盾尾刷加工和組裝工藝

盾尾刷是盾構機的一種刷形密封件，安裝在盾構機后端。在盾尾刷之間注入一定數量的黏性油脂填充物，便可在盾構機與管片之間實現密封。盾尾刷在防止地下水、外層土、襯砌背面注漿等流入隧道方面發揮著決定性作用，盾尾刷好壞直接影響盾構工程的進度、質量和安全。本文主要講述盾尾刷加工和組裝工藝。

1 盾尾刷結構

盾構機盾尾安裝了3組盾尾刷，即前部、中部和尾部盾尾刷。前部和中部盾尾刷為前列盾尾密封件，尾部盾尾刷為后列盾尾密封件。3組盾尾刷之間形成2個填充空間，每個填充空間各設有6個自動填充黏性油脂的裝置。盾構機掘進前，2個填充空間須提前充滿黏性油脂。如圖1所示。

每組盾尾刷由鋼板制成的保護板、壓緊板和不銹鋼材料的鋼絲刷組成。保護板與壓緊板之間夾裝了鋼絲刷。保護板、壓緊板、鋼絲刷通過銷釘固定在盾尾的基座板上，由此構成整塊盾尾刷。如圖2所示。

2 加工工藝

盾尾刷所用保護板、壓緊板、基座板均為形狀和尺寸要求相對較高的沖壓件，為提高生產效率和保證零件質量，均采用模具化生產。其加工工藝流程如下：下料-沖孔-折彎-熱處理。安裝保護板、鋼絲刷和壓緊板的銷釘由車床車削加工而成。

（1）保護板

保護板用于保護鋼絲刷不受磨損。保護板由1mm和0.5mm厚的2層彈簧鋼板制成，并采用浸漆防銹處理，以防止生銹斷裂。前部和中部盾尾刷保護板的長度為150mm，尾部盾尾刪保護板的長度為205mm。

保護板下料后，須進行熱處理，其真空淬火溫度為840℃，回火溫度為400℃。回火后其金相組織為回火托士體，硬度為HRC 41～42。熱處理后的保護板，既可保持足夠的彈性，其芯部又具有一定的韌性。

（2）壓緊板

壓緊板用于壓住鋼絲刷，使其緊貼管片外壁。材質和保護板一樣也是由彈簧鋼板制成。壓緊板采用弧型結構，根據盾構機規格，通過專用設備制成特定的曲線。在不受力狀態下，鋼絲刷均呈現120°弧形角度；在正常受力狀態下，依靠壓緊板和鋼絲刷的彈性，可確保壓緊板和鋼絲刷與管片外弧面緊密接觸。前部和中部盾尾刷壓緊板的長度分別為130mm、230mm。壓緊板下料后的熱處理工藝與保護板相同。

（3）基座板

基座板安裝在盾尾上，其作用是通過銷釘同定保護板、鋼絲刷、壓緊板。基座板通常由5mm厚的鋼板制作而成，尺寸由盾構機型號而定。以海瑞克為例，其基座板分為長板和短板。長板長度為275mm，寬度為200mm；短板長度為115mm，寬度為200mm。基座板的長、短根據安裝位置決定。

（4）鋼絲刷

盾尾刷分為長、短2種，前部和中部使用長盾尾刷，其鋼絲刷由4層鋼絲組合而成，這4層鋼絲的長度分別為160mm、185mm、207mm、230mm。尾部使用短盾尾刷，其鋼絲刷也由4層鋼絲組合而成，從第1層到第4層鋼絲長度是漸變的。其第1層鋼絲長度從150mm漸變到185mm，第2層鋼絲長度從185mm漸變到220mm，第3層鋼絲長度從220mm漸變到255mm，第4層鋼絲長度從255mm漸變到285mm。鋼絲刷所用鋼絲均彎成波紋狀，并整理成束狀。

3 組裝工藝

在完成保護板、壓緊板、基座板、鋼絲刷以及銷釘加工以后，即可進行盾尾刷的整體組裝。具體組裝工藝如下所述。

（1）安裝銷釘

先將4個銷釘安裝于基座板預制的4個孔內，如圖3所示。

（2）放置壓緊板

將兩層壓緊板穿在基座板對應的銷子上，如圖4所示。

（3）放置鋼絲刷

將4層鋼絲按照層次順序疊放到基座板上。疊放時，將每層鋼絲上壓制的孔對準銷釘并放置妥當。

（4）放置保護板

將4層鋼絲放置妥當后，便可在4層鋼絲上方放置保護板（見圖2）。放置保護板時，將0.5mm的保護板重疊放置在1mm保護板的上方，并使保護板上的4個孔穿過銷釘。

（5）壓緊與焊接

使用平板硫化機，將基座板彎曲并壓緊4層鋼絲。壓緊時，應保證4個銷釘對準基座板上面的4個孔。基座板壓緊4層鋼絲后，便可進行焊接。焊接時應將銷釘頂部焊接在基座板上。

（6）其他工序

上述組裝工序完成后，還需完成以下3項收尾工序：一是使用手砂輪機將焊縫打磨平順，二是對焊縫采取表面鍍鋅方法進行防銹處理，三是使用游標卡尺檢驗盾尾刷外形尺寸。這3項工序完成并合格后，即完成盾尾刷的制作工作。

盾構工程地質復雜、條件苛刻，盾尾刷損壞后更換起來非常困難。因此必須嚴格控制盾尾刷的設計尺寸和加工、組裝工藝，以保證盾尾刷安裝后的質量要求。