方向误差要求控制在±3mm以内，最外侧成型刀半径误差控制在0～3mm以内。如果安装无法满足图纸要求，可能会造成刀具磨损不均匀，在开挖地层时导致部分刀具严重磨损，需提前更换，影响工程进度。
装配的难点在于133把刀具要求安装在刀盘辐条及面板部位，且要求平面度、位置度一致，由于刀盘表面为非加工表面，找不到合适的测量基准，如果按照传统打水平及拉尺寸的方法进行装配，劳动强度大，周期长，且很难保证装配精度。
2.1.2刀盘刀具装配方案
结合现有的测量技术手段，为满足装配效率及装配精度必须设计专门工装。刀具要准确定位在刀盘指定位置处，必须满足3个方向的尺寸要求，即高度方向要求、径向尺寸要求、角度方向要求。现角度方向已经由辐条的位置决定，只需控制刀具的高度位置及径向坐标即可，以刀盘的加工表面作为基准，并要求工艺在增加辅助基准的前提下提出专用工装。该工装包括旋转及上下垂直运动两个方向的自由度，伸缩拉杆用于调整标尺与回转中心的垂直度；调整顶丝用于调整回转中心与刀盘表面的垂直度；升降杆用于调整不同高差下刀具的水平定位。该工装应严格按照以下步骤进行调整与刀盘的相对位置精度：（1）标尺回转一周，测量标尺同一点处与基准面2的距离，通过调整顶丝来达到任意位置处此距离相等，从而保证标尺回转中心与刀盘顶面垂直。（2）工装旋转一周测量多处标尺L型位置立面与基准面1的距离，移动该工装回转底座在刀盘顶面的位置，保证该工装回转中心与刀盘中心重合。
2.2刀盘焊接管路组的安装
进行刀盘焊接时，各部位组件不同。首先在刀盘中间会有1路泡沫和膨润土喷口；刀盘垂直处设有1路磨损检测器管路；在0°与180°位置设有4路超挖刀液压管路，管路安装具有隐蔽性，在排布时是软管、硬管交叉组合。只有将管路和刀盘基体按顺序进行安装，才能成功焊接。在刀盘面板背部安装刀盘管路，对焊接管路安装好后，对其进行酸洗，摩擦焊接处部位，直至其表面光滑无毛刺等杂物。再对其进行焊接，否则可能会产生气孔或包砂等不良情况，影响焊缝的修复效果，使其不能正常修复，应重新对焊缝进行焊接，使其不影响正常的工作进度。应根据图纸设计要求对其进行打压，符合要求后方可安装管路保护罩。在对管路连接箱进行装配时，其作为刀盘与盾构机液压系统连接的重要部件，随着刀盘的转动而转动，其直接影响工件的装配和使用，因此，在制备时应注意其尺寸，以确保工件的准确度。安装刮刀、刀，螺栓涂抹乐泰胶，力矩须满足图纸要求，为了保证结构在焊接后没有裂纹或缺陷，在焊接前需要检查其是否存在裂纹。确定其完整无缺后，再消除其内部残余内应力，避免结构外形出现裂缝，使结构的尺寸更加精确，延长使用寿命。为防止工件在焊接后，出现开裂的情况，在对其制造修复后，应注意加强对焊缝进行保温，避免因突然冷却，造成变形或其他不良情况。在温度较低时，刀盘主梁与大圆环焊接完成后，需要对其包覆一层保温棉进行保温，延长焊缝冷却的时间，降低裂纹出现的可能性，以保证焊接的质量能够符合要求。
2.3其他刀具的布置
为了确保刀盘开挖直径的稳定性，需要在刀盘的外壁周围设置辅助刀具，这样可以让辅助刀具与小的配合刀盘进行工作。在实际的工作过程中，由于受到各种外界因素的影响，无法有效的设计出笔直的路线，因此在进行隧道的施工时，需要确保盾构机转弯的实际需求，这样才能提高效率。盾构机转弯时，对空间有一定的需求，因此需要在土压平衡盾构机的刀盘上安装扩挖刀。在刀盘最大半径处配置扩挖刀，由于其借助独立的液压缸来进行驱动，可以进行自由工作。当盾构机进入到转弯阶段时，可以适当扩大扩挖半径，为盾构机提供足够的空间。
结语
从盾构机核心部件的角度来看，不同的地质形式会对刀盘结构形式、安装方法产生不同的影响，工装、管路附件应调整标尺、底座，适用于大多数的土压平衡盾构机。在刀盘的表面设置刀具时，需要对刀盘结构、运动特点等进行全方位的考虑，真正达到合理、实用。
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