01版：要闻
“运河号”盾构机保养期间，工人更换刀盘上的刀具。记者 常鸣/摄
本报记者 刘薇
“体重”约4500吨，“身长”约145米，开挖直径达16.07米的“巨人”盾构机“运河号”，如何进行“体检”？日前，记者走进东六环改造工程东线隧道施工现场一探究竟。
刀盘磨损程度创奇迹
东六环改造工程南起京哈高速立交，北至潞苑北大街，路线全长约16公里，其中盾构段是我国最长盾构高速公路隧道，也是北京市埋深最大的地下隧道。经过前半程的掘进，日前盾构机在潞阳桥侧中间井停靠检修保养。
沿竖井安全梯向下约38.7米，“运河号”静卧在轨道上，顶在最前端的巨大圆形刀盘经过了4.77千米的掘进，得以“重见天日”。对比刚到达中间井时混着泥浆的样子，如今的盾构机显得“意气风发”，维修师已经给它“洗脸”，将刀盘的泥渍等清洗干净。中交隧道工程局有限公司东六环改造工程4标机电部部长叶延庚告诉记者，从体检报告来看，这台设备“健康状态较好”，仅需更换易损、易耗的部件，如油管、过滤器等，大部分部件仅保养即可。
“我们利用精密设备对面板、圆环保护刀检查后发现，盾构机刀盘圆环保护刀平均磨损1至2毫米，面板4米半径外磨损最多3至5毫米，半径内2至3毫米，在接近中心部位几乎达到零磨损，这对于同等掘进距离下的超大盾构机来说是很难实现的。”叶延庚进一步解释道，相关数据显示，超大直径盾构机掘进5公里左右，面板磨损至少要5至10毫米，圆环保护刀更是达到2厘米。“可别小看这毫厘之差，这绝对是国产超大直径盾构机突破核心技术创造的又一奇迹。”
刀具更换数量少一半
施工中，盾构机一边轰鸣一边凭借前端锋利的刀具“吞石吐泥”，刀具就好像是它的“牙齿”，吃土吃多了也会有磨损。在“运河号”直径16.07米的圆形刀盘上，装着600余把撕裂刀、刮刀、边缘刮刀等合金刀。在“运河号”始发前，中交隧道团队曾经根据地层和区间特点研究做出过这样的预估——“首段掘进过程中需要更换刀具400至500把左右”。“同等条件下，其他超大直径盾构机需要更换600把刀左右，但鉴于‘运河号’在刀具的选型、分层布置等方面都进行了创新，我们才会做出此预判。”然而，让叶延庚为之惊喜的是：“运河号”盾构机最终只换了不到200把刀，比预估的一半还要少，可以说是达到了国际先进水平。
叶延庚介绍，在掘进中常压可更换刀具能通过常压换刀技术对刀具进行检查和更换作业，但刀盘上非常压刀具需要在中间工作井检修更换，这也是项目团队在此次盾构机检修中的重点工作。（下转2版）
光纤磨损检测技术全球首次应用于盾构刀具 如何测量磨损程度？“运河号”在掘进过程中便应用了液压磨损检测技术，通过油压判断磨损情况，另外还在全球范围内首次将光纤磨损检测技术应用于盾构刀具检测，刀盘上设计了12处磨损检测装置。具体来说，就是在磨损检测装置的头部嵌入光纤磨损检测传感器，通过传出的光信号进行反射光光谱数据解调，然后采集数据解析，即可计算磨损情况，由此推算出刀具的磨损量。
掘进过程推算出来的磨损情况是否准确？在此次中间井检修时已进一步得到了验证。工作人员通过3D扫描技术生成刀盘刀具实况模型并进行测量，随后与设计图纸对比，发现得出的磨损量与应用两种磨损检测技术推算出来的磨损数据对比，其误差值在合理范围内。“可以说两个技术的成功应用，为我们在接下来的掘进中保驾护航，这使我心中更有底气。” 叶延庚说。
光纤磨损检测技术全球首次应用于盾构刀具
如何测量磨损程度？“运河号”在掘进过程中便应用了液压磨损检测技术，通过油压判断磨损情况，另外还在全球范围内首次将光纤磨损检测技术应用于盾构刀具检测，刀盘上设计了12处磨损检测装置。具体来说，就是在磨损检测装置的头部嵌入光纤磨损检测传感器，通过传出的光信号进行反射光光谱数据解调，然后采集数据解析，即可计算磨损情况，由此推算出刀具的磨损量。
掘进过程推算出来的磨损情况是否准确？在此次中间井检修时已进一步得到了验证。工作人员通过3D扫描技术生成刀盘刀具实况模型并进行测量，随后与设计图纸对比，发现得出的磨损量与应用两种磨损检测技术推算出来的磨损数据对比，其误差值在合理范围内。“可以说两个技术的成功应用，为我们在接下来的掘进中保驾护航，这使我心中更有底气。”叶延庚说。
经过一番“体检”，“运河号”最终需在中间井更换焊接类刀具125把，其中焊接型先行刀65把。“合金刀具重量大且结构复杂，动辄就是几百斤，想要将刀切割拆卸下来，最快的需要3小时完成，而耗时最长的需要3班倒，每班2名焊工，花费24小时才能切割下来。”叶延庚表示，拆卸过程复杂程度可想而知，但新刀具的换新更是“大工程”。由于检修工期短、刀具数量多、型号不一，极大地提高了刀具定位难度。为此，项目团队采用了数字化扫描技术对刀具进行定位，现场技术人员会进行测量复核并建立“云检修台账”，形成一整套定位系统，以确保精准度。除此之外，合金刀具的焊接工艺复杂，对环境、温度的要求高，低温潮湿将导致焊缝及热影响区产生脆硬的马氏体组织、内应力和焊接裂缝，这些原因都有可能降低焊接接头的质量，不仅影响焊缝的相变过程，而且影响焊缝的力学性能。为解决北京此季节低温等不利因素，项目团队在刀盘周围建立了临时保温棚，保障焊接所需环境。
叶延庚告诉记者，虽然此前“运河号”已连续运转454天，但经测算，本次维保更换的部件小于1‰，充分体现了国产超大直径盾构机的最高水平。
据了解，在二次始发前,“运河号”还进行了整机运行调试和验收。除了项目部自身开展该工作外，还请设备制造厂家评估并出具报告，确保系统各功能全部正常后，才能开启剩余2.6公里隧道盾构任务。