盾构机刀盘磨损的修复工艺探讨

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阐述盾构机刀盘刀具磨损与处理措施

阐述盾构机刀盘刀具磨损与处理措施在国内的很多工程中都对盾构法进行了应用，在解决恶劣地质构造时发挥着重要的作用。

但是，刀盘刀具磨损情况还长期的制约着该方法的有效发展，因此，文章以北京砂卵石地质构造为例，对盾构机刀盘刀具磨损与处理措施进行了分析与阐述。

进而为有关单位及工作人员提供一定的借鉴作用。

一、刀盘的磨损情况分析1、磨损现象分析在盾构隧道贯通后，需要检查、清洗盾构刀盘，这时，我们就可以发现有无磨损现象发生，通常情况下，盾壳和刀盘的间隙位置是最容易被磨损的，以整体角度出发，刀具和刀盘会展现出边缘侧板磨损和外周磨损大的情况，圆周中部和中心磨损小的情况。

具体磨损案例如下：首先，刀盘外圈周边容易出现磨损；其次，先行刀在刀盘辐板上容易被损坏，容易磨损先行刀安装基座，一旦这个部位没有注意，损坏会非常的严重；再次，通常会较深磨损刀盘面板，并且会有明显的凹陷存在于部分位置。

2、分析磨损因素在盾构推力的影响下，刀具会将一定的压力带给开挖面土体，在刀盘的转动下，会有摩擦出现在刀盘前方土砂和刀盘及刀具之间，进而就会出现磨损情况。

刀具磨损同刀具材质、地质条件、刀具的贯入度、时间等有关，并且随着不断增加的刀具掘削里程，在刀盘周边布置的刀具因为有较大的线速度、切削线路长，所以容折断、磨损快等情况。

当外周边刀具和周边刀被磨损了之后，这样就会相应的磨损到边缘侧板和外周边。

同时，在开挖时，会有将复杂的力施压到盾构刀盘刀具上面，恶劣工作环境以及盾构刀具所穿越的不同地层与磨损程度有着非常密切的联系，粉质砂土、粘质土和淤泥质砂土等地层不会过大的磨损刀具，而砂卵石土和砂土地层会加剧盾构刀具磨损，甚至还会造成盾构刀具崩齿，砂卵石地层在北京地区是一种分布非常广泛的地形地质，因此，在施工的过程中非常容易遇见，甚至还会夹杂着大粒径卵石和石块，所以，会较为严重的磨损到道具和刀盘。

二、具体的解决对策分析通过上述的分析能够发现，在北京砂卵石地层中进行掘进的过程中，对盾构机的刀具会经常的带来损害，并且，一旦刀具损坏跟换维修起来就会非常的吃力，并且，所花费的费用和时间也较多，因此，采取有效的方式避免或者降低这种损耗是非常必要的，因此，我们可以从以下几个方面入手来降低对刀盘的损耗。

高压环境下盾构机刀盘修复技术探讨

高压环境下盾构机刀盘修复技术探讨发表时间：2018-10-09T20:58:29.757Z 来源：《防护工程》2018年第16期作者：李向锋[导读] 本文针对在高压密闭空间中，介绍了洞内注浆工艺，高压密闭稳定空间的建立及维持方法，高压环境下的安全控制措施，刀盘的修复焊接工艺等中铁十五局集团有限公司摘要：本文针对在高压密闭空间中，介绍了洞内注浆工艺，高压密闭稳定空间的建立及维持方法，高压环境下的安全控制措施，刀盘的修复焊接工艺等，为今后类似问题的处理与解决提供了参考与借鉴。

关键词：盾构机；高压环境；安全；盾构机；刀盘；焊接1.引言随着地铁建设的发展，盾构掘进技术是一项用于地下隧道工程建设的先进技术，它具有施工质量好、施工速度快、施工安全、自动化程度高、对周围环境影响小等特点。

因而，盾构掘进技术越来越多的应用于公路隧道、地铁隧道、铁路隧道、市政管道、水电隧道工程建设。

在盾构掘进中，刀盘磨损或损坏时有发生，由于地层或周边环境等因素影响，不能进行常压开仓修复工作，必须选择高压环境条件下进行刀盘修复工作。

2.工程概况广深港高铁深港连接隧道为ϕ9.6m双洞单线盾构隧道，全长3346m，盾构穿越地层多为强风化和全风化变质砂岩或变质粉砂岩结构及粘土地层，砂岩地层土质松软，气密性差。

粘土地层细颗粒含量高，粘性高。

盾构机进入香港段大理岩溶洞区遭遇复杂地层影响，掌子面不稳定，压力无法保持，导致盾构机长时间未能正常更换刀具，盾构机刀盘遭到严重破坏，出现大量刀具掉落，刀座损坏，刀盘封板变形、搅拌棒掉落等现象。

由于香港段穿越米埔湿地自然保护区，线路穿越区域地表分布大量鱼塘，不能采取地面加固方式，为保证隧道顺利掘进，需对受损刀盘在高压环境下进行修复、焊接。

3.建立安全的修复空间修复作业开始前，为了保证在掌子面安全施工，必须在开挖舱建立一个稳定密闭修复空间。

在停机前采用优质泥浆进行循环，达到较好的护壁效果。

停机后，通过盾构机上部超前钻孔，利用超前钻钻孔，钻孔深度16m，插入注浆管，向盾构机前方土体注入水泥浆-水玻璃双液浆，注浆压力0.5～0.8Mpa，起到加固盾构机前方土体的作用。

盾构机刀盘修复

盾构机刀盘修复盾构机拆解后发现：1、刀盘外圆面磨损。

2、部分主切刀座及原有耐磨钢板已经完全磨耗。

3、刀盘空腔外露没有蒙板覆盖。

4、刀盘面网格耐磨带稀少。

5、原有耐磨板失效。

6、泡沫孔裸露没有保护。

7、原有边刮刀没有固定在刀座上，而是直接与刀盘主体筋板焊接。

8、刀盘里面筋板需要堆焊网格耐磨带。

分析主要原因为隧道穿越的地层主要为粘土沙，其中夹杂中粗砂、砾砂、卵石，砂性土摩擦阻力大，渗透性强，在盾构的推进挤压下水分很快排出，土体强度提高，故不仅盾构推进摩擦阻力大，而且开挖面土压力也较大，对刀盘的磨损会比较严重。

3.1 焊工管理3.1.1 所有焊工须持有有效证件，并且模拟现场焊接符合要求。

3.1.2 焊工精神饱满上岗作业，技能娴熟，操作手法全面。

3.1.3 焊前对焊工进行工艺交底，使焊工掌握具体焊接工艺，熟悉焊材和焊机性能，工艺确定后，焊工要严格执行。

3.1.4 开工前带焊工熟悉施工现场，进行详细的安全教育和管理，使焊工树立安全观念，进行安全操作。

3.2 焊材管理3.2.1焊材入库焊材有齐全的材质证明，并经检查确认合格后入库。

3.2.2 焊材发放焊材由专人发放，并做好发放记录，包括生产批号，施焊焊缝部位。

3.2.3耐磨焊丝检查固本耐磨焊丝只有在烘烤时拆包，拆包时核对焊丝牌号、规格、批号等。

拆包后检查焊丝是否生锈、药皮是否脱落，目测检验不合格的焊条不得进入烘箱，烘干后，对同一生产批号的焊丝进行检查，看药皮韧性及内部焊心是否生锈，如有不合格，这扩大检查，如仍有不合格报告技术负责人处理。

3.3环境管理3.3.1 手工电弧焊现场风速大于8m/s时，采取有效的防风措施后方可施焊。

3.3.2 雨雪天气或相对湿度大于90%时，采取有效防护措施后施焊。

3.3.3 现场需要搭设围挡（施工场地待定）3.3.4 刀盘面向上水平放置，安放支点应牢固可靠。

1、设计尺寸：主视图外径Ф6260mm，剖视图B-B显示：环带直径6230mm，刀盘厚度为450mm，耐磨环带宽度160 mm厚度50mm，耐磨块原有数量56块均匀分布。

(完整word版)盾构机刀盘、刀具磨损分析浅谈

盾构机刀盘、刀具磨损分析浅谈摘要：造成刀盘和刀具的磨损是多方面的，而且很多都是不能定量分析的,但是只要综合土层性质、掘进参数、正确使用泡沫剂、适时开仓检查刀具和汲取以往的经验教训，就可能将刀盘和刀具的磨损量降到最小,从而达到保护刀盘、刀具的目的.关键词:盾构机；刀盘；刀具；磨损随着地铁建设的发展，盾构工法在地铁建设中起到了越来越重要的作用。

它的优越性,实际上是得益于盾构机技术的发展，正所谓“工欲善其事，必先利其器”.盾构机之所以特别重要是因为它与其它施工机械不一样，它被形象地称为“度身定做"（taitor-made）的[1]。

所谓“度身定做”度的什么身呢？就是根据特定的施工环境这个“身"来制造与之相适应的特定的盾构机。

在盾构机选型中刀具的选择又是重中之重，要根据地质情况选择相匹配的盾构机,盾构机刀盘刀具布置是盾构机配置的最重要的部分。

在实际施工过程中，若区间较长，需要进行开仓检查刀具和换刀，确保盾构机能够顺利到达出洞。

笔者对深圳地铁2号线后海站~科苑站区间盾构隧道刀盘、刀具磨损情况进行了总结分析,可为类似工程盾构机刀具选型提供参考。

1工程概况深圳地铁2号线是深圳市优先发展的轨道交通线路，是连接城市中心区与蛇口、南头半岛的纽带，也是特区内东西向交通走廊内的第二条轨道客运干线，沿途将经过蛇口、后海开发区、南山商业文化中心和深圳湾填海区，串联了上述片区主要的居住区和商业文化密集区,满足了南山与福田、罗湖二级客运走廊的客运需求。

地铁2号线建成后在深圳世界之窗站与1号线换乘,将直接为300万以上的市民提供安全便捷的交通服务，能有效缓解南山区的交通压力。

深圳地铁二号线某标段土压盾构机从后海站向科苑站方向掘进。

本区间左、右线隧道平面最大曲线半径为1000m，最小曲线半径为400m，左、右线线间距13.2m～14。

2m，区间隧道最大线路纵坡为28‰，最小纵坡为2‰，竖曲线半径最大为5000m，最小为3000m，隧道拱顶埋深为10m～15m。

盾构机掘进中刀具损坏及维修措施探讨

盾构机掘进中刀具损坏及维修措施探讨摘要：盾构机在掘进过程中通过硬岩地段时，刀具、刀盘极易损坏，这种情况下，换刀、修复刀盘的技术就显得尤为重要。

本文对盾构机在掘进过程中刀具、刀盘的损坏情况进行了分析，并提出了维修措施。

关键词：盾构机；刀具，损坏，维修盾构机在掘进的过程中，往往会遇到各种复杂的地形。

由于底层的变化性非常大，这就决定了盾构机在刀盘的配置及刀具的选择上非常关键，刀盘的配置及刀具的选择要根据地质条件来选择。

合理的刀盘配置及刀具选择对与保证刀具的使用寿命，工程的顺利进行具有重要意义。

1盾构刀具1.1刀具的破岩原理盾构刀具的破岩方式分为滚压破岩和切削破岩。

1.1.1滚压破岩滚压破岩是在底层中利用盘形滚刀滚动产生冲击压碎和剪切碾碎的作用来破碎岩石。

滚压破岩一般适用于岩石、硬土层及含有砂粒和卵石地质的破碎。

其使用的主要刀具为滚刀。

1.1.2切削破岩切削破岩是通过切刀刀刃施力将岩体外层剪切剥离的方式来破碎岩石。

切削破岩一般适用于土、砂层和软岩地质的破碎。

其主要适用的刀具为切刀。

1.2刀具的选择盾构机的刀具要根据施工地区地质特点来选择适用的刀具进行碎岩作业。

2盾构掘进速度和刀具消耗对盾构施工的影响刀具的更换主要是根具两点来进行判断的。

一是刀具是否适合当前岩层的掘进作业，通常情况下，在盾构掘进的过程中，要结合前期工程地质勘察的结果来对地层进行初步分析。

再结合掘进中土层的剥离情况对当前的岩层进行判断，以选择使用的刀具，如果有必要，可以开仓进行检验，以保证分析结果的准确性。

二是刀具的磨损程度是否达到了设计磨损值以及刀具是否损坏。

首先结合盾构掘进时，不同地层对刀具的磨损量以及掘进的速度来进行判断刀具的磨损量，然后开仓验证，以此来作为更换刀具的依据。

刀具的具体损耗量的计算要通过刀具的运行距离与掘进的速度计算处刀具在进行每一环距离内体积的磨损量，然后在用隧道的中提掘进体积来除以这个值，就能得到一个刀具消耗数量的大概值（不考虑遇到特殊情况）。

盾构机刀盘修复工艺流程

盾构机刀盘修复工艺流程在隧道掘进过程中，刀盘刀具直接与土体相互作用，是最容易受到损害的部件之一。

对磨损的盾构机刀盘进行及时的修复改造，既提高了施工效率、缩短了建设工期、消除了安全隐患，又在节约成本、节约能源、节约材料、保护环境等方面开辟了很大空间。

下面为大家分享几个盾构刀盘修复实例，进而为有关单位及工作人员提供一定的借鉴作用。

一、北京地铁砂卵石地层施工盾构刀盘修复案例北京地铁四号线四标段区间隧道穿越的地质属砂卵石地层，工程共投入两台日本三菱公司生产的直径为6.14m的土压平衡盾构进行区间隧道掘进。

通过分析刀盘在砂卵石地层中掘进时的磨损原因和部位，在现场进行了刀盘设计改进及修复施工。

1、刀盘内部装置的修复（1）将已磨损的刀盘外周切除，清理刀盘辐条和面板空腔内的砂土。

（2）脱落的仿形刀液压缸重新定位安装，更换新的带有隔热保护钢丝的仿形刀油管。

（3）刀盘内的加泥管路全部拆除，清理通畅后，再重新安装到中心回转体和加泥出口处。

2、刀盘本体结构的修复（1）盾构出洞刀盘吊出地面后，将刀盘被磨损的外周部分全部切除，按照盾构刀盘结构的原设计，将刀盘外圈钢结构部分分为3块在工厂内进行机加工，确保拼装后刀盘周圈的椭圆度等精度符合要求。

（2）加工好的刀盘外周运到现场后，先在平坦的地面上将其连接成圆环，调整刀盘外周圆环的偏差符合要求的精度后，将圆环整体套装到已经切除了外周的原有刀盘的剩余部分上，将刀盘的6根辐条位置准确定位，用水准仪将外周圆环与原刀盘剩余部分调整至同一水平面，采取沿刀盘直径方向双向断续焊接的方法，逐步将外周圆环与刀盘的6根辐条和6块面板完成满焊。

（3）完成刀盘钢结构焊接后，分别向6根辐条的空腔内加气压，检查焊缝的密闭性能，确认无任何泄漏现象。

3、刀盘附属结构（刀座、刀具）的修复（1）按照原设计图纸尺寸进行缺失刀座的加工，并按照图纸定位尺寸焊接新的刀座。

对仍然完整的刀座进行加固处理，对所有刀座的本体进行耐磨处理。

盾构机刀盘刀具磨损分析与改进

盾构机刀盘刀具磨损分析与改进一、引言盾构机是一种用于地下隧道开挖的机械设备，其刀盘刀具是关键部件之一。

刀盘刀具的磨损情况直接影响到盾构机的开挖效率和寿命。

本文将对盾构机刀盘刀具磨损进行分析，并提出改进措施，以提高盾构机的工作效率和使用寿命。

二、盾构机刀盘刀具磨损分析1. 磨损形式刀盘刀具主要有刀头、滚刀、凿岩头等组成。

在盾构机开挖过程中，刀具与隧道地层不断磨擦，导致刀具磨损。

刀盘刀具主要磨损形式包括磨耗磨损、断裂磨损和自擦磨损。

磨耗磨损是最为常见的磨损形式，主要是因为刀头与地层的摩擦导致切削面材料磨损。

断裂磨损则是刀盘刀具在工作时由于受到剧烈冲击或超过其材料强度限制造成的断裂现象。

自擦磨损是指刀头上的刀具与切削面之间的磨损，主要是因为刀具材料之间的磨擦产生摩擦热而引起的。

2. 磨损原因刀盘刀具的磨损主要受以下几个方面的影响：（1）地层硬度：地层硬度越大，刀具与地层摩擦力越大，磨损程度也越大。

（2）地层结构：地层的裂隙、节理等结构对刀具磨损具有一定影响。

（3）刀具材料：刀具材料的硬度、韧性、耐磨性等性能对磨损情况有直接影响。

（4）刀具设计：刀具的形状、角度、排布等设计因素会直接影响磨损情况。

三、刀盘刀具磨损改进措施1. 材料优化刀盘刀具的材料选择至关重要。

根据地层的硬度以及磨损形式，选用具有良好硬度、韧性和耐磨性的材料，可以有效延长刀具的使用寿命。

目前，硬质合金、高速钢等材料被广泛应用于刀盘刀具制造。

2. 刀具设计改进通过改进刀具的形状、角度和排布等设计因素，可以降低刀具的磨损程度。

例如，合理的刀具刃角可以减少切削阻力和磨损；适当增加刀头与地层的接触面积，可以分散磨损力，延缓刀具的磨损速度。

3. 切削液的应用在盾构机开挖过程中，切削液的应用可以减少刀具与地层之间的摩擦阻力，从而降低刀具的磨损程度。

合适的切削液类型和浓度可以根据具体地层情况进行调整。

4. 定期检测和维护定期对刀盘刀具进行检测，及时发现和修复磨损、断裂等问题，可以保持刀具的良好工作状态，延长使用寿命。

盾构掘进中刀具_刀盘损坏及维修措施探讨

（２）刀盘面板双面刀座厚度只剩２５ｍｍ，在其范围内的刀盘面板已经遭到严重磨损，如图３所示磨损区域内的刀盘面板已经被磨穿。由于当前掘进速度很低，且掘进状态很不稳定，若继续掘进，刀盘会有因受力不均而产生更严重的磨损和扭曲变形的风险。（３）刀具参见图２、图３能判断，刀盘外周刀具已遭到严重的破坏，继续掘进会使刀盘中心刀具及正面面板受损，进而损坏刀盘的主体结构。
后能恢复掘进功能
竖井维修
技术成熟，维修速度与质量均较高，但场地协调困难
更换刀盘
技术成熟，对场地要求较高，场地协调困难
７０天６０天４０天
小
中
开挖竖并需再掘进一段距离
大
开挖竖井需再掘进一段距离
结合本项目的实际情况，选用洞内维修方案。４．１洞内维修
由于地层稳定不进行地层加固，根据《开仓程序》和《开仓安全技术交底》只使土仓库敞地层在较长的一段时间内保持稳定，在洞内开挖洞室进仃；刀盘维修。维修时，坚持“＂小、快、灵” 的指导思想，即以小范围的维修为一个维修单元，将整个维修划分为若干个小的维修单元，突出重点，快速灵活的开展工作。
③弧形刮刀与切刀已开始径向压力，部分刮刀可能已脱落，弧形边刮刀出现严重磨损，承压在刀盘下面或边缘与切口环之间，刀盘的异响可能为脱落的刮刀或滚刀刀圈与切口环干摩擦引起。
３开仓检查
排出部分碴土，在短暂的时间内，对刀盘进行检查，发现掌
子面较完整、较稳定，地下水不丰富。
３．１开仓程序表３开仓程序签认表
图１
２掘进状态分析

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

盾构机再制造成形修复技术工艺研究

盾构机再制造成形修复技术工艺研究盾构机再制造背景再制造盾构机购置于2010年，设计使用寿命为10年或者10km，正常报废原则按照以上2项指标先到为准。

至2020年，盾构机共计在4个项目中投入使用，使用年限共计11年，总掘进里程为12km，无论使用年限还是掘进里程都超过了设计使用寿命。

再制造前该盾构机技术状况：整机设备陈旧、零部件老化、控制设备技术落后且兼容性差，配件过时且不能保证正常运行，造成盾构机故障频发，已不能正常使用，按照惯例该盾构机将面临整机报废。

经过与相关专家咨询，决定采用盾构机再制造成形修复技术对其进行再制造修复。

盾构机评估盾构机再制造前对盾构机的机况进行了评估与分析，盾构机的机况评估主要从整机性能分析、主机结构、主驱动系统、液压、流体系统、电气系统、辅助系统等方面进行。

经机况评估认为，该盾构机具有再制造的可行性，其中某些设备评估后残值过低，不具备再制造条件，则直接报废。

盾构机主要部件故障有：刀盘刀具磨损，刀盘减速机损坏；推进油缸漏油，活塞杆有锈蚀；螺旋输送机叶片磨损，耐磨层补焊，拼装机马达齿轮磨损；主驱动轴承磨损；清理、更换损坏电气元件；泡沫系统多个流量计进水，调节阀开度不正常，单向阀失灵，补水阀因循环水压导致流量不稳定；高压齿轮油泵压力偏低，低压齿轮油泵噪声振动较大；油脂泵维修开关偶尔误动作（有漏电短路）。

盾构机的使用寿命主要取决于盾构机刀盘、主驱动轴承、推进油缸和螺旋输送机叶片等核心部件。

泵、阀油管等部件，在施工过程中可进行更换或维修。

为此，盾构机再制造过程主要针对核心部件的修复。

研究方案盾构机失效零件主要集中在机械部分，主要包括刀盘、轴承类零件、叶片类零件及油缸类零件等。

根据零部件的失效情况，制订了相应的研究方案，如图1所示。

图1 盾构机再制造研究方案盾构机零部件拆解和清洗盾构机设备由上万个零部件组成，设备种类多，且结构紧凑复杂，各部分设备之间相互关联影响。

因此，各部分的拆解需提前制订拆除方案，并严格执行，保证拆解施工合理、顺利，同时也需充分考虑盾构机后续的再制造恢复，最大限度地保证盾构机拆解部件的完整性。

盾构机刀盘与刀箱开槽修复技术研究

工程技术科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald56DOI：10.16660/ki.1674-098X.2018.19.056盾构机刀盘与刀箱开槽修复技术研究王伟金靳党鹏(中交天和机械设备制造有限公司江苏常熟 215500)摘要：刀盘是盾构机的主要工作部件，不同的地质对刀盘的结构形式和刀箱刀具的布置情况要求不同，刀盘的好坏决定了盾构的开挖性能，甚至影响整个盾构工程的成败。

盾构机在穿越软硬交替、上软下硬等复合地层时，刀盘、刀箱易出现异常磨损，本文通过研究在稳定的全断面岩层中，刀盘前方开凿维修槽，维修、更换刀盘及刀箱工艺，总结了一套较为完整的施工技术，以期为类似工程提供有益的借鉴。

关键词：盾构机刀盘刀箱修复维修槽焊接面板耐磨板中图分类号：U455.3 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2018)07(a)-0056-02某轨道交通工程盾构机在穿越上软下硬地层时，进仓检查刀具时发现刀盘、刀箱、刀具有磨损和脱焊现象，已严重影响正常的掘进，必须采取全面修复，以确保盾构机的正常掘进。

如果在采用地面开挖的方式将刀盘拆解吊出维修，一方面受场地条件制约，另一方面成本高、周期长，而且会严重影响工期和造成不良的社会影响，因此制定刀盘、刀箱维修方案原则是：(1)洞内维修；(2)按原设计进行复原；(3)根据现场情况对刀盘、刀箱进行适当改进。

1 工程概况盾构机在穿越上软下硬的复合地层时，发现盾构机的推力和扭矩明显增大，超出报警值。

开仓检查后，发现刀盘面板和刀箱磨损、刀箱与主梁脱焊、刀具损坏严重(见图1)。

2 刀盘、刀箱维修方案分析采用爆破预处理，并用双液浆进行封堵，使盾构机进入全断面硬岩层。

在刀盘中心至右侧打维修槽，并安装钢管支架，确保维修作业安全(见图2)。

2.1 刀箱由于刀具磨损较为严重，滚刀刀箱与主梁脱焊，损坏严重的从新安装新刀箱，其余的补焊刀箱与主梁之间的焊缝；中心刀刀箱为八联整体刀箱，空间限制无法更换，故中心刀箱采用焊接修复。

复合地层盾构机刀盘磨损修复实施与

作者简介：汪思海（1970—），男，高级工程师复合地层盾构机刀盘磨损修复实施与探讨汪思海（中铁建南方建设投资有限公司，广东深圳 518048）1 前言城市轨道交通地下工程采用盾构法施工具有安全性好、施工效率高的特点。

但是，当盾构机在复杂地质如上软下硬复合地层等条件下掘进时容易出现刀具异常磨损。

若检查、更换刀具不及时，则会进一步磨损盾构机刀盘面板，导致盾构机无法继续掘进。

此时，需进行动火作业对盾构机刀盘进行修复。

由于带压进仓动火作业存在高风险，在很多城市已明令禁止。

因此，需要采取一定的技术措施，实现常压开仓条件，进行开挖仓内常压动火作业。

本文通过在穗莞深城际铁路上软下硬复合地层条件下采取技术措施，实现盾构常压开仓动火作业刀盘修复，可供同样条件下的盾构施工借鉴。

摘要：针对盾构机在复杂地质条件下掘进时刀具易异常磨损且动火作业修复危险度高的问题，依托上软下硬复合地层条件下穗莞深城际铁路盾构法施工隧道工程，首先分析工程地质、水文条件及刀具磨损原因，然后提出3种不同修复方案并分析其优缺点，确定采用素混凝土地下连续墙加固体+工作井模式，通过采取技术措施实现盾构常压开仓动火作业修复刀盘的成功实践，为同样条件下的盾构施工提供经验借鉴。

关键词：城市轨道交通；复合地层；盾构机；刀盘磨损；修复中图分类号：U455.392 工程概况2.1 项目概况穗莞深城际铁路深圳机场～固戍工作井区间右线设计起迄里程为DK0+000～DK4+347.43，长4 347.43 m ，左线设计起迄里程为DK0+000～DK4+368.23，长 4 368.23 m ，其中下穿海域段长3160 m 。

区间隧道为标准双洞单线圆形断面，盾构法施工，线间距10～16 m ，区间覆土厚度10.6～53.4 m 。

区间采用2台开挖直径为9 140 mm 的间控式泥水平衡盾构机施工。

左、右线均采用分体始发方式，始发场地设在深圳机场站大里程端。

2.2 停机情况说明区间右线盾构机掘进至 320 环时，因掘进参数出现异常，遂停机组织带压进仓检查，发现 7#、8#中心刀偏磨较严重，刀座及其轨迹范围刀盘面受到一定程度磨损。

盾构机盾片磨损与修复分析

盾构机盾片磨损与修复分析盾构机是一种用于地下隧道开挖的机械设备，它通过推进盾构机的盾片，向前开挖土层，并同时安装预制的隧道衬砌。

在盾构机的工作过程中，盾片是承受最大压力的部件之一。

由于长时间的使用和土壤力的作用，盾片会出现磨损，需要进行修复。

本文将对盾构机盾片磨损与修复进行分析。

一、盾片磨损原因的分析1.土层特性：不同地区的土层特性不同，硬质土质会对盾片造成更大的磨损。

2.推进速度：过快的推进速度会增加盾片与土层之间的摩擦，导致更快的磨损。

3.土层湿度：湿润的土层会增加盾片与土层之间的黏附力，导致更快的磨损。

4.盾片材质：盾片材质的硬度和耐磨性对磨损速度起着决定性的影响。

二、盾片磨损类型的分析1.表面磨损：盾片表面因为与土层的摩擦力而造成的磨损，主要分为刮削磨损和磨料磨损。

2.裂纹磨损：由于长时间的使用，盾片表面可能会出现裂纹，这会影响盾片的强度和使用寿命。

3.边缘磨损：盾片边缘因为与土层的接触而受到更大的磨损，可能造成边缘的丢失或变形。

三、盾片磨损修复方法的分析1.修复材料选择：根据盾片磨损的类型和严重程度，选择不同的修复材料。

常用的修复材料包括高强度钢板、耐磨胶、耐磨陶瓷等。

2.修复方法选择：根据盾片磨损的具体情况，选择适合的修复方法。

常见的修复方法包括刷涂修复、覆盖修复、焊接修复等。

3.修复工艺控制：在进行盾片修复时，需要控制修复工艺，确保修复效果达到预期。

包括修复材料的粘合牢固性、修复层的厚度均匀性等方面的控制。

四、盾片磨损预防措施的分析1.选择合适的盾片材质：根据地下隧道的具体工程情况和土层特性，选择适合的盾片材质，提高盾片的耐磨性。

2.控制推进速度：合理控制盾构机的推进速度，避免过快的推进速度导致盾片与土层之间的大摩擦，加剧磨损。

3.增加润滑措施：在盾片与土层的接触面上增加润滑措施，减小摩擦力，延缓磨损速度。

4.定期检查和维护：定期对盾构机进行检查和维护，保持盾片的良好状态，及时发现和处理盾片的磨损问题。

盾构机主轴承的轴承磨损分析与修复技术

盾构机主轴承的轴承磨损分析与修复技术引言：盾构机作为现代化隧道掘进设备的重要组成部分，其稳定性和工作效率对于隧道工程的顺利进行至关重要。

主轴承作为盾构机的核心元件之一，负责支撑和传递刀盘的功率，其正常运转和性能状态直接影响盾构机的运行效果和寿命。

本文将对盾构机主轴承的轴承磨损现象进行分析，并提出相应的修复技术。

一、盾构机主轴承的轴承磨损分析1.1 磨损类型盾构机主轴承常见的磨损类型包括疲劳磨损、腐蚀磨损和热磨损。

疲劳磨损是由于长时间重复载荷作用引起的内圈和滚动体表面的裂纹和剥落；腐蚀磨损主要是由于环境中的腐蚀介质侵蚀轴承表面；热磨损是因为轴承在高速运转中由于摩擦产生的热量未能及时散发，导致表面热量积聚，使其硬度下降和表面剥落。

1.2 磨损原因盾构机主轴承的磨损主要有以下原因：1) 轴承负荷过大：隧道工程中，由于地质条件和设计要求的限制，盾构机部分工况下需要承受较大的载荷，轴承负荷过大容易导致轴承磨损。

2) 润滑不良：盾构机主轴承的润滑系统对于轴承寿命有重要影响，润滑不良会增加轴承的摩擦和磨损。

3) 温度异常：盾构机主轴承在高速运转过程中由于工作环境和内部摩擦产生的大量热量不及时散发，会导致轴承温度过高，加剧了轴承的磨损。

4) 清洗不彻底：盾构机作业过程中，往往会有大量的尘土和石渣附着在主轴承上，清洗不彻底会导致轴承局部磨损的加剧。

二、盾构机主轴承的修复技术2.1 摩擦副替换修复技术摩擦副替换修复技术是目前盾构机主轴承常用的修复方法之一。

该方法通过更换新的摩擦副，恢复轴承的正常工作状态。

具体操作步骤如下：1) 拆卸：首先需要将盾构机主轴承进行拆卸，排出原有的润滑剂。

2) 检查：对拆卸下来的主轴承进行检查，确定磨损情况和磨损原因。

3) 替换：根据检查结果选择适当的摩擦副进行替换，并进行润滑剂的加注。

4) 安装：将更换好的摩擦副安装回原有的位置，注意按照正确的安装顺序和方法进行操作。

5) 测试：安装完成后，进行相关的测试和调试，确保修复后的主轴承能够正常工作。

风化砂岩中盾构刀具磨损状况分析及处理方法探讨

1 概述盾构法已成为我国城市地铁施工的主要施工方法。

作为盾构施工中直接与岩土体接触的刀盘，其刀具的选择与布置直接影响盾构施工效率，同时也是影响盾构掘进成本的关键技术之一[1]。

由于我国地质构造多样化，盾构在掘进过程中会遇到黏土层、粉砂层、砾石层、风化岩层、复合土层等复杂情况，岩土层参数差异很大，这些都对刀具的地质适应性提出了很高要求。

了解各类盾构刀具磨损规律并采用适当的减耐磨措施是解决刀盘刀具与地层适应性问题的关键环节[2]。

风化砂岩石英含量多、强度高，其间会夹杂其他矿物，软硬质地分布不均，是一种介于硬岩和软岩之间的岩层，在我国很多城市中都有分布。

我国盾构技术起步时间不长，目前适用的盾构机大部分是从德国和日本进口，地质条件差异使进口盾构机在全断面风化砂岩施工时常常出现刀具不适应地层条件的问题，严重影响了掘进效率。

虽然地铁掘进过程中刀具的磨损问题已经引起关注，但由于现场条件限制，要对具体磨损进行测量并对刀具的适应性进行评价尤为困难。

针对全断面砂岩中刀具适应性的问题，以南京地铁3号线工程为背景，对盾构施工中的刀具更换频繁问题进行分析，提出关于刀具选择和布置方面的建议。

2 工程概况2.1 区间概况南京地铁3号线胜太西路站—天元西路站盾构区间总长约2 575 m，自2012年开始施工，目前双线已成功贯通。

区间场地属于侵蚀堆积岗地貌，该区段近地表风化砂岩中盾构刀具磨损状况分析及处理方法探讨王亦玄（上海市岩土地质研究院有限公司，上海 200072）摘要：在地铁盾构施工中，刀具的选择对于掘进的连续进行非常重要。

全断面砂岩由于强度高，采用常规的盘形滚刀磨损量大，从而导致换刀频繁。

以南京地铁3号线为工程实例，通过研究全断面砂岩中的刀具适应性问题对刀具磨损量和换刀次数进行统计，发现初始设计中采用的盘形滚刀地层适应性不强。

将刀具更换为球齿滚刀后使用寿命明显增加，提高了掘进效率。

针对刀盘上不同位置刀具的磨损特点，对刀具的布置方法提出了优化建议。

常压密闭环境下盾构刀盘修复施工工法(2)

常压密闭环境下盾构刀盘修复施工工法常压密闭环境下盾构刀盘修复施工工法一、前言随着城市地下空间的不断扩张，盾构工程在地铁、隧道等领域得到了广泛应用。

在盾构施工过程中，由于地质条件的复杂性和施工环境的恶劣性，刀盘损坏是一个常见的问题。

针对常压密闭环境下刀盘的修复，开发了相应的修复施工工法。

本文将从工法特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析以及工程实例等方面进行详细介绍。

二、工法特点该修复施工工法的主要特点包括：施工过程中保持常压密闭环境，避免大气进入刀盘区域；采用专业化修复工具和材料，保证修复效果；快速、高效完成刀盘修复，缩短停机时间。

三、适应范围该工法适用于常压密闭环境下不同类型刀盘的修复，包括硬岩盾构、半岩盾构和软土盾构等。

同时，由于施工工法灵活多样，可以根据具体情况进行调整，适应不同地质条件下的刀盘修复需求。

四、工艺原理该工法通过保持常压密闭环境，防止刀盘区域的大气进入，避免加重刀盘受损情况。

在施工工艺上，采取了多种技术措施，如刀盘的局部修复、刀具更换和刀盘整体重新调试等，保证了刀盘的正常运行。

五、施工工艺施工工艺主要包括四个阶段：准备阶段、局部修复阶段、刀具更换阶段和刀盘整体重新调试阶段。

具体施工过程中，需进行严密的常压密闭控制，使用专业修复工具和材料进行刀盘的修复。

六、劳动组织在施工过程中，需要建立合理的劳动组织，包括指定专门的施工队伍、明确各人员职责和任务分工，并进行必要的培训，以确保施工工艺的顺利进行。

七、机具设备施工过程中需要使用一系列机具设备，如常压密闭控制设备、修复工具、刀具更换设备和调试设备等。

这些机具设备具有适应常压密闭环境下施工的特点，并能有效完成修复工作。

八、质量控制质量控制是施工过程中的重要环节，包括施工前的检查与试验、施工过程中的检查与验收以及施工后的质量评估等。

通过严格的质量控制措施，确保施工过程的质量达到设计要求。

复合地层盾构机刀盘磨损修复实施与探讨

复合地层盾构机刀盘磨损修复实施与探讨广东省深圳市518000摘要：盾构机刀盘在复合地层掘进过程，由于地下空间地质复杂多变，不可控制因素较多，易出现盾构机刀盘磨损的异常情况，导致刀盘结构变形、结构磨损、刀箱变形等，进而无法继续稳定掘进。

此时必须停机检查修复，影响工期进展，长时间停机可能引起地面扰动，从而可能产生负面施工影响。

关键词：复合地层；盾构机刀盘；刀盘磨损引言城市轨道交通地下施工一般采用盾构法，具有施工安全高效的特点。

但是，在复杂的地质构造(例如硬岩复合地层)条件下挖掘隧道时，可能会发生刀具异常磨损。

如果验证和更换刀具不及时，它仍将使用刀盘配置中的刀盘面板，这将阻止刀具配置继续挖掘。

此时，需要经过通电操作定位、铆焊等来修复盾构机刀盘。

由于盾构机土仓内火灾的危险性很高，许多城市已正式禁止使用。

因此，必须采取一些技术措施，实现恒压开仓条件，在恒压开仓条件下进行恒压点火操作。

本文在一种坚硬复杂地形形成条件下采取技术措施，实现盾构恒压室开孔操作板的修复，可用于同等条件下的盾构施工。

一、盾构机刀盘磨损分类根据国内外盾构磨损的案例分析，刀盘磨损可分为弱磨损和强磨损，弱磨损为刀盘的刀具磨损、刀盘结构耐磨微磨损，更换完刀具可继续掘进；强磨损为刀盘结构本体已经磨损，不能满足刀具的安装，刀盘结构强度的损失，必须洞内修复刀盘结构、刀具安装座等才能继续稳定掘进。

刀盘结构弱磨损刀盘结构强磨损刀盘强磨损是项目实施过程的一种较大事故，严重影响施工进度，以下主要探讨基于刀盘强磨损的前提下，刀盘的结构修复，以保证项目的继续实施。

二、确定修复方案在制定修复方案时，考虑到项目的实际情况并与许多相关方协商，提出了三个可供比较的备选方案。

(1)备选方案一。

采用带压气室的操作方法，修理刀具的板和座。

(2)备选方案二。

在刀盘前选择合适的位置，用旋转桩加固土层，修复刀座与结构，并在实体保护下使用常规压力点火操作更换刀具。

(3)备选方案三。

盾构机掘进中刀具损坏及维修措施探讨

盾构机掘进中刀具损坏及维修措施探讨发布时间：2021-04-01T08:54:18.596Z 来源：《建筑学研究前沿》2021年1期作者：唐文华[导读] 但隧道的施工往往面临着大自然的地质条件、水文情况等客观因素的影响。

广东华隧建设集团股份有限公司摘要：盾构机在当前隧道工程施工中应用十分广泛，因此需要做好盾构机刀具的检查和维修工作，确保以专业的操作技能来有效的提高盾构机刀具的检修质量，全面提高盾构机工作的效率和工作期间的安全性，为整体工程效益的提升奠定良好的基础。

关键词：盾构机；盾构机刀具；损坏及维修我国经济的飞速发展，离不开基础设施的大量工程建设，而现代化的机械施工也在工程中应用越来越广泛，盾构机作为最主要的隧道施工器械，以高安全性、效率、质量等优势，在我国的工程建设中，发挥了不可忽视的作用。

但隧道的施工往往面临着大自然的地质条件、水文情况等客观因素的影响。

一、盾构机掘进中刀具损坏形式1、刀圈偏磨这是刀具非正常损坏的主要形式，是指在掘进过程中刀圈表面被磨成一条或几条弦。

刀圈偏磨主要是因为轴承损坏或浮动密封损坏，导致岩屑或铁屑进入刀体，使得轴承不能正常转动，进而刀圈也不能正常转动，引起刀圈的偏磨。

2、刀圈断裂一般是由于在掘进过程中出现大块岩石掉落，砸到刀圈；或者由于刀盘其他零件（如铲齿等）脱落而卡在刀刃与岩壁或两个刀刃之间；或者由于隧道掌子面围岩变化较大都会导致刀圈因为局部过载而使得刀圈所受应力集中，产生断裂。

在施工过程中应注意观察前往围岩情况，合理调节掘进参数，以减少出现大块岩渣掉落的情况。

3、刀圈卷刃是指在隧道围岩比较坚硬，岩石抗压强度比较大时，为了顺利掘进，推进力增大，导致刀具受力过大，引起刀圈卷刃；或者因为刀圈材质软，韧性不够大而造成刀圈卷刃。

针对此种损坏形式，一方面需要增强刀圈的韧性，硬度等特性使其适应更加坚硬的岩石；另一方面在掘进过程中遇到坚硬岩石时，应合理调节掘进参数，降低贯入度和刀盘转速并且降低刀盘推进力，这样就可以最大限度地降低刀圈卷刃的发生。

盾构机刀盘修复方案

盾构机刀盘修复方案一、工程概况二、编制依据三、一号机概况目前1号机已掘进000环,刀盘里程为掘进距离为915米，隧道埋深42米。

地质为全断面弱风化片麻岩，岩石强度达到80MPa以上。

对刀具以及刀盘的磨损都非常严重，刀盘开口环空隙从出厂时的8-9cm磨损至14-16cm。

为了防止出现其他此生故障必须对刀盘进行修复，刀盘修复定在掘进至589环位置。

四、刀盘修复工艺及方法1、刀盘修复焊接工艺因为刀盘采用材质为Q345结构钢，而复合板采用的是Q235结构钢，两种材质所含合金成分有所区别，选择更高一级别的焊接材料。

所以焊接用材为E71二氧化碳保护焊丝，E71满足焊接需求。

修复刀盘所用材料为双层耐磨复合板,其中基板是厚度为15mm的Q235板材，耐磨层为碳化钨及碳化铬，厚度为10mm。

按需要订制为200×220mm和200×140mm 两种规格，各130块。

因为在刀盘前方不具备人员进入条件,焊接人员在土仓中进行操作,对焊接钢板采用三面焊接,即土仓面及刀盘方向两面，刀盘前方面空余，耐磨复合钢板与刀盘的焊接采用CO保护焊；其他磨损较面积较小位置采用堆焊。

2机具及人员表：焊接要求：⑴焊接前必须将焊接表面用角磨机打磨干净，清除水、油、锈斑等污染；⑵耐磨板采用错位拼接如图：⑶角道焊接必须保证12mm焊高。

焊缝要饱满、连续。

保证无焊渣、气泡及空洞。

⑷刀盘其他位置补焊。

在刀盘修复过程中，刀盘其他位置如果发现磨损时，视情况进行抢救性的补焊，选用D707堆焊焊条进行补焊。

五、安全文明施工1、施工前对作业队伍进行安全教育，防止施工过程中出现安全问题。

2、施工作业时保证为施工队伍配备安全防护装备。

3、对于易产生危险的区域设置警示牌，做好安全支护。

4、派专职安全员在人舱口时刻观察掌子面情况，做好安全预警。

5、在土舱内准备两台7.5千瓦的污水泵，随时对土舱内地下水进行排出。

6、用电保证遵守用电规章制度。

7、在进入土仓前检查土仓空气质量，如有有害气体必须换气达到要求后方可进仓。