JBT 14522-2023 建筑施工机械与设备 全断面隧道掘进机 刀盘 (正式版)

ICSCCS91.220P97JBBuildingconstructionmachineryandequipment—Fullfacetunnelboringmac2023-12-29发布2024-07-01实施IJB/T14522—2023 III 12规范性引用文件 13术语和定义 14分类型式与基本参数 34.1刀盘分类型式 34.2刀盘基本参数 35技术要求 45.1一般规定 45.2刀盘结构 45.3刀具布置及安装 45.4刀盘材料 55.5外观质量 55.6焊接要求与质量 56试验方法 5刀盘前面板平面度 56.2开挖直径 66.3超挖量 66.4高差检测 66.5刀具轨迹半径 66.6刀高差检测 76.7管路耐压 76.8常压换刀刀盘耐压检测 76.9钢材性能 76.10耐磨表面硬度 7焊接质量检验 8外观质量 焊接质量检验 87检验规则 87.1检验分类 87.2出厂检验 87.3工地组装检验 87.4合格判定 88随行文件 99运输和贮存 9附录A（资料性）刀盘开口率计算 10附录B（资料性）刀盘最外侧刀具与前（护）盾高差记录表 11JB/T14522—2023图1刀盘正面结构型式示意图 3图2刀盘支撑方式示意图 3图3刀具相对前（护）盾高差检测示意图 6图4刀具轨迹半径、刀高度偏差检测示意图 7图A.1刀盘开口率计算示意图 10表1检验项目分类表 8表B.1刀盘最外侧刀具与前（护）盾高差记录表 11JB/T14522—2023本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国机械工业联合会提出。本文件由全国建筑施工机械与设备标准化技术委员会（SAC/TC328）归口。本文件起草单位：盾构及掘进技术国家重点实验室、中铁十一局武汉重型装备有限公司、中铁隧道局集团有限公司、中铁工程服务有限公司、徐工集团凯宫重工南京股份有限公司、中铁十局集团城市轨道交通工程有限公司、中铁二局集团有限公司、济南重工集团有限公司、中铁工程装备集团有限公司、中国铁建重工集团股份有限公司、北方重工集团有限公司、中国水利水电第三工程局有限公司、中交天和机械设备制造有限公司、大连理工大学、天津大学、中铁第六勘察设计院集团有限公司、沈阳建筑大学、北京建筑机械化研究院有限公司。本文件主要起草人：洪开荣、周建军、刘志斌、章龙管、熊勇军、赵德成、卢庆亮、王家祥、贾连辉、暨智勇、江川、黄继敏、霍军周、王灿刚、张存、张茜、李龙、周鹏、张昆峰、张中华、张转转、丁少华、刘曙光、夏炜洋、张家年、王宇飞、张霄睿、田艳、于洪亮、曲传咏、何恩光、郭璐、刘双、尹文静。本文件为首次发布。1JB/T14522—2023建筑施工机械与设备全断面隧道掘进机刀盘本文件界定了全断面隧道掘进机刀盘的术语和定义，规定了全断面隧道掘进机刀盘的分类型式、基本参数和技术要求，描述了相应的试验方法，规定了检验规则、随行文件及运输和贮存。本文件适用于圆形全断面隧道掘进机刀盘的制造。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T1591低合金高强度结构钢GB/T6396复合钢板力学及工艺性能试验方法GB/T8163输送流体用无缝钢管GB/T11345焊缝无损检测超声检测技术、检测等级和评定GB/T12467.3金属材料熔焊质量要求第3部分：一般质量要求GB/T18851.1无损检测渗透检测第1部分:总则GB/T19418钢的弧焊接头缺陷质量分级指南GB/T19804焊接结构的一般尺寸公差和形位公差GB/T26951焊缝无损检测磁粉检测GB/T29712焊缝无损检测超声检测验收等级GB/T34354—2017全断面隧道掘进机术语和商业规格GB/T34651—2017全断面隧道掘进机土压平衡盾构机GB/T37400.3重型机械通用技术条件第3部分：焊接件GB/T37400.6重型机械通用技术条件第6部分：铸钢件GB/T37400.8重型机械通用技术条件第8部分:锻件GB/T37400.11重型机械通用技术条件第11部分：配管GB50661钢结构焊接规范JB/T11861—2014盾构机切削刀具JB/T13384—2018全断面隧道掘进机用刮刀JB/T13385全断面隧道掘进机用盘形滚刀3术语和定义GB/T34354、GB/T34651—2017、JB/T11861—2014和JB/T13384—2018界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1全断面隧道掘进机fullfacetunnelboringmachine2JB/T14522—2023通过开挖并推进式前进实现隧道全断面成型，且带有周边壳体的专用机械设备。主要包括盾构机、岩石隧道掘进机、顶管机等。[来源：GB/T34354-2017，2.1]3.2刀盘cutterhead设置在全断面隧道掘进机的前端，通过旋转或其他运动方式对地层进行全断面开挖的钢结构和刀具的总成。[来源：GB/T34354-2017，2.20]3.3刀盘开口率openingratioofcutterhead刀盘进渣口投影面积占刀盘开挖面积的百分比。[来源：GB/T34354-2017，2.22]3.4刀具cuttingtools对地层进行切削或破碎的刃具。[来源：GB/T34354-2017，2.21]3.5盘形滚刀disccutter安装在全断面隧道掘进机刀盘表面部位，滚刀整体为盘状，刀圈及刀体沿其轴承滚动（即自传刀体随刀盘公转，刀刃与作业面接触，通过对岩石进行挤压，起裂完成破碎岩石的刀具，简称滚刀。[来源：JB/T13385-2018，3.1]3.6刮刀scraper安装在全断面隧道掘进机刀盘上，对作业面岩土进行刮削剥离的刀具。[来源：JB/T13384-2018，3.1]3.7中心刀centralcutter安装在全断面隧道掘进机刀盘中心位置，具有定位与切削功能的刀具。3.8正面刀frontcutter安装在全断面隧道掘进机刀盘正面区域的刀具，简称面刀。3.9超挖刀reamercutter；overcutter伸出刀盘外周对开挖直径外土体进行超挖的刀具。[来源：GB∕T34651-2017，3.10]3.10仿形刀copycutter按设定超挖轨迹进行切削的超挖刀。[来源：GB∕T34651-2017，3.11]3.11开挖直径excavationdiameter刀盘旋转一周，最外端新刀（不包括超挖刀）刀刃形成的轨迹直径。3JB/T14522—2023[来源：GB/T34354-2017，2.1]3.12常压换刀atmospheriecutterchanging在设备工作环境气压条件下，在刀盘结构内利用专用换刀装置，取出旧刀具和安装新刀具的过程。4分类型式与基本参数4.1刀盘分类型式4.1.1根据正面结构型式分类:a)辐条式，见图1a）；b)面板式，见图1b）；c)辐板式，见图1c）。图1刀盘正面结构型式示意图4.1.2根据刀盘支撑方式分类:a)中心支撑，见图2a）；b)中间支撑，见图2b）；c)周边支撑，见图2c）。图2刀盘支撑方式示意图4.2刀盘基本参数刀盘的基本参数如下：4JB/T14522—2023——开挖直径，单位为毫米（mm）；——开口率%——总质量，单位为千克（kg）；——分块数量，单位为个；——刀具类型——数量，单位为把；——注入口数量，单位为个。5技术要求5.1一般规定5.1.1刀盘的强度和刚度应符合设计要求。5.1.2刀盘前面板平面度和尺寸公差应符合GB/T19804中B级的规定。5.1.3开挖直径的偏差不应大于0.0mm～+4.0mm。5.1.4刀盘、刀具连接螺栓的性能等级不应低于10.9级并满足设计要求。5.1.5刀盘分块形式应满足加工、运输、拆装等要求。5.1.6刀盘质量应能满足刀盘在各种工况条件下刀盘径向跳动值不大于设计量。5.1.7刀盘设计应为再制造提供条件。5.1.8刀具及流体材料注入口应设有标号。5.2刀盘结构5.2.1刀盘结构型式设计应满足如下要求：a)盾构机刀盘结构开口率应适应地层，中心区域开口设置应满足渣土流动要求，开口率的计算见附录A；b)盾构机刀盘进渣口宜设计成楔形结构，使开口逐渐变大；c)岩石隧道掘进机刀盘铲斗和出渣槽应能满足最大掘进速度时的出渣需要；d)应合理设计刀盘刀间距及刀具数量，满足地层掘进、刀具均匀性磨损、刀盘受力平衡等要求。5.2.2应根据刀盘的功能需求布置相应管路。5.2.3刀盘管路、常压换刀装置应做耐压试验，以满足设计要求。5.2.4盾构机刀盘内部管路耐压性能应符合GB/T37400.11的规定。5.2.5盾构机刀盘常压换刀刀盘的结构体腔室应做耐压试验，试验压力不宜小于其最大工作压力，保压时间不宜小于30min，压力下降值不应超过试验值的10%。5.2.6刀盘刀具宜配置磨损检测装置。5.2.7盾构机刀盘根据渣土改良需求，刀盘背部宜设置搅拌棒，刀盘上宜布置流体材料注入口。5.2.8岩石隧道掘进机刀盘应设置雾化喷水装置。5.3刀具布置及安装5.3.1刀具选型应满足地层掘进要求，其中刮刀应符合JB/T13384的规定，盘形滚刀应符合JB/T13385的规定。5.3.2相邻轨迹的刀具宜采用中心布置形式。5.3.3刮刀布置应保证运行轨迹覆盖整个开挖面。5.3.4刀盘最外侧刀具相对前（护）盾的高差应满足设计要求。5.3.5除刀盘最外端新刀及设计初装滚刀外，其他刀具的轨迹半径偏差范围应为±2mm。5.3.6中心刀及正面刀的刀刃高度偏差不应大于2mm。5JB/T14522—20235.3.7滚刀刀刃挡圈侧宜朝向刀盘中心。5.3.8刀盘开挖直径大于等于4.5m时，滚刀应采用背装式设计。5.3.9盾构机刀盘宜配置超挖刀或仿形刀，超挖量应符合设计要求。5.4刀盘材料5.4.1钢材料5.4.1.1刀盘结构的主要材料宜选用不低于Q355B性能指标要求，钢材的性能等级应满足GB/T1591的要求。5.4.1.2原材料进厂后应检查截面尺寸，表面不得有裂纹、夹杂、锈蚀等缺陷。厚度大于等于40mm的板材，应按炉批号进行化学成分、力学性能、超声波探伤复检。钢板超声波探伤，质量等级应满足GB/T2970Ⅱ级要求。5.4.1.3材料上面的标识如规格、厚度、材质、炉批号等应清晰、齐全。5.4.1.4钢材的跟踪标记应妥善保管，并进行炉批号移植记录。5.4.1.5刀盘锻件应符合GB/T37400.8的规定。5.4.1.6刀盘铸件应符合GB/T37400.6的规定。5.4.1.7刀盘管路宜采用输送流体用无缝钢管。刀盘管路应符合GB/T8163的规定。5.4.2耐磨材料刀盘易磨损的位置应采取耐磨措施，位置包括但不限于面板、辐条、搅拌棒、刀盘外周边、刀座、进渣口、面板管路，耐磨措施可在以下措施中选择一种或几种进行：a)堆焊耐磨网格，硬度不宜小于50HRC;b)焊接碳化铬耐磨复合钢板，硬度不宜小于57HRC;c)焊接耐磨钢板，硬度不宜小于45HRC;d)焊接碳化钨硬质合金耐磨块（环），硬度不宜小于85HRA。5.5外观质量5.5.1刀盘体除锈等级应达到GB/T8923的规定Sa2.5级或St3级。5.5.2应无毛刺、尖角、缺角、割渣，表面光滑。5.5.3刀盘所有法兰连接面不应有锈蚀。5.5.4所有安装孔及配合面不应有油漆。5.6焊接要求与质量5.6.1焊接结构应符合GB/T37400.3的规定，刀盘前面板的平面度应符合GB/T37400.3中E级的规定，耐磨层堆焊的质量应符合GB/T12467.3的规定。5.6.2焊缝接头的外面及母材表面处引弧不应造成局部损伤。5.6.3法兰支撑与法兰及前斜板的焊接要求应按GB50661的规定达到一级焊接质量。5.6.4焊接吊耳的焊缝应至少按GB/T11345进行100%超声波检查，等级至少A级，验收等级不应低GB/T29712中的3级要求。5.6.5焊接后的刀盘结构件应消除应力处理。6试验方法6.1刀盘前面板平面度6JB/T14522—2023将刀盘水平放置于工作平台，用数显水平尺检查刀盘前面板工作面的平面度。6.2开挖直径在刀盘已安装到全断面隧道掘进机的条件下，选定并标识水平及垂直方向基点，旋转刀盘，使用全站仪测量开挖直径。6.3超挖量在超挖刀油缸完全伸出状态下，用标准样板铝合金靠尺、卷尺及钢板尺测量超挖量。6.4高差检测检测步骤如下：a)将检测装置固定在刀盘最外侧刀具位置，见图3；b)用钢直尺测量最外侧刀具刀刃与检测装置的径向距离x，测量结果记入表B.1；c)将前（护）盾沿轴向等分为12个检测区域，缓慢转动刀盘，用钢直尺测量各区域检测装置与前（护）盾的最小距离y，测量结果记入表B.1。图3刀具相对前（护）盾高差检测示意图6.5刀具轨迹半径刀具轨迹半径检测方法及步骤如下：a)将刀盘放置于水平平台上；b)将测量工装固定于刀盘中心，调整工装测量面使之水平；c)直角尺紧靠刀盘刀具刀刃中心，见图4；d)测量直角尺对应工装上的刻度值；e)计算得出刀具半径尺寸R值，并与设计进行比对。7JB/T14522—2023图4刀具轨迹半径、刀高度偏差检测示意图6.6刀高差检测刀高差检测方法及步骤如下：a)在刀盘水平放置状态下，将刀盘法兰面调至水平；b)将测量工装固定于刀盘面板中心，调整工装测量面与刀盘法兰水平；c)直角尺水平边紧靠测量工装，实刻线与刀具刀刃最高点中心线平齐，见图4；d)记录直角尺对应工装上的刻度值、直角尺水平边到刀具最高点的刻度值；e)依次测出每件刀具的高度尺寸h值。6.7管路耐压按GB/T37400.11中的方法进行刀盘内部管路耐压试验。6.8常压换刀刀盘耐压检测常压换刀刀盘耐压检测方法如下：a)关闭刀盘通道仓门；b)打开进气阀；c)将试验压力设定为试验标准值；d)关闭进气球阀，保压30min以上，记录压力下降值。6.9钢材性能按GB/T6396中的方法进行刀盘钢材性能试验，根据刀盘进场材料检测报告进行确认。6.10耐磨表面硬度8JB/T14522—2023用便携式硬度计检查耐磨表面硬度。6.11外观质量目测检查刀盘外观质量。6.12焊接质量检验6.12.1焊接质量应按照GB/T37400的规定执行。6.12.2按照GB/T11345中的方法进行超声波检测，按GB/T26951进行磁粉探伤检测，按GB/T18851.1进行渗透探伤检测。6.12.3焊缝外观采用目测法检测，焊缝质量