02盾构穿越硬岩的刀盘配置与换刀技术
盾构施工硬岩换刀技术
［ｑＪ图分类号］Ｕ４５５．４３ ［文献标识码］Ｂ ［文章编号］１
００１—１
３６６（２０１ ２）Ｓ２—０１ ９２—０３
［收稿日期】２０１
２பைடு நூலகம்０８—１ ９
１ ９４
２０１２（增．：ＦＩＪ２）ＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮ
ＭＥＣＨＡＮＩＺＡＴＩＯＮ
次刀又能达到１２０ｍ的掘进。由此可见，地质的 结构也关系着刀具的使用寿命。 ２）刀具的安装刀盘通过旋转完成对土体的
垫块、拉紧块松动，甚至掉落，极大地影响了刀
具的性能和使用寿命，因此在安装刀具的时候可
采取滴用少量螺纹紧固胶来紧固螺栓。
３）在不影响刀具使用和拆、换刀的情况下， 可采用焊接的方法对螺栓进行加固，以减少螺栓 松动，以提高刀具的抗震动性。 ４）针对螺栓容易松动的刀具可另行加工防松 垫片，当螺栓紧固到位后锁紧也有很好的效果。
砂岩、砂质泥岩。刀盘采用面板式钢结构，开口 率达３４％，刀盘上布置了适应于硬岩的滚刀和适 应于硬岩破碎后刮碴和倒碴的刮刀和切刀，刀盘 上配置了中心双刃滚刀１０把，单刃滚刀３４把， 每把滚刀的最大工作荷载达到２５０ｋＮ，所有的刀 具都是采用背装式，能够在刀盘的背面进行拆装 刀具，滚刀高度高出面板１６５ｍｍ，高出切刀及刮 刀４０ｍｍ，有利于刀盘前面碴土的流动，同时可 以保护切刀和刮刀。本区间受损刀具以滚刀为主， 刮刀及切刀有部分合金崩掉，但经检查后对掘进 影响不大，整个区间掘进过程没有进行更换，所 以本文着重阐述滚刀更换。 ２．２刀具的检查 刀具检查分为定期和不定期。定期检查是指 每掘进一定环数检查一次，根据地质情况，一般 为３０－８０环检查一次，具体根据实际地质情况 及掘进参数规律变化调整检查周期；不定期检查 主要依据盾构掘进状态，当盾构掘进过程中出现 油缸推力增大、刀盘扭矩减小且推进速度变慢等 掘进参数异常的时候必须检查刀具，在开仓前一 环要求注浆量减半或者停止注浆，以免停机时间 过长浆液包住盾尾造成换刀后掘进的困难，同时 将土仓内的碴土尽量出空以利于换刀工作，在开 仓审批通过之后，备好开仓所需工具如气体检测 仪、量具等，方可开仓工作，由于本区间岩层自 稳性好，所以在保证安全的前提下采取常压开仓 检查刀具和换刀。刀具的检查通常包括以下几个 方面。 １）检查刀圈是否断裂（图２），有无偏磨、 多边形磨损（图３），端盖、挡圈是否完好，密封 是否损坏漏油等。 ２）检查刀盘上所有螺栓是否掉落，松动。 ３）检查刀轴垫块和刀轴拉紧块是否移位、松 动、掉落。 ４）检查刀具磨损的量具必须是规定的专用量 具，不得使用其他量具，以免产生误差造成刀具 更换方案的失误，影响正常掘进。 ５）换刀记录表是换刀方案的直接参考依据， 也是刀具使用情况的原始依据，每次检查刀具的 时候必须认真如实填写，刀具的正常磨损见图４。
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。
盾构带压换刀作业指导
盾构带压进仓作业工法一、前言盾构施工以其安全、快速、高效在城市基础设施——城市地铁、市政公用管路建设中得到越来越广泛的应用。
当盾构机在硬岩或自稳能力较强的地段掘进时，因地层本身有自稳能力，不需要在土舱蓄压以提供额外支撑压力，这种情况下可在无压下直接进入刀盘作业。
当盾构机在软岩、富水地段掘进时，由于地层自稳能力差，必须利用盾构机自身及配套设备来提供使地层稳定的支撑压力（EPB），这种情况下便需采用带压进仓模式来进行刀舱内的各项工作。
盾构施工中不可避免的要遇到复杂地层、要穿江过河、也要经过密集建筑群。
而盾构上承担掘进功能的刀盘刀具是损耗件，在施工一定长度后达到磨损极限就得检查更换，在这种复杂施工环境条件下，很难实现敞开式检查和维修保养、刀具更换，利用人员舱带压进行换刀可以安全快速地解决这一难题。
为了确保带压进仓检查刀盘及换刀作业的顺利进行，确保带压进仓工作人员的安全，保证刀盘检查及换刀作业顺利进行；通过有规律的检查刀盘，掌握刀盘及刀具在不同地层中的使用情况，使换刀作业规律化，避免刀具及刀盘的非正常损坏，需要一个完整的作业程序来实现。
广州市轨道交通四号线大学城专线【小～新盾构区间】土建工程在DK22+365～DK22+875里程段下穿新造海，水道宽约510m、一般水深5～15.0m，最深17.0m，隧道范围内主要为〈7Z〉、〈8Z〉、〈9Z〉强、中、微风化混合岩，洞顶主要为〈6Z〉全风化混合岩层、〈5Z-2〉残积土。
河床底隧道最小覆土厚度8.37m，盾构通过新造海时要遇到高水压、硬岩掘进、软硬复合地层掘进等困难，在保证盾构设备和施工人员的安全的前提下，盾构在无自稳能力的软岩及软硬不均、含水丰富地段地层掘进时，特别是在新造海底长距离上软下硬地层段掘进时遇掌子面地层不稳的情况下，必顺通过带压进行刀盘刀具检查及刀具的更换。
经现场多次带压作业实践，总结形成本工法。
二、工法特点1、通过完善的自动保压系统和严格的操作规程规范作业，使带压作业条件下人、机安全有保障。
刀具更换施工方法与技术措施
刀具更换施工方法与技术措施为保证盾构机顺利掘进，同时处理异常情况，本工程设定2种刀具更换方式，即常压换刀方式、带压换刀方式。
施工中若必须进行刀具更换时，尽量利用预先设定的主动换刀点进行常压换刀，当主动换刀点无法满足盾构施工需要时采用带压换刀。
1）常压换刀（1）施工工艺流程见下图。
及时反馈信息常压换刀施工流程（2）常压换刀施工方法及要点详见下表。
常压换刀施工方法及要点根据地质资料、补勘岩芯和掘进碴土等情况，对所处地层的稳定性进行分析，初步确认地层在常压下能够自稳，具体包括土体强度分析、土体整体性分析、地下水水量和来路分析、是否避开了松散带等。
经分析确定能够自稳地层，）利用联络道位置进行换刀，联络通道位置在盾构施工前完成地层加固，并考虑换刀范围）对除联络通道位之外的非全断面自稳地层，采用盾构机内超前注浆或地面注浆进行加）视地层的稳定性和渗透性，调整好各种浆）仓内作业情况确认安全后，按正常程序进行仓内刀具检查、更换，作业过程中要随时对地层的发展状况进行观察和分析，谨防麻痹大）当开挖面渗露水较小时，完全通过土仓底部的放水阀进行排放至隧道内，再通过排污系统排出洞外；如果开挖面渗露水较大，放水阀放不及，而仓内积水还继续上涨，则要采取工作一段时间，液位上涨后，关闭仓门并撤出人员，反复加压抽排和卸压来达到常压工作条件；如果工作时间太短，应考虑进行开挖面止水处（1）施工工艺流程详见下图。
及时反馈信息图1.1.1-1 带压换刀工艺流程（2）带压换刀施工方法及要点详见下表。
带压换刀施工方法及要点）认真研究分析相应地点地勘资料，水位条件、盾构机械设备易出现盾构推进压力低、盾构推进系统无法动作等质量通病，其主要预防技术措施详见下表。
盾构机械设备质量通病及预防技术措施。
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。
盾构常压开仓刀具更换施工工法(2)
盾构常压开仓刀具更换施工工法盾构常压开仓刀具更换施工工法一、前言盾构施工是一种现代化的地下隧道施工方法，广泛应用于城市地铁、交通隧道等建设项目。
而盾构施工中的刀具更换是关键环节之一，直接影响到施工效率和质量。
本文将介绍一种盾构常压开仓刀具更换施工工法。
二、工法特点盾构常压开仓刀具更换施工工法是一种在盾构施工过程中，通过常压开仓方式进行刀具更换的方法。
其特点是施工过程中保持刀盘工作面的恒定压力，减少了因开仓和封仓过程带来的不稳定性和安全隐患。
这种工法具有操作简便、更换速度快、工作面稳定等特点，能够大幅提高施工效率和质量。
三、适应范围盾构常压开仓刀具更换施工工法适用于各类盾构施工项目，尤其适用于复杂地质条件下的施工。
无论是在难以控制的软土地层、岩溶地质、高水压地层还是存在巨大变形和断层的地区，这种工法均能够稳定运行和实施。
四、工艺原理盾构常压开仓刀具更换施工工法通过压力平衡系统和刀具连接装置来实现对刀具的更换。
在施工过程中，通过气压的调整，保持刀盘工作面的恒定压力，从而避免因开仓和封仓过程带来的工作面变形和刀具松脱等安全隐患。
这种工法采用了先进的技术手段，结合实际工程经验，确保了施工过程的稳定和安全。
五、施工工艺盾构常压开仓刀具更换施工工法的施工过程包括常压开仓、刀具更换和封仓三个阶段。
在常压开仓阶段，通过控制压力平衡系统，保持刀盘工作面的恒定压力。
在刀具更换阶段，利用刀具连接装置将新的刀具连接到工作面，在保持压力恒定的情况下进行更换。
在封仓阶段，通过封闭刀盘，恢复到正常的施工状态。
六、劳动组织盾构常压开仓刀具更换施工工法的劳动组织主要包括施工班组的组织和协调、工人的技术培训和安全培训等。
特别是在刀具更换阶段，需要有经验丰富的工人进行操作，确保施工过程中的安全和效率。
七、机具设备盾构常压开仓刀具更换施工工法所需的机具设备包括盾构机、压力平衡系统、刀具连接装置等。
其中，盾构机是施工的核心设备，压力平衡系统用于控制刀盘工作面的压力，刀具连接装置用于安装和更换刀具。
地铁盾构机施工中的刀盘及刀具改造技术
地铁盾构机施工中的刀盘及刀具改造技术摘要：盾构法是地铁区间隧道施工常用的方法，地质水文适应能力强，对地面交通影响很小，对施工周边环境的振动和噪声等干扰较小，地面沉降控制比较好，对周边地下管线、地面建筑物和构筑物及周围环境的影响比较小，施工速度比较快，工程质量比较高。
关键词：地铁盾构机；施工；刀盘；刀具；改造刀盘是盾构的主要工作部件，不同地质地层应采用不同的刀盘结构形式及刀具布置，刀盘及刀具的好坏关系到盾构施工的成败，影响盾构掘进的速度和效益，甚至关系到盾构施工的成败。
一、刀具工作原理1.刮削类刀具的工作原理。
在刀盘推力的作用下，刮刀嵌如岩渣或岩层中，刀盘带动刀具转动时刮削岩层，在掌子面形成一环环犁沟，特点是效率高，刀盘转动阻力大。
在软土地层或滚刀破碎后的渣土通过刮刀进行开挖，渣土随刮刀正面进入渣槽，因此刮刀既具有切削的功能也具有装载的功能2.盘形滚刀工作原理。
刀盘在纵向油缸施加的推力作用下，使其上的盘形滚刀压入岩石；刀盘在旋转装置的驱动下带动滚刀绕刀盘中心轴公转，同时各滚刀还绕各自的刀轴自转，使滚刀在岩面上连续滚压。
刀盘施加给刀圈推力和滚动力（转矩），推力使刀圈压入岩体，滚动力使刀圈滚压岩体。
二、施工中的刀盘修复和改造1.施工过程中发生的刀具和刀盘严重磨损，北京地铁某标段从第2个区间开始隧道掘进施工，第2个区间完成后，盾构机再掘进施工第1个区间。
盾构机在第2个区间始发后，当掘进至在282环开始，推进速度放慢，推力和扭矩增大，泡沫注入量开始增大;掘进至287环时，推进速度明显减缓，刀盘扭矩增大，泡沫注入量大量增加，渣土温度较高，推进耗时约219分钟;至288环时，刀盘扭矩快速剧烈上升，推进停止。
经过分析，发生此现象的主要原因可能是之前在黏土和圆砾层掘进中，黏土在刀盘中部黏结，在挤压和相互间摩擦的作用下，膨润土、泡沫和地层中的砂石黏土在刀盘中部发生固结，刀盘开口率逐渐减小。
在第287和288两环的施工过程中，刀盘开口率迅速减小，造成排土不畅，扭矩和推力增大。
盾构机换刀标准化作业流程
盾构机刀具检查、更换标准化作业本标准适用于北京地铁四号线颐和园站---龙背村站区间盾构施工作业（敞开式刀具检查、更换）。
该作业流程包括：刀具、刀盘检查作业；换刀、刀盘修复作业；刀具维修作业；换刀资料的管理等。
一、刀具、刀盘检查作业1、首先仔细查看地质资料，盾构机的刀盘在什么具体位置和地面建筑情况，决定是否可以开仓及更换刀具；1.1、刀盘检查时间的确定；1.2、在硬岩地区每推进二十米检查一次；1.3、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。
a、硬岩地区，纠偏困难，b、推力比同等地质条件下大，但速度、扭距等明显低得多，c、扭矩>300t·m、推力，推进速度较低，同时推进频繁跳闸。
2、刀具、刀盘检查内容：2.1滚刀检查内容包括：滚刀的磨损量和偏磨量，滚刀刀圈的脱落、裂纹、松动、移位等，刀具螺栓的松动和螺栓保护帽的缺损情况；2.2刮刀的合金齿和耐磨层的缺损和磨损以及刀座的变形情况；2.3刀盘有无裂纹、刀盘牛腿磨损及焊缝开裂情况。
2.4主轴承土仓内密封处检查有无EP-2润滑脂和齿轮油外泄情况。
3、检查工作实施：3.1、检查指令由盾构工区下达给盾构队，盾构队在接到检查命令后无条件执行。
3.2、检查工作由盾构队队长总负责，盾构工区派机械工程师对检查结果进行复核和确认。
3.3、检查准备工作a）、检查工具：滚刀检查量具由盾构工区落实，并于每次检查前由盾构队到盾构工区借取，检查完毕后交还盾构工区，检查用手电、对讲机等由盾构队负责落实；b）、检查时确保洞内通风正常，确保有通向土仓的风管和水管；c）、检查前，应确保人仓内通往土仓的低压安全照明正常，并有足够的备用灯泡（灯管）；d）、土仓门的开启确认在进行刀盘检查前，盾构机司机应先进行出土、排水、放气操作，在确认以上工作完成后，由盾构机司机通知仓门开启人员可以开仓；e）、开仓门注意事项：开仓门前应先打开人仓和土仓之间的减压球阀，（如果阀芯堵塞时用铁丝通开），待土仓内外气压平衡后，当1#、2#、3#号土压传感器的压力值为零时，再拆下螺丝，最后打开压板，在松开压板螺丝的过程中，要严格注意土仓内压力的变化，发现异常时，马上拧紧螺丝，以防异常情况发生。
02盾构穿越硬岩的刀盘配置与换刀技术
盾构穿越硬岩的刀盘配置与换刀技术龚彬（中铁五局城通分公司）摘 要： 大连地铁103标七十九中站~西安路站盾构区间右线以中风化钙质板岩为主，岩石强度在50Mpa 左右，属于中硬质岩层，局部为辉绿岩，强度在90Mpa 以上，对刀盘刀具提出了很高的要求。
结合施工场地的实际情况，通过盾构机的刀盘重新配置，制定可靠的换刀方案，为工程的顺利进行提供了相应支持。
本文通过对相关过程进行总结，对以后的工程提供经验。
关键词： 硬岩 刀盘配置 换刀技术1 工程概况大连地铁103标盾构隧道区间起于七十九中学站后端,经长兴街沿西南方向至西安路站前端，区间隧道长度为右线844.36m ，左线840.94m ，在中间设联络通道一处。
区间沿线原始地貌为马栏河二级阶地，现为街道。
沿线高层建筑物密集，管线、管道众多。
本区间范围内上覆第四系人工堆积层(4ml Q )、第四系上更新统冲洪积层、下伏震旦系长岭子组钙质板岩、中生代燕山辉绿岩等。
右线主要穿越的地质条件为中风化钙质板岩，天然抗压强度在50MPa 以上。
地下水按赋存条件主要为孔隙水及基岩裂隙水，局部地段基岩裂隙水与海水相互连通。
该工程选用了具备三种模式的复合式土压平衡盾构机，由中铁隧道装备有限公司生产。
2 硬岩地层刀具的配置基本原则(1）从刀盘设计开始，就要考虑采用滚刀进行破岩，切刀及边刮刀进行刮渣和装载。
滚刀和切刀高低搭配，滚刀超前切刀35-45mm 。
(2）刀具安装对称，尽量减小刀盘对主轴承产生的偏载。
(3）布置刀具的数量应该随直径的增大而增多，保证刀具的磨损尽量均匀。
(4）考虑到地质情况的复杂性，滚刀座可以安装撕裂刀。
(5）超挖刀位置选用滚刀。
(6）考虑地层对刀盘具有较大的磨损性，在刀盘辐条面板及大圆环前后端面堆焊网格状耐磨材料的同时，在刀盘外周也焊上耐磨硬质合金周边保护刀，延长刀盘的使用寿命。
3 大连地铁盾构刀具的配置大连地铁地质情况经勘测：主要为全断面中风化钙质板岩，局部穿越全断面中风化绿辉岩，局部上半断面有全、强风化钙质板岩侵入。
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。
盾构换刀施工方案
盾构换刀施工方案一、方案概述在盾构施工过程中，换刀是一项重要的施工环节。
盾构换刀施工方案旨在确保盾构机在施工过程中顺利换刀，保障施工的顺利进行。
本文将介绍盾构换刀施工方案的实施步骤、注意事项以及安全措施。
二、施工步骤1. 预备工作在进行换刀前，需对盾构机进行检查，确认设备运行状况良好，准备好所需的工具和备品，并做好施工区域的准备工作。
2. 暂停施工在换刀前，需要暂停盾构机的施工，确保施工现场安全，避免因为施工过程中的意外。
3. 卸除旧刀头将旧刀头卸除，并进行清理、检查，确认无异常情况后进行下一步操作。
4. 安装新刀头将新刀头安装到盾构机上，并进行固定，确保刀头安装牢固。
5. 检查调试安装完成后，对盾构机进行检查调试，确认设备运转正常。
6. 恢复施工完成换刀后，可以恢复盾构机的施工，继续进行隧道掘进。
三、注意事项1. 操作规范在换刀施工过程中，操作人员需按照操作规范进行操作，避免因操作不当导致意外发生。
2. 安全防护换刀过程中，需做好安全防护工作，确保操作人员的人身安全，避免发生危险情况。
3. 设备检查在换刀前后，需要对盾构机进行仔细检查，确保设备运行正常，避免因设备故障导致施工中断。
四、安全措施1. 紧急预案在换刀施工中，需要制定紧急预案，确保在意外情况下能够及时有效地处置。
2. 培训教育对操作人员进行必要的培训教育，提高其对换刀施工的认识和技能，确保操作安全。
3. 安全检查定期对换刀操作进行安全检查，发现隐患及时整改，保障施工安全。
五、总结盾构换刀施工是盾构施工中一个关键环节，合理的施工方案和严格的操作流程能够有效降低施工风险，确保施工安全和顺利进行。
操作人员需要严格按照操作规范进行操作，做好安全防护工作，保障施工的顺利完成。
以上即是盾构换刀施工方案的相关内容，希望能对相关人员在实际施工中有所帮助。
盾构刀具更换安全操作规程
盾构刀更换安全操作规程一、换刀前的材料、设备准备更换盾构刀盘上的滚刀时,需要以下辅件: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；人们需要使用安全带才能进入燃料库、绳索、套鞋等。
二、换刀程序工作人员进入土仓后，清洗上部分刀具，然后用刀盘背面的卡钳检查刀具的磨损情况。
按照下列步骤进行滚刀更换：1、将钳子夹在滚刀的周边上，拧入吊环螺栓并用链条固定，防止意外打开或坠落。
2、使用加长杆拆下滚刀楔和螺母。
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，并确保其位置正确。
4、首先通过钳子，沿被拆卸的楔子方向，横向拉动滚刀，然后向后拉至装配平台，并使用起吊装置提起滚刀。
5、清理滚刀刀座，按相反顺序安装新滚刀。
6、更换滚刀后，将固定杆的螺栓拧紧至规定扭矩。
盖形螺母和锁止螺母一样，起到锁止螺栓并保护螺纹的作用。
在刀具更换完成后，可清理土仓，关闭仓门。
人员离开后，试着转动刀盘几圈，再安排人员进入土仓复紧刀具，确认上紧后，退出土仓，关闭仓门。
三、换刀操作安全说明因为可能会出现开挖面部分倒塌的情况，所以进入土仓非常危险。
在整个时间内都必须非常仔细地观察开挖面状态。
作为紧急安全室，前室必须始终让所有人进入，不能被管路堵塞。
所有必要的起重工具应固定在预定支架上，并进行检查，保证安全操作。
四、换刀操作人员安排安排4组20人参加换刀操作，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，监测工作面的稳定性，并记录刀具更换情况，另外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辅助作业。
每组完成4把单刃滚刀（或16把齿刀或4把边刮刀或4把正面齿刀）的拆装后立即撤出人闸休息，同时另外一组开始换刀操作，完成预定作业量后撤出人闸，前一组开始作业。
如此反复进行，直至换完所有需更换的刀具，如果任何员工在更换工具期间感到不适，立即安排其撤离换刀操作区，同时备用人员顶替其工作。
施工方案地铁盾构施工中的盾构机刀盘更换技术
施工方案地铁盾构施工中的盾构机刀盘更换技术随着城市建设的不断发展，地铁建设已经成为现代化城市的重要标志之一。
在地铁建设中，盾构施工技术被广泛应用，其高效、安全和环保的特点备受认可。
而盾构机作为盾构施工的核心设备，其刀盘更换技术对于施工进程的顺利进行起到了至关重要的作用。
本文将介绍地铁盾构施工中的盾构机刀盘更换技术，以及相关的注意事项和技术要点。
一、刀盘更换的必要性盾构机的刀盘是切割地下土壤的核心部件，其品质和性能直接影响到盾构施工的效率和质量。
由于地铁的施工线路往往较长，地质情况也存在着多样性，所以在施工过程中，盾构机刀盘的更换是非常有必要的。
刀盘更换可以根据地质条件的变化和刀盘的磨损程度来进行，以确保地铁隧道的连续施工和质量控制。
二、刀盘更换的步骤1. 现场准备工作在进行盾构机刀盘更换之前，必须进行详细的现场准备工作。
首先，需要对现场进行严格的安全检查，确保施工环境安全无隐患。
其次，需要准备好更换刀盘所需的工具设备和材料，以及必要的个人防护用品。
还应制定详细的刀盘更换作业方案，明确各个操作步骤和时间节点，确保施工过程有序进行。
2. 刀盘卸载首先，需要将盾构机停止运行，并确保刀盘处于安全位置。
然后，通过使用专用的卸载工具，将原有刀盘逐一卸下。
在卸载过程中，要注意刀盘的重量和形状，以确保操作的安全性。
卸载完成后，要及时清理刀盘安装位置的杂物和残渣，为安装新的刀盘做好准备工作。
3. 刀盘安装在安装新的刀盘之前，需要对刀盘安装位置进行检查和清理，确保无任何异物和损坏。
然后，使用专用的安装工具将新的刀盘逐一安装到指定位置，并确保刀盘固定牢固。
在安装过程中，要注意刀盘的朝向和安装角度，以确保切削效果和刀盘寿命的最大化。
4. 刀盘调试和运行测试刀盘更换完成后，需要进行刀盘的调试和运行测试。
首先，要检查刀盘的转动是否顺畅，是否存在异常声音和振动。
然后，通过对地下土壤的切削试验，评估刀盘的工作性能和切削效果。
如果发现问题，应及时进行调整和修正，直到刀盘能够正常运行。
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
盾构刀盘原理及刀具布置
盾构刀盘原理及刀具布置刀盘是盾构的主要工作部件，不同地质地层应采用不同的刀盘结构形式及刀具布置，刀盘及刀具的好坏关系到盾构施工的成败，影响盾构掘进的速度和效益，本文结合本标段盾构刀盘形式及刀具布置，浅谈对盾构刀盘的认识。
1、引言盾构是一种专门用于开挖地下隧道的大型成套施工设备，它具有开挖快、优质、安全、经济、有利于环境保护和降低劳动强度的优点，在城市隧道的开挖中得到越来越广泛的应用。
刀盘是盾构机的关键部件之一，是盾构主要工作部件。
盾构在地下开挖中会遇到各种不同地层，从淤泥、粘土、砂层到软岩及硬岩等。
在开挖中刀盘受力复杂，工作环境恶劣，是需要重点检查和维修的部位。
刀盘结构关系到盾构的开挖效率、使用寿命及刀具费用。
盾构的刀盘结构形式与工程地质情况有着密切的关系，不同的地层应采用不同的刀盘结构形式，盾构刀盘设计是盾构关键技术，采用合适的刀盘类型是盾构顺利施工的关键因素。
2、盾构刀盘的主要功能开挖功能：对掌子面的地层进行开挖，开挖后的渣土顺利通过渣槽，进入土舱；稳定功能：支撑掌子面，具有稳定掌子面的功能；搅拌功能：对土舱内的渣土进行搅拌，使渣土具有一定的塑性，能通过螺旋输送机来调整控制土舱内的压力。
3、刀具工作原理对于不同地层的开挖，盾构的刀具采用不同型式：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）。
不同类型刀具的工作原理如下：3.1滚刀工作原理安装在刀盘上的盘形滚刀在盾构千斤顶的作用下紧压在岩面上，随着刀盘的旋转，盘形滚刀一方面绕刀盘中心轴公转，同时绕自身轴线自转。
盘形滚刀在刀盘的推力、扭矩作用下，在掌子面上切出一系列的同心圆。
当推力超过岩石的强度时，盘形滚刀刀尖下的岩石直接破碎，刀尖贯入岩石，掌子面上岩石被盘形滚刀挤压碎裂而形成多道同心圆沟槽。
随着沟槽深度的增加，岩体表面裂纹加深扩大，当刀具压力超过岩石的剪切和拉伸强度时，相邻同心圆沟槽间的岩石成片崩落，完成盘形滚刀的破岩过程，如图1。
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盾构穿越硬岩的刀盘配置与换刀技术
龚彬
（中铁五局城通分公司）
摘 要： 大连地铁103标七十九中站~西安路站盾构区间右线以中风化钙质板岩为主，岩石强度在50Mpa 左右，属于中硬质岩层，局部为辉绿岩，强度在90Mpa 以上，对刀盘刀具提出了很高的要求。
结合施工场地的实际情况，通过盾构机的刀盘重新配置，制定可靠的换刀方案，为工程的顺利进行提供了相应支持。
本文通过对相关过程进行总结，对以后的工程提供经验。
关键词： 硬岩 刀盘配置 换刀技术
1 工程概况
大连地铁103标盾构隧道区间起于七十九中学站后端,经长兴街沿西南方向至西安路站前端，区间隧道长度为右线844.36m ，左线840.94m ，在中间设联络通道一处。
区间沿线原始地貌为马栏河二级阶地，现为街道。
沿线高层建筑物密集，管线、管道众多。
本区间范围
内上覆第四系人工堆积层(4ml Q )、第四系上更新统冲洪积层、下伏震旦系长岭子组钙质板岩、
中生代燕山辉绿岩等。
右线主要穿越的地质条件为中风化钙质板岩，天然抗压强度在50MPa 以上。
地下水按赋存条件主要为孔隙水及基岩裂隙水，局部地段基岩裂隙水与海水相互连通。
该工程选用了具备三种模式的复合式土压平衡盾构机，由中铁隧道装备有限公司生产。
2 硬岩地层刀具的配置基本原则
(1）从刀盘设计开始，就要考虑采用滚刀进行破岩，切刀及边刮刀进行刮渣和装载。
滚刀和切刀高低搭配，滚刀超前切刀35-45mm 。
(2）刀具安装对称，尽量减小刀盘对主轴承产生的偏载。
(3）布置刀具的数量应该随直径的增大而增多，保证刀具的磨损尽量均匀。
(4）考虑到地质情况的复杂性，滚刀座可以安装撕裂刀。
(5）超挖刀位置选用滚刀。
(6）考虑地层对刀盘具有较大的磨损性，在刀盘辐条面板及大圆环前后端面堆焊网格状耐磨材料的同时，在刀盘外周也焊上耐磨硬质合金周边保护刀，延长刀盘的使用寿命。
3 大连地铁盾构刀具的配置
大连地铁地质情况经勘测：主要为全断面中风化钙质板岩，局部穿越全断面中风化绿辉
岩，局部上半断面有全、强风化钙质板岩侵入。
隧道顶板上部分别覆盖全、强、中风化钙质板岩及卵石层。
穿越的中风化岩大部分岩体较完整，局部较破碎。
全断面的全、强风化岩（破碎）地层，由于全、强风化岩侵入而形成的上软下硬地层，以及破碎地层会增加刀具异常损坏的几率，经常形成大直径石块，这种石块对刀具会造成很大的冲击，由于石块的冲击作用，软岩刀具很容易因为冲击而产生崩刃。
同时这种石渣也会对刀具耐磨性提出很高的要求。
当然由于硬质合金的耐磨性很好，可以抵抗这种强磨损地质，但它会造成刀具基体的造成严重磨损，造成刀具提前失效。
全断面中风化绿辉岩造成盾构刀具的强力磨损，尤其是中风化绿辉岩中伴随着强风化钙质板岩，这种严重不对称的地质状况将集中强力磨损和强大冲击于一身，是施工中最担心的地质，很容易造成刀具寿命的缩短。
基于以上情况，大连地铁刀具配置计划如下：
（１）滚刀采用的轴承为TIMKEN公司生产的重型轴承，浮动密封采用原装意大利GNL 品牌。
（２）滚刀装配时启动扭矩调整为28-35Nm。
（３）刀盘配置单刃滚刀34把,含一把扩挖刀,双刃滚刀4把,正面刮刀46把,边刮刀12把.滚刀高165mm,刮刀高120mm,最大刀间距90mm.
（4）根据地质状况中地下水略带承压性，水量中等的特性，同时地层破碎情况，采用带压滚刀，增加滚刀寿命。
（5）切刀及边刮刀采用大合金、大倒角结构，合金间全部覆盖耐磨堆焊，防止钢体发生磨损而导致硬质合金脱落。
硬质合金应使用国内知名企业生产的硬质合金，在保证耐磨性能的同时，保证刀具的抗冲击性。
（6）切刀及边刮刀钢体采用国内知名钢厂生产的42CrMo钢材，采用锻造和先进的热处理工艺，保证集耐磨性和冲击韧性于一身。
4 大连地铁刀具的磨损情况分析
（１）大连地铁隧道穿越中风化钙质板岩、中风化辉绿岩、局部上半断面有全、强风化钙质板岩侵入，岩层的天然抗压强度为起伏波动巨大。
（２）正常掘进的情况下，穿越全断面中风化绿辉岩，对滚刀刀圈磨损严重，切刀和边刮刀磨损情况适中。
（３）考虑到穿越中风化绿辉岩，局部上半断面有全、强风化钙质板岩侵入的上软下硬地层，再加上全、强风化岩（破碎）地层，刀具异常损坏的几率大大加大。
经常形成大直径石块，这种石块对刀具会造成很大的冲击，由于石块的冲击作用，切刀、边刮刀很容易因为冲击而产生崩刃；滚刀刀圈也可能由于受到冲击力发生刀圈崩裂。
（４）地质状况中地下水略带承压性，水量中等或强。
滚刀在类似地层掘进，容易发生密封失效，泥沙进入滚刀进而发生滚刀轴承失效，滚刀发生转不动、偏磨的现象。
5 常用换刀技术简介
准备手电筒高压水枪和量具,刀盘转动时进行冲洗检查,更换扩挖刀时一定用电锤将周边岩石凿除,防止刀具崩刃.一般情况下扩挖刀磨损达到10mm时更换,正面滚刀和中心滚刀磨损量达到20mm左右更换,周边滚刀达到15mm时更换,刮刀作为辅助刀具在更换滚刀时将明显损坏的一并更换。
6 大连地铁换刀技术及应用情况
换刀原则,每十环进仓检查刀具磨损情况,因为大连有小半径区间,使用扩挖刀时为了保证切削半径,磨损至8 mm时更换，更换下的超挖刀可作为正面滚刀使用，周边滚刀在磨损到１０mm左右更换，更换下来以后也可作为正面滚刀使用，正面滚刀和中心滚刀在磨损到１５mm时进行更换，保障刀具的修复价值．换刀前根据磨损情况分析，结合地勘报告选择合适的换刀点，避免在地质不稳定的地段换刀．过重要建筑物前必须检查刀具，保证一次通过重要路段．换刀前通过土压力显示和打开球阀确认水土位置，确认在半仓以下后缓慢打开仓门，先由技术人员戴防毒面罩和气体检测仪进入土仓确认无有毒气体和掌子面情况稳定后方可进入实施换刀。
大连地铁103标盾构掘进30米,钻芯取样检测,岩石抗压强度为50MPA,滚刀刀圈磨损量小于2.5mm,刮刀部分有崩刃现象.掘进时对刀具冲击较大,部分滚刀螺栓出现脱落现象.掘进至48环,正面滚刀磨损5-7.5mm,周边滚刀磨损10mm左右，考虑到保证开挖直径，对32至41号滚刀进行更换。
7 存在的问题及下一步主要事项
7.1 地勘报告与实际地质的差异
主要措施：工程技术人员２４小时跟班作业，与盾构司机一起及时发现地层突变的问题。
7.2 地勘报告与实际岩石抗压强度不符
主要措施：地勘报告岩石抗压强度30MPa以下，实际钻芯取样为50MPa，一方面从刀具上按照实际抗压强度设计，另一方面积极联系业主和相关部门争取变更设计。
7.3 长距离软硬不均地层中掘进
主要措施:按照较软地质选择滚刀启动扭矩,避免发生偏磨;控制贯入度,避免对刀具冲击过大造成异常损坏。
8 大连地铁相邻标段盾构推进情况
8．1地质情况分析
该标段主要为中风化钙质板岩，中间夹杂部分辉绿岩，辉绿岩局部抗压强度达到160MPa，地层裂隙水很丰富。
8.2 刀盘配置
盾构机型：大连重工海瑞克6250
刀具配置：配置单刃滚刀27把，仿形刀1把，双刃滚刀4把，正面刮刀40把，边
刮刀8把。
滚刀高度175mm,刮刀高度140mm，最大刀间距为107mm。
8.3刀具磨损情况
（1）刮刀失效
图17 刮刀严重磨损以及脱落
（2）滚刀失效
图19 滚刀严重磨损
（3）滚刀刀箱损坏
图21 刀箱变形
图22 刀座损坏
8.4 原因分析
(1)设计原因:刀具配置不合理,刀具数量布置较少,刀间距太大.
(2)过分依赖地勘报告,对辉绿岩的抗压强度和对刀的损害程度估计不足,没有及时进行检查处理.
(3)更换刀具后没有及时清理残留在土仓内的掉落的刮刀,对刀具造成严重损伤.
(4)刮刀作为辅助刀具,在滚刀没有及时更换的情况下全部失效.
(5)更换滚刀后,在刮刀没有更换的情况下继续推进,使得滚刀磨损严重.
(6)刀箱变形导致滚刀高度变化,造成异常损坏.
(7)刀箱材质不符合要求,导致在刀具磨损的情况下发生变形.
(8)麻木追求进度,没有及时对刀盘刀具进行检查,在出渣粒径出现异常时没有敏感发现问题。
8.5 与韶山二号对比分析
9结束语
在大连地铁103标中，盾构机须在长距离硬岩中掘进，对于刀盘刀具的配置提出了相当高的要求。
通过对工程状况的深入研究，结合相关施工经验，设计合理地刀盘配置、采用有效地换刀方案，保证了工程的顺利进行。
通过本文加以总结，为以后施工提供了相关经验。