杨 孟/YANG Meng

（广东华隧建设集团股份有限公司，广东 广州 510228）

我国对于盾构刀盘的设计、制造研究已经相当成熟，TBM 刀盘却是在探索阶段，不可避免地存在一些设计和制造缺陷。加之在掘进过程中，TBM 需要长距离在硬岩中掘进，地质、刀盘管理、操作等原因，都会造成刀盘不同程度的损坏。基于这些原因，TBM 刀盘维修已经成为不可避免的问题。国内针对TBM 刀盘的维修也有一些研究。例如，陈凡等用于岩石隧道掘进机刀盘的内部焊接技术[1]；赵伟等高磨蚀地层TBM 刀盘洞内快速修复技术研究[2]。这些研究主要针对刀盘功能的恢复。本文基于刀盘的受力情况进一步分析损坏原因，结合焊接工艺、焊材选型对刀盘进行优化设计建议，为后续刀盘设计提供参考。

1 研究的背景

广东榕江关埠引水项目，工程输水线路总长度35km，其中山岭隧道区间27km。地勘报告显示隧道区间以全断面花岗岩为主，抗压强度大于117MPa 的岩层占比超过94.4%，其中抗压强度大于145MPa 的岩层占比在52.9%以上，石英含量超过30%；II、III 类围岩占比超过94%。项目采用3 台中铁装备双护盾TBM 施工。刀盘最大开挖直径5 060mm，最大推力为10 500kN。其中4 把17 寸中心双刃滚刀、27 把19 寸单刃滚刀，共35 个刃。单、双刀安装示意图如图1 所示。

图1 单、双刀安装示意图

2 刀座刀箱的损坏形式及原因

本项目采用分离式刀箱和刀座，刀箱焊接在刀盘辐条上面，刀座通过冷装工艺安装在刀箱上。刀座采用常见的“C 型”结构设计，刀箱则为拼焊后整体机加工而成。刀箱、刀座材质分别是Q355D、42CrMo。……