上报刀盘修复方案.docx

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上报刀盘修复方案

北京地铁9号线

（军事博物馆站～东钓鱼台站区间）

罗威特盾构机（RME246SE）刀盘修补方案

编制：

＿＿＿＿＿

审核：

＿＿＿＿＿

审批：

＿＿＿＿＿

北京城建集团土木工程总承包盾构管理中心

2010-10-5

一、刀盘结构简介

二、刀盘及刀具磨损情况

三、修补方案

四、施工计划

罗威特盾构机刀盘修补方案

一、刀盘结构简介

1、主体结构

结构形式为轮辐式设计，刀盘主要材料采用Q690和Q345B钢材。

具体结构见下图：

刀盘面板的构造

1）刀盘直径:

6264mm

2）刀盘重约58吨（整个表面满铺耐磨板）

3）刀具布置:

双刃滚刀10把；中心鼻刀1把；撕裂刀60把；刮刀88把，滚刀与撕裂刀可互换

4）磨损检测：

2个割刀磨损自动监控点；2根刀盘磨损监测液压油管；

5）开口率为30％，最大通过粒径300mm

6）6个舱内泡沫注射口；6个土压传感器，安装在刀盘土舱内隔板上；

2、刀具布置

盾构机目前刀具配置情况如下表：

序号

部位

刀具类型/数量

二孔刮刀

三孔刮刀

外周刮刀

双刃滚刀

重型撕裂刀

1

No.1辐条

2把（小），2把（大）

10把

2把

7把

2

No.2辐条

2把（小），2把（大）

10把

2把

7把

3

No.3辐条

2把（小），2把（大）

10把

2把

7把

4

No.4辐条

2把（小），2把（大）

10把

2把

6把

5

No.1面板

2把（小）

2把

2把

2把

1+6把

6

No.2面板

2把（小）

2把

2把

2把

3+6把

7

No.3面板

2把（小）

2把

2把

3把

1+5把

8

No.4面板

2把（小）

2把

2把

3把

1+6把

9

中心部位

中心鼻刀1把，重型撕裂刀4把（可更换为4把双联单刃滚刀）

10

合计

16把（小），8把（大）

48把

16把

10把

60把

注：

其中面板上的23把重型撕裂刀（+号部分）可与双刃滚刀互换。

刀具安装方式全部采用后部背装式。

二、刀盘及刀具磨损情况

1、刀盘磨损情况

刀盘面板为50mm厚Q345B钢板，表面满铺20mm厚耐磨板，现刀盘主要磨损部件为刀盘面板及面板下部分本体、4号和5号渣土改良孔、刀盘及刀具磨损检测系统管路磨损情况如下：

刀盘面板耐磨层及本体磨损

宽30cm，深6cm的环形磨损带

宽30cm，深6cm的环形磨损带示意图

宽70cm，深12cm的环形磨损带示意图

2、刀具磨损状况

1）撕裂刀磨损情况如下：

1从刀盘中心向外辐射，在半径R186cm~R240cm环形带范围内存在四把撕裂刀，磨损程度还剩一层合金头，磨损量为30mm，部分刀箱及刀座出现边角磨损（磨损量为20mm）；

2从刀盘中心向外辐射，半径R110cm~R186cm环形带范围所有撕裂刀、撕裂刀刀箱及刀座全部损坏需要更换维修；

3其他刀盘本体未磨损区域撕裂刀基本磨损至与刮刀持平，即磨损量为88mm；

4刀盘本体磨损区域，撕裂刀与刀座、刀箱均磨损至同一平面，磨损量为低于原刀盘面板40mm~80mm；

撕裂刀与刮刀高差示意图撕裂刀磨损示意图

面板撕裂刀磨损示意图

2）刮刀磨损情况如下：

1从刀盘中心向外辐射，半径R186cm~R240cm环形带范围内存在16把三孔刮刀，部分刀箱及刀座出现边角磨损（磨损量为20mm）；

2从刀盘中心向外辐射，半径R110cm~R186cm环形带范围所有刮刀、刮刀刀箱及刀座全部损坏需要更换维修；

3外周圈弧形刮刀磨损，基本失效，需要更换；

4其他刀盘本体未磨损区域刮刀及刀座磨损量较小，可以继续使用；

5刀盘本体磨损区域，刮刀与刀座均磨损至同一平面，磨损量为低于原刀盘面板40mm~80mm；

周边弧形刮刀磨损对比情况

面板刮刀磨损对比情况

3）滚刀磨损情况如下：

目前未发现周边滚刀刀座、刀箱磨损，但滚刀刀圈已经完全失效，需要更换；

滚刀与撕裂刀刀具高差示意图滚刀磨损情况

全新17”双刃滚刀

4）中心刀磨损情况如下：

中心刀高度为305mm，宽度为780mm。

中心刀磨损现在磨损状况未知。

台阶式中心刀示意图全新台阶式中心刀

刀盘面板磨损部位零部件统计表

部位

零部件

数量

描述

处理方法

备注

宽30cm×深6cm磨损带

面板本体

8

磨损失效、强度不足

更换

50mm厚Q345B钢板

耐磨板

8

磨损失效

更换

20mm厚耐磨板

重型撕裂刀刀座

9

部分磨损严重

更换

可互换刀座刀箱

9

基本均有磨损

修复

必要时更换

重型撕裂刀

17

磨损失效

更换

刮刀

16

磨损失效

更换

刮刀刀座

16

磨损失效

维修

刀盘磨损检测管路

2

磨损失效

维修

刀具磨损检测管路

2

磨损失效

维修

4号渣土改良喷射孔

1

完全损坏

更换

宽70cm×深12cm磨损带

面板本体

8

磨损失效、强度不足

更换

50mm厚Q345B钢板

耐磨板

8

磨损失效

更换

20mm厚耐磨板

重型撕裂刀刀座

12

磨损失效

更换

可互换刀座刀箱

12

磨损失效

更换

重型撕裂刀

21

磨损失效

更换

刮刀

16

磨损失效

更换

刮刀刀座

16

磨损失效

维修

刀盘磨损检测管路

2

磨损失效

维修

刀具磨损检测管路

2

磨损失效

维修

1、2号渣土改良喷射孔

2

完全损坏

更换

三、修补方案

本次换刀工作为在盾构检修井内更换、修补刀盘刀具，而本检修井位置为盾构机意外停机处，由于检修井位置水文、地质条件及外部环境条件恶劣，检修井底部位于盾构刀盘中心下方500mm处，为此本次更换、修补刀盘刀具共分两次，需转动刀盘一次。

再次更换、修补前需确保检修井的安全、稳定。

1、修补工艺

1）焊接材料

①板材使用50mm厚Q345B板材。

②耐磨层采用21mm碳化铬耐磨板。

③焊丝：

Q345B采用E7018焊丝或者普通507焊丝；耐磨板采用TUnionGM100直径1.2或者D707焊丝；Q690采用进口USAB牌7100UItra焊丝进行焊接。

④焊接材料使用前应进行干燥处理。

⑤焊接材料启封使用后，不能长时间暴露于空气中，超过四小时不使用的应在使用前重新进行干燥处理。

⑥板材坡口深度大于等于板材厚度的1/2。

2）预热

①预热温度：

板厚>38～65，Q345预热温度不低于100℃，Q690预热温度200-250F。

板厚>65，预热温度不低于150℃。

②预热区域：

坡口两侧，>板厚，且必须热透。

③层间温度：

板厚>38～65，Q345预热温度不低于65℃，Q690预热温度不低于150℃。

板厚>65，层间温度不低于110℃。

3）定位焊

定位焊缝必须达到正式焊缝同样要求，并应易于熔接，否则，焊接时应予清理。

4）焊接

①钢板长度方向允许拼接，拼接焊缝必须焊透，底部应打磨平齐，焊缝应进行超声波探伤，不低于母材。

②横焊时，每层焊道都要防止坡口出现咬边及夹渣。

③引弧不良时，应打磨清理掉后重新引弧焊接。

④每层焊缝厚度不得超过5mm。

焊缝加强不超过3mm。

⑤焊接规范按材料厂规定值。

⑥环缝要求焊透，清根封底、磨平，超声波探伤不低于B级。

2、刀盘修补

1）对磨损严重的碳化铬耐磨层及其面板本体Q345板材进行整体恢复性修补（原则等同于原貌）；

2）对磨损轻微的碳化铬耐磨层及其面板本体Q345板材磨损面进行堆焊修补；

3）对磨损较严重刀箱及刀座进行必要恢复性修复（更换新件）；

4）对磨损轻微的刀箱及刀座磨损面进行焊接修补；

5）对已更换刀具刀座磨损部位进行加固处理；

6）具体工序步骤如下：

①对磨损严重的区域进行恢复性修复，首先对磨损最为严重的宽30cm，深6cm的环形磨损带和宽70cm，深12cm的环形磨损带区域进行切割处理，凡母材厚度低于4cm磨损区域全部进行切割，重新打坡口为后续板材焊接做好准备；

②根据切割范围形状进行Q345B母材和碳化铬耐磨板购置；

③对磨损区域磨损轻微部位（母材厚度不低于4cm）进行堆焊修补处理；

④对刀盘面板涉及到的渣土改良管路、喷头及刀盘、刀具耐磨检测管路进行修复；

⑤在修补后的面板母材上选择合适位置焊接先行刀，尤其是面板磨损区域切削薄弱区域，用以保护辐条刮刀和撕裂刀及刀盘面板磨损区域；

⑥刀具焊接完成后对补焊区域进行整体耐磨板恢复性处理，注意耐磨板之间空隙必须用耐磨焊丝堆焊填实，使耐磨板形成一个整体；

3、刀具修补

更换刀具：

统计显示，所有刀具均已经失效，部分刀箱磨损，面板上所有涉及到的刀具全部更换，部分刀箱及刀座需要更换，更换部件见下表：

刀具，刀座，刀箱更换及修复统计表

序号

零部件

数量

描述

处理方法

备注

1

重型撕裂刀与滚刀可互换刀座

9

磨损失效

更换

12

磨损轻微

修补

2

重型撕裂刀与滚刀可互换刀箱

9

磨损失效

更换

12

磨损轻微

修补

3

辐条重型撕裂刀刀座

8

磨损失效

更换

8

磨损轻微

修补

4

刮刀刀座

16

磨损失效

更换

8

磨损失效

维修

5

重型撕裂刀

64

磨损失效

更换

6

刮刀

88

磨损失效

更换

7

滚刀

10

磨损失效

更换

8

刀盘磨损检测管路

2

磨损失效

维修

9

刀具磨损检测管路

2

磨损失效

维修

10

1号、2号渣土改良喷射孔部件

2

完全损坏

更换

四、刀具配置改进方案

撕裂刀配置基本原则是：

1、周边弧形区域由于存在滚刀保径作用，同时结合目前磨损状况较理想所以均采用原装刀具配置方式，采用进口刀具。

2、两大磨损带由于存在严重磨损，所以在此二磨损带每把刀具切销线上增加3把先行刀做保护，采用国产撕裂刀。

3、中心未磨损区域全部采用进口刀具，尤其是中心刀附近撕裂刀。

4、两磨损带中间未磨损区域均采用国产刀具。

序号

刀具号码

所在区域

刀具分布形式

备注

国产

进口

1

滚刀

周边

10

全部使用LOVAT进口刀具

2

周边弧形刮刀

周边

12

4

3

刮刀

面板

72

全部使用江钻提供刀具

4

R5

中心未磨损区域

1

使用LOVAT进口刀具

5

R6

中心未磨损区域

1

使用LOVAT进口刀具

6

R7

中心未磨损区域

1

使用LOVAT进口刀具

7

R8

中心未磨损区域

1

使用LOVAT进口刀具

8

R9

中心未磨损区域

1

使用LOVAT进口刀具

9

R10

中心未磨损区域

1

使用LOVAT进口刀具

10

R11

中心未磨损区域

1

使用LOVAT进口刀具

11

R12

中心未磨损区域

1

使用LOVAT进口刀具

12

R13

中心未磨损区域

1

使用LOVAT进口刀具

13

R14

中心未磨损区域

1

使用LOVAT进口刀具

14

R15

中心磨损带

1

在切销线上增加3把先行刀

15

R16

中心磨损带

1

在切销线上增加3把先行刀

16

R17

中心磨损带

1

在切销线上增加3把先行刀

17

R18

中心磨损带

1

在切销线上增加3把先行刀

18

R19

中心磨损带

1

在切销线上增加3把先行刀

19

R20

中心磨损带

1

在切销线上增加3把先行刀

20

R21，R21A，R21B

中心磨损带

3

在切销线上增加3把先行刀

21

R22，R22A，R22B

两磨损带中间区域

3

江钻提供刀具

22

R23，R23A，R23B

两磨损带中间区域

3

江钻提供刀具

23

R24，R24A，R24B

两磨损带中间区域

3

江钻提供刀具

24

R25，R25A，R25B

两磨损带中间区域

3

江钻提供刀具

25

R26，R26A，R26B

两磨损带中间区域

3

江钻提供刀具

26

R27，R27A，R27B

两磨损带中间区域

3

江钻提供刀具

27

R28，R28A，R28B

周边磨损带

3

在切销线上增加3把先行刀

28

R29，R29A，R29B

周边磨损带

3

在切销线上增加3把先行刀

29

R30，R30A，R30B

周边磨损带

3

在切销线上增加3把先行刀

30

R31，R31A，R31B

周边弧形未磨损区域

3

使用LOVAT进口刀具

31

R32C，R32D，R32E

周边弧形未磨损区域

3

使用LOVAT进口刀具

32

R33，R33A，R33B

周边弧形未磨损区域

3

使用LOVAT进口刀具

33

R34C，R34D，R34E

周边弧形未磨损区域

3

使用LOVAT进口刀具

34

R35，R35A，R35B

周边弧形未磨损区域

3

使用LOVAT进口刀具

35

R36，R36A，R36B

周边弧形未磨损区域

3

使用LOVAT进口刀具

五、施工计划

1、工期安排

1）刀盘开挖清理土仓2天；

2）更换撕裂刀60把（60×2小时/把=120小时≈5天）

3）更换滚刀10把（10×3小时/把=30小时≈2天）

4）更换刮刀88把（88×1.5小时/把=132小时≈6天）

5）修补撕裂刀与滚刀可互换用刀座21个（21×5小时/个=105小时≈5天）

6）修补撕裂刀与滚刀可互换用刀箱21个（21×6小时/个=126小时≈6天）

7）修复刮刀刀座24个（24×2小时/个=120小时=5天）

8）切割宽30cm，深6cm的环形磨损带母材，分16块扇形面积切割需6天

9）修复宽30cm，深6cm的环形磨损带母材，分16块扇形面积焊接需6天

10）修复宽30cm，深6cm的环形磨损带耐磨层，分16块扇形面积焊接需6天

11）切割宽70cm，深12cm的环形磨损带母材，分8块三角形面积切割需6天

12）修复宽70cm，深12cm的环形磨损带母材，分8块三角形面积焊接需6天

13）修复宽70cm，深12cm的环形磨损带耐磨层，分8块三角形面积焊接需6天

14）切割及修复中心刀需2天

15）修复刀盘刀具检测系统管道四条需3天

16）修复渣土改良系统管路3条需3天

17）在所有的焊接找平工作完成后，再对整体进行一次检查，打磨修整需2天

预计整个修复时间控制在36天左右，以上刀盘修复时间未包含刀盘转动后对检修井的维修时间。

2、人员配置

人员实行24小时工作制，达到人员轮休，机器不休的标准，整个施工周期内人员每班分三个小班组:

1）焊接班组

由一名电气焊工焊工，两名辅工构成；

2）切割班组

由一名电气焊工，两名辅工构成；

3）备料班组

由两名电气焊工，三名辅工构成；

换刀井施工人员安排表

班次

作业时间

人员组织

总人数

白班

7：

00—19：

00

领班1名、电气焊工4名、辅助工7名

12

夜班

19：

00—7：

00

领班1名、电气焊工4名、辅助工7名

21

后勤保障

全天

项目部主管领导1名、值班工程师6名、电气工程师1名、电工1名

9

3、机械配置

换刀井施工主要机械配置表

设备名称

规格

数量

单位

用途

25t吊车

1

台

材料吊装

普通电焊机

4

台

普通焊接

气体保护焊机

3

台

特殊材料焊接

排污泵

8/6AH-WARMANPUMP

6

台

竖井内排污

大直径排污泵

1WZB-30

4

台

竖井内排污

轴流风机

1

台

竖井通风

对讲机机

自动

3

台

施工通讯用