盾构刀盘磨损及刀具更换.docx
盾构换刀方案
1. 引言盾构机是一种用于隧道掘进的特殊工程机械设备。
在长时间运行过程中，盾构刀具会因为磨损和老化而需要更换，这对于盾构机的正常运行非常重要。
本文将介绍盾构换刀的一些方案，以提高工作效率和减少停机时间。
2. 盾构刀具的种类盾构刀具主要包括刀盘、刀片和刀架等组成部分。
根据工程需要，选择合适的刀具种类非常重要。
•刀盘：常见的刀盘种类有开式刀盘和封闭式刀盘。
开式刀盘通常用于非饱和软土层掘进，封闭式刀盘适用于饱和软土和固结土层掘进。
•刀片：根据地质条件和掘进需求，可选择硬质合金刀片、钢制刀片或钢丝刀片等。
•刀架：常见的刀架有单刀架和多刀架两种形式。
单刀架适用于一次性换刀，多刀架可同时装载多个刀片以减少换刀时间。
3. 换刀方案为了提高换刀效率和减少停机时间，以下是两种常见的换刀方案。
3.1 单刀架换刀方案使用单刀架的换刀方案比较简单，操作起来相对容易。
步骤如下：1.安全停机：在开始换刀前，确保盾构机已经停止运行，并采取相应的安全措施，如设置警示标识和隔离措施等。
2.卸下旧刀：使用专门的工具，将旧刀片和刀架从刀盘上卸下。
注意在操作过程中需要小心操作，以避免损坏刀盘。
3.清洁和检查：卸下旧刀后，对刀盘进行清洁和检查工作。
检查刀盘是否存在异常磨损或损坏情况，并及时修复或更换。
4.安装新刀：将新刀片和刀架安装到刀盘上，并确保安装牢固。
在安装过程中，要注意对刀片的正确安装方向和角度。
5.启动测试：完成换刀后，启动盾构机进行测试运行，确保新刀片的正常使用。
3.2 多刀架换刀方案多刀架换刀方案可以大大缩短停机时间，提高工作效率。
具体步骤如下：1.安全停机：同样，首先需要对盾构机进行安全停机并采取相应的安全措施。
2.卸下旧刀：使用专门的工具，将旧刀片逐个从刀盘上卸下，并将它们安置在刀架上。
这样可以保证刀片在换装过程中不受损坏。
3.清洁和检查：同样需要对刀盘进行清洁和检查工作，确保刀盘和刀架的状态良好。
4.安装新刀：逐个将新刀片和刀架安装到刀盘上，并确保安装稳固。
盾构刀盘磨损及刀具更换
盾构刀盘磨损及刀具更换公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-15 刀具使用维护及更换一般规定15.1.1北京地铁盾构隧道施工，多在粉细砂层、圆砾层及卵石层中进行，刀盘、刀具磨损较大，须对刀盘、刀具磨损的检测及更换等有充分的估计。
在定购盾构机时，应充分考虑北京地层条件特点，确定盾构机的面板型式以及刀具配置等，以满足北京地铁盾构施工的需要。
盾构施工前应根据地层的磨耗性、刀盘刀具类型及配置等制定刀具使用计划。
盾构掘进施工前，应综合考虑地层条件，地面条件等因素，确定合理的可能换刀位置。
施工中应使用泡沫、泥浆等添加材，并采取其它减磨、降矩措施，提高刀盘、刀具的寿命。
15.1.6刀盘、刀具的磨损与施工参数的选择、施工方法等密切相关，应充分考虑这些因素的影响，审慎施工。
施工中应密切观察推力、扭矩、渣土性状、机体振动状态等，分析其原因，采取应对措施。
应设定异常掘进的警戒推力及扭矩值，如遇异常情况，应立即停机检查。
北京地铁盾构隧道施工中的刀盘、刀具磨损现象非常复杂，详细情况正在调查和研究中，随着调查研究的深入及施工经验的增多，将及时做补充修订。
刀盘及刀具的选择15.2.1 刀头材质的选择1刀具一般采用真空烧制的E5类钢材，对于有特殊耐磨要求的刀具宜采用耐磨能力是E5两倍的所谓SINTER－H1P真空烧制的E3类钢材。
2表面硬化的方法一般是堆焊耐磨材料，可采用碳化钨或高铬堆焊焊条，堆焊层硬度宜高于HRC60；3 采用超硬重型刀，刀具背面实施硬化堆焊。
刀头种类及型状：1 主切削刀；其切入角度影响切削能力的发挥，应根据施工地层情况，选择切入角度；2 主超前刀（也称先行刀）：采用主超前刀，一般可显着增加切削土体的流动性，大大降低主切削刀的扭矩，提高刀具切削效率，减少主切削刀的磨耗。
3 鱼尾刀：为改善中心部位的切削和搅拌效果，宜在刀盘中心部位设计一把尺寸较大的鱼尾刀。
4 盘圈贝型刀：实质上是超前刀，在盾构机穿越砂卵石地层特别是大粒径砂卵石地层时宜采用。
盾构换刀方案
盾构换刀方案1. 引言盾构作为现代化的地下隧道掘进设备，其主要作用是在地下隧道工程中进行隧道开挖和支护。
盾构机在施工过程中需要定期进行换刀操作，以保证刀盘的正常运转和工作效率的提高。
本文将介绍盾构换刀的基本原理和常用方案。
2. 盾构换刀原理盾构换刀的目的是更换旧的刀具，并确保新刀具能够准确无误地安装在盾构机的刀盘上。
盾构换刀的原理主要包括以下几个步骤：2.1 停机准备在进行盾构换刀之前，需要先使盾构机停止运转，并确保刀盘停止旋转。
同时，需要确认刀盘所在的位置和方位角，以便后续的工作。
2.2 维护刀具在进行换刀之前，需要对刀具进行维护，包括清洗、修复和涂抹防锈剂等。
确保刀具的表面光洁，并修复刀具上的损坏。
2.3 拆卸旧刀具使用专用工具将旧的刀具逐一拆卸下来，并将其放入指定的容器中进行清理和分类。
2.4 安装新刀具拆卸旧刀具后，需要将新的刀具安装到刀盘上。
根据刀具的类型和规格，选择合适的安装方法，并确保刀具能够牢固地固定在刀盘上。
2.5 调整刀具位置安装完成后，需要对刀具进行调整，确保刀具与刀盘之间的间隙符合规定的要求。
同时，还需要根据施工情况和地质条件做出相应的调整。
2.6 检查调试刀具安装完成后，需要对盾构机进行检查和调试。
确保刀盘的转动顺畅，并且新刀具的安装位置和角度都符合要求。
3. 常用盾构换刀方案在实际的盾构施工中，存在多种换刀方案可供选择。
下面介绍三种常用的盾构换刀方案：3.1 单翻式换刀方案单翻式换刀方案是一种简单快捷的换刀方式，适用于盾构机中的小刀盘或切削困难的地层。
该方案的主要步骤包括：停机准备、维护刀具、拆卸旧刀具、安装新刀具、调整刀具位置、检查调试。
该方案的优点是操作简单、换刀时间短，但适用范围有限。
3.2 双翻式换刀方案双翻式换刀方案是一种相对更复杂的换刀方式，适用于刀盘较大或需要更换多组刀具的情况。
该方案的主要步骤包括：停机准备、维护刀具、拆卸旧刀具、安装新刀具、调整刀具位置、检查调试。
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。
(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。
盾构机掘进中刀具损坏及维修措施
适时更换刀具，避免刀具带病作业，同时也不能频繁 更换，以免产生严重的资源浪费，以将盾构机的工作效率 提升到最高。另外，在更换刀具的时候，应严格遵守合理、 迅速、批量的原则。
3.3 确定最佳刀盘转角位置
一旦发现盾构刀具发生损坏，需要及时更换。对其进 行更换时，首先应该确定正确的刀盘转角位置，避免刀盘 开口处与仓口相对，否则可能会危及进仓人员人身安全。 可利用仿形刀的旋转角度测量传感器，提高刀盘定位的精 准程度，尽量不要应用人工测量方式，避免带来定位误差。
4 刀具维修措施 4.1 正确安装刀圈
盾构机中，刀圈材料是较为特殊的钢材，这种钢材具有 较高的硬度和吸收变形系数，同时与其他钢材相比，这种钢 材耐磨性能更好。为此，在安装刀圈时，必须严格控制刀 圈的内径和刀体的配合度。一般盾构机的刀圈安装都是以 热装为主，具体来说就是应用专业的烤箱对刀圈进行加热， 当刀圈达到设定温度后，将其直接套在刀体上，完成安装。
换刀工作人员的技能水平直接影响换刀质量和效率， 为此应加强换刀人员技能培训，保证工作人员可以在最短 的时间，以最快的速度完成刀具的更换。 3.4.4 成立紧急救援小组
换刀的过程存在一定的危险性，为了避免带来严重的 安全事故，在换之前，就要制定好相应的紧急预案措施， 成立现场救援小组，保证安全事故发生后，受伤人员可以
3.4 刀具更换程序 3.4.1 做好总体规划
为了提高换刀计划的科学性和合理性，在制定刀具配 件计划的时候，技术人员应该积极和相关人员进行沟通， 确定刀具破坏的位置，然后从整体角度做好规划。同时还 要确定开仓地点，为刀具更换提供必要的条件。 3.4.2 加强物资储备供应
更换刀具前，应妥善准备好相应的资料和机具，只有 充分准备，才能更加顺利有序的完成刀具更换。 3.4.3 积极进行人员培训
盾构换刀作业指导书.doc
盾构换刀作业指导书封面:XXX项目XXX工程编号：XXX单位：审核：批准：X年X月X日发布X年X月X日实施1. 适用范围本指导书不考虑换刀作业环境的不同而采取的保障措施，如压缩空气条件下换刀备用空压机或发电机及带压进仓的特殊技术要求，只适用于地铁施工中海瑞克土压平衡盾构机开仓换刀作业程序。
2. 作业准备2.1内业资料准备每次准备检查、换刀完毕前，由设备管理部门准备《刀具、刀盘检查记录表》，进仓人员首先对刀具进行检查，将数据准确记录，然后由设备管理部门根据规范要求，确定更换刀具的数量，换刀完毕，换刀人员详细记录，由设备管理人员进行统计和分析工作，并写出分析结论，得出刀具、刀盘磨损的规律，以便对以后换刀提供更为科学的依据。
2.2换刀前准备工作⑴停止掘进，将操作模式转变为“STOP （停止）”模式（推进油缸）。
⑵确保刀盘及螺旋输送机在维护期间不可被启动。
⑶人员通过人孔闸进仓。
⑷借助吊具运送刀具至工作区域。
⑸使用服务控制板转动刀盘至合适位路，海瑞克盾构机换刀一般选择9点位。
3.技术要求3丄换刀措施在盾构施工中，不同的地质情况换刀采取的措施不同，通常的做法有:⑴在口然围岩条件下换刀；⑵在地层预加固的条件下换刀；如采収旋喷桩加固，搅拌桩、微型桩、袖阀管加固方式。
⑶在压缩空气条件下进行换刀作业。
3.2确认检查、更换刀具的吋间也很关键，通常刀盘检查吋间的确定根据地层情况和盾构机掘进的参数变化来判断，根据经验，通常在下列情况下要进行刀具检查，视情况进行更换刀具。
⑴在硬岩地区每推进二十米检查一次；在砾质粘性土中每推进三百米检查一次；⑵当掘进参数：如推进速度、总推力、刀盘扭矩等发生异常时进行检查；⑶硬岩地区，纠偏困难；⑷推力比同等地质条件下大，但速度、扭距等明显低得多;⑸扭矩>300t〃m、推力，推进速度较低，同时推进频繁跳闸；4 •施工程序及工艺流程4.1施工程序换刀根据刀具检查情况进行更换，其施工程序包括：打开土仓舱门进入土仓检查刀具清理刀座拆除刀具安装新刀具清理现场关闭仓门。
盾构刀具更换安全操作规程2770
盾构刀具更换安全操作规程盾构刀具更换安全操作规程之相关制度和职责,一、换刀前的材料、设备豫备更换盾构刀盘上的滚刀时,需求以下辅件:钳子、起吊装置、加长杆、装配平台、扭矩扳手;照明灯为 24V 白炽灯,3~4 只; 蓄电池应急照明灯 2~3 只;小型抽水泵 2 台;人员进入土仓...一、换刀前的材料、设备豫备更换盾构刀盘上的滚刀时,需求以下辅件:钳子、起吊装置、加长杆、装配平台、扭矩扳手;照明灯为 24V 白炽灯,3~4 只;蓄电池应急照明灯2~3 只;小型抽水泵 2 台;人员进入土仓内需用安全带、绳索、套鞋等｡二、更换刀具步骤工作人员进入土仓后,清洗上部份刀具,然后在刀盘背面用卡尺检查刀具的磨损状况｡依据下列步骤进行滚刀更换:1、将钳子夹在滚刀的周边上,拧入吊环螺栓并用法链条予以固定,防止意外打开或者坠落｡2 用法一个加长杆拆卸滚刀楔子及螺母｡松开固定杆螺母,并向前推动楔子,直至其转动 90 度并可以向后拉动为止｡3、固定装配平台,并确保其得到正确的定位｡4、首先通过钳子,沿被拆卸的楔子方向,横向拉动滚刀,然后向后拉动至装配平台,并用法起吊装置提起滚刀｡5、清理滚刀刀座,并按相反顺序的步骤安装新滚刀｡6、更换滚刀后,将固定杆的螺栓紧固至规定的力矩｡盖形螺母和锁止螺母一样,起到锁止螺栓并疼惜罗纹的作用｡在刀具更换完成后,可清理土仓,关闭仓门｡人员退出后试转刀盘若干圈后,再支配人员进入土仓复紧刀具,确认上紧后,退出土仓,关闭仓门｡三、更换刀具作业的安全解释由于可能会消失开挖面部份崩塌的状况,所以进入土仓特殊危（wei）险｡在整个时间内都务必特殊认真地观看开挖面状态｡作为紧急安全室,前、室务必始终让全部人进入,不能被管路阻塞｡全部需求的起重工具都要固定在预定的支架上并经过检查,保证安全操作｡四、换刀作业的人员支配支配 4 组 20 人参预换刀作业,每 2 组进行交替换刀｡每组 5 人,其中 2 人在土仓内完成刀盘具的检查及拆卸、安装刀具,监查工作面的稳定状况并做好换刀作业记录,此外 2 人在人闸中,负责刀具、工具的输送、刀盘的点动操作,剩余 1 人在人闸外负责其他关心作业｡每组完成 4 把单刃滚刀(或者 16 把齿刀或者 4 把边刮刀或者 4 把正面齿刀)的拆装后即将撤出人闸歇息,同时此外一组开头换刀作业,完成预定作业量后撤出人闸,前一组开头作业｡如此反复进行,直至换彻底部需更换的刀具,换刀过程中如有工作人员感到不适,即将支配其撤离换刀作业区,同时备用人员顶替其工作｡五、应急预防措施及地表监测换刀过程中加强地面检测工作,监测频率为 3-4 次/天,必要时监测频率为 1 次/2h 或者 1 次/1h,换刀作业时派专人巡检｡在盾构复原推动前支配监测人员进行巡查工作｡当发觉异样状况时,监测负责人即将通知换刀作业值班人,指令工作人员撤离土仓,关闭土仓闸门,即将进行密闭式(不出土)推动工作,找到新的围岩稳定地点进行换刀作业｡同时加强地表监测,豫备砂土以防地表坍塌时可以即将进行回填工作｡在开土仓之前应联系好有关单位,使消失险情时能准时通知有关单位进行抢险工作｡六、无气压条件下的换刀操作规程:盾构机将要抵达方案换刀位置前的掘进接受慢速推动和慢转刀盘的方式掘进,以减小盾构机对隧道工作面土体的扰动｡同时接受凝固时间短的浆液进行同步注浆,并利用吊装螺栓孔对连接桥附近的成形隧道进行二次补注浆,以增加盾尾附近成型隧道的稳定性｡接受转动刀盘和敲击盾壳的方式防止注浆浆液与盾尾固结在一起｡在盾构机住手推动后打开承压壁上的卸水孔进行排水并记录水流量,报监理审批后实施刀具的检查及更换作业｡1、检查及更换刀具前的豫备工作1) 住手盾构机的推动,依据工作面地质状况,排出土仓内 1/2--2/3 的碴土,打开人闸与土仓间的闸门冷却土仓,释放土仓异味;2) 检查盾构机承力墙上的球阀及闸阀,对阻塞的球阀及闸阀进行疏通, 保证能够正常用法;3) 对加压系统进行检查,保证其功能正常;4) 对盾构机各系统进行检查,保证其功能完好;5) 对进行换刀的操作人员进行换刀前的技术交底,对换刀的操作程序、安全事项等进行具体的交底;6) 豫备好需更换的刀具及其附件如螺栓、锁块等;7) 豫备好照明灯具、小型通风机、风镐、潜水泵、风动扳手、葫芦、木板、安全带等材料、工具及电焊机等机料具;8) 对可能发生的突发大事作好充分的估计及应对措施;2 换刀作业1) 将刀盘操作切换到人闸刀盘点动把握面板进行操作;2) 将刀盘需更换刀具的部位旋转到最佳换刀位置;3) 在更换刀具部位上方前体上焊接吊装刀具用的吊耳;4) 在刀盘更换刀具部位下方焊接支架挂耳,安装换刀作业支撑木板;5) 将刀具及刀座清洗洁净;6) 利用葫芦将刀具挂好,用风动工具松开刀具螺栓,然后取出刀具,测量刀具高度,用风镐修整换刀位置的隧道工作面,保证有充分的刀具安装空间,做好安装刀具前的安装座清洁工作;7) 将刀具通过人闸运输出去,然后将须更换的刀具运输进去,按拆刀的相反步骤将刀具装好、拧紧至设计扭矩值;3、作业安全措施1) 对参预的人员进行安全交底,人人作到心里有数,对进行换刀的操、作人员进行换刀前的技术交底;2) 保证充分的照明,豫备好换刀所需的材料、工具及机料具;3) 对可能发生的突发大事作好充分的估计及应对措施;4) 换刀前对刀盘前方的工作面进行子细细致的检查,确认地层条件稳定的条件下进行换刀,在换刀过程中对工作面进行监视;特殊应留意工作面突发性的涌水、涌沙现象;5) 开仓前,对盾构机各系统进行检查,保证其正常运转;6) 严格按以下检查程序操作: (1)首先对换刀区域的渣土进行分析确认是否需求进行加固或者降水等关怀措施,完成以上工作并拼装管片后进行排土;(2)刀盘位置由 00 旋转到 900 然后旋转到 2700;(3)同时螺旋输送机运转将碴土排出;(4)打开承压板上的泄水孔,进行泄水;(5)在开头之前全部读数要求做好记录,如压力传感器指示的水土压力、全部推动油缸压力、推动油缸伸长量、VMT 的测量距离,在检查期间往往监控以便任何转变能够被留意到; (6)全部到刀盘和土仓承力墙上的水和泡沫阀人工关闭｡(7)全部从第 2 次刀盘转动每次漏掉的渣土增加量、转变情形都要记录｡(8)允许大约 30 分钟的土压力监控当土仓是空的时任何转变要被记录 (9)在拼装完管片后,将木楔从推动油缸之间楔进管片与盾尾的空隙中, 以支撑最终的拼装完成的管片,防止长期停机造成管片运动;在竖曲线段进行换刀作业时,为防止盾体、电瓶车、台车、管片进给小车后退,在台车行走轮和进给小车的先后方加防动楔块;(10)从最终推动时用的浆液取出样品记录分散时间;(11)清洁并打开在承力墙上的人闸室门,用法手电筒进行外观检查;(12)用法气动扳手和 46 mm 的套筒从承力墙上人闸门移开全部门闩｡(13)渐渐的从后面拿开保留的块并打开门｡(14)用法 Samsons 系统进行通风或者用 2"的空气管接在 samsons 上或者者从盾构机通风机延伸管道｡(15)清洁并固定工作平台;(16)在进入以前进行气压测试;(17)安装照明装置;(18)由具有资质的人员进行地层监视和全部状况的报告,例如进来的水、裂缝位置、碎片或者材料的裂开; (19)记录全部地层的情形和低煤气监控; (20)在推动完成后,假如需求加压缩空气到土仓需求遵循上述需求的压力;(21)在检查期间提前进行地表沉降监控｡把握室挺直和监控人员保持联系｡任何转变务必记录,并即将执行指令｡七、气压条件下的换刀作业在施工过程中如发生务必换刀、且依据地质条件分析务必在加压条件下进行时接受加压换刀作业｡作业时遵守以下操作规程｡1、进出人闸人闸的操作由经过专业培训的人闸安全管理员进行｡人闸管理员需求的各种操作和显示元件都安放在人闸的外部｡只允许通过高压空气检查和经过相应专业培训的人员进入人闸｡定期检查全部设施的功能 (如显示仪表,带式记录仪,暖气,时钟,温度计,密封阀等)｡2 进出人闸前室前室用于在土仓和压力室加压空气中工作时送入材料或者进入人员｡前室的操作与主室相近,惟一的区分是用法的阀和显示仪表不同｡人闸上前室的阀及仪表: “前室通入空气闸阀”、“前室排气闸阀”、“前室排气量流量计”、“前室压力压力表”｡3、进入主室1) 检查显示仪表,带式记录仪,暖气,时钟,温度计,电话,紧急电话,密封阀等｡检查密封门的清洁状况｡、2) 人员进入主室｡3) 开动双纸带记录仪,检查其工作是否正常以及储纸量｡4) 关闭主室与前室之间的隔离门,留意正确锁闭｡5) 主室压力墙上的人闸门处于密封状态｡6) 人闸管理员和在主室中坐着的人员建立电话联系｡7) 人闸管理员缓慢打开“主室通入空气闸阀”,依据规定缓慢增加主室的压力,直至达到工作压力｡(人闸中的工作压力最高可达到 3bar, 当超过 3bar 以后,就会通过安全阀自动卸压｡)8) 主室中的人员可以依据自己的要求调定暖气｡9) 当主室的压力和土仓的压力相同时,人闸中的人员缓慢打开主室和土仓之间的密封门,进入土仓｡人闸管理员关闭带式记录仪｡4 离开主室1) 主室和前室之间的人闸门处于关闭状态｡2) 要出来的人员离开土仓,进入主室｡3) 压力墙门和压力墙上用于平衡压力的闸阀务必关闭｡4) 人闸管理员和在人闸中坐着的人员之间建立电话联系｡5) 人闸管理员打开带式记录仪｡6) 人闸管理员在观看压力表“主室压力”和流量计“主室排气”的同时,开头用法“主室排气” 阀缓慢降低主室压力｡与此同时,用法闸阀“主室通入空气”向人闸通入空气,但不能使压力再次上升｡7) 调整“主室排气” 闸阀和“主室通入空气” 闸阀,使人闸在通风的状况下达到一个吻合规范的稳定而缓慢的降压过程｡在这一过程中, “主室排气量” 流量计显示的流量务必不低于每人 0.5m3 /min｡8) 在这一进出过程中,人闸里人员可以打开暖气,介绍的温度范围是最低 15 摄氏度,最高 28 摄氏度｡9) 当主室压力达到常压后,就可以打开主室隔墙上通往前室的密封门,人员走出主室｡、10) 人闸管理员关闭带式记录仪,把进出过程(日期、时间、压力、人数等) 登记到进出人闸登记簿中｡5、把挖掘刀具送入挖掘室用法起重设备把材料送入人闸前室,然后关闭人闸前室门,向前室渐渐增压,压力达到规定值并和主室压力平衡后,打开前室和主室之间的密封门｡把材料从前室挪移到主室,然后打开压力仓壁上的闸门,将刀具送入土仓｡6、安全解释在进入人闸的过程中,严格遵守以下安全解释:1) 定期检查电话和紧急电话设施的正常功能｡2) 不许患有伤风感冒和流感的人员进入人闸,以防震破鼓膜｡3) 人员进出人闸时务必穿干燥衣服｡4) 务必留意人闸前面和里面全部警告牌和信息牌的内容,严格遵守其中的规定｡5) 检查门密封和密封面的清洁和损坏状况,必要时更换密封｡6) 每次进出人闸之前,都要检查确定带式记录仪的功能完好和贮纸量｡7) 应连续观看人闸内人员的身体状况,假如人闸里一位或者多名人员有感觉不适的症状,即将中断作业,使其撤离人闸｡8) 保证在高压空气中工作的人员出入闸后在工地上逗遛 2 个小时,以观看他们的身体状况｡9) 有人在气压作业时确保不停电｡10) 有人在气压作业时,地面务必有救护车和救护人员等候｡7、进入土仓假如地层稳定,可挺直打开仓门进入土仓;假如地层不稳定,应实行气压换刀作业,检查人员将通过气压仓进入土仓｡气压作业作为一种特别作业,有一系列严格的规定,主要包括:1) 人员务必接受体检｡2) 体检合格的人务必接受相关的专业培训｡3) 压气作业中的各项操作务必满意国家的相关规定｡4) 严格遵守规定的加压时间和减压时间｡5) 正式作业前做好一切应急豫备｡6) 对人员作业后的不适要准时治疗｡在气压换刀的状况下,当工人进入土仓后,最重要的是保证工人在工作过程中不受塌落材料和蓦地涌水的伤害,所以应依据地质状况,在住手掘进之后可能需求向土仓的渣土中加入聚合物,并用刀盘混合匀称,以稳定和密封开挖面,然后按以下步骤进行操作:1) 压缩空气调整设备的管路通过压力隔墙后面的单独接口用水进行冲洗,以防止挖掘下的材料进入压缩空气回路中｡2) 清洗后给压缩空气装置加压(压力墙上全部的闸阀均关闭)｡3) 开头向土仓内注入压缩空气｡4) 务必排出适量渣土,直到土仓压力隔板上面的土压计显示出在压缩空气调整设备上调定的空气压力｡5) 住手刀盘和螺旋输送机的转动,关闭螺旋器闸门｡6) 人员进入主室, 由人闸安全管理员将主室调至土仓的压力状态｡7) 人员进入人闸主室,待土仓和主室的压力平衡后,则可以当心打开土仓门进入土仓,在这一过程中,要时刻留意落下的开挖料｡8、安全解释在进入土仓的过程中,务必严格遵守以下安全解释:1) 务必关闭螺旋输送机后闸门,假如螺旋输送器的闸门没有关闭,就会造成压缩空气猛烈从螺旋输送器喷出的危（wei）险,这会导致开挖面稳定性降低(开挖面坍塌、涌水)｡土仓的压力减弱和开挖面的稳定性降低均会对人员的生命造成严峻的伤害｡2) 可能会消失开挖面部份崩塌的状况,所以进入土仓特殊危（wei）险,在整个时间内都务必特殊认真地观看开挖面稳定状况｡3) 务必遵守全部的安全措施,防止工作材料的滚动和下落,以保证刀具的安全运输｡部门职责部队职责配件职责4) 全部需求的起重工具都要固定在预定的支架上并经过检查,保证平安操作｡5) 全部人员都系安全绳,特殊是在刀盘上工作时,务必把它固定在土仓上面的吊点上｡6) 作为紧急安全室,前室务必始终让全部的工人进入,不许被管路、电缆或者其它材料阻塞｡在土仓里进行超压工作过程中,前室的门务必关闭,这样可以保证前室在任何时候都可以从两边进入｡7) 无论盾构机处于何种操作方式,都不允许在铺设供应管路时穿过人闸门,造成阻塞｡8) 换刀人员务必经过严格体检,确定健康后方可以进行换刀操作｡9) 有人在气压作业时确保压缩空气的供应｡10) 有人在气压作业时,地面务必有救护车和救护人员等候｡造价职责邮政职责部长职责。
超大直径盾构隧道常压下盾构刀具更换工法(图文丰富)
超大直径盾构隧道常压下盾构刀具更换工法中铁**集团1、前言随着国内交通基础设施建设的飞速发展，盾构施工以其安全、快速、高效在城市地铁、越江穿河隧道、输油地下管道等地下工程建设中的应用越来越多。
在越江穿河工程中，一般由于隧道埋深较大，地层透水性较强，水压较高而选用泥水盾构。
由于江底、河底、海底多为冲洪积形成的砂卵石地层和软硬不均的互层，作为盾构机上承担掘进功能的刀具磨损会很快，在施工中需经常检查、维修保养和更换刀具。
中铁**集团针对南京长江隧道盾构段主要穿越地层为粘土层、粉细砂、砾砂和圆砾复合地层，在砾砂和圆砾复合地层刀具的磨损比较严重，且由于盾构在长江底进行掘进，埋深大，水压高，开挖面土体自稳性差，高压进仓换刀风险很大的技术难点进行研究，在总结超大直径盾构常压换刀施工技术的基础上，形成该工法。
2(即相当于70cm水头压力)，开挖直径达14.96m，距离超过3km等现象，拟通过调研、理论分析、实物试验、模型试验、三维数值可视化仿真模拟和现场实测等手段，研究盾构法穿越长江隧道建造的一系列关键技术及其施工风险分析评估体系和健康监测体系，上述内容尚未见有公开文献报道。
2010年9月9日通过了中国建筑业协会全国建筑业新技术应用示范工程成果评审，评审意见：“超大直径盾构隧道常压下盾构刀具更换”技术达到国际先进水平。
该工法应分别应用于南京长江隧道工程左、右线盾构隧道江中段，推广应用成绩显著。
2、工法特点常压换刀作为盾构施工中一种新型的换刀工艺，其主要特点如下：2.0.1安全性高。
整个换刀工作处在常压下，相比带压进仓、对开挖面前方土体进行加固后，常压进仓作业条件好，安全性高。
2.0.2工期短。
常压换刀，平均2小时更换一把刀，一次停机换刀只需要2～3天时间，相比带压进仓作业每次进仓只能工作1.5小时，出仓减压需要3～4小时，每次刀具更换约需要12～15天，常压换刀相对高压换刀效率提高了4~5倍。
2.0.3施工成本降低。
土压平衡盾构刀具更换工艺工法(后附图片)
土压平衡盾构刀具更换工艺工法1 前言1.1工艺工法概况随着我国城市地铁的飞速发展，盾构法在地铁施工中应用越来越广。
快速、及时更换损坏或磨损超限的刀具，对提高复杂地层中盾构掘进的工效至关重要。
目前，国内还没有成熟的盾构刀具更换工法。
本工法针对盾构刀具在常压和气压两种情况下进行更换。
1.2 工艺原理保证掘进掌子面稳定的情况下，人员在土仓内将损坏或磨损超限的刀具的安全、快速更换为新刀，以保证盾构机正常掘进。
目前国内采用换刀方法主要有两种：常压换刀和气压换刀。
常压换刀：在不加气压的情况下，利用土体的自稳性或提前注浆加固土体，人员在常压下进入土仓进行刀具更换作业。
常压分两种：地层不需处理常压换刀和地层注浆加固常压换刀。
气压换刀：利用盾构机自带的两台空压机和压气设备，对土仓内加气压，将土仓内的渣土用空气进行置换，用气压平衡水土压力，建立土仓内气压和掌子面水土压力平衡，人员进入土仓内带压作业，进行刀具更换。
2 工艺工法特点2.1 根据掘进掌子面稳定情况和地层透气情况，选择采用常压或者气压换刀。
2.2 通过刀具更换记录，可以分析出刀具损坏的规律，为盾构掘进的参数选择提供依据。
2.3 标准化作业、换刀速度快、安全有保障。
3 适用范围本工艺工法适用于常压或气压下对德国海瑞克盾构机和日本小松盾构机滚刀更换。
4 主要引用标准4.1 盾构区间工程相关施工、设计图纸。
4.2 盾构区间地质详勘和补充地质勘察报告。
4.3 盾构区间施工调查资料。
4.4《盾构掘进隧道工程施工及验收规范》（GB 50446）4.5《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299）4.6刀具设计图纸、技术参数及刀具更换指导书等。
5 施工方法刀具更换方法为：在保证掌子面稳定的前提下，换刀人员进入土仓内将损坏或磨损超限的刀具的安全、快速更换为新刀。
换刀步骤分为：根据地质情况、掘进参数和渣土分析情况，判断掌子面稳定性，选择换刀方式，人员进入土仓，检查刀具磨损情况并做好记录，拆出旧刀，安装新刀，刀具更换完后重新检查复紧刀具螺栓，人员出仓，关仓恢复掘进。
盾构施工刀具的检查与更换
五、开仓前准备工作
• 1、由于处于富水砂卵石地层，此地层的自稳性较差，且含水量 较多。因此在开仓前，需在刀盘前方地面打降水井降水。降水井 深度及降水后水位必须在刀盘底部以下。
• 2、在刀盘前方地面打3-4根1.2m-1.5m的旋挖桩对地层进行加固 并记录好旋挖桩里程。当刀盘掘进至旋挖桩里程并进入旋挖桩 1/3-1/2后，方可开仓。
地层，支撑掌子面，搅拌渣土，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
特点结合刀具配置形式及刀具的好坏将直接影响盾构施工能
否顺利进行。
•
刀盘按照开口率，结构等的不同，可大致分为三类：
• 1.面板式刀盘
• 2.辐条式刀盘
• 3.复合式刀盘
面 板 式 刀 盘
辐 条 式 刀 盘
体的磨损。造成管片破损，地表沉降甚至塌陷等一系列影响隧道
施工质量的事件。
•
因此，在盾构施工掘进过程中，掘进参数连续出现异常情况
时，我们就有必要进行开仓刀具的检查与更换。
•
开仓刀具检查与更换更多的出现于以成都，广州，深圳等以
复合地层为主的隧道施工中。
四、开仓刀具检查更换的分类
• 开仓换刀一般分类两类：常压换刀与带压换刀。 • 1、带压换刀 • 指我们在开仓后，通过空压机等空气输送系统向密闭的人仓及
土仓内土压变化情况，等土仓内渣土降至回转中心以下之后，停止出
渣。打开土仓壁腰部两个球阀观察是否有水流出。
• 1.2、气体检测
•
在盾构司机出渣降压的同时，用气体检测仪放置于螺旋机出土
口检测跟随渣土出来的气体是否有害。如隧道内有有毒、有害气体，
需对隧道内持续通风排除。
• 1.3、打开仓门
复合地层中盾构机刀具磨损原因分析及更换案例
１ 工 程概 况 及 地 质 描 述
ｌ ６把边 缘铲刀和 Ｉ 把超挖 刀。其 中，滚刀设计成 ｌ” ７ 刀
７ ０ Ｔ ｌ 工程 位 于深 圳 地 铁 五号线 ， 区间长 度 １２ ８ｍ， ７ 管 刃，安 装高度 为 １５ｍｍ，刀间距 １ ０ｍｌ，其特点是 ，
片拼 装 ８ ２环 。该 标 段位 于 深圳 市 宝安 区，所 在 地 区 滚刀在 推 力 的作 用下贯 入 岩石 ，在 开 挖面上 呈 同心 圆 ５ 为 海积 平 原、冲 洪 积平 原 ，地 形 略有 起 伏 ，沿 线 地 面 滚 动 ，岩 石被 挤压 破 碎 ，最 终在 刀盘 推 力作用 下在切 建 筑 物 较多 （ 有 大 规 模住 宅 小 区、酒 店及 立交 桥 ） 槽 两边 的岩石成片状破 碎。刮刀采用 了与单刃滚刀组合 上 ，
据 上 所 述 ，该 标 段 施 工干 扰 因素 多、地 质 复 杂、 技术难 度大 。
２ 不 良地 段 的预处 理措施
为 保证 盾 构 机 顺利 掘进 ，对 勘探 出的两 段不 良地
质段 采取了预处 理措 施 。对距 始 发点 ５ ０～１ ４环 段 的 ０
孤 石及 基 岩，采 用深 孔爆 破 技 术进 行松 动 和破 碎 ； 对
磨 量ｆ 磨 Ｊ５ｍＩ０ｍｌ０ ｍＩ２ｍ Ｊ５ｍｆ０ｍｆ． ｍ 偏 Ｉ 只能继 续推 进 。在 掘进 ２ ０环后，掘进参 数 逐渐 出现 损 偏 ｒ １ ２ｍ １ ７ｍ ２ｒ ２ｒ 磨 ７ａ ｍ ． ｍ ． ａ １５ １ ａ ４
第二 次在距 始发 点 １４环 位置 ，到达 预 先进 行地 异 常，刀盘 泄漏 油 温度 高 ，推 力大 、扭矩 大、掘进 速 ７ ０ｔ ２ 面注浆加固区后常压开仓 出现渗水涌泥现象 ，采用带压 度 小 的情 况，甚至 出现 推力小于 １ ０ 时无速 度 的现 ４ ５ 方式 拆掉 １ ８把，更 换单刃 滚刀换 刀 １ ，但 由于 ９ 象 。２ ０～２ ０环掘 进参 数如下表 ３： ７把 ≠ ≠ 刀座 变形未安装 ，检查 发现多数 齿刀脱 落或磨损 严重， 甚至齿刀刀座 被损坏 ，因在带压情况下，无法 进行气割 而未进行更换 。更换 的单刃刀具磨 损、 损坏情 况如表 ２ ：
盾构机刀盘换刀方案
盾构机刀盘换刀方案一、换刀概述由于沈阳地质复杂，硬岩较多，对盾构刀具的磨损比较大。
盾构很难在不换刀具的情况下掘进整条隧道，所以要做好盾构换刀的准备。
换刀分为计划换刀与非计划换刀两种。
计划换刀指的是根据地质情况作出的换刀决定，非计划换刀指的是工作人员在盾构掘进过程中，通过检查发现刀具磨损情况非常严重，已经不能正常掘进，而作出的换刀决定。
计划换刀一般在地层强度发生很大变化的情况下进行。
由于刀具根据其位置与工作原理，可分为片式割刀/撕裂刀与边缘刮刀。
片式割刀/撕裂刀主要用于切削土层④-5，⑤-5圆砾层。
在地层强度变化后，现有刀具不足以满足盾构正常掘进，一般要进行软硬刀具的更换。
还有就是盾构要穿越特殊地段，在此地段很难进行刀具更换，或进行刀具更换的危险很大。
这时要在穿越特殊地段前，进行刀具的新旧更换，以防万一。
二、换刀计划根据刀盘磨损情况，计划在左右线隧道联络通道处，利用将来联络通道施工场地开挖竖井进行换刀。
同时根据刀具及刀盘磨损情况对刀盘进行加工改造。
三、竖井开挖方法及主要技术措施（一）施工总体规划1、施工准备：施工前做好施工用临时水、电、风管布设；平整、硬化施工场地；测量放样及桩位复核、导线网布设；施工场地围挡；管线物探、改移及保护，建筑物保护，补充地质勘察。
2、施工顺序施工周边降水——锁扣圈施工——土方开挖1）施工周边降水：在竖井周边施工区域内，首先进行施工降水作业，降水井井深40米，井径600mm，满足地下水位在竖井底板以下。
2）锁口圈施工：竖井锁口圈施工完成后，进行提升塔架架设，提升塔架架设完成后，即进行竖井开挖施工。
3）土方开挖：土方开挖采用人工开挖，提升塔架出土，在现场堆土场存放，夜间集中外运，运输设备为自卸汽车；分层开挖，并及时打设小导管后安装格栅挂网喷射混凝土。
（二）施工方法及主要技术措施施工竖井平面为矩形，净空尺寸为3×7m。
平面图如下图图1施工竖井平面图1、锁口圈施工1）．锁口圈基坑开挖，按设计要求地表下两米范围内采用人工开挖，防止破坏已有管线，如发现基坑内有管线，通知业主及有关部门，调查与切改管线。
盾构机刀具磨损与更换决策研究
1. 特征选择：通过对大量数据进行深入分析，挑选出最能反映 刀具磨损状况的关键特征变量。 2. 模型训练：采用合适的机器学习算法（如支持向量机、随机 森林或深度神经网络）对选定特征进行训练，生成预测模型。 3. 模型验证与优化：通过对比不同模型的预测效果，并结合实 际工程经验对模型进行调整和优化。
▪ 基于物联网的远程磨损监测系统
1. 物联网架构设计：详细阐述了物联网技术在盾构机刀具磨损监测系统中的具体应 用，包括硬件设备选择、网络通信方式以及云端平台的设计。 2. 实时数据分析与预警：描述了系统如何实现对盾构机刀具磨损的实时监测，并利 用大数据技术和机器学习算法对数据进行深度挖掘和分析，提前发出预警信息。 3. 智能决策支持：讨论了系统如何为工程管理人员提供智能化决策支持，帮助他们 合理安排施工计划和刀具更换时间。
磨损评估模型构建
▪ 评估模型动态更新
1. 历史数据回溯：定期将实际更换刀具的情况纳入数据库中， 作为模型更新的基础。 2. 长期跟踪研究：针对同一工程项目持续观察刀具磨损情况， 逐步完善评估模型。 3. 模型优化迭代：根据新数据不断对现有模型进行校验和优化 ，以提高其预测精度和稳定性。
▪ 评估模型工程化应用
▪ 环境因素：
1. 湿度和温度变化 2. 空气污染程度 3. 工作场所噪声和振动水平
盾构机刀具磨损与更换决策研究
磨损监测技术及其应用
磨损监测技术及其应用
▪ 磨损监测传感器技术及其应用
1. 传感器类型和原理：探讨了不同类型的传感器，如振动、声发射、温度、压力等 在盾构机刀具磨损监测中的应用原理。 2. 数据采集与处理：介绍了如何通过传感器收集数据，并使用信号处理方法进行分 析，以提取出反映刀具磨损状况的特征参数。 3. 磨损评估模型建立：基于传感器数据，构建了预测刀具磨损程度和剩余寿命的评 估模型。
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。
盾构施工开仓换刀施工方法
盾构施工开仓换刀施工方法
1、刀具更换标准
保径刀具磨损量控制5mm，其他周边刀磨损量控制在10mm，面刀磨损量控制在15mm，磨损量超出上述标准时，必须进行更换。
刀具出现偏磨、刀具异常损坏时，全部更换并调整刀具配置。
2、开仓换刀方案简述
参照国内盾构施工技术，常用换刀方案有：常压换刀、带压换刀及砂浆置换换刀地面加固四种。
表8.5 盾构换刀方案统计表
3、仓换刀地点的选择
由于盾构施工存在一定的不可预见性，具体开仓换刀位置应结合施工实际确定。
开仓换刀地点应尽量避免地面周边存在重要建构筑物及车辆人流密集的交叉口路段，优选经过预加固处理的区段。
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
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15刀具使用维护及更换一般规定15.1.1北京地铁盾构隧道施工，多在粉细砂层、圆砾层及卵石层中进行，刀盘、刀具磨损较大，须对刀盘、刀具磨损的检测及更换等有充分的估计。
在定购盾构机时，应充分考虑北京地层条件特点，确定盾构机的面板型式以及刀具配置等，以满足北京地铁盾构施工的需要。
盾构施工前应根据地层的磨耗性、刀盘刀具类型及配置等制定刀具使用计划。
盾构掘进施工前，应综合考虑地层条件，地面条件等因素，确定合理的可能换刀位置。
施工中应使用泡沫、泥浆等添加材，并采取其它减磨、降矩措施，提高刀盘、刀具的寿命。
15.1.6刀盘、刀具的磨损与施工参数的选择、施工方法等密切相关，应充分考虑这些因素的影响，审慎施工。
施工中应密切观察推力、扭矩、渣土性状、机体振动状态等，分析其原因，采取应对措施。
应设定异常掘进的警戒推力及扭矩值，如遇异常情况，应立即停机检查。
北京地铁盾构隧道施工中的刀盘、刀具磨损现象非常复杂，详细情况正在调查和研究中，随着调查研究的深入及施工经验的增多，将及时做补充修订。
刀盘及刀具的选择15.2.1刀头材质的选择1 刀具一般采用真空烧制的 E5类钢材，对于有特殊耐磨要求的刀具宜采用耐磨能力是 E5两倍的所谓 SINTER－ H1P真空烧制的 E3类钢材。
2表面硬化的方法一般是堆焊耐磨材料，可采用碳化钨或高铬堆焊焊条，堆焊层硬度宜高于 HRC60 ；3采用超硬重型刀，刀具背面实施硬化堆焊。
刀头种类及型状：1主切削刀；其切入角度影响切削能力的发挥，应根据施工地层情况，选择切入角度；2主超前刀（也称先行刀）：采用主超前刀，一般可显着增加切削土体的流动性，大大降低主切削刀的扭矩，提高刀具切削效率，减少主切削刀的磨耗。
3鱼尾刀：为改善中心部位的切削和搅拌效果，宜在刀盘中心部位设计一把尺寸较大的鱼尾刀。
4盘圈贝型刀：实质上是超前刀，在盾构机穿越砂卵石地层特别是大粒径砂卵石地层时宜采用。
5仿形刀：仿形刀的目的是盾构机在曲线段推进、转弯或纠偏时，通过仿形超挖切削创造所需空间。
刀具配置1增加刀具的数量，即增加刀具的行数及每一行的刀具布设数量；2采用长、短刀并用法，即长刀具磨损后，短刀具开始接替长刀具磨损。
其高低差一般为 20mm～ 30mm。
3切削刀头的安装方法有销钉、螺栓及焊接等方法。
预测需要更换时，须采用装卸容易的方法进行安装。
在北京地层条件下，应加大刀盘开口率，减少切削土渣在刀盘空间的滞留时间，以保证土渣顺利进入土舱，减少刀盘、刀具的磨损。
刀具磨损的预测及检测方法必须充分探讨刀头的耐磨耗性，事前预测磨耗量，制定切实可行的对策，以便施工能顺利进行。
刀具磨耗量的预测最外圈的刀具磨耗量的推测值可按下式计算：δ＝ K·π· D· N ·L/V（）式中：δ——磨耗量（mm）；K ——磨耗系数（mm/km ）；D ——盾构机的外径（m）；N ——掘削的转数（rpm）；L ——刀具切削长度（km）；V ——掘进速度（m/min ）。
磨耗系数 K 多选用由实践得出的如表所示的数值，但目前北京地层条件下尚无可靠数据，此表的数据仅作为参考。
磨耗系数一览表表磨耗系数土质泥水式土压式淤泥粘土5× 10-312× 10-3砂质土9× 10-323× 10-3小砾11× 10-326× 10-3砂砾中砾15× 10-339× 10-3大砾19× 10-352× 10-3磨耗检测：一般，判断刀头的磨损程度，是根据盾构记录的推进数据的变化，从土质和机械两方面进行综合判断。
条件具备时并用辅助性磨耗探测装置，常用的磨耗探测装置有油压式、电气式、超声波式等。
当经验不多，预计磨损严重时，可进行开舱检查。
开舱检查必须在开挖面稳定的条件下进行。
降低刀盘磨损的施工工艺及换刀标准15.4.1选择合适的添加材改良材料(气泡、泥浆等)，并实施科学的施工管理，以降低刀盘刀具磨损；15.4.2适当调整掘进速度及转速等；宜适时交替使用刀盘正、反转，并尽可能使正、反方向切削刀的切削长度相同。
15.4.4在自立性好的地段可以采用适当的减压施工措施。
目前，刀具更换尚无统一的标准，作为参考值，一般磨损量达到2～ 5cm时须换刀。
换刀作业（舱内）开舱换刀应尽可能在预定地点进行，并做好开舱前的所有准备工作。
换刀作业不得已在隧道内进行时，必须进行化学加固、气压施工等辅助施工法，以确保开挖面稳定。
为了施工安全、顺利地进行，应准备好应急措施。
15.5.2换刀作业应清扫刀头上粘附的砂土，设置脚支架，确认需要更换的刀头，运入工具、器材，进行换刀作业。
并作好换刀记录。
15.5.3换刀作业程序1首先要对所换刀具进行检查，看是否有损坏或裂痕，磨损是否严重。
2若确认需更换刀具，则在刀具运输过程中要注意，不应有严重碰撞及磨损。
3每次更换时，工作人员先将刀具周围的泥土清掉，保证有一定的工作空间。
再用套筒及加力杆卸下固定螺栓，注意不要让螺栓掉到土舱下部。
将换下的刀具递到人闸内，同时将固定螺栓和固定座用水清洗干净，还要检查一下是否有裂纹，如有裂纹必须更换新螺栓，以确保刀具有足够的固定强度。
4将新的刀具按原来的位置安装好，将固定螺栓拧紧。
5每次只能带一批刀具进舱，每批刀具换完后，把废刀具放进料闸内，与此同时操作手转动刀盘。
工作人员把下一批刀具送入土舱内，再继续更换下一组刀具。
6每换完一批后，由值班机械工程师检查安装质量，看是否有漏掉的或者没有固定好的。
机械工程师确认无误后方可继续作业。
更换速度按实际情况定，必须以保证施工安全和安装质量为前提。
7在舱内刀具更换作业过程中，土建工程师应密切注意开挖面的土质情况和地层中地下水的状况。
当开挖面有异常情况时，应立即组织工作人员退出土舱，关好舱门。
8在更换刀具过程中，所有的刀具都是通过旋松其固定螺栓进行拆卸，在更换刀具后要重新使用规定的紧固扭矩拧紧螺栓。
15.5.4换刀时的注意事项：1根据刀具磨损情况来确定所需更换的部分刀具，不能随意更换某一部分，这样会造成新刀具的严重磨损，导致不必要的浪费，并且也不能达到要求的效果。
2每次卸下刀盘的连接螺栓后，一定要注意清洗，避免螺栓螺纹损坏。
保证螺栓的安装强度。
3刀具卸下后，检查螺栓是否有裂纹，如有马上更换。
4整个焊接过程应注意舱内的通风，确保舱内工作人员新鲜空气的用量。
5 因舱内环境潮湿闷热，焊工每班工作时间控制在 4 小时左右，保证焊工的工作效率和焊接质量，同时也保证人员的健康安全。
6材料进出应避免碰坏损伤，人行通道位置管路需进行保护。
7在一个循环的刀具更换完成后，机械工程师必须让所有人员撤离土舱进入人闸，待转完刀盘，观察开挖面无异常现象后，再继续进行检查、换刀作业。
15.5.5在刀具更换过程中如需焊接则应注意下列事项：1根据机械工程师描绘的刀盘磨损情况，加工相应的焊接件，焊接件的材质必须与刀盘本体材质一致；2焊接前对刀盘焊接面用丙酮液进行清理，局部残留体应用角磨机打磨平整，以保证焊接质量；焊接过程中应保证焊接件焊缝四周均匀一致；3焊接件及焊缝四周用耐磨焊条加焊耐磨层；4焊接完成后方可进行刀座的焊接和刀具的安装。
盾构开舱作业应建立完善的开舱控制程序，严格开舱管理，确保开舱施工安全。
15.6.2开舱管理应遵循下列原则：1合理制定开舱里程、地层预处理方案等开舱计划；2开舱条件应安全、可靠；3尽可能减少对地面环境影响；4开舱作业应连续，快进、快出。
开舱程序控制为使开舱作业有序地进行，应制定开舱作业程序，并建立相应的签认制度。
1开舱准备工作确认为保证开舱作业的连续、快速，必须做好充分的准备，准备工作包括预计更换刀具准备、开舱作业工具准备、洞内风水电准备等。
准备工作由专人负责，完成后由相关工程师确认，机电总工程师审核；2开舱位置确定根据开舱计划，必须在盾构到达既定里程后方可进行开舱作业。
开舱位置由土木工程师确认，土木总工程师审核。
通过签认后即可打开舱门；3工程地质确认开舱后先按要求对土舱进行冷却与空气置换，然后由有经验的地质工程师判断工作面的地质条件，仔细观察后签署意见，并由土木总工程师进行审核确认。
确认安全后其他人员方可进入土舱执行下一步作业；4刀具检查与处理方案确定由具有刀具管理经验的机械工程师对刀具进行检查，做好记录，并由机电总工程师进行审核确认，制定刀具处理方案。
由土木工程师对工作面稳定情况进行进一步判断后，决定是否可进行既定方案的刀具处理施工。
进行刀具处理的过程中，必须有一名土木工程师不间断地对工作面稳定情况进行观察；5刀盘清理及舱门关闭确认刀具处理完毕关闭舱门前对土舱及刀盘前方进行全面的检查，避免工具、杂物遗留在内。
检查完毕由当班班长签认，负责机械工程师确认，确认后关闭舱门，舱门关闭情况由负责机械工程师确认，机电总工程师审核。
完成后及时恢复掘进施工。
安全保障措施与安全事故抢救1开舱安全保障措施开舱作业必须在既定的位置进行，如果因施工需要必须在其他位置进行开舱作业时，必须充分分析并报业主及监理同意后，由项目经理及总工程师决定；开舱作业的一切准备工作必须提前做好，一旦开舱必须保证作业立即开始；开舱必须在掘进停止后立即进行。
在作业过程中必须由专人负责观察工作面稳定情况，一旦发现异常及时撤出施工人员，并关闭舱门。
坍塌发生时，必须立即封堵工作面或恢复掘进；做好开舱作业组织，确保施工的有序、连续，尽快完成施工。
2安全事故抢救组织成立安全事故领导小组，做好后勤保障与突发事故的处理、抢救准备；组织有医护人员参加的抢救小组；施工现场配备急救医药与器械，医护人员在现场值班；在施工现场规划与建立安全事故抢救通道，确保在紧急情况下能及时疏散人员。