大直径泥水盾构刀盘施工中适应性改造

陈世明 张宏达

1 盾构刀盘改造背景

北京直径线是连接北京站和北京西站两大铁路交通枢纽的地下工程，其中5 227m盾构隧道采用一台φ11.97m泥水平衡盾构机施工。2008年 11月，盾构发生故障，经检查保险轴 3号，6号断裂，8号有裂纹，并经多次带压进仓检查，70%以上的切刀都有崩齿和磨损，周边刮刀和重型撕裂刀崩齿现象严重。专家论证认为，盾构停机和刀具损坏主要原因是隧道穿越的地层发生较大变化，呈现为非常致密的卵石层，使得重型撕裂刀无法松动土层，导致大部分刀齿受卵石碰撞而大范围崩落，进而刀具异常磨损导致刀盘扭矩增大，出现主驱动电机保险轴断裂。根据当前复杂的地质条件，为确保该工程安全、顺利施工，需对盾构机刀盘进行适应性改造。

表1 盾构改造前后主要参数对照表

2 盾构改造方案

根据地质补勘、新竖井地质素描、刀盘、刀具损坏等资料，专家论证确定刀盘改造方案:1)刀盘原32把撕裂刀、中心刀改造为双刃滚刀，幅条上安装可更换新型撕裂刀;2)刀盘幅板处新增 8把单刃滚刀，并在其两侧各焊接1把撕裂刀;3)所有切刀全部更换为新型切刀;4)刀盘结构焊接加强筋板;5)增加一套电机及系统。

盾构改造前后主要参数变化见表 1。

3 盾构改造工艺及要求

3.1 施工工艺流程

盾构刀盘改造流程见图 1。

3.2 盾构刀盘改造前准备工作

3.2.1 改造竖井设计要求

为满足刀盘改造要求，竖井设计为:14 m×4.5m×21 m，竖井下部为三边支护不封闭的异形结构，盾构切削范围使用玻璃纤维筋。……