盾构机刀盘修复及改进技术研究
盾构机刀盘磨损的修复工艺探讨
盾构机刀盘磨损的修复工艺探讨摘要：在我国经济建设飞速发展的现阶段，基建工程在数量与规模方面均有所增长，所以不可避免的会用到机械化盾构机来开展相关建设活动。
在机械化盾构机当中，刀盘作为掘削机构在其中有着重要作用，例如，开挖地层、保持开挖面的稳定等，同时也因此需要承载较大的载荷与力矩，所以也因此容易出现磨损情况，导致工程建设的施工效率受到影响。
所以，本文重点分析盾构机刀盘磨损的修复工艺。
关键词：盾构机；刀盘；磨损；修复工艺引言：在隧道施工期间，需要使用盾构机来完成土体的开挖以及渣土的排运等工作，确保隧道施工可以快速的完成。
现阶段，随着现代科学技术的不断进步，机械化盾构机在相关隧道工程中得到了广泛的应用，并且应用效果十分显著。
在机械化盾构机工作期间，当中的刀盘由于长期要在较为恶劣的环境下工作，所以会因此导致刀盘出现不同程度的磨损，对工程的开展造成影响，所以要求施工单位可以尽快的完成磨损刀盘的修复，确保工程可以顺利开展。
一、工程实例在某工程中，盾构机的刀具与刀盘在施工过程中出现严重的磨损，具体为：对于刀盘来讲，在其中心区域以及辐条均出现显著的磨损，同时，刀箱与四把双联中心滚到均出现了掉落，还有8把正面滚刀以及6把切刀也同样出现了程度不等的磨损。
所以为了保证工程可以的开展，需要对竖井中的刀盘予以及时修复。
二、刀盘修复工艺胃由于刀盘磨损较为严重，修复工作量较大，且刀盘修复后仍需穿过长30m的上软下硬地层掘进施工，对刀盘修复质量要求较高，因此在刀盘修复前应认真熟悉图纸和施工现场，根据施工方案做好施工准备，并制定刀盘修复方案。
刀盘修复过程如下所述。
1、准备修复材料刀盘材料的材质为Q345B，所以为了确保刀盘在修复之后可以继续稳定使用，所以在修复过程中所选择的材质与之前保持一致。
此外，测量刀盘主梁厚度为80mm，所以需要根据测量后的规格尺寸来现场实施切割，刀座与刀箱均为原厂提供。
2、磨损区域的处理滚刀刀箱、加强筋板以及中心刀盘等磨损区域均要刨除干净，随后用打磨或者火焰切割等方式进一步修整磨损后的刀梁，并要将刀梁焊接表面的金属光泽打磨出来。
复杂地层盾构机刀盘刀具优化设计研究
复杂地层盾构机刀盘刀具优化设计研究摘要：在盾构法隧道穿越江河过程中，刀盘刀具是保证盾构施工的重要部件，在盾构施工时，选用何种刀具配备通常取决于盾构机掘进的地层条件。
本论文以西气东输二线北江盾构穿越工程为例，介绍了盾构机刀具的种类和切削原理，并针对广东地区特殊地质情况，优化设计泥岩等复杂地层盾构机刀盘刀具的配置。
关键词：北江盾构；刀具种类；切削原理；优化设计Abstract: In the process of shield tunnel across the river, cutter head is the guarantee of the importantcomponents of shield construction . Choose tools type In shield tunnel usually depends on shieldconstruction machine tunneling formation conditions. This paper introduces the type of shield constructionmachine tools and cutting principle on the basis of the west-east second line of shield beijiang river projectand according to situation of guangdong area complex stratum, it optimize Cutter head configuration whenshield tunnelling in shale and sandy1 盾构机刀具种类刀具是是盾构机重要的部件，在盾构施工时选取何种刀具通常取决于盾构机掘进的地层条件。
为了适应从软土到硬岩不同地层的切削，开发了不同种类的切削刀具。
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。
盾构机主驱动和刀盘管路优化技术
盾构机主驱动和刀盘管路优化技术盾构机的主驱动技术是影响整个盾构机性能的关键因素。
主驱动技术的优化可以提高盾构机的推进速度、提高施工效率，并有效控制盾构机的运行成本。
1. 电动机系统的优化在盾构机的主驱动系统中，电动机是最核心的部件。
通过优化电动机系统，可以降低能耗、提高输出功率、增强稳定性和可靠性。
目前，随着电机技术的不断发展，高效、低噪音、低能耗的电机已成为主流选择。
采用变频调速技术可以使盾构机在不同地质条件下有更好的适应性，提高推进效率。
盾构机的推进主要依靠液压系统，因此液压系统的优化对于盾构机的推进性能至关重要。
在液压系统的设计中，需要考虑流量、压力、温度等因素，选用高效、稳定的液压元件，优化管路布局和配比，以确保盾构机的稳定推进。
盾构机的控制系统是其“大脑”，对于整个机器的操作和安全至关重要。
通过优化控制系统，可以实现盾构机的智能化、自动化和远程控制。
控制系统的优化还可以降低操作难度、提高施工精度和可靠性。
二、刀盘管路优化技术刀盘是盾构机推进的关键设备，其管路系统的优化对于盾构机推进效率和质量都有着重要的影响。
1. 优化刀盘结构刀盘结构直接影响刀盘的切削性能和耐磨性。
通过优化刀盘结构，可以提高切削效率、延长刀具使用寿命。
目前，一些先进的刀盘结构设计采用了多层次、多角度的刀片布置，以增加刀片的受力面积和切削角度，提高切削效率和稳定性。
2. 输送系统优化刀盘的切削作业离不开输送系统的支持。
输送系统的优化影响着切削碴的处理和盾构机的推进速度。
通过优化输送系统的设计和布局，可以降低碴料的粘结和回填，提高碴料输送的效率和稳定性。
在盾构机施工中，泥浆系统是用来控制地层稳定和润滑切削的重要系统。
泥浆系统的优化可以改善地层稳定性，减少切削阻力，减少刀盘磨损，提高切削效率。
优化的泥浆系统还可以降低泥浆消耗，减小对环境的影响。
盾构机主驱动和刀盘管路优化技术的发展对盾构机的施工效率、安全性和环保性都有着重要的影响。
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）。
盾构机主轴承的轴承故障与修复技术
盾构机主轴承的轴承故障与修复技术盾构机主轴承是盾构机中重要的部件之一，起着支撑和转动刀盘的关键作用。
然而，由于长时间高负荷运转，主轴承可能会发生故障，影响盾构机的正常工作。
本文将探讨盾构机主轴承的常见故障原因以及相应的修复技术。
首先，了解主轴承的构造及工作原理对于故障的分析和修复非常重要。
主轴承通常由内圈、外圈、滚动体以及保持架等组成。
主轴承承受来自刀盘的扭矩和轴向力，并在高速运转的同时保持较小的振动。
然而，由于工作环境的恶劣条件和长时间的运转，主轴承可能会出现以下故障。
一、疲劳断裂疲劳断裂是主轴承常见的故障形式之一。
长时间高速运转会导致主轴承内圈和外圈的疲劳裂纹逐渐扩展，最终导致轴承的断裂。
造成疲劳断裂的原因主要有以下几点：1.负荷过大：盾构机工作时所受的负荷过大会导致主轴承在运转过程中产生较大的应力，从而加速轴承的疲劳断裂。
2.润滑不良：不良的润滑导致主轴承表面的润滑膜被破坏，使得轴承表面出现划痕，进而加速疲劳断裂的发生。
修复技术：针对主轴承的疲劳断裂问题，一般采取以下修复技术：1.更换轴承：当主轴承发生疲劳断裂时，常规的修复方法是将断裂的轴承更换为新的轴承。
更换轴承时，需要注意选择合适的轴承型号和品牌，确保其质量可靠。
2.强化润滑系统：改善润滑条件可以有效减少疲劳断裂的发生。
通过增加润滑剂的供给，维持良好的润滑膜，减少轴承表面的磨损，从而延长轴承的使用寿命。
二、磨损除了疲劳断裂外，主轴承还容易发生磨损。
磨损可能是由于长时间工作导致轴承表面的润滑膜破坏，也可能是因为入侵物质（如尘土、水分等）导致轴承表面磨损。
造成磨损的原因主要有以下几点：1.润滑不良：不良的润滑条件会导致轴承表面的润滑膜被破坏，使得轴承表面出现磨损，甚至裸露金属表面。
2.入侵物质：盾构机作业环境中存在大量的尘土、水分等入侵物质，这些物质进入轴承内部后会与润滑剂发生化学反应，导致轴承表面磨损。
修复技术：针对主轴承的磨损问题，常见的修复技术如下：1.轴承研磨：对于表面轻微磨损的主轴承，可以采用轴承研磨技术进行修复。
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。
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盾构机刀盘修复及改进技术研究
作者：桂轶雄， 姚文花
作者单位：北京城建地铁地基市政工程有限公司
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