浅析土压平衡盾构机滚刀损耗形式
盾构刀盘严重磨损原因探析及总结戴长康
盾构刀盘严重磨损原因探析及总结戴长康发布时间：2023-04-20T04:58:20.299Z 来源：《工程建设标准化》2023年4期作者：戴长康[导读] 本文针对佛山二号线南湖区间右线盾构机刀盘磨损进行原因分析，分析各种因素对刀盘损坏产生的影响程度，并对掘进参数进行系统分析，为类似工程施工提供参考依据。
广州轨道交通建设监理有限公司广东广州 528051摘要：本文针对佛山二号线南湖区间右线盾构机刀盘磨损进行原因分析，分析各种因素对刀盘损坏产生的影响程度，并对掘进参数进行系统分析，为类似工程施工提供参考依据。
关键词：泥水盾构；刀具；刀盘磨损1、工程简介及盾构机施工情况佛山地铁二号南庄站～湖涌站长2270.645m，管片总数为1515环。
右线于2017年6月23日在湖涌站始发，于2019年3月19日在南庄站完成盾构接收工作，历时1年8月26天。
盾构机掘进至1501环时抵达到达端混凝土素墙，刀盘扭矩较大，时常出现刀盘扭矩报警，盾构机无明显进尺。
2019年2月18日，项目部采用抽芯的方式对素混凝土墙进行预处理（主要利用钻孔抽芯设备将地连墙混凝土取出），取芯完成后，盾构机掘进速度明显提升，顺利进入端头加固体，进行接收前准备工作。
2、原因分析2.1 刀盘自身结构因素2.1.1刀盘结构形式及材质组成南~湖区间右线96#盾构机刀盘结构形式为辐条面板式，刀盘直径6980mm，开口率31%。
刀盘采用Q345B钢材整体焊接加工而成，同时在刀盘面板和周边焊接碳化铬超硬耐磨板和耐磨网。
刀盘支承形式为中间支承，刀盘背部设置4根主动搅拌棒，可对渣土进行搅拌，增强渣土的流动性。
本盾构机刀盘为新出场第一次使用刀盘，其面板及辐条为整体钢板焊接加工而成，无分段焊接、搭接等情况，刀盘所用钢材质量合格，各焊接焊缝质量检测合格，刀盘整体质量满足出场及使用要求。
2.1.2刀具破岩能力及在本区间的适应性（一）刀具破岩能力南湖区间右线96#盾构机刀盘主要破岩刀具为撕裂刀（先行刀），其破岩机理为撕裂刀先行切削、疏松土体，将土体切割分块，为切削刀创造良好的切削条件，大大降低了切削刀具的冲击荷载和切削力矩，提高刀具切削效率。
盾构机刀具刀盘配置对扭矩、刀头磨损及掘进速度的影响
盾构机刀具刀盘配置对扭矩、刀头磨损及掘进速度的影响摘要:土压平衡式盾构机的刀盘具有切削、支撑、搅拌、土体改良等功能，因此在控制掘进效率、保持开挖面的稳定等方面起着决定性的作用。
盾构选型时必须结合地层的特殊性和通用性来确定刀盘型式、刀具的布置形式以及他们之间的组合方式。
刀盘结构的改造是为充分发挥不同地层条件下辐条式刀盘和面板式刀盘的独特优势，实现两者间的转换。
将面板式刀盘的六块面板的装配形式改为栓接加焊接的形式。
刀具布置形式优化是根据刀具的作用和运动轨迹对刀具的位置、形状进行合理的优化布置，增强刀具的切削能力、降低土体对刀具磨损进而达到保护刀盘本体，为盾构长距离掘进提供保障。
关键词:辐条式刀盘;面板式刀盘;刀盘结构设计;刀具布置形式前言伴随着我国城市化进程的加快，城市建设快速发展，城市规模不断加大，城市交通呈急剧增长的态势，21世纪将是中国城市轨道交通的新纪元，经济发展将会伴随更大的都市化，地铁交通的建设将促使城市的发展，甚至成为一个急迫的任务。
盾构机在隧道施工中，通过刀盘刀具对前方土体进行切削，刀具与土体的适应程度至关重要。
盾构是集液、电、气于一体的大型机械化专用施工设备，目前应用最广泛的是闭胸式盾构，主要分为泥水式和土压平衡式。
土压平衡式盾构机在复杂多变的地质条件下，其刀盘的结构型式、刀盘的支撑形式、刀具的选型、刀具的布置将直接影响到设备掘进的效果。
刀盘刀具于前方土体不适应，将使盾构掘进非常缓慢甚至寸步难行，直接影响到盾构机的工作效率、工程进展及工程的经济效益。
由于刀具是易损件，消耗量大，如果只是依靠进口刀具不仅供货期长，而且成本高，所以使用国产刀具势在必行。
在掌握盾构刀具切削机理和深刻认识刀具磨损相关因素的基础上，针对不同的施工地质进行刀盘刀具的选择、刀具的布置等盾构掘进设备最关键、最核心的问题，进而实现盾构机的国产化就显得尤为必要。
1 刀盘的布置针对不同的地层情况以及设备等情况，盾构的刀盘形式有很多，其主要功能为以下儿点：（1）切削功能:刀盘旋转时，通过布置在刀盘上各种形式的刀具切削土体，并将切削下来的土体刮到土仓。
复合地层中盾构机滚刀磨损原因分析及改进
个不同的地层所构成。这种复合地层的不均匀性 ， 加 速了盾构施工 中滚刀的磨损 和破坏 ， 并且直接影 响到 盾构机掘进的效率。如何在复合地层中提高滚刀 的耐 磨率、 使用率 ， 是解决盾构施工效率 的决定因素。 本文根据广州地区地层的特点和刀盘的结构设计 等情况对广州地铁三号线［ 一 ］ 天 华 盾构区间（ 天河 客
Ａｂ ｔａ ｔ ａ ｉｇｔｅｗｅｒｎ ｆｔｅｄｓ ｕｔｒ ｆｔｅｓ ｉｌ ｃ ｉｅ ｏ ｉｎ ｈ ａｒ ｎ ｉｇｔｎ ｅ ｎｌ ｅ３ ｏ ａ ｇ ｓｒ ｃ ：Ｔ ｋｎ ｈ ａｉｇｏ ｉｃｃ ｔ ｓｏ ｈｅｄ ｍａ ｈｎ ｓｆｒＴ ａ —ｕ ｕ ｎｎ ｕ ｎ ｌ ｉ ｆＧｕ ｎ ‘ ｈ ｅ ｈ ｏ ｎ
刘 晓 毅
（ 广州盾建地下工程有限公司， 广州 ５０３ ） １００
摘要 ： 根据广州地 区复合地层 的特点 ， 结合广州地铁三号线 ［ 一 ］ 天 华 盾构 区间盾 构施工 中的滚刀使用 情况 ， 分析 了掘 进过程 中滚 刀的磨损规 律和主要影响因素 ， 总结并提 出了复合地层 中提高盾构滚刀耐用度 的主要措施 。
１ 前 言
随着城市建设 的不断发展 ， 城市地下轨道交通也 进入高速发展阶段。在上海 、 北京和广州的地铁建设 中可以看到， 盾构法施工 已经成为地下轨道交通最有 效 的工法。由于隧道埋深较 浅 ， 一般 在地下 ２ ０ｍ左 右， 隧道地质条件变化大 ， 在一定程度上影响了盾构施 工的效率。特别是在广州地 区， 隧道 的断面主要 由多
关键词 ： 复合地层 ； 构 ； 刀；磨损 ； 因 ； 盾 滚 原 改进 中图分类号 ： ４ ５３ ４ Ｕ ５ ．４ 文献标识 码 ： Ｂ
Ｃａ ｅ ｏ ｅ ｒｎｇ ｏ ｓ ｔｅ ｓｏ ｈ ｅｄ ｕｓ ｓｆ ｒＷ ａ ｉ ｆＤｉｃ Ｃｕ ｔ ｒ ｆＳ ｉｌ Ｍ ａ ｈｎｅ ｎ ｉ ｅ ｏ ｎ ｎ ｕ ｅ ｍ ｅ ｓ ｒ ｓ ｃ ｉ ｓｉ Ｍ ｘ ｄ Ｇｒ ｕ ｄ ａ ｄ Ｃｏ ｎｔｒ ａ ｕ ｅ
盾构机刀具磨损的分析
3.1 刀盘布局 盾构机刀盘分为三个区域：中心区、正面区和边缘区。
正面区刮刀 边缘刮刀
双刃齿刀
双刃滚刀
单刃齿刀 超挖刀
3.1.1 中心区 该区是刀盘布局的关键，既要考虑对砂土、粘土和较为 破碎岩层的开挖和出土的适应性，又要兼顾到整个区间围岩 的强度，因此该区采用齿刀和滚刀可以互换的方案，刀座设 计成既可以安装齿刀，又可以安装滚刀，而且设计成背装式 ，即可以在刀盘后面对刀具进行更换。 该区布置有6把双刃滚刀（或6把双刃齿刀），硬岩用滚 刀，软土用齿刀。6把双刃滚刀的刀间距为180mm.。 3.1.2 正面区 该区采用刮刀与双刃滚刀（或单刃齿刀）组合的布局 方式，共设64把刮刀和8把双刃滚刀（或单刃齿刀），刮刀 在刀盘的四个方向分两列布置，其宽度使得每把刀的切割轨 迹有所重叠，可使开挖土体清除干净。滚刀安装高度超刮刀 高度35mm，双刃滚刀和单刃齿刀可以互换，硬岩用滚刀， 软土用齿刀。
6.2 根据不同的地层选择不同的刀具 根据地质资料和对出土情况的判断来确定刀具的更换， 特别是两种地层的交界处。从<7>岩石强风化带向<8>岩 石中风化带<9>岩石微风化带地层转换,如不能及时将齿刀 更换为滚刀，就会很快加剧齿刀地磨损；从硬岩地层向软土 地层转换，如不及时将滚刀换回齿刀，也有可能出现滚刀偏 磨的现象。 6.3 定期对刀具进行检查 在硬岩区<8><9>地层中，如果出现推力过大推进速度 小扭矩也偏小，盾构机姿态纠正很难的现象时，就要考虑刀 具是否磨损严重，安排开舱检查刀具。 如果连续出现刀盘或螺旋输送机被卡住、驱动电机熄火 的现象时，应立即停机进边缘滚刀（正面滚刀） 8.1 边缘滚刀（正面滚刀）的维护和修复 根据更换的边缘滚刀（正面滚刀）的磨损情况和使用记 录，来确定滚刀的维护和修复方案。如果刀圈磨损量没有超 过25mm，可先检查滚刀密封油是否足够，如密封油不够就 应添加；用锯条将滚刀端盖和轴承缝之间的碎石泥土清理干 净并检查油封及油封座是否完好，如有损坏应换新或修复。 如刀圈磨损量超过25mm，就应割掉刀圈，重新换上新 刀圈；同时也要检查密封油、油封和油封座，并根据检查情 况进行维护。 8.2 中心区滚刀的维护和修复 中心区滚刀修复的方法和边缘滚刀基本相同，由于其 结构和边缘区滚刀结构不同，其工艺程序比较复杂。
土压平衡盾构施工若干方面的探讨
土压平衡盾构施工若干方面的探讨一、盾构机机身滚动问题盾构机机身滚动是由于刀盘切削开挖面土体产生的扭矩大于盾构机壳体与土体的摩擦力矩而产生的，当摩擦力矩无法平衡刀盘切削土体扭矩时将引起盾构壳体滚动，过大的滚动会影响管片拼装，也会引起隧道轴线偏移，一般情况下当滚动值超过5时（0.5°），采用以下方法纠正：1.针对性的加注泡沫降低刀盘扭矩。
2.及时注浆，确保注浆量，增大盾构周边的摩擦力。
3.改变刀盘旋转方向，放慢推进速度。
二、盾构机穿越砂层、粘土层的技术措施问题1.粘性土层粘性土层过多的细颗粒含量使其具有较强的粘附作用被粘附在刀盘和土仓内壁，一般会堆积在土仓左下、右下底部搅拌棒不能触及到的地方，造成刀盘扭矩增大，铰接压力变大，推进压力变大，推进速度降低，由于压力较大，粘土被压密固化造成掘进和出土困难，由于不能很好地融合搅匀单独排出造成土仓内温度升高更不利于排土，造成不良循环，存在风险性、材料浪费等。
2.砂性土层砂性土层内摩擦角大，渣土流动性差，排土困难，容易造成地面沉降。
通过砂层、粘性土层主要技术措施如下：（1）在即将进入砂层推进时严密注意开挖面和土仓压力变化，注意螺旋机出土口渣土的形状、流态和温度变化。
（2）严格控制出土量，确保土仓压力，以稳定工作面控制地表沉降。
（3）推进过程中向土仓内及刀盘面板注入泡沫或膨润土泥浆进行渣土改良，提高渣土流动性和止水性，防止涌水涌沙发生喷涌现象，利于螺旋输送机排土。
（4）选择合理的推进参数快速通过，将施工引起的对地层的影响减到最小。
（5）控制好盾构姿态，防止盾构上抬。
（6）适当缩短水泥浆的胶凝时间保证同步注浆的质和量，减少地层损失以控制地表沉降。
（7）当通过砂层时尽量避免不正常停机，缩短停机时间；根据推进压力、铰接压力、铰接行程、推进速度和出土情况，土质和土体温度从而判断分析和处理所出现的问题。
（8）在粘性土层中推进利用隔板上泡沫孔和水孔向土仓内注入泡沫和水，利于渣土排出，当刀盘结泥饼可高速空转刀盘利用离心力的作用脱落。
土压平衡盾构机刀具的配置、维修和管理浅议
土压平衡盾构机刀具的配置、维修和管理浅议摘要：土压平衡盾构机是目前城市地铁隧道施工最主要的机械设备，这种设备在使用的过程中具有自动化程度高、节省人力、施工速度快、安全可靠等方面的优势。
刀具作为土压平衡盾构机重要组成部分，其作用对于盾构施工的安全和效率有着极大的影响。
因此本文主要对土压平衡盾构机刀具的配置、维修和管理进行了相应的探讨，期望为提升盾构机刀具的使用，盾构施工的安全可靠性提供更多的帮助。
关键词：土压平衡盾构机；刀具配置；维修管理0.引言我单位目前有土压平衡盾构机5台，以中铁装备和德国海瑞克公司制造的机型为主，分别在成都、郑州、杭州、深圳等地区施工。
不同地区地质情况差异较大，施工环境方面也大不相同，施工用的盾构机刀盘刀具的配置形式差别也比较大。
因此，施工过程中为保证盾构机掘进的顺利进行，工程技术人员就需根据不同的地质情况合理的选择刀具，并对盾构机掘进过程中的刀具使用、维修进行管理，以延长刀具的使用寿命，提高工作效率，节约施工的成本。
1.土压平衡盾构机刀具的配置土压平衡盾构机能适应的工作范围较广，因此，在施工的过程中需要根据不同的区域的地质情况来选择不同类型的刀盘和刀具。
只有这样，才能保证隧道掘进工程的顺利进行。
1.1盾构机刀具的分类盾构机的刀具按主要用途可分为切削类和刮削类：切削类刀具以盘形滚刀为主，滚刀在刀盘上跟随刀盘旋转的同时，进行自转，在盾构机推力作用下用刀圈把岩石挤碎，滚刀具有较强的破岩能力。
按照在刀盘上的安装位置不同可分为中心位置滚刀、正面滚刀和周边滚刀等；按照同一刀毂上刀圈的安装数量可分为单刃滚刀、双刃滚刀和多刃滚刀。
刮削类的刀具是固定在刀盘上跟随刀盘旋转切削土体，主要有刮刀、齿刀、撕裂刀、贝壳刀、羊角刀等，破岩能比切削类刀具差。
1.2刀盘刀具配置形式盾构机刀具的选择是根据施工的隧道地质情况来确定刀盘和刀具配置形式。
根据地质情况不同刀具配置可分为以下几类：在全断面岩石类、含有大直径砂卵石地层以滚刀+刮刀+齿刀等配置为主；在软土、淤泥、砂层中以羊角刀+刮刀+齿刀等为主；在复合地层中局部含岩石或砂卵石等地层，刀具配置通常采用以滚刀+羊角刀+齿刀+刮刀等配置为主。
盾构机掘进中刀具损坏问题及其维护
设备管理与维修2021翼3（下）0引言21世纪后，城市化进程加快，交通拥堵等问题严重影响城市生活品质，地下空间资源开发成为城市可持续发展的重要方向。
目前日本、法国等国家在地下工程实践方面取得显著成果，随着各项基础设施建设、城轨交通等工程对盾构机大量需求，盾构机在隧道施工中得到迅速发展。
盾构法施工对隧道周围土体扰动小、不需拆除已有建筑物，盾构法施工成为地下空间开发的主要施工方法。
刀具配置直接影响施工效率及刀盘寿命，刀具磨损是盾构施工的难题，刀具磨损后安全高效进行更换尤为重要。
目前对刀具磨损情况掌握不足，成为制约掘进速度的重要因素。
研究表明，刀具日常维护保养及更换时间占施工成本的1/3。
刀具配置是否合理，直接影响盾构机刀盘使用寿命。
刀具磨损后经济地更换是重要的课题。
研究盾构机掘进刀具维护对盾构施工具有重要借鉴意义。
1盾构机简介盾构机是将机械等多学科技术集于一体的大型综合施工设备，用于地铁修建等大型地下工程建造。
盾构掘进机优点体现在施工安全、有利于环保、适用于多种土质等。
盾构机进行隧道施工具有施工速度快、开挖隧道可控制地面沉降，在地下开挖不影响地面交通等优点[1]。
隧道掘进机地质针对性强，用于硬岩地层隧道掘进机为TBM （Tunnel Boring Machine ，隧道掘进机）。
盾构机类型主要分为机械式、手掘式等。
手掘式盾构机需对开挖面加固，适用于软硬间杂的开挖面；半机械式盾构机安装掘土机械，在加固辅助方面与手掘式相同，适用地质包括固结粉及黏土等；挤压式盾构机掘进时，土体从胸板上开口处挤压入盾构机内，适用于冲积形成粉质砂土层；机械式盾构机前部装旋转刀盘，适用于开挖面可自立稳定洪积地层；土压式盾构机把土料作为稳定挖掘面介质，分为加水、加泥土压与复合土压盾构机，可使掘削土砂流动性增强。
泥土压式在土质应用方面最广泛，适用于粉土等固结度较低的软基。
高水压地基中需采取其他措施保证土压平衡。
盾构机主要组成包括刀盘刀具、推进系统，排土机构、电气系统等。
土压平衡盾构施工中常见的问题及措施
土压平衡盾构施工中常见的问题及措施一、土压平衡盾构施工常见问题1.1盾构机身产生的滚动问题对于盾构机身所产生的滚动问题来说，主要是因刀盘切削开挖面土体引发的扭矩比盾构机壳体和隧道洞壁间的摩擦力矩大而诱发。
基于两地层分界面掘进工作过程中，因岩性差异很大，同时岩层稳定性比较好，如果扭矩偏高，但盾构机壳体和洞壁只有部分产生摩擦力，在摩擦力矩难以对刀盘切削土体形成的扭矩进行有效平衡时，便会导致盾构机身产生滚动问题。
值得注意的是，当滚动呈现大幅度状况时，会对管片拼装产生影响，并且也会导致隧道轴线发生偏斜的状况。
1.2泥饼问题当盾构机穿越粘性土层的情况下，因刀盘面需要维持比较高的压力，同时温度通常偏高，基于此条件下，受到高温、高压的影响，容易导致粘土压实固结，进而形成泥饼，尤其是基于刀盘中心位置，形成泥饼的几率颇高。
在形成泥饼的情况下，掘进速度会快速降低，同时刀盘扭矩也会升高，这样会使开挖的效率大幅度下降，严重情况下引发无法继续掘进的情况，严重影响施工进度。
1.3螺旋输送机产生的喷涌问题基于基岩裂隙水发育的条件下，隔水层厚度差异，同时经常出现缺失的情况，便易发生喷涌问题。
并且，倘若面对此类地层，在盾构机未能持续掘进，或掘进间歇的情况下，又或者同步注浆不够密实，导致流水通道形成，水压偏高，土质较差，置入土仓当中的渣土缺乏塑性，便会导致承压水和无塑性渣土之间发生螺旋输送器喷涌问题。
1.4地表沉降问题在土仓内压力不足的情况下，同时和外界水土压力处于不平衡条件下，容易导致盾构刀盘面前方土层发生坍塌事故，进而使地表沉降问题诱发。
并且当管片脱出盾尾之后，管片和地层之间存在一环形成建筑空间，若软岩地层当中未能及时做好同步注浆填充工作，则拱顶围岩易发生变形，进而导致地表出现沉降速率过大或过量沉降情况。
二、土压平衡盾构施工常见问题相关解决措施分析2.1盾构机身滚动问题的解决措施针对上述提到的盾构机身所产生的滚动问题，需采取的纠正措施为：一方面，加注适量的泡沫，使刀盘扭矩减小；另一方面，采取及时注浆处理措施，保证注浆量充分，并使用活性浆液使盾构周边摩擦力得到有效增大。
盾构机刀盘常见故障及原因分析
泡沫口搅拌棒仿行刀滚刀耐磨条周边开口开口槽切刀弧形刮刀 刀盘结构图 盾构机刀盘常见故障（损坏）及原因分析蒙先君（中铁隧道股份有限公司TBM 二分公司）摘要：总结了在盾构施工过程中刀盘常见的故障与损坏的方式，分析了其产生的原因，提出了相应的解决方法。
关键字：盾构机 刀盘 原因分析1． 刀盘工作原理与结构特点1.1 刀盘工作原理土压平衡盾构通过液压马达驱动刀盘旋转来切削围岩，并通过给掌子面与土仓隔板之间充满的、经过搅拌的碴土加压（油缸推力）的方式来稳定掌子面。
根据不同的工程，不同的地质条件，在刀盘上设置不同数量、不同类型的刀具来进行开挖，同时通过螺旋输送机排土来保持土压在设计允许的范围内。
1.2 结构特点我集团引进海瑞克盾构机（S179，S180）刀盘为轮辐式，直径6230mm ，开挖直径6280mm ，刀盘面板厚度550mm ，从法兰盘底面到刀盘面板高1410mm ，刀盘总重约55t 。
为了保证刀盘的整体结构强度和刚度，刀盘结构为焊接箱形结构。
1.2.1 开口形式 刀盘开口形式为对称分布的八个长条孔，开口尽量靠近刀盘的中心位置，以利于中心部位碴土的流动。
刀盘的开口率根据安装的刀具类型不同而有所变化，当全部安装硬岩刀具时开口率为28%，当安装齿刀时刀盘开口率可以达到30%。
1.2.2 耐磨设计刀盘的周边布设三道耐磨条，刀盘面板焊接格栅状耐磨材料，充分保证刀盘在硬岩掘进时的耐磨性能。
1.2.3 刀具盾构机刀具是根据工程地段地质特点，和刀具在软、硬岩中不同的破岩机理来进行设计和选择的。
刀盘上可以安装不同类型的刀具以适应不同地层的开挖，主要刀具类型为：双刃滚刀、中心滚刀、齿刀、切刀、弧形刮刀和仿形刀。
其中滚刀和齿刀的刀座形式相同，根据不同的地质类型两种刀具可以互换。
在硬岩中掘进时刀盘需安装双刃滚刀、中心刀，在软岩中掘进时可以根据需要把双刃滚刀、中心刀更换为对应形式的齿刀。
具体刀具型式及设计特点见下表：刀具型式表双刃中心刀用于硬岩掘进，在软土中可以换装齿刀。
土压平衡盾构机刀盘结构介绍和维护
土压平衡盾构机刀盘结构介绍和维护单位：中铁十四局隧道公司长株潭一工区姓名：王岚内容提要：本文介绍了盾构机刀盘的结构、刀具的类型、刀具破岩机理和维护。
关键词：盾构机；刀盘；刀具；刀具磨损；刀具维护刀盘是盾构机的切削工具，是盾构机的主要工作部件。
刀盘旋转时，刀具切削隧道掌子面的土体，对掌子面的地层进行开挖，开挖后的碴土通过刀盘的开口进入土仓；同时支撑掌子面，具有稳定掌子面的功能；对于土压平衡盾构，刀盘对土仓内的碴土进行搅拌，使碴土具有一定的塑性，然后通过螺旋输送机将碴土排出。
施工过程中，其工作条件极其恶劣，受力复杂，是盾构机检查维护的主要部件，其结构特点结合刀具布置形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.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.刀具的布置刀具的布置有两种方式:（1）刀具整体连续排列方式，因其切削阻力较大，盾构机密封舱内土体流动性差，现已很少使用，仅偶尔在切削阻力小的淤泥质地层中采用。
（2）刀具牙型交错连续排列方式，因其切削阻力小、切削效率高、密封舱内土体流动性好和易搅拌而被广泛使用。
目前世界上基本均采用牙型交错连续排列方式。
3.常用的主要刀具种类盾构开挖性能主要通过刀具的选择和布置来保证。
根据不同地质情况选用不同类型的刀具及刀具组合，实现刀具配置的灵便性，提高刀盘的开挖效率。
目前盾构机上常用的主要刀具有切刀、刮刀、齿刀、双刃滚刀、单刃滚刀等。
图1 刀具的示意图和实物照片3.1滚刀3.1.1滚刀的分类滚刀分为单刃滚刀和双刃滚刀。
盘形滚刀刀圈盘形滚刀单刃滚刀双刃滚刀单刃滚刀也叫盘形滚刀，用于硬岩地层的掘进，刀圈高于刀盘面板175mm,其刀圈可以更换，根据岩石的强度可以选用破岩能力不同的刀圈。
掌子面与刀盘面间碴土空间大，利于流动，可根据开挖地层的条件与齿刀实现互换，所以它们的刀座相同。
盾构机刀具的选型及其磨损分析
61WMEM·2020年 第1期产品与技术盾构机刀具的选型及其磨损分析济南重工集团有限公司 朱振鹏 姜晓彤盾构刀具将会直接影响盾构机掘进效率，不同岩土条件下将会采用不同类型刀具。
将从刀具种类、材料以及性能等方面对盾构刀具进行概括，分析盾构机刀具选型、切削机理以及磨损情况。
盾构法在隧道建设中的应用最初是由英国的布鲁诺在1818年提出的；20世纪60年代我国开始盾构机研制，现在已经基本实现国产化。
盾构机在公路、城市轨道、水利以及铁路等隧道建设中被广泛应用，具有对地面交通设施影响小、掘进速度快、开挖安全以及劳动强度低等优点。
在盾构机掘进系统中，盾构刀具作为关键部件，将直接影响盾构机掘进速度、出土速度和掘进效果。
盾构机在掘进过程中，将会受到岩土作用而产生损耗，为了减少刀具磨损，提高掘进效率，针对不同地质条件需要选择合适刀具。
本文将会针对盾构刀具选型以及切削磨损情况展开分析。
一、盾构刀具的选型1.盾构刀具分类及工作原理盾构刀具按照其切削方式可分为切削刀具和滚动刀具；切削类刀具又可以分为刮刀、先行刀、鱼尾刀和贝壳刀等。
（1）切削刀具切削刀是盾构机切削开挖面土体的主要刀具，其切削原理是盾构机在推进力作用下向前运动，刀具随着刀盘转动将会对土层产生径向的切削力和轴向剪切力，使得开挖面的土体被切削下来。
切削刀具一般形状示意图如图1所示，其中后角α和前角β一般为5°～20°，刀具角度在不同地层下是不同的，其中砂卵石地层稍小，黏土层稍大。
对于软土层或经过滚刀破碎的渣土，将会通过刮刀和切刀正面进入渣槽，如图2、图3所示，刮刀和切刀可以起到很好的切削与运输作用。
图1 切削刀一般形状示意图图3 切刀图4 超前刀切削土体示意图图2 刮刀先行刀也称为超前刀，超前刀切削土体示意图如图4所示。
在切削土体时先行刀一般会在切削刀之前切削土体，将土体切削成块，为切刀切削创造良好条件。
先行刀在切削过程中可以增加切削土体流动性，减少切刀磨损，降低切刀扭矩，提高切削效率。
(完整版)第6讲-盾构机刀具磨损及刀盘设计分析
机械工程学院
2020/2/29
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• 3 双刃滚刀刀具的磨损及原因：
3.1 正常磨损 刀具的正常磨损是指刀圈的磨损量超过了规定值，磨损量
可用专用的量具进行测量。
机械工程学院
2020/2/29
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3.2 刀圈偏磨
如果滚刀在掘进工作面不转动，由于刀圈和掘进工作 面的相对运动就会形成刀圈的偏磨。由于中心区滚刀线速 度较小，承受载荷较大，中心区滚刀容易出现此现象。
②距离出洞10环时，应停止掘进，在桥架处进行二次 注浆堵水，待浆液初凝后再往前推进。
③刀盘距离出洞5环时，应减小推力，降低推进速度， 派专人在洞门前方监视洞门情况，并与监视人员保 持密切联系。刀盘穿越加固区，刀盘转速控制在 0.75-0.8r/min，推进速度控制在15mm/min以下， 出碴门的打开程度可根据实际情况而定，当发生喷 碴时可开启150-120mm，不发生喷碴时可开启300 350mm。
严重磨损的前提下安排生产进度，必要时应该进行限产。为了一时的 进度而忽视刀具的例行检查是得不偿失。 • 更换刀圈后的刀具要进行扭矩试验，根据不同的地质条件和岩石强 度进行扭矩调整。 • 在硬岩地层注意观察螺旋输送机出渣情况，如果出渣不是均匀的 碎片石，而是伴有大块的石头出现，就可能有滚刀刀圈掉落，要立即 停机检查。
层时所形成的磨损。 异常磨损：由于滚刀刀圈掉落，在刀盘同一圆周上的
刮刀就直接承受掘进工作面的载荷，刮刀和掘进工作面的相 对摩擦，就导致刮刀严重偏磨。
机械工程学院
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5.3 边缘区刮刀
正常磨损： 刮削土层、砂砾层和边缘滚刀挤压后的岩 层时所形成的磨损。
土压平衡盾构施工中常见的问题及措施
05
土压平衡盾构施工实例及效果 展示
工程实例一
总结词
刀具磨损是土压平衡盾构施工中常见的现象，通过优化掘进参数和定期更换刀具，可以有效减少刀具磨损。
详细描述
在挖掘过程中，刀具的磨损是不可避免的现象。为了解决这一问题，可以采取以下措施：1.优化掘进参数，如推 进速度、刀盘转速等，以降低刀具的磨损速率；2.定期更换刀具，根据刀具的使用情况及时更换，保证挖掘效率 。
完善地面沉降的预测和监测体系
总结词
地面沉降是盾构施工中的常见问题之一，完善地面沉 降的预测和监测体系可以有效控制地面沉降的发生和 影响。
详细描述
为了完善地面沉降的预测和监测体系，需要采取以下 措施：使用高精度的沉降监测设备、定期进行沉降监 测、分析沉降原因并采取相应措施、优化土体改良和 控制方案等。此外，还需要加强对地面沉降的预警和 应急处理能力，以确保地面沉降得到及时处理和控制 。
进行。
04
土压平衡盾构施工的优化建议
提高挖掘过程的稳定性
总结词
挖掘过程的稳定性是影响盾构施工的关键因素之一，需要采取措施提高稳定性。
详细描述
在挖掘过程中，盾构机需要保持稳定的挖掘状态，以减少对周围土体的扰动和避 免挖掘过程中的事故。为了提高稳定性，可以采取以下措施：控制挖掘速度、保 持合适的出土量、优化盾构机的操作等。
工程实例二：处理推进过程中遇到的障碍物
总结词
在推进过程中遇到障碍物时，应采取相应的措施，如调整掘 进方向、清除障碍物等。
详细描述
在推进过程中，可能会遇到各种障碍物，如石头、钢筋混凝 土等。为了解决这一问题，可以采取以下措施：1.调整掘进 方向，避开障碍物；2.清除障碍物，如使用机械手臂、爆破 等方法。
盾构刀具的磨损及检测措施
盾构刀具的磨损及检测措施摘要：这些年，在我国盾构法得到了广泛的应用，工程的质量和制度等方面，与刀具磨损有一定的关系。
在工程应用盾构法进行施工的时候，刀具类型的不同，其所应用的地层也是不一样的，而且刀具磨损方式也不同。
本文在研究的过程中，对刀具磨损的原因及磨损的形式进行了分析，并通过机理研究，找到了刀具磨损检测方法，并对其检测进了研究。
关键词：盾构法；刀具磨损；检测措施1.盾构刀具概况当前，在城市隧道中施工建设中，盾构法得到了良好的应用，同时也具有较高的地位，比如地铁隧道、供水隧道、及电讯电力等工程隧道中，因此，盾构法也被称为城市隧道工法。
盾构法自从在上海第一次成功以后，最后在我国国内逐渐开始了对其的探索与尝试。
但刀具磨损的规律，我们还没有完全的掌握，而且针对刀具跟踪检测方面，我们的检测水平也不够高，刀具更换的过程中也比较的复杂和困难，成本相对来说也比较高，在这种情况下，就会给工程整个的施工建设质量带来一定的影响，同时还会影响工程的工期。
所以，盾构法施工过程中，刀具磨损是影响其施工的一个重要因素，也是目前急需解决的一个重要问题。
2.刀具切削原理和磨损原因分析当前，盾构机刀具，其根据切削原理来进行划分的话，一般情况下，可以划分成两个类型，分别是切削和滚刀两种，这种类型，还可以与隧道的围岩性不同，及切削目的不同，进而再将这两种类型给进行进一步的细分。
滚刀切削原理，其刀具是通过挤压破岩，通常情况下，是在岩石隧道掘进中应用。
当穿越松散地层，有大粒径的砾石，且含量达到一定比例的时候，这这种情况下，也可以应用滚刀型刀具。
此外，在隧道施工中，在一些地质条件情况较为复杂多变，以及岩石强度较低和一般土体出现频繁交错的时候，在这种情况下，也可能会应用滚刀型的刀具，就是在复合式盾构机中进行应用切削刀，其切削的主要原理，是盾构机在向前进行推进的时候，在这个时候刀具会会随着刀盘进行旋转，进而对开挖面的土体产生轴向的剪切力，或者是产生径向的切削力，进而将开挖前面的土体给有效的切削下来。
盾构刀具磨损分析
氧化磨损
在高温、高压环境下，氧气与刀 具表面的铁元素发生氧化反应， 形成氧化膜，随着切削过程的进 行，氧化膜不断被剥离，导致刀
具表面磨损。
02
盾构刀具磨损分析方法
宏观磨损分析
01
02
03
刀具表面形貌观察
通过目视或低倍显微镜观 察刀具表面的磨损程度、 磨损区域和分布情况。
刀具尺寸测量
使用测量工具对刀具的尺 寸进行测量，包括刀具的 长度、宽度、厚度等，以 评估其磨损程度。
力学性能分析
硬度测试
通过硬度测试了解刀具表 面的硬度和材料的耐磨性。
弹性模量测量
通过测量刀具材料的弹性 模量，评估其力学性能和 抗疲劳性能。
显微硬度测试
利用显微硬度计对刀具表 面进行硬度测试，了解不 同区域和不同材料的硬度 分布。
03
盾构刀具磨损的影响因素
切削参数的影响
切削速度
切削速度越高，刀具磨损越快。
碎岩石。
切削刀
适用于各种地层，切削 能力强，使用寿命长。
中心刀
位于盾构机刀盘中心， 用于破岩和导向。
盾构刀具的工作环境与条件
高压、高温环境
盾构机在地下工作时，会面临高压力、 高温度的环境，这对盾构刀具的耐磨 性和耐热性提出了较高要求。
复杂地质条件
泥水或泡沫润滑环境
为了减少摩擦和冷却刀具，盾构机通 常采用泥水或泡沫润滑系统，这对盾 构刀具的防锈和密封性能提出了较高 要求。
盾构刀具磨损分析
目录
• 盾构刀具概述 • 盾构刀具磨损分析方法 • 盾构刀具磨损的影响因素 • 盾构刀具磨损的预防与控制
目录
• 盾构刀具磨损的案例分析 • 结论与展望
01
盾构刀具概述
盾构机刀具的使用磨损及开挖面分析
3)破碎阶段：当相邻滚刀的间距使起裂阶段产生的裂缝相互
连通时，表面部分岩体便被裂缝分割，形成碎片并脱离开挖面。
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影响裂缝能否形成的直接因素有： 1) 岩石硬度： 在刀具挤压阶段，必须保证刀具硬度
要高于岩石硬度，才能切入岩石表面，形成必要深度的 应力核心区。
2) 抗压强度：刀具切入岩石表面后，当应力大于岩石
1
目录
一、盾构刀具 二、盾构开挖面的变形与破坏分析
2
一、盾构刀具
1 综述
对于盾构机来说,掘削系统即是掘削 刀盘及其驱动系统。掘削系统对于盾 构机的施工效果有着决定性的影响, 而且选择的差异对盾构机造价也有着 很大的影响,刀盘选型可以影响到总 造价的4％～8％,尤其掘削设备的装 备扭矩是盾构机最基本的参数之一。
F,b，Z Z
375-400
21-26
180220
注：等级A、B、C、D，从左至右，质量依次提高；脱氧方法F表示沸腾钢，Z表示镇静钢，b表示半镇静钢，
TZ表示特殊镇静钢；Q235-A，Q235-B沸腾钢含锰量上限为0.60%。
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海瑞克周边刀的刃口主要承受高应力 的磨粒磨损，周边刀迎土面钎焊有球齿， 球齿材料为硬质合金，主要用于承受砂 砾、卵石的磨粒磨损与冲击。
32
(7) 齿刀
在岩石较软的情况下掘进时，由于盘形滚刀与岩
石掌子面之间不能产生一定的附着力，将导致滚刀
不能滚动而产生弦磨，滚刀不能滚动将失去有效的
破岩功能。因此，在较软的岩层中应将部分盘形滚
刀更换成齿刀，利用齿刀进行破岩。由于齿刀上装
有2个切削刃，因此刀盘正反转时齿刀都能进行破
岩。
齿
刀
破
岩
机
盾构刀具磨损分析
主要内容
• 研究背景 • 盾构刀具类型及切削机理 • 刀具磨损分析 • 刀具的布局及配置 • LabVIEW分析刀具布局及寿命 • 结论与展望
1、研究背景
伴随着我国城市化进程的加快，城市建设 快速发展，城市规模不断加大，城市交通呈 急剧增长的态势，21世纪将是中国城市轨道 交通的新纪元，经济发展将会伴随更大的都 市化，地铁交通的建设将促使城市的发展， 甚至成为一个急迫的任务。
• （1）刮刀 刮刀用来切削各种砂土、粘土等较松散的 地层及全风化岩层等其它未固结的土体， 刮刀上装有碳化钨刀刃，目的是为了更好 的防止掘进过程中产生的磨损。边缘刮刀 则用来校准盾构的开挖直径。
• （2）超前刀（或先行刀） 顾名思义，即为先行切削土体的刀具，。超前刀 在设计中主要考虑与切削刀组合协同工作。超前 刀断面一般比切削刀断面小。采用超前刀，一般 可显著增加切削土体的流动性，大大降低切削刀 的扭矩，提高刀具切削效率，减少切削刀的磨耗。
谢谢观赏
3.4.1 换刀条件： 1）达到磨损极限： 2）刀圈断裂、平刀圈、刀体漏油、 刀 圈剥落、挡圈断裂或脱落、刀轴或 刀体损伤 3）相邻刀具的磨损量之差大于15mm时
3.4.2 减少刀具磨损的措施
• (1)改善刀盘与刀体的耐磨性 • (2)施工工艺措施 ：
①选择合适的添加剂改良材料 ； ②适当调整掘进速度及转速等； ③合理的交替使用刀盘正、反转 ； ④自立性好的地段采用适当的减压施工措施； ⑤采用长、短刀(主、副刀)具并用法切削土体； ⑥选择恰当的盾构刀具几何参数，恰当的刀具 布置方式
Tt T0T1•Wt •
n vT2•
v n
W0
T2 T1
式中：T t 为总扭矩，W t 为总推力，ν 为掘进速 度，n 为刀盘转速，W 0为阻力，T 0 、T1、T 2为待求
盾构滚刀磨损分析
盾构滚刀磨损分析发表时间：2015-03-11T14:47:17.380Z 来源：《工程管理前沿》2015年第3期供稿作者：晁小勇[导读] 盾构机问世至今已有近200 年历史，国内盾构施工企业也已接近100 家，盾构机保有量也有800 台左右。
晁小勇（中铁六局集团有限公司北京 100036）摘要：简要分析国内现有盾构刀具磨损计算及其不足，分析盾构机刀盘配置特点、各项参数及在成都地铁3 号线5 标熊猫大道站~动物园站~驷马桥站两区间掘进施工过程中的推力、扭矩等参数。
通过对盾构推力的计算及与实际统计值的校对，分析总结适合计算盾构刀具磨损的计算方法。
为盾构刀具磨损理论计算和盾构换刀里程提出新思路，包括：1）应用刀具磨损系数检测机检测不同刀具在不同地层的磨损系数，2）刀具换刀里程可以根据刀具磨损系数来反算，3）盾构出洞后的实际统计数据可用来验证和指导同类地层刀具磨损系数和相关参数设置。
最后，指出渣土改良后刀具磨损系数测量是盾构掘进由未知向“可视”开启的“一扇门”，并提出在刀具磨损数据库模式下实现同步监测盾构刀具可用距离的想法。
关键词：盾构；刀具磨损；推力；扭矩；磨损系数测量；0 引言盾构机问世至今已有近200 年历史，国内盾构施工企业也已接近100 家，盾构机保有量也有800 台左右。
截止2014 年年底，国内运营或在建地铁城市达33 之多，运营总里程2884 公里，在建和规划里程7810 公里。
目前国内众多盾构施工企业在庞大的城市施工过程中对于刀盘前面的未知地层和刀具磨损情况任然停留在根据刀盘的推力、扭矩来简单的估算，对于换刀里程的把握更是完全靠经验。
国内虽然有专家提出过刀具磨损量的计算公式，但是根据该公式推算出来的换刀里程和实际换刀里程相去甚远。
有些企业在盾构换刀上甚至付出过血的代价。
在这样的背景下，为了更好、更经济、更安全的实现刀具更换，为了让盾构换刀里程的确定更多的基于科学计算和试验数据，有必要提出新的刀具磨损计算理论和验证设备。
土压平衡盾构施工中常见问题及措施
接触盾构机半年多了，对盾构机常见的问题有了一定的认识和体会，总结下以供参考学习！1 盾构机身滚动问题盾构机身滚动是由于刀盘切削开挖面土体产生的扭矩大于盾构机壳体与隧道洞壁之间的摩擦力矩而产生的。
在两地层分界面掘进时，由于岩性差别太大且岩层稳定性较好，此时扭矩很大，而盾构机壳体与洞壁之间只有部分产生摩擦力，当摩擦力矩无法平衡刀盘切削土体产生的扭矩时将引起盾构机身的滚动，过大的滚动会影响管片的拼装，也会引起隧道轴线的偏斜。
一般情况下，当滚动偏差超过0.5°时，应及时采用以下方法进行纠正。
1）针对性地加注泡沫减小刀盘扭矩。
2）及时注浆，确保注浆量，采用活性浆液等措施增大盾构周边摩擦力。
3）改变刀盘旋转方向，放慢推进速度。
2 泥饼问题盾构机穿越粘性土层时，由于刀盘面需维持较高的压力，而且温度一般也很高。
这样粘性土在高温、高压作用下易压实固结产生泥饼，特别是在刀盘的中心部位。
当产生泥饼时，掘进速度急剧下降，刀盘扭矩也会上升，大大降低开挖效率，甚至无法掘进。
施工中主要采取下列措施。
1）在到达这种地层之前把刀盘上的部分滚刀换成刮刀，增大刀盘的开口率。
2）适量增加泡沫的注入量，减小碴土的黏附性，降低泥饼产生的几率。
3）刀盘背面和土仓压力隔板上设搅拌棒，以加强搅拌强度和范围，并通过土仓隔板上搅拌棒的泡沫孔向土仓中注射泡沫，改善渣土和易性，增大渣土流动性。
4）必要时螺旋输送机内也要加入泡沫，以增加碴土的流动性，利于碴土的排出。
5）采用2/3仓土加气压模式掘进。
6）一旦产生泥饼，可空转刀盘使泥饼在离心力的作用下脱落。
确保开挖面稳定的情况下也可采用人工进仓清除。
3 螺旋输送机喷涌问题当基岩裂隙水发育时，隔水层厚度不一致且常缺失。
在这种地层中，如果盾构机没有连续掘进或掘进间歇，以及同步注浆不密实形成流水通道，水压较大，土质不良，进入土仓的渣土不具有一定的塑性（粘土矿物质含量少，密水性差），那么承压水与无塑性渣土容易形成螺旋输送器喷涌。
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浅析土压平衡盾构机滚刀损耗形式
摘要:以广州市轨道交通三号线盾构工程所用盾构机滚刀损耗形式为例,简要地分析了盾构机在施工过程中滚刀得损耗形式、缘故以及减少刀具损耗得预防措施,为今后盾构隧道中如何最大程度地开发刀具使用寿命提供了参考依据.
关键词:盾构机,滚刀,损耗
广州市轨道交通三号线(市桥站北~番禺广场站盾构区间)盾构工程位于广州市轨道交通三号线得最南端,由两条单圆盾构隧道(左线长度4717354m,右线长度4732094m)、一个中间风井(含左、右线各30m长得矿山隧道)和10座联络通道组成,线路最小曲线半径为800m,最大线路纵坡为30‰.隧道埋深为5m~31m,洞身地质除有较稳定得硬塑残积土外,还有极不稳定得淤泥质土和松散砂层,更有天然抗压强度达150mpa~160mpa得花岗岩和变质岩,地质条件十分复杂多变.隧道穿越得地面既有管线复杂得道路,又有密集得建筑物,是广州市轨道交通三号线难度最大得标段之一.
1 滚刀损耗形式
由于隧道断面得地质复杂多变,隧道埋深平均在20m以上,且需破除距离长达700m,强度高达160mpa得花岗岩区域,因此掘进过程中需较为频繁得更换刀具.从整个工程竣工后统计来看,整个工程共消耗滚刀2659把,其损耗形式要紧分为以下几种.
11 正常磨损
滚刀进行破岩时,破岩效率与其刃口宽度有关.wwW随着滚刀刀圈磨损量得增加,刃口宽度增加,达到一定范围时会妨碍掘进速度,由于受到刀圈加工工艺得限制,而且新装刀圈与齿刀之间得高差为35mm,因此确定正滚刀与中心刀最大磨损量为30mm;而边缘滚刀则因隧道直径6280mm以及所处位置得要求,其磨损极限为15mm.正常磨损是刀具失效得要紧形式,另正常磨损又称为均匀磨损,其磨损形状为在刃口宽度范围内磨损较均匀.
12 滚刀刀圈断裂
在掘进过程中由于岩石情况发生变化或刀盘其他部件(如齿刀等)脱落卡在刀刃与岩壁之间,会导致刀圈局部过载而使刀圈应力集中、发生断裂,同时刀圈与刀体配合过盈量未达到要求也会造成刀圈断裂.
13 轴承损坏
施工过程中,有时会发觉刀圈被磨成一条或几条弦,称之为偏磨.这要紧是由于刀具轴承损坏不能转动造成得;在掘进过程中刀具出现偏磨而未及时发觉是特别危险得,一把刀由于偏磨而失效会造成相邻两把刀过载而失效,从而迅速向外扩展,直至整个刀盘上得刀具全部失效,因此在掘进过程中应及时观看皮带机内得出碴情况,一旦出现长而宽得石碴时,应马上停机检查刀盘.造成轴承损坏得缘故要紧是由于轴承过载或刀盘发泡剂系统不良而使轴承过热抱死,刀具漏油而未及时发觉也会使刀圈偏磨而失效.
14 刀具漏油
漏油得刀具解体后发觉,绝大多数漏油得刀具其轴承已失效,圆锥滚子得大头端剥落,轴承外圈已成麻面或发蓝,同时刀具得浮动密封已失效,极个不得刀具为注油孔漏油.要紧有以下几方面:
1)由于岩石条件急剧变化(多为较发育得破裂岩层)或操作缘故(调向过大或推力过大),以及换刀不合理(相邻刀具得磨损量相差较多),造成个不刀具过载,使刀具轴承圆锥滚子得承载端剥落,剥落得金属碎片及颗粒使密封失效.
2)由于刀盘发泡剂系统不良而使轴承及润滑油温度过高.
3)强度较高得大石块或崩断得正面齿刀、边缘刮刀卡在刀具端盖密封处,使滑动密封受冲击载荷失效.
4)刀具轴承及浮动密封得寿命已达极限.
5)刀具修理过程中隔套尺寸不符合规格或刀具内混有杂物.
15 刀圈剥落
由于刀圈磨损表面产生疲劳裂纹,逐步扩展导致微观断裂、磨损剥落.从刀具检查情况来看,一般刀得剥落块较小,不妨碍刀具得正常运转.
16 挡圈断裂或脱落
瑞克公司生产得正面滚刀和边缘滚刀得刀圈内侧为两半对接焊得安全挡圈,便于更换刀圈并防止刀圈移位.但由于离心力得作用,刀圈作用于刀体上得力基本上指向外侧得,因此一般内侧受力较小,但在施工过程中由于挡圈焊接质量较差或刀盘前部岩石破裂,坍塌得大石块经常将挡圈砸断或脱落,直至发生刀圈移位,使刀具更换非常困难.
17 刀具螺栓松、脱、断及掉刀等情况
原始记录表明,随着换刀次数得增加,刀具螺栓松、脱、断甚至掉刀得现象(统称为螺栓咨询题)也逐渐严峻,造成刀具得螺栓咨询题得缘故要紧有以下几方面:
1)刀具拉紧快和u型块得重复使用,使相当部分配合面受压变形而成台阶状,同时修理次数过多使一把刀得两块拉紧快配合面不在同一个平面上.
2)刀具及刀具螺栓重复使用得次数较多,螺纹损伤严峻.
3)由于刀具在安装过程中没有将所有配合面(拉紧快、u型块、螺纹以及公母垫等)清理洁净,而使刀具在掘进过程中出现螺栓咨询题.
4)由于操作缘故未使刀具所有螺栓达到规定预紧扭矩.
2 预防措施
1)依照施工过程中不同得地质条件,选择安装不同扭矩得刀具.
2)施工过程中要连续使用刀盘发泡剂系统,同时保证发泡剂系统功能得有效性,以达到有效润滑刀具、落低刀具得表面温度、实现渣土改良等功能.
3)刀具要紧配件(如轴承、端盖、轴等)连续使用三次以上得需要报废.
4)制定刀具安装完成后得安装质量检查制度,要紧检查刀轴、刀具拉紧快安装位置是否正确,刀具螺栓是否拧紧等工作.
5)施工过程中,及时依照地质条件得变化,合理选用掘进参数.
6)制定严格得刀具检查制度,软岩地层中每100环~150环(150m~225m)检查一次刀具,硬岩地层中每20环~50环(30m~75m)检查一次刀具,所以在施工情况遇到突变时,可依照当时得具体情况确定是否提早或滞后刀具得检查日期.
7)整刀、刀圈在搬运、卸吊时要严格按有关规定和方法进行,必须做到轻装轻放,并做好各种防护措施.现场刀具安装必须按照其安装要求和工艺进行.
3 结语
文中通过对广州市轨道交通三号线(市桥站北~番禺广场站盾构区间)盾构工程施工过程中使用得刀具———滚刀得损耗形式、损耗缘故以及相应得预防措施.文中为今后得盾构隧道中如何最大程度地开发刀具得使用寿命提供了一定经验.
参考文献:
[1]张国京北京地区土压式盾构机刀具得习惯性分析[j]市政技术,2005(1):9-13
[2]邹积波盾构刀具磨损缘故分析[j]建筑机械化,2003(11):57-58。