泥水盾構破碎機的針對性設計

葉 超，賀開偉，張鵬豪，賀 飛

(中鐵工程裝備集團有限公司，河南 鄭州 4 5 0 0 1 6)

泥水盾構機廣泛應用于穿江越海，以及對地表沉降控制要求較高的施工場地。當前，泥水盾構主要分為直接式和間接式兩種控制模式。間接控制模式泥水盾構因其控制地表沉降效果好，因而現場使用相當廣泛。

1 破碎機功能簡介

間接控制模式泥水盾構由泥水倉和氣墊倉組成，氣墊倉底部設置有破碎機，破碎機的主要型式為顎式破碎機，其主要工作過程是將進入氣墊倉的大粒徑巖石進行及時破碎，然后經過格柵的篩選進入排漿管從而被排出洞外，如圖1所示。破碎機的主要作用有：①破碎進入氣墊倉底部的巖石，以便渣土能順利進入排漿管而排出洞外；②對氣墊倉底部進行攪拌，防止氣墊倉底部渣土堆積造成堵艙，影響掘進速度。

圖1 破碎機布置圖

2 現場常見問題

由于破碎機設置于前盾氣墊倉底部，長期浸泡在泥漿里面，同時受巖石等渣土的撞擊或者砂土的磨損，其使用環境相當惡劣。所以破碎機是泥水盾構最容易損壞的部件之一。根據各施工現場反饋，破碎機主要出現以下問題。

1）顎板、顎齒及蓋板磨損嚴重，導致破碎機破碎后的粒徑變大，破碎不夠徹底，破碎機強度降低，破碎能力下降，如圖2、圖3所示。

圖2 鄂齒磨損情況

圖3 蓋板磨損情況

2）油缸磨損嚴重及其異常損壞情況。主要為油缸活塞桿的磨損導致油缸密封不可靠；油管及管路接頭異常損壞導致出現漏油現象。

3）連接螺栓異常斷裂導致蓋板脫落，從而使泥漿進入銷軸區域加劇銷軸的磨損。

4）破碎機顎板結構設計較大，在破碎機破碎過程中影響渣土流通面積，從而導致漿液波動以及出渣不暢。

5）油脂管路堵塞或異常損壞，導致潤滑不到位。

6）破碎機前部沖刷不到位導致底部渣土堆積，引起堵倉堵管，從而影響掘進速度。

3 針對性設計

根據以上出現的問題，通過分析對破碎機進行針對性設計，以降低破碎機損壞幾率，提高使用壽命，主要采取以下手段。

1）對破碎機主要部件的材質進行合理選擇和優化，顎板等大尺寸結構件由鍛件代替焊接件，增強破碎機的結構強度和耐磨性。

2）油缸采用倒裝式，油道置于活塞桿內部。油缸缸體置于有高密度渣土的盾體下部，活塞桿朝上，可減少油缸活塞桿的磨損。油管內置減短了液壓管露出的長度，可減少管路的異常損壞幾率，并且進油口和回油口都位于油缸上端部，可減少巖石的撞擊油管幾率。如圖4、圖5所示。

圖4 破碎機三維圖

圖5 破碎機結構圖

3）對蓋板處的配合情況進行合理的選擇，蓋板外側與顎板配合處選擇過渡配合或者小間隙配合，其間隙值小于螺栓孔配合的間隙值，保證在破碎機破碎時連接螺栓不承受剪力，防止螺栓異常斷裂。

4）合理選擇破碎機顎板尺寸和格柵的流通面積。如圖6、圖7所示，由于顎板尺寸較大，而格柵尺寸相對較小，在破碎機打開時，渣土有足夠的流通面積進入格柵區域；而當破碎機處于破碎狀態時，顎板幾乎將格柵完全擋住，導致渣土流通不暢，引起液面波動，同時排漿泵也承受較大的沖擊。而在滿足顎板強度的前提下，適當減小顎板尺寸，增大后部格柵的面積，則有利于壓力的穩定和渣土的連續出渣。

圖6 破碎機打開狀態圖

圖7 破碎機破碎狀態圖

5）對具有相對運動的鉸接部位進行自動注脂潤滑，減小摩擦，提高使用壽命。同時對油脂管進行防護，油脂管接頭采用法蘭形式。

6）對破碎機區域進行沖刷，并且沖刷管路能夠進行高壓沖刷的切換。沖刷過程中一方面可將兩側的渣土向破碎機區域驅趕，方便對巖石進行及時破碎；另一方面也可將沉積于底部的渣土沖起，減少渣土堆積。當沖刷管路堵塞或者底部沉積嚴重時，可將管路轉接上高壓泥漿進行高壓沖刷。

4 結 語

破碎機是泥水環流系統中的關鍵部件之一，由于其使用環境極其惡劣，破碎機經常異常損壞。它的損壞對泥水盾構的順利出渣造成嚴重影響，從而引起掘進速度降低，甚至完全不能掘進。所以降低破碎機的損壞幾率，提高破碎機的使用壽命尤其重要。 O