盾构机刀具如何选型与配置104页PPT
盾构机刀具选型及布置
图2 盘形滚刀破岩示意图
刀具之间的间距是刀具布置轨迹确定的重要因 素。根据图2所示，设盾构上的第i和第i+1把盘形滚刀 在刀盘推力作用下切入岩石深度为h。则当刀盘旋转一 周，盘形滚刀的切削深度为h，则L为：
L = 2htanθ 要使同一安装半径上的盘形滚刀在刀盘每转一周 的切深相等，且破岩量相同，则两盘形滚刀之间不允 许形成累积岩脊，即刀盘转动多周(两周及以上)而未出 现连通的岩脊。可表示为：
5 应用实例
应用于珠三角穗莞深城际轨道交通建设的φ8780 土压平衡盾构机，工程地质条件是以粉砂质泥岩、粉 质粘土及砾砂岩为主的复合式地层，岩石的天然单轴 极限抗压强度最高值为200MPa。在盾构机刀盘的设置 上既考虑了对硬岩高强度的开挖，也兼顾了泥岩粘性 对盾构机掘进的影响，根据表1与表2中各类刀具对不 同地质情况的适用性，对该地区的盾构刀具采用滚刀 与切削刀的组合刀具如表5所列。
࠰ާᐳ㖞儈ᓖ 160mm 140mm 175mm 140mm 175mm 140mm
儈ᓖᐞ 20mm 35mm>25mm 35mm>25mm
4.4 刀具磨损 在盾构掘进中，刀具磨损是不可避免的，各类刀
具根据使用方式的不同产生的磨损情况也有所区别。 刀具磨损后将导致相邻刀具之间所受推力的不平
衡，而这种不平衡力有时可能是承受正常受力的10 倍，增加刀具的损坏概率。同时，由于刀具磨损后与 岩石接触面积增大，引起刀具对岩石的挤压应力减 小，降低掘进效率。
Key words: cutter; cutter configuration; altitude of cutters; cutter wear
1 引言 近年来，随着科学技术的不断发展，人们可利用
的地上空间越来越少，对地下空间的开发逐渐成为国 内外各大城市的重要目标。隧道掘进机是最主要的地 下空间开发工具，是集机械、电气、自动化控制、光 学等多学科综合技术为一体的成套设备。
盾构机刀具
盾构机刀具盾构机刀具北京固本科技有限公司 胡建平关于盾构机刀具这里主要介绍盾构机掘削地层的刀具。
盾构机刀具布置和刀具形状在盾构机设计中是非常重要的内容。
刀具布置方式及刀具形状是否适合应用工程的地质条件,直接影响到盾构机的切削效果、出土状况和掘进速度。
1 盾构机刀具的选择对于不同地层的开挖，盾构的刀具通常采用不同型式:开挖地层为硬岩时，采用盘形滚刀;地层为较软岩石时，采用齿刀;地层为软土或破碎软岩时，可采用切刀(或刮刀)。
2 盾构机刀具防磨损的措施2(1 严格刀具制造流程刀具生产加工必须制定一套科学合理的制造工艺，刀具制造工艺是控制刀具质量的关键。
2(1(1 滚刀的制造盾构机滚刀完全按照掘进地质选用碳钢经表面渗碳处理 ，刀圈采用热煅一次滚压成型工艺，使刀具材料内部金相组织结构更加均匀致密，减少刀圈的断裂 ，同时在表面形成一定厚度的硬化层，具有高耐磨、抗冲击性能。
选用优质热膨胀系数小的润滑油脂，同时在刀具内部安装有润滑油补偿装置，在一定温度变化范围内确保刀具的正常润滑与油脂的补充。
经使用对比效果显著。
由于滚刀在掘进过程中承受比岩石层抗压强度高8MPa,12MPa ，当岩石硬度超过 60MPa 时 ，刀圈硬度 HRC65,70，如果刀圈采用合金材料制造时，其内外硬度是一致的，具有较好的耐磨性，但抗冲击性能明显下降，不利于 TBM 的破岩。
根据经验总结及材料机理分析，当岩石抗压强度达到或超过 55MPa 时，刀具材料应选用高碳钢，表面采用高温气体渗碳达到相对硬度，形成外硬内软，具有较好耐磨性、抗冲击性能，而不适于选用合金钢作为刀圈制造材料或刀圈采用中碳钢表面镶嵌合金齿，以满足破岩性能的要求。
2(1(2 刮刀的制造根据进 口刮刀在使用中易造成变形，通过物化性能分析，刮刀基材为 45中碳钢或 20低碳钢加工而成，表面硬度 HRC22,28，未作任何表面处理 ，因此在受到岩石或卵石冲击时极易产生变形。
在国产刮刀生产时，做了以下制造工艺调整:材料由原来的低碳钢改为中碳钢，基材表面硬度 HRC32,36;在冲击面与棱角部位补焊 0(25-0(32耐磨合金层。
盾构机刀具选型及布置
盾构机刀具选型及布置作者：吴艳华刘德全盛少琴来源：《广东造船》2013年第01期摘要：从工程上看，盾构系统最重要的部分在于刀具的选用和布置，刀具是否适用于工程地质条件将直接影响盾构机的掘进效果。
本文从盾构机刀具类型、刀具配置以及刀具布置需要考虑的各项因素，分析盾构机刀具的选型和布置。
关键词：刀具；刀具布置；刀具高度；刀具磨损1 引言近年来，随着科学技术的不断发展，人们可利用的地上空间越来越少，对地下空间的开发逐渐成为国内外各大城市的重要目标。
隧道掘进机是最主要的地下空间开发工具，是集机械、电气、自动化控制、光学等多学科综合技术为一体的成套设备。
在整个盾构设备系统中，刀盘刀具是能否成功掘进的关键，是影响掘进性能的决定性因素。
其中，刀具的配备和布置需要根据地质条件和施工要求进行合理设计，属于复杂的工程系统设计问题，对刀具布置技术的研究具有重要的工程意义。
针对这一情况，本文对复合地质下的刀具选型及布置进行了相应的分析和优化，以实现对复合地层开挖的性能要求。
2 刀具类型刀具是盾构设备的开挖部件，在不同岩土体条件下，盾构刀具也有所不同。
目前常用的盾构刀具大体可分为：滚动类刀具和切削类刀具。
其中切削类刀具又包括切刀、刮刀、先行刀等。
2.1 滚动类刀具刀具在随刀盘转动的同时，还作自转运动的破岩刀具统称为滚动刀具，又称为滚刀。
滚动刀具均是通过滚动和滑动产生的挤压、剪切、研磨等达到破岩的目的。
根据刀具形状的不同滚刀又分为：齿形滚刀（钢齿和球齿）、盘形滚刀（钢刀圈滚刀和球齿刀圈滚刀），如图1所示。
a：钢齿滚刀 b：球齿滚刀 c：钢刀圈滚刀 d：球齿刀圈滚刀图1 滚动类刀具形状根据安装位置不同分为：正滚刀、中心滚刀、边滚刀、扩孔滚刀。
目前常用的滚刀类型为盘形滚刀。
盘形滚刀根据刀刃数分为单刃滚刀、双刃滚刀和多刃滚刀。
根据刀刃外径的大小又分成13、15、17、19等不同规格，目前主要使用的是17系列滚刀。
不同刃数滚刀的使用范围各不相同，见表1。
简析盾构机刀盘与刀具的选型配置
简析盾构机刀盘与刀具的选型配置1工程概况湛江湾跨海盾构隧道工程是湛江市鉴江供水枢纽工程的一部分，工程位于湛江湾最窄处，不但水深流急，又是进出湛江港的咽喉，航道非常繁忙。
湛江湾盾构隧道穿越南三岛与东海岛之间海底，横穿湛江湾海峡，长2750m。
盾构隧道内径5.1m、外径6.0m。
2工程地质根据勘探资料，场区为深厚第四系地层，从上向下有：①、中全新统海风混积层，②、中全新统海相沉积层，③、中更新统北海组层，④、下更新统湛江组层。
各岩土层主要特征分述如下：①、中全新统海风混积层：黄色中细砂、细砂，局部含泥质，砂质均匀，以石英为主，主要分布在地势较高的陆地。
②、中全新统海相沉积层：主要呈灰色、深灰色，成分不均匀，主要为中细砂，次为中粗砂，含泥质，底部为粗砂，含少量砾，局部为泥粉质细砂、淤泥质细砂，含少量贝壳碎片、腐殖质，见少量薄层粘土夹层，砂以石英为主。
③、中更新统北海组层：主要呈土黄、棕黄、浅黄色，以中细砂为主，含泥质，局部夹粗砂，含少量砾和粘土，含铁质及发育铁质层为其特征，底部以波状起伏的铁质层与湛江组上部杂色粘土接触，铁质层呈暗红色，主要为贴胶结的粉细砂，致密坚硬。
④、下更新统湛江组层：主要为灰色、青灰色粘土、砂质粘土，含淤泥，见少量黑色碳化腐殖质木，土层不均匀，夹有砂层或与薄层砂互层。
砂为中粗砂夹细砂，含泥质、少量砾石，砂以石英为主。
3、刀盘与刀具的型式及布置本工程隧道穿越中全新统海相沉积层砂层和下更新统湛江组层砂质粘土层为主，存在中等～强透水砂层，围岩与海水直接连通，拱顶覆土厚度为20～40m，隧道水下埋深27～61m，最大外水压力约0.3MPa～0.6MPa，外水压力较大。
同时海中无条件设置途中工作井，不能分段掘进，因此本隧道掘进距离长达2750m，对盾构刀盘与刀具的可靠性及耐久性要求高。
同时小直径盾构在高水压条件下刀具更换存在较大的安全风险，换刀过程十分困难且提高了工程成本，耗资巨大，同时对工程进度造成严重影响。
盾构机刀具如何选型与配置共104页
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示Байду номын сангаас灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
盾构机刀具如何选型与配置
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
Thank you
盾构机的刀具配置介绍.
第一台机械化盾构产生
土压平衡式日本satokogyo 1963年
目前
美、日、欧发达国家
2017/10/14
4
盾构机国内外历史沿革
20世纪90 年代以来
1953年
东北阜新煤矿
1966年
20世纪80 年代
实用性阶段
进入工业性试验阶段
上海打浦路隧道 网格式
2017/10/14
5
盾构机刀具发展
盾构机刀具是盾构机施工实现破岩的关键部件，价格高，供 货周期长消耗量大，需要经常更换等特点。并且刀具的使用寿命 直接影响到盾构施工的成本和进度。 国外生产盾构机的主要国家（美国、德国和日本）都有专业 的破岩刀具生产厂家，对刀具进行了长期的研究，并不断改进和 更新破岩刀具，使产品具有竞争力。如：滚刀直径有12英寸〞到 19 〞不断加大。现在的刀具均按照具体条件专门设计、制造。 国内盾构机盘形滚刀的研究始于60年代，经过近30多年的发 展，到上世纪90年代中期主要停留在刀圈外径400mm以下的小直 径盘形滚刀，实际应用很少。由于国内盾构掘进机刀具的需求和 我国整体工业技术水平的提高，破岩刀具的研究在国内得到了长 足的发展，正逐渐替代进口刀具。如：洛阳久久、聊城天工、大 连华锐、湖南德天、南齿等国内刀具生产厂家。
刀盘结构形式——形式选择
刀盘直径 8830mm ，面板厚度 60mm ，腹 板厚度480mm，宽度640mm，从法兰盘到面 板背面1590mm。整个刀盘由6个面板+6个 辐条焊接而成，法兰盘和内圈板通过 6 根 厚壁钢管焊接在一起，主要传递大扭矩和
大推力的作用。
刀盘面板双刃刮刀 188 把，双刃滚刀 5 把， 滚刀54把，边缘弧形刮刀24把，边缘保护刀12
1
盾构机的刀具配置介绍PPT精选文档
24
滚刀破岩机理（三）
滚刀滚压岩石随着推力的不同，岩石的破碎一般分为三个阶段：研磨、疲劳
破碎和有效体积破碎。
研磨：当滚刀受到的推力很小时，刀圈对岩体的挤压力远小于岩体的极限强
西安单一老黄土地层6.28EPB盾构机（辐条）为例
09.05.2020
15
1 盾构机的起源发展
报
告
2 盾构机、刀盘的结构形式
内
容
3 常见盾构机刀具的配置
4 案例分析
2020/5/9
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常见刀具形式
掘进刀具
滚压破岩 刀具
切削破岩 刀具
辅助刀具
球齿滚刀 楔齿滚刀 盘形滚刀
切刀 齿刀
刮刀 超挖刀
单刃
双刃
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1 盾构机的起源发展
报
告
2 盾构机、刀盘的结构形式
内
容
3 常见盾构机刀具的配置
4 案例分析
2020/5/9
7
•盾构机分类
1、手掘式盾构 手掘盾构是最原始的一类盾构，其构造简单，配备较少，造价低，目
前在地质条件较好的工程中仍广泛使用。
2、半机械式盾构 在手掘式盾构正面装上挖土机械和出土装置，即成为半机械式盾构。
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地铁施工的代表性地层
目前我们在地铁盾构施工中遇到的代表性 地层主要有：
以广州地层为代表的硬岩及软硬不均的 复合地层；
以上海、天津为代表的淤泥质土层； 以北京、沈阳为代表的砂砾复合地层； 以西安为代表的黄土地层； 以成都为代表的卵石地层； 以深圳为代表的漂石地层。
盾构机刀具选型及维护
• 3.2 根据地层选择刀盘刀具 • 地层不同,刀盘的结构及其刀具的组合布置、刀具 性能的要求也不同。根据地层一般把刀盘分为三 类：刮刀刀盘、滚刀刀盘和复合刀盘
• 刮刀刀盘 切削型刀具适用于未固结成岩的软土地层和某些全 风化或强风化的软岩地层，一般破岩能力在单轴抗 压强度20Mpa以下。对于如上海地区、天津、西 安、郑州等均一的软土地层，通常只使用刮刀类刀 具就可以了。这类刀盘结构相对简单，通常称为辐 条式刀盘或软土刀盘。 • 滚刀类刀盘 盘形滚刀适用于硬岩地层，对于均一的全断面硬岩 地层通常只用滚刀（配以刮板），铁路、公路隧道、 引水工程隧道常常是这类地层。作成的刀盘通常称 为硬岩刀盘或TBM刀盘，目前主要是17〞盘型滚 刀。如秦岭铁路隧道施工的TBM刀盘。
• 在西宁线桃花铺隧道施工中，采用威尔特TB880E 隧道掘进机，国产刀圈与维尔特刀圈对比如表。
• 一组国产刀具应用图片
• 国产面临的问题： • 1）实现标准化或通用化，达成批量化生产降低生 产成本、提高质量稳定性； • 2）刀具生产企业整体实力的提升； • 3）对国产刀具的正确认识
4、刀具的失效形式
• 3.6 国产盾构刀具的应用 我国盾构机刀具的研制，通过铁道部科技攻关和 国家863项目以及一系列的地方产学研项目的完 成，掌握了盾构机刀具制造和应用的核心技术， 走在了世界前列。表现在： 1)应用范围广：广泛应用于城市地铁隧道、江底隧 道、引水隧道和铁路隧道； 2)刀圈的耐磨性接近世界先进水平的威尔特圈； 3)刀具的密封性能优良，能实现长距离掘进； 4）适应性更强，刀具的多样化，解决了我国重大 工程中刀具问题，如北京直径线、广深港狮子洋 隧道、广州地铁、成都地铁等。 5）经济性更好（同样质量前提下）
• 4.1刮刀（齿刀）的失效： 1）正常磨损 2) 刮刀刀刃崩裂：在硬岩掘进中，滚刀磨损太大， 刮刀直接切割未经滚刀破碎的硬岩；在硬岩中掘 进时，转速太快，突遇硬岩，冲击造成刀刃崩裂； 在硬岩掘进中，进刀太深等原因造成刀刃崩裂。 3) 刮刀刀体断裂：刀体本身的强度和韧性不够；进 刀太深。 4) 刮刀掉齿：合金刀齿的焊接工艺不过关；刮刀突 遇硬岩。
盾构机刀具配置
盾构机刀具配置盾构机刀具配置是盾构机设计的重要内容，直接影响刀盘的使用寿命、切削效果、出土状况、掘进速度和施工效率。
标签：适应性;寿命;效率1、引言盾构机刀具的配置是盾构机刀具设计中是非常重要的内容，其配置是否适合应用工程的地质条件，直接影响盾构机的刀盘的使用寿命、切削效果、出土状况、掘进速度和施工效率。
2、刀具种类和切削原理2.1切刀（齿刀，刮刀）切刀是软土刀具，布置在刀盘开口槽的两侧，其切削原理是盾构机向前推进的同时，切刀随刀盘旋转对开挖面土体产生轴向（沿隧道前进方向）剪切力和径向（刀盘旋转切线方向）切削力，在刀盘的转动下，刀刃和刀头部分插入到地层内部，不断将开挖面前方土体切削下来。
切削刀一般适用于粒径小于400mm的砂、卵石、粘土等松散体地层。
2.2先行刀（超前刀）先行刀是先行切削土体的刀具，超前切刀布置。
先行刀在设计中主要考虑与其它刀具组合协同工作。
先行刀在切刀切削土体之前先行切削土体，将土体切割分块，为切刀创造良好的切削条件。
先行刀的切削宽度一般比切刀窄，切削效率较高。
采用先行刀，可显著增加切削土体的流动性，大大降低切刀的扭矩，提高切刀的切削效率，减少切刀的磨耗。
在松散体地层，尤其是砂卵石地层先行刀的使用效果十分明显2.3贝型刀贝型刀实质上是超前刀，盾构机穿越砂卵石地层，特别是大粒径砂卵石地层时，若采用滚刀型刀具，因土体屑松散体，在滚刀掘进挤压下会产生较大变形，大大降低滚刀的切削效果，有时甚至丧失切削破碎能力。
将其布置在刀盘盘圈前端面，专用于切削砂卵石。
2.4中心刀（鱼尾刀、双刃或三刃滚刀、锥形刀、中心羊角刀）在软土地层掘进时，因刀盘中心部位不能布置切刀，为改善中心部位土体的切削和搅拌效果，可在中心部位设计一把尺寸较大的鱼尾刀（羊角刀），一般鱼尾刀超前600mm左右。
鱼尾刀的设计和配置方式如下：其一让盾构分两步切削土体，利用鱼尾刀先切削中心部位小圆断面土体，而后扩大到全断面切削土体，即将鱼尾刀设计与其它切刀不在一个平面上，即鱼尾刀超前切刀布置，保证鱼尾刀最先切削土体;其二是将鱼尾刀根部设计成锥形，使刀盘旋转时随鱼尾刀切削下来的土体，在切向、径向运动的基础上，又增加一项翻转运动，这样既可解决中心部分土体的切削问题和改善切削土体的流动性和搅拌效果，又大大提高盾构整体掘进效果。
盾构刀具管理
适用于掘进单轴抗压强度≤60Mpa 磨损性高的中硬岩地层。
敷焊球齿 B=26 刀圈
球齿 HRA85-86 刀圈刃口部位镶嵌硬质合金齿，且在刃口周 WC HRA93-93.7 边敷焊WC耐磨层，大大提高了刀圈的耐磨性。
滚刀工作原理及常见滚刀类型 －滚刀安装型式
目前滚刀安装型式主要有两种：楔形式和双楔形式，各有优缺点。
因刀具问题对施工产生严重影响的案例
不重视刀具管理或因条件限制（受地面建筑物、地质条件等限制）无法 及时对刀具出现的磨损、损坏采取措施处理的，不但会降低掘进效率，还会 导致刀盘出现不同程度的磨损，严重的会影响刀盘的主体结构，给施工造成 很大影响。
以下是几个案例： 案例一：某盾构工程地质主要为全/强风化地层，在掘进过程中，前后 三次遇到地质突变，一次为上软下硬的地质不均地段，两次为孤石侵入隧道 洞身范围。掘进过程中，初期遇到地质突变未引起施工方足够的重视，待盾 构机掘进遇到困难，无法推进时才想到开仓处理，此时刀盘已遭到严重的磨 损。由于地质条件影响，停机位置已不具备开仓条件（在无地层加固的辅助 措施下进行开仓作业将导致地表沉降不可控制），不得不先后两次停机一个 月进行地层加固处理，后开仓维修刀盘、更换刀具。此工程因为刀盘需要检 修而导致工期滞后达半年之久。
盾构刀具管理
中铁隧道集团专用设备中心 二O一二年十月
蒙先君
第一部分 刀具管理的重要性 第二部分 盾构常用刀具类型 第三部分 典型刀盘结构及刀具配置 第四部分 刀具管理的主要内容与流程 第五部分 刀具管理的发展方向
第一部分
刀具管理对盾构施工十分重要
刀盘是盾构的核心部件，是掘进的载体，刀具是掘进的具体执行元 件，做好盾构的刀具管理有十分重要的意义:
仿行刀 滚刀
盾构机分类及选型PPT课件
（最大排出粒径：
700mm
（带轴式螺旋机）
1.0～ 24 rpm
常用最大： 55.7 kN-m 脱困时最大：65,0 kN-
Ｌ型方式 （管片拼装作业空间大）
无线遥控操作
高速：1.5rpm 低速：0.3rpm 两级调速 （高速・低速 无线遥控切换） 可实现微调、微动操作
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防止粘土附着对策（１）
• 在刀盘进土口位置 装备高压水喷射管
24,000 kN
2,000kN×12根
25
3.６主要机械性能（方案）
• 螺旋出渣机驱动
• 驱动形式
• 排土量 φ250mm×500mmL）
• 直径 • 转速 • 驱动扭矩
m
• 管片拼装装置
•形 式
• 操作方式
• 转动速度
•
•调 节
2021/3/28
液压驱动方式 （装备动力：110 kw）
280 m3 / h
• 大型盾构
14m≥φ≥6m
• 超大型盾构
18m≥φ≥14m
• 特大型盾构
φ>18m
2021/3/28
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• (4) 按掘削面的敞开程度分类
全部敞开式：无盖敞开式、有盖敞开式 部分敞开式：网格式 封闭式：中心支承式、中间支承式、周边支承 式
•
2021/3/28
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• (5)按掘土出土器械的机械化程度程度分类 人工挖掘式 、半机械掘削式、机械掘削式
衬砌法(ECL工法) PC-ECL工法
边掘进边组装管片盾构工法
2021/3/28
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• (11)综合分类
2021/3/28
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2 盾构机选型
• 盾构掘进机选型依据 ❖(1) 土质条件、岩性（抗压、抗拉、粒径、成分等个参数） ❖(2) 开挖面稳定（自立性能） ❖(3) 隧道埋深、地下水位 ❖(4) 设计隧道的断面 ❖(5) 环境条件、沿线场地（附近管线和建筑物及其结构特性） ❖(6) 衬砌类型 ❖(7) 工期 ❖(8) 造价 ❖(9) 宜用的辅助工法 ❖(10) 设计路线、线形、坡度 ❖（11）电气等其他设备条件
盾构机切削原理
各类刀具的主要破岩机理 刀具类型 刮 削 主要 破岩 机理 剪 切 龟 裂 挤 压 研 磨 运动形式 刀齿形状 滑动 刨刀状 滚动+微滑 楔状 ☆ ☆ ☆ 滚动+滑动 球面状 滚动+滑动 楔状 刮刀 ☆ ☆ ☆ ☆ 楔齿滚刀 球齿滚刀 盘形滚刀
盾构机滚刀的结构 滚刀结构如图所示。它们主要由刀圈、刀体(套)、刀轴、轴承 、金属浮动密封环、刀盖(座)及联接螺栓等件组成。
盾构机刀盘、刀具介绍 及掘进 中相关参数的选择
主要介绍人：郭家庆 2011年6月
专业技术服务
• 随着中国高速的城市化进程，城市轨道交 通及相关的产业在中国快速发展，盾构法 施工在全国各地得到了广泛的应用，因中 国国土资源辽阔，各地的地质水纹差异大 ；为完成全国各地的盾构法施工工程，盾 构设计者设计了各种不同形式盾构满足施 工需要，下面我们对部分刀盘刀具及部分 盾构机技术参数进行探讨。
专业技术服务
重庆盾构地质资料
茶园段
专业技术服务
蔡家段
重庆硬 岩掘进通常采用的参数： 1、除破碎带以外的其它地层，我们采用敞开模式或气压模式掘 进。 2、破岩主要是以滚刀破岩，所以刀盘原则上应选用较高的转速 3、推力、推进速度及贯入度要科学的控制 通过综合分析，作用在刀盘上的推力不能大于刀具允许的承载 力，在满足推力的前提条件下，根据设备能力，选一个合适的刀 盘的转速，达到一个理想的贯入度（在西方国家，主要指欧洲， 有一个经验值，滚刀掘进的掘进机平均贯入度是8MM左右，而切 刀的贯入度是20MM左右）。
土压盾构和泥水盾构适应的地层的粒径
土压盾构和泥水盾构适应的地层的渗透性
地层渗透系数
卵石层 粗砂砾层 中细砂砾层 粉细砾层 粗砂层 中砂层 细砂层 淤泥质粘土 淤泥
盾构刀具问题研究ppt课件
刀圈基本规格形状
平刃刀圈
刃宽加厚刀圈
圆弧刀圈
在使用过程中，刀刃能 保持一定的宽度，适合 范围也较广。
能提高刀圈的耐磨能力， 开始阶段提高刀圈抗冲
增加抗冲击力，破岩石 击力，利于破岩，掘进
能力下降。
一段时间后，与平刃刀
圈效果相同。
圆弧刀圈2
利于破岩，掘进速 度快，但刀圈抗剪 切能力较差。
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标准钢制刀圈
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镶齿刀圈
采用耐冲击的钢制刀圈为基体，在刃口镶装硬质合金柱齿。由于硬 质合金齿的硬度在HRA 85以上，因此镶齿刀圈比钢制刀圈和耐磨堆焊 刀圈使用寿命更长，适合于长距离掘进而不更换刀具，可以提高工作 效率。镶齿刀圈对硬质合金柱齿的性能要求非常高，合金要保证既耐 磨又耐冲击，公司高质量的钻头合金产品能够满足这一要求。 —— 硬度30-50 MPa的致密性地层； —— 硬度60-150 MPa的断裂性砾岩、页岩
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保护刀等
1、保护刀：形状尺寸不一，有面板保护刀、外周保护刀、外 周耐磨板、保径刀等，主要保护刀盘在掘进过程中不过早磨损。 2、超挖刀：盾构机通过超挖切削土体创造所需空间，实现曲 线推进和顺利转弯及纠偏。
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保护刀等
外周耐磨板：用于刀盘的外周保护，其中钢体采用合金工具钢，硬度大 于HRC36，合金采用702牌号，硬度大于HRA87。将48件耐磨板焊接在刀盘 外周，拼成整周，可以有效保护刀盘。
盾构刀具问题研究
1
一、刀具种类
1 盾构刀具
2 矿山钻具 3 工程钻具 4 油田钻具
2
1、钻头合金生产
钻头合金生产工艺特点
精选高质量的WC原料 喷雾干燥工艺生产优质混合料 进口压力机精密压制成型 进口压力烧结炉高温烧结 合金内部组织均匀，孔隙度接近A00，在 保证硬度的前提下，可以大幅度提高合金的 韧性。特别适合于要求耐疲劳磨损，又要承 受耐疲劳冲击的钻掘领域。
盾构刀具分析课件
盾构刀具的市场需求
地铁建设
随着城市地铁建设的快速发展，对盾构刀具的需求持续增 长。
水利工程
大型水利工程建设的增加，对盾构刀具的需求也逐渐增加 。
城市管廊
城市管廊建设的推进，对盾构刀具的需求呈现多样化趋势 。
盾构刀具的发展前景
技术进步推动市场发展
随着盾构刀具技术的不断进步，其市场应用范围将进一步扩大。
刀具的日常维护
刀具检查
每次使用后，应检查刀具的磨损 情况，查看刀刃是否出现裂纹或
破损。
清洁刀具
使用后及时清理刀具上的泥土、 岩石等杂物，保持刀具清洁。
紧固刀具
定期检查刀具的紧固情况，确保 刀具固定牢固，防止松动脱落。
刀具的定期保养
涂层保护
定期对刀具进行涂层保护，增强刀具的耐磨性和 耐腐蚀性。
润滑保养
合理设置掘进参数
根据地质条件和岩石硬度，调整推进 压力和转速，避免刀片过载。
加强日常维护保养
定期检查刀具磨损情况，及时更换磨 损刀片；定期紧固刀座螺栓，确保刀 座牢固。
实时监测与预警系统
引入实时监测系统，对刀具的工作状 态进行实时监测，一旦发现异常，及 时预警，避免刀具失效。
04
盾构刀具的维护与保养
03
盾构刀具的失效分析
刀具失效的形式
刀片磨损
盾构过程中，刀片与岩石、土壤等硬 物的持续摩擦导致刀片表面材料损失 。
刀片崩裂
刀座松动或损坏
由于长时间使用或受到不均匀外力作 用，刀座固定螺栓松动或焊缝开裂。
在硬岩掘进时，刀片受到强大的冲击 载荷，导致刀片出现裂纹或崩裂。
刀具失效的原因
材料强度不足
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定期对刀具进行润滑保养，减少摩擦和磨损，延 长刀具使用寿命。