CN110860856A - 盾构机新型注浆块制作工艺及盾构机新型注浆块 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及盾构机单液注浆技术领域，具体涉及一种盾构机新型注浆块制作工艺，包括以下步骤：a、下料一块钢板，钢板四边加工基准；b、装夹钢板，加工φD2*L1腰圆孔时，首先钻出φD2中间孔；c、再用同质材料的冷拉圆棒埋充其已钻出的φD2中间孔，并对冷拉圆棒加以固定，再偏移（L1‑φD2）/2分别深孔加工出左右两个φD2侧孔，两个φD2侧孔的外侧侧壁形成R1圆弧；d、抽出冷拉圆棒，腰圆孔的初孔基本形成；e、处理钻孔残留下的多余凸起形成矩形截面，矩形截面与R1圆弧的弧面衔接，成型φD2*L1的腰圆孔；一种盾构机新型注浆块，采用盾构机新型注浆块制作工艺制作而成。本工艺不需使用专用机床、专用工装，且避免了焊缝撕裂和气密性不满足使用要求的问题。
Description
技术领域
本发明涉及盾构机单液注浆技术领域，具体涉及一种盾构机新型注浆块制作工艺及盾构机新型注浆块。
背景技术
盾构机尾盾单液注浆体系是中国大陆的独有特色，最早是由德国海瑞克公司为中国量身定制的一类盾构机机型，但其尾盾的注浆通道的加工一直因受盾尾的壁厚及重量的限制，早期采用2寸钢管压制成隋圆管焊接在尾盾的20mm左右的钢板筒壁上，因其裸露在外，且筒壁薄，在恶劣的地下施工现场极易变形和锈蚀，使用寿命短。因而2010年后，为避免其缺陷改为筒体镶嵌式注浆阀块模式，在其加工过程中采用55mm钢板开双“U”字型的槽，再对接施焊而形成的腰圆孔(30*72)，作为注浆通道使用。此工艺优于埋管焊接模式，尾盾的使用寿命得以延长，被广泛采用，但也存在一个缺陷，例如标准型盾构机的注浆板设计为八路注浆管路(四主四备)，因其注浆通道在盾体焊接外壁厚为10mm，内壁15mm，在制造、运输、安装、施工及拆卸过程中，尾盾多次吊装及施工过程中受物理挤压和顶托，以及拐弯变向，盾体内外的注浆板上16条纵向焊缝承受着挤压拉伸应力，存在焊缝撕裂隐患。如果是在施工过程盾体外的注浆通道出现裂缝，即无法察觉到，也无法施救，更为严重的是，直接影响管片的油脂密封性能和隧道的施工质量及进度。
目前市场常规的两种盾构机注浆块方案比较如下：
1、原“U”形对接腰圆孔加工工艺路线为：⑴60mm厚板料切割成三片(左中右)条状→⑵热处理(退火)→⑶整形矫直→⑷外形六面机加工→⑸油脂孔深孔加工→⑹“U”形开槽(形仿铣或刨)机加工→⑺“U”处焊接坡口机加工→⑻拼装焊接→⑼焊后矫直→⑽拼接转换接头→⑾外形、油脂刷沉台、检查窗等机加工→⑿二级超声波探伤管路焊缝→⒀气密压力保压检测。
2、新的深孔腰圆孔加工工艺路线为：①55厚板料切割成一个单片→②四边加工铣基准→③深孔加工油脂孔及腰圆孔→④外形、油脂刷沉台、检查窗等机加工。
比较两种工艺，前述工艺制作复杂，周期长，且技术性能不稳定；而新工艺制作简化，周期短，免去了纵向焊接，直接在母材上完成腰圆孔型工艺，技术指标均优于前者。但前者可用普通机床就能实现，后者，因采用深孔技术加工需要专用机床和专用工装来保证工艺实现。
发明内容
本发明的目的是针对上述存在的问题和不足，提供一种盾构机新型注浆块制作工艺及盾构机新型注浆块，其不需要使用专用机床和专用工装，且避免了焊缝撕裂和气密性无法满足使用要求的问题，通过模块化、标准化技术，可提高注浆块制作工期约70％。
为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：
一种盾构机新型注浆块制作工艺，包括以下步骤：a、下料，按照注浆块图纸尺寸切割一块钢板，钢板四边加工基准；b、利用加工好的基准装夹钢板，加工φD2*L1腰圆孔时，首先钻出φD2中间孔，作为导向基孔；c、再用同质材料的冷拉圆棒埋充其已钻出的φD2中间孔，并对冷拉圆棒加以固定，埋充后冷拉圆棒与钢板母材端面平齐并形成整体，再偏移(L1-φD2)/2分别深孔加工出左右两个φD2侧孔，两个φD2侧孔的外侧侧壁形成φD2*L1腰圆孔侧边的R1圆弧；d、左右两个φD2侧孔加工完毕后，抽出冷拉圆棒，此时，腰圆孔的初孔基本形成；e、运用深孔狭窄修正装置一次性处理钻孔残留下的四个多余凸起形成矩形截面，矩形截面与R1圆弧的弧面衔接，从而实现一次装夹成型φD2*L1的腰圆孔，制作出注浆块外形预备件。
在上述的盾构机新型注浆块制作工艺中，所述步骤b中将加工基准装夹后，在加工φD2*L1腰圆孔之前加工出φD1油脂孔。
在上述的盾构机新型注浆块制作工艺中，所述步骤b加工φD2中间孔和φD1油脂孔时、所述步骤c中加工φD2侧孔时，设定钻头每进给一定深度，通过数控超声波检测装置检测孔的实际位置，发现偏离值超标及时调整工件幅度修正钻孔轨迹。
在上述的盾构机新型注浆块制作工艺中，所述注浆块外形预备件按长度分为多种标准长度的注浆块外形预备件。
在上述的盾构机新型注浆块制作工艺中，还包括步骤f，所述步骤f为将步骤e中制作的注浆块外形预备件在长度方向上两两组合为注浆块成品件。
在上述的盾构机新型注浆块制作工艺中，所述步骤f中的注浆块外形预备件两两组合时采取两对角定位销定位，两个注浆块外形预备件之间的对应孔间采用塞焊进行分隔。
在上述的盾构机新型注浆块制作工艺中，所述步骤f中的注浆块外形预备件两两组后再进行气密检测。
在上述的盾构机新型注浆块制作工艺中，所述深孔狭窄修正装置包括磨削带和驱动所述磨削带的传动装置。
在上述的盾构机新型注浆块制作工艺中，所述注浆块外形预备件的截面结构为单注浆孔或单注浆孔双油脂孔或双注浆孔或双注浆孔双油脂孔或双注浆孔三油脂孔或双油脂孔或三油脂孔。
一种盾构机新型注浆块，采用上述任一条所述的盾构机新型注浆块制作工艺制作而成。
本发明的一种盾构机新型注浆块制作工艺的有益效果：
1、本发明的一种盾构机新型注浆块制作工艺，采用埋充冷拉圆棒分步钻孔的方法，仅在钢板母材上深孔钻就能初步加工出腰圆孔注浆通道，然后利用深孔狭窄修正装置修整注浆通道内壁，保证内壁平整、光滑，从而实现一次装夹成型30*70的腰圆孔创新工艺，不再开U型槽后焊接盖板，避免了纵向焊缝和焊接后变形校正工作，采用本工艺制作出的注浆块结构简单紧凑、无纵向焊缝、气密性能好、成本低廉、注浆管道光滑易于清洗和疏通，另外通过该技术，提高了盾构机尾盾制作效率，降低了盾构机尾盾制作成本；
2、本发明的一种盾构机新型注浆块制作工艺中，步骤b中将加工基准装夹后，在加工φD2*L1腰圆孔之前加工出φD1油脂孔，腰圆孔及油脂孔均利用深孔钻设备一次性装夹，分步完成，加工效率高；
3、本发明的一种盾构机新型注浆块制作工艺中，设定钻头每进给一定深度，通过数控超声波检测装置检测孔的实际位置，保证偏心孔加工的成品率，发现偏离值超标及时调整工件幅度修正钻孔轨迹，能够保证所加工的产品进出口偏移量控制在1mm以内；
4、本发明的一种盾构机新型注浆块制作工艺中，注浆块外形预备件按长度分为多种标准长度的注浆块外形预备件，然后将制作的注浆块外形预备件在长度方向上两两组合为注浆块成品件，采用模块化设计、集成化组合技术提前制作基础单元，可根据不同客户需求快速模块化、集成化制作注浆块成品件，可缩短盾构机注浆块制造工期70％，另外可提前批量制作注浆块外形预备件，根据不同注浆块长度快速拼接，使材料利用率提高30％；
5、本发明的一种盾构机新型注浆块制作工艺中，深孔狭窄修正装置包括磨削带和驱动磨削带的传动装置，通过磨削带磨削注浆通道内壁，加工方便，可以使注浆通道内壁平整、光滑。
附图说明
图1是根据本发明实施例的盾构机新型注浆块的结构示意图。
图2是根据本发明实施例的深孔狭窄修正装置加工腰圆孔的初孔前盾构机新型注浆块的结构示意图。
图中：100是钢板，200是油脂孔，300是腰圆孔，400是凸起，500是腰圆孔的初孔。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体的实施方式对本发明的一种盾构机新型注浆块制作工艺做更加详细的描述。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
参见图1-图2，本实施例公开了一种盾构机新型注浆块制作工艺，包括以下步骤：a、下料，按照注浆块图纸尺寸切割一块钢板，钢板四边铣制加工基准；b、利用加工好的基准装夹钢板，加工φD2*L1腰圆孔时，首先钻出φD2中间孔，作为导向基孔；c、再用同质材料的冷拉圆棒埋充其已钻出的φD2中间孔，并对冷拉圆棒加以固定，埋充后冷拉圆棒与钢板母材端面平齐并形成整体，再偏移(L1-φD2)/2分别深孔加工出左右两个φD2侧孔，两个φD2侧孔的外侧侧壁形成φD2*L1腰圆孔侧边的R1圆弧；d、左右两个φD2侧孔加工完毕后，抽出冷拉圆棒，此时，腰圆孔的初孔基本形成；e、运用深孔狭窄修正装置一次性处理钻孔残留下的四个多余的山头状凸起形成矩形截面，与R1圆弧的弧面完美衔接，从而实现一次装夹成型φD2*L1的腰圆孔，从而制作出注浆块外形预备件。运用本工艺制作注浆块，不再需要开U型槽后焊接盖板，避免了纵向焊缝和焊接后变形校正工作，采用本工艺制作出的注浆块结构简单紧凑、无纵向焊缝、气密性能好、成本低廉、注浆管道光滑易于清洗和疏通，另外通过该技术，提高了盾构机尾盾制作效率，降低了盾构机尾盾制作成本。
本实施例中，注浆块外形预备件的截面结构为单注浆孔或单注浆孔双油脂孔或双注浆孔或双注浆孔双油脂孔或双注浆孔三油脂孔或双油脂孔或三油脂孔。
本实施例中，优选地，步骤b中将加工基准装夹后，在加工φD2*L1腰圆孔之前加工出φD1油脂孔，腰圆孔及油脂孔均利用深孔钻设备一次性装夹，分步完成，加工效率高。
具体地，本实施例中D1为25mm，D2为30mm，R1为15mm，L1为70mm。
尾盾注浆管路设计中，端面管路结构布局设计主要考虑的是筒体周边均匀分布着推进液压油缸组及撑靴的预留空间。故此，在端面结构不变的基础上，重点的尾盾的长短有所区别，另外油脂尾刷设置不同，常用的是三排尾刷和四排尾刷。常规尾盾注浆块长度的设计在3至4米间，均为非标订制产品，如何将非标产品设计改为标准模块化和集成化，以实现大规模工业化生产，为此我们在制作注浆块时第一步可制作成标准化的模块组，第二步依据不同的结构长度的尾盾进行灵活快速的组合集成。本实施例中，优选地，注浆块外形预备件按长度分为1510mm、1610mm、1710mm、1810mm和2010mm五种标准长度的注浆块外形预备件，盾构机新型注浆块制作工艺还包括步骤f，步骤f为将步骤e中制作的注浆块外形预备件在长度方向上两两组合为注浆块成品件。这样就可以实现规模化生产，标准化、模块化的组合模式，大大降低了制造成本，同时，也大大缩短了制作周期，可缩短盾构机注浆块制造工期70％，生产计划和生产节点科学组织，提前批量制作注浆块外形预备件，根据不同注浆块长度快速拼接，材料利用率提高，使材料利用率提高30％，特别是返修机、抢修机更能快速的提供产品。
上述五种标准长度的注浆块外形预备件的组合形式如下表：
| 产品规格 | 1510 | 1610 | 1710 | 1810 | 2010 |
| 1510 | 3020 | 3120 | 3220 | 3320 | 3520 |
| 1610 | 3120 | 3220 | 3320 | 3420 | 3620 |
| 1710 | 3220 | 3320 | 3420 | 3520 | 3720 |
| 1810 | 3320 | 3420 | 3520 | 3620 | 3820 |
| 2010 | 3520 | 3620 | 3620 | 3820 | 4020 |
注浆块成品件制作时，依据设计院的设计方案，当设计方案确定后，只需对油脂刷沉台的长度认定、检查窗的定位以及注入口的设定作二次定性加工。如果尾盾制造单位具备小型龙门铣或1600以上的加工中心，可以自已按图纸完成后续加工，这样就只需采购预备件，完成后续加工。步骤f中的注浆块外形预备件两两组合时采取两对角定位销定位，两个注浆块外形预备件之间的对应孔间采用塞焊进行分隔，避免孔与孔之间串浆，步骤f中的注浆块外形预备件两两组后进行气密检测时，每个连通孔需分别进行气密检测。
特别说明：本实施例中为什么不一次性的加工成设计院所设计的总体长度，而要两分段组合。其缘由是：深孔钻设计理论上：一是孔径(D)长度(L)，D/L＝1/10，为深孔范畴，D/L＝1/100为超级深孔，而目前尾盾基本长度都在3米，φ25/3000＝1/120，φ30/3000＝1/100均属超级深孔，孔的进口与出口的尺寸很难控制，这样就加大了制作难度和成品质量的控制；二是深孔钻的加工工艺有三种模式，工件与钻杆刀具同时相向旋转其同心度最高，每米偏移1mm内为正常值，工件旋转钻杆刀具固定同心度每米偏移1.5mm为正常值。而我们所要加工的注浆块工件不能旋转仅钻杆刀具旋转(俗称偏心孔)，偏移值在2mm为正常状态。这样就容易出现孔距严重偏移的隐患，偏移值趋向钢板上下方向，其偏移直接影响了钢板壁厚，在施工过程中很容易磨穿筒壁；如向钢板的左右偏差，直接影响后期油脂刷安装，及出浆口径变小或变大，均不符合设计要求。三是尾盾的设计是根据地质条件而设计的不同长度的尾盾，筒体的长度是不定尺寸的非标设计，而我国钢铁企业所生产的中厚板轧钢的长度均为不定尺长度，整体总长下料，材料不能充分利用，且产品报废率高，直接影响了产品制作风险。
针对偏心孔加工，需要设计专用在线动态检测设备，严格控制在钻孔过程中的孔的偏移。本实施例中，优选地，步骤b加工φD2中间孔和φD1油脂孔时、步骤c中加工φD2侧孔时，钻头每进给300mm深度设定数控超声波检测装置检测孔的实际位置，发现偏离值超标及时调整工件幅度修正钻孔轨迹，以保证所加工的产品进出口偏移量控制在1mm以内。
本实施例中，优选地，深孔狭窄修正装置包括磨削带和驱动磨削带的传动装置，通过磨削带磨削注浆通道内壁，加工方便，可以使注浆通道内壁平整、光滑。
本实施例还公开了一种盾构机新型注浆块，采用上述任一条描述的盾构机新型注浆块制作工艺制作而成。
除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请说明书以及权利要求书中如使用“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，如使用“一个”或者“一”等类似词语也不必然表示数量限制。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。
上文中参照优选的实施例详细描述了本发明的示范性实施方式，然而本领域技术人员可理解的是，在不背离本发明理念的前提下，可以对上述具体实施例做出多种变型和改型，且可以对本发明提出的各技术特征、结构进行多种组合，而不超出本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种盾构机新型注浆块制作工艺，其特征在于，包括以下步骤：a、下料，按照注浆块图纸尺寸切割一块钢板，钢板四边加工基准；b、利用加工好的基准装夹钢板，加工φD2*L1腰圆孔时，首先钻出φD2中间孔，作为导向基孔；c、再用同质材料的冷拉圆棒埋充其已钻出的φD2中间孔，并对冷拉圆棒加以固定，埋充后冷拉圆棒与钢板母材端面平齐并形成整体，再偏移（L1-φD2）/2分别深孔加工出左右两个φD2侧孔，两个φD2侧孔的外侧侧壁形成φD2*L1腰圆孔侧边的R1圆弧；d、左右两个φD2侧孔加工完毕后，抽出冷拉圆棒，此时，腰圆孔的初孔基本形成；e、运用深孔狭窄修正装置一次性处理钻孔残留下的四个多余凸起形成矩形截面，矩形截面与R1圆弧的弧面衔接，从而实现一次装夹成型φD2*L1的腰圆孔，制作出注浆块外形预备件。
2.根据权利要求1所述的盾构机新型注浆块制作工艺，其特征在于，所述步骤b中将加工基准装夹后，在加工φD2*L1腰圆孔之前加工出φD1油脂孔。
3.根据权利要求2所述的盾构机新型注浆块制作工艺，其特征在于，所述步骤b加工φD2中间孔和φD1油脂孔时、所述步骤c中加工φD2侧孔时，设定钻头每进给一定深度，通过数控超声波检测装置检测孔的实际位置，发现偏离值超标及时调整工件幅度修正钻孔轨迹。
4.根据权利要求1所述的盾构机新型注浆块制作工艺，其特征在于，所述注浆块外形预备件按长度分为多种标准长度的注浆块外形预备件。
5.根据权利要求4所述的盾构机新型注浆块制作工艺，其特征在于，还包括步骤f，所述步骤f为将步骤e中制作的注浆块外形预备件在长度方向上两两组合为注浆块成品件。
6.根据权利要求5所述的盾构机新型注浆块制作工艺，其特征在于，所述步骤f中的注浆块外形预备件两两组合时采取两对角定位销定位，两个注浆块外形预备件之间的对应孔间采用塞焊进行分隔。
7.根据权利要求5所述的盾构机新型注浆块制作工艺，其特征在于，所述步骤f中的注浆块外形预备件两两组后再进行气密检测。
8.根据权利要求1所述的盾构机新型注浆块制作工艺，其特征在于，所述深孔狭窄修正装置包括磨削带和驱动所述磨削带的传动装置。
9.根据权利要求1所述的盾构机新型注浆块制作工艺，其特征在于，所述注浆块外形预备件的截面结构为单注浆孔或单注浆孔双油脂孔或双注浆孔或双注浆孔双油脂孔或双注浆孔三油脂孔或双油脂孔或三油脂孔。
10.一种盾构机新型注浆块，其特征在于，采用权利要求1-9任一条所述的盾构机新型注浆块制作工艺制作而成。
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