浅谈盾构刀盘刀具磨损

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摘要：盾构机的刀盘根据地质条件的不同一般分软土和硬岩两种刀盘布置形式,软土区刀盘的布置形式是以齿刀为主辅以边缘滚刀和刮刀，硬岩刀盘的布置形式是以滚刀为主辅以刮刀。刀具、刀盘是盾构机的一个非常重要的组成部分，对刀具地合理选择、使用、维护和更换，直接决定盾构掘进工程的质量、进度和工程成本。所以对盾构机刀盘、刀具磨损情况地分析尤为必要。

关键词：盾构机；刀盘；刀具；磨损；措施；

中图分类号:U455.43文献标识码：A

引言

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”。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，若盾构区间较长，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号线大剧院站～东门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刀具的机构特点

工程始发掘进的800m 开挖面上方为软土地层, 之后逐渐进入上软下硬地层，最后进入全断面岩石地层。为满足工程地质条件的要求,刀盘结构由8 块辐条和相应的幅板所组成, 分块数量3 块。刀盘结构和驱动装置之间的连接通过8 个梁来连接, 这8 个梁位于刀盘面板横梁和用螺栓连接于驱动部分的重型环圈之间。横梁将刀盘面板部分连接至辐条。刀盘将采用合格的S355J2G3 /Q345B/ 16MnR 材料制作。刀盘正面同时安装有双层刮刀和滚刀。在始发初期软土地层施工时, 刀盘上安装的双层刮刀参与掘进工作; 当掘进至岩石地段时, 滚刀继续掘进, 滚刀高出第一层刮刀30 mm,以便适应岩石地层。刀盘的中心部分由中心刀做成半个小锥体, 有较大的开口, 便于泥渣进入开挖室内。所有的刀具以及滚刀都能从刀盘后部进行拆卸和更换。提供有起吊机具便于换刀的操作。刀盘上还安装有仿形刀和泥浆喷嘴等装备, 以及所有必需的管道和刀具磨损检测装置的管路。

在刀盘每条不同半径的切削轨迹上安装2~ 16把双层特殊刮刀, 每个轨迹间距离100~ 120 mm,刮刀宽度为120 mm, 因此刮刀能够切削到整个开挖面。在刀盘切削轨迹上最多有32 把刮刀在切削地层, 其中正反转2 个转动方向上各有16 把, 大大延长了刀具的使用寿命。刮刀的刀齿为双层碳钨合金刀齿, 硬度高、耐磨性强。 

2 刀盘刀具的磨损情况及原因分析

2.1刀盘刀具的磨损情况

1) 由于地质发生了变化, 从软岩地层进入上软下硬地层, 可能出现孤石或有局部硬岩侵入隧道洞身范围, 造成盾构在掘进时扭矩发生变化;

2) 滚刀、刮刀出现磨损、脱落、崩裂等, 特别是刀盘外周的刀具磨损( 损坏) 严重, 刀具无法破岩, 造成掘进速度低;

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。

4）大碴土出口利于碴土流动

刀盘开口率为28‰，开口较大，保证切削下的碴土能顺利的进入土仓，不在刀盘正面滞留过久造成刀盘/刀具的过多磨损。

2.2刀具磨损主要形式

2.2.1滚刀磨损

1) 正常磨损。刀具的破岩效率与滚刀的刃口宽度有关, 随着刀圈磨损量的增加, 刃口的宽度增加到一定范围时会影响掘进速度, 甚至不能再掘进。滚刀的正常磨损是指刀圈刃口宽度超过规定值的均匀磨损, 是刀具失效的主要形式,

4 结束语：

总之，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、保证泡沫剂的正确使用、适时的开仓检查刀具和汲取以往的经验教训，就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。

参考文献

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