盾构机刀盘、刀具磨损分析浅谈
浅谈盾构刀具使用及维修管理

浅谈盾构刀具使用及维修管理
盾构刀具是盾构机的重要配件,用于开挖地下隧道时切削地层。
正确的使用和维修管
理能够延长刀具的使用寿命,提高工作效率。
盾构刀具的使用需要注意以下几点。
要选择合适的刀具种类。
不同地层的切削需要选
择不同的盾构刀具,如硬岩需要使用锚具盘刀具,软土需要使用横切盘刀具。
要合理安排
刀具的使用寿命。
刀具的切换需要根据使用时间和磨损程度来确定,避免使用过久的磨损
刀具。
要注意保持刀具的刃口锋利,及时清理切削面上的泥浆和碎屑,减少刀具阻力。
要
注意切削速度的控制,过快的切削速度可能会导致刀具断裂。
盾构刀具的维修管理也是非常重要的。
要定期对刀具进行检查和维修。
定期检查刀具
的磨损程度,及时更换严重磨损的刀具,确保刀具的正常工作。
要对刀具进行清洗和润滑。
清洗刀具可以去除切削面上的泥浆和碎屑,润滑刀具可以减少摩擦阻力,延长刀具的使用
寿命。
要注意正确的存放和保养刀具。
刀具应该存放在干燥通风的地方,避免受潮和生
锈。
盾构刀具的使用和维修管理是非常重要的。
正确的使用和维修管理可以提高刀具的使
用寿命,减少故障和事故的发生,保证工程的顺利进行。
工作人员在使用盾构刀具时需要
严格按照操作规程,定期进行刀具的检查和维修,确保刀具的正常运转。
盾构刀盘严重磨损原因探析及总结戴长康

盾构刀盘严重磨损原因探析及总结戴长康发布时间:2023-04-20T04:58:20.299Z 来源:《工程建设标准化》2023年4期作者:戴长康[导读] 本文针对佛山二号线南湖区间右线盾构机刀盘磨损进行原因分析,分析各种因素对刀盘损坏产生的影响程度,并对掘进参数进行系统分析,为类似工程施工提供参考依据。
广州轨道交通建设监理有限公司广东广州 528051摘要:本文针对佛山二号线南湖区间右线盾构机刀盘磨损进行原因分析,分析各种因素对刀盘损坏产生的影响程度,并对掘进参数进行系统分析,为类似工程施工提供参考依据。
关键词:泥水盾构;刀具;刀盘磨损1、工程简介及盾构机施工情况佛山地铁二号南庄站~湖涌站长2270.645m,管片总数为1515环。
右线于2017年6月23日在湖涌站始发,于2019年3月19日在南庄站完成盾构接收工作,历时1年8月26天。
盾构机掘进至1501环时抵达到达端混凝土素墙,刀盘扭矩较大,时常出现刀盘扭矩报警,盾构机无明显进尺。
2019年2月18日,项目部采用抽芯的方式对素混凝土墙进行预处理(主要利用钻孔抽芯设备将地连墙混凝土取出),取芯完成后,盾构机掘进速度明显提升,顺利进入端头加固体,进行接收前准备工作。
2、原因分析2.1 刀盘自身结构因素2.1.1刀盘结构形式及材质组成南~湖区间右线96#盾构机刀盘结构形式为辐条面板式,刀盘直径6980mm,开口率31%。
刀盘采用Q345B钢材整体焊接加工而成,同时在刀盘面板和周边焊接碳化铬超硬耐磨板和耐磨网。
刀盘支承形式为中间支承,刀盘背部设置4根主动搅拌棒,可对渣土进行搅拌,增强渣土的流动性。
本盾构机刀盘为新出场第一次使用刀盘,其面板及辐条为整体钢板焊接加工而成,无分段焊接、搭接等情况,刀盘所用钢材质量合格,各焊接焊缝质量检测合格,刀盘整体质量满足出场及使用要求。
2.1.2刀具破岩能力及在本区间的适应性(一)刀具破岩能力南湖区间右线96#盾构机刀盘主要破岩刀具为撕裂刀(先行刀),其破岩机理为撕裂刀先行切削、疏松土体,将土体切割分块,为切削刀创造良好的切削条件,大大降低了切削刀具的冲击荷载和切削力矩,提高刀具切削效率。
盾构刀具磨损调研

盾构切削刀具磨损现状调研分析及北京地铁砂卵石地层磨损现状§1、前言近些年来,在盾构施工中为了稳定开挖面与减少后续沉降,泥水加压式、土压式等施工方法用得越来越多。
砾层中的施工不断增加,且受到竖井数量的限制掘进距离也有所增长,所以盾构机的耐久性问题变得越来越突出。
成为耐久性问题的主要是切削刀具的损耗及面板、外圈侧面的磨损。
虽然,由于损耗严重不能继续使用时,只要将其修复成原来的状态就可以是使用,但由于使用密闭型盾构机施工时,大多需要对开挖面进行地基改善及部分加气压等补助工法,因此,修复工作无论在经济上还是工期上,都会造成浪费,而且在安全方面也是很危险的。
这样的损耗如果任其发展,就会发展为盾构机外圈部分及外圈密封层的损耗,可能会造成重大事故。
本文根据多个国外损耗事例分析了损耗的主要原因与措施的技术动向。
并对北京地铁砂卵石地层磨损现状进行了简单的介绍。
§2、切削刀具2.1切削理论2.1.1切削形式土被盾构刀具切削后的形状主要受切削基岩土质、切削条件等的影响。
切削土的形状分为以下4种。
①流水型切削②裂断型切削③剪切型切削④剥落型切削①流水型切削流水型切削指的是切削围岩为粘土或者包含着粘性土成分(粉砂、粘土)的时候,切削土沿着刀尖的前倾面被连续剪切成流水形状的情形。
②裂断型切削实在土的粘性小,含水量低的情况下产生的现象。
刀尖受到土的压力,土体受到压缩后在刀尖处产生裂缝,接着引起剪切,切削土就会分离。
此时,刀尖处产生波动,明显的时候甚至引起振动。
因为振动能减轻盾构框架与土的摩擦,大的切削抵抗或许能成为引起旋转的主要因素。
③剪切型切削切削角度大或者土体坚硬且脆弱的情况下产生的现象。
这种现象时裂断型切削预流水型切削的过渡状态。
随着刀尖的推进土会产生压缩变形,达到一定程度的时候,就会从刀尖处开始沿着某一面发生剪切。
④剥落型切削土体中混有砾石或砂砾层的时候,刀尖剥落砾粒使土与砾的粘结消失的现象。
这个现象就像用夹子把土中的砾粒抠出来一样。
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。
盾构机刀具磨损的分析

3.1 刀盘布局 盾构机刀盘分为三个区域:中心区、正面区和边缘区。
正面区刮刀 边缘刮刀
双刃齿刀
双刃滚刀
单刃齿刀 超挖刀
3.1.1 中心区 该区是刀盘布局的关键,既要考虑对砂土、粘土和较为 破碎岩层的开挖和出土的适应性,又要兼顾到整个区间围岩 的强度,因此该区采用齿刀和滚刀可以互换的方案,刀座设 计成既可以安装齿刀,又可以安装滚刀,而且设计成背装式 ,即可以在刀盘后面对刀具进行更换。 该区布置有6把双刃滚刀(或6把双刃齿刀),硬岩用滚 刀,软土用齿刀。6把双刃滚刀的刀间距为180mm.。 3.1.2 正面区 该区采用刮刀与双刃滚刀(或单刃齿刀)组合的布局 方式,共设64把刮刀和8把双刃滚刀(或单刃齿刀),刮刀 在刀盘的四个方向分两列布置,其宽度使得每把刀的切割轨 迹有所重叠,可使开挖土体清除干净。滚刀安装高度超刮刀 高度35mm,双刃滚刀和单刃齿刀可以互换,硬岩用滚刀, 软土用齿刀。
6.2 根据不同的地层选择不同的刀具 根据地质资料和对出土情况的判断来确定刀具的更换, 特别是两种地层的交界处。从<7>岩石强风化带向<8>岩 石中风化带<9>岩石微风化带地层转换,如不能及时将齿刀 更换为滚刀,就会很快加剧齿刀地磨损;从硬岩地层向软土 地层转换,如不及时将滚刀换回齿刀,也有可能出现滚刀偏 磨的现象。 6.3 定期对刀具进行检查 在硬岩区<8><9>地层中,如果出现推力过大推进速度 小扭矩也偏小,盾构机姿态纠正很难的现象时,就要考虑刀 具是否磨损严重,安排开舱检查刀具。 如果连续出现刀盘或螺旋输送机被卡住、驱动电机熄火 的现象时,应立即停机进边缘滚刀(正面滚刀) 8.1 边缘滚刀(正面滚刀)的维护和修复 根据更换的边缘滚刀(正面滚刀)的磨损情况和使用记 录,来确定滚刀的维护和修复方案。如果刀圈磨损量没有超 过25mm,可先检查滚刀密封油是否足够,如密封油不够就 应添加;用锯条将滚刀端盖和轴承缝之间的碎石泥土清理干 净并检查油封及油封座是否完好,如有损坏应换新或修复。 如刀圈磨损量超过25mm,就应割掉刀圈,重新换上新 刀圈;同时也要检查密封油、油封和油封座,并根据检查情 况进行维护。 8.2 中心区滚刀的维护和修复 中心区滚刀修复的方法和边缘滚刀基本相同,由于其 结构和边缘区滚刀结构不同,其工艺程序比较复杂。
(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。
盾构机刀具磨损与局部问题分析研究

盾构机刀具磨损与局部问题分析研究摘要:减小盾构掘进刀具磨损,是保证盾构机能够长距离掘进的重要措施。
在施工中经常出现的盾构刀具磨损严重、破损、脱落等,导致工程事故的发生,给整个工程的工期、造价带来严重影响,甚至威胁人的生命。
本文从分析盾构刀具磨损的相关因素和减小磨损、延长命两方面入手,对盾构刀具的磨损、布局进行了研究。
关键词:盾构机;刀具;隧道前言城市化越来越快,大量人口涌入城市,这就造成了城市越来越拥挤,不仅是住房变得拥挤,连交通也变的很拥挤,这样也带来了很多的麻烦,不仅影响人们的正常行走,还会影响经济的发展,影响工作的正常,像北京、上海这样的大城市经常出现堵车问题,为了解决交通拥挤的难题,人们开始打算从地下进行交通。
于是,地铁开始在大城市中建立了,地铁的建立和开通使得交通变得非常的方面,要建立地铁首要的任务是进行隧道的开挖,开挖隧道仅靠人力基本上是不可能完成的,这时我们就想到用机械设备进行隧道的开挖,于是,用来开挖隧道的盾构机就设计和制造出来了。
现在,国内有很多高校和科研单位都在进行这方面的研究,中铁工程装备集团在盾构机研发和生产方面取得了丰硕的成果。
为了更好的设计和制造我国自己的盾构机,就要了解盾构机刀具的磨损原因和机理,并且要提出解决的方法,这样才能设计和制造出质量和性能更好的盾构机。
1.刀具的磨损类型1.1.刀圈偏磨由于刀具本身具有很大的启动转矩,这时要是遇到比较软的地质层的时候,很容易造成只有刀盘在转,而刀具没有在转,这样就不能是刀具产生作用,同时也会造成刀圈因受力不均而造成的磨损。
要是没有主要到这一点,也可能造成刀具的磨损,还会将所有的力都集中到其他的刀具上,从而造成所有的刀具都发生破坏,还会造成与整个切削有关的机械部件的损坏。
除了以上的情况外,由于操作人员的操作不当,以及盾构机的一些使用参数的不当选取,也可能造成刀圈的损坏,这样就会容易发生比较严重的事故和造成财产的损失。
1.2.刀圈断裂和崩角当盾构机在切削比较容易切削的地质层时,刀盘的转矩也不是很高的,但是这时突然进入比较硬的地质层时,阻力突然变大,现有的转矩不能进行该切削,这就会对刀盘造成一定的冲击,就可能使刀圈发生损坏,这样就会容易发生比较严重的事故和造成财产的损失。
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。
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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。
2地质概况
区间场地原始地貌为滨海相潮间带(滩涂),后经软基处理由填海而成。
由钻探揭示,覆土表层为人工填筑的素填土(填石、填砂),其下为第四系全新统海积淤泥、砾砂(含淤泥)、冲洪积粘土、砾砂,第四系上更新统冲洪积淤泥质
粘土、粘土、砾砂,中更新统残积砾(砂)质粘土,下伏基岩为燕山期粗粒花岗岩。
根据花岗岩的特性及深圳地区地层的特点,在其残积土层中存在球状风化体,球状风化体的体积相对较小,在事前的地质钻探过程中难以精确地全部勘察清楚,在实际盾构施工过程中,碰到了的非常坚硬的球状风化体。
本标段盾构隧道洞身穿越的地层分布统计见表1,隧道洞身各地层比例见图1。
由上面图表可知,本标段隧道穿越的地层主要以⑧2、⑧3砂质粘性土地层为主,区间隧道穿越复合地层,对刀盘、刀具配置要求较高,必须能够适应地质软硬不均的需要。
3刀具配置
3.1刀具配置
刀盘设计采用了双刃滚刀刀盘设计,刮刀安装在碴土通道的一侧。
该盾构机刀盘上刀具配置如下:(1)64把软土刀具(刮刀);(2)16把边缘铲刀;(3)6把中心齿刀(中心区域);(4)4把双刃滚刀;(5)10把正面齿刀;(6)1把超挖刀(超挖行程50mm)。
刀盘上使用中心双刃滚刀和正面双刃滚刀以满足中等强度岩石地层的掘进要求。
另可根据施工地层的变化适时进行刀具更换,在
软土地层掘进时,将滚刀更换成齿刀,刀盘布置如下图2。
图2刀盘刀具配置图
3.2盾构机开仓换刀后刀具配置
经过半个区间的掘进(约610米),到联络通道位置开仓检查刀具时发现:10把正面齿刀和内16把边缘刮刀刀头部分已基本磨完,磨损情况详见图3、图4;6把中心羊角刀尚无较大的磨损;1、3、5、7#辐臂上靠外的三把小刮刀(12#、14#、16#和11#、13#、15#,共计24把)磨损均较严重,磨损情况详见图5。
经过几天的开仓换刀,承包商将中心6把羊角刀更换为中心贝壳刀;10把正面齿刀均更换为双刃滚刀;此外还更换5把内边缘刮刀和9把小刮刀。
图3正面齿刀磨
损图4内边缘刮刀磨损图5小刮刀磨损4刀盘刀具的磨损情况及原因分析
盾构机经过开仓换刀后继续掘进剩余的半个区间(约600米),出洞后刀盘本身并无多大磨损量,各类刀具基本上完好。
刀具磨损量并不是太大,原因如下:(1)刀盘/刀具有专门耐磨保护(刀盘面上焊有hardox板,外圈上有耐磨格条),出洞后只是耐磨格条磨损了部分,真正起到图6刀盘耐磨保护保护刀盘的作用,耐磨格条如图6所示。
(2)该盾构机刀盘是承包商专门为本段区间地层设计制造的,适用于该区间地层,复合式刀盘,软土刀具可与17寸双刃滚刀互换。
联络通道处将10把正面齿刀(软土刀具)全部更换为合金粒双刃滚刀使得刀盘在后半段区间的掘进过程中得到了很好的保护,出洞后只是刀具磨损几个毫米,刀盘本身并未发现有磨损。
(3)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。
(4)泡沫的使用
刀盘切削土体时注入泡沫用于碴土改良以降低刀盘及刀具的磨损,经泡沫调节后的土壤有以下特点和好处:①使支持压力传递到隧道开挖面;②流动性好;
③渗水性能低;④良好的弹性;⑤降低对盾构机刀盘的附着性;⑥减少对刀盘和刀具的磨损;⑦减少驱动功率。
刀盘面上设置有8个泡沫喷射口,位置详见图7:1#喷射口——ARM1上,半径2540mm处;
2#喷射口——ARM8上,半径1630mm
处;
3#喷射口——ARM2上,半径1440mm处;
4#喷射口——ARM3上,半径2230mm处;
5#喷射口——ARM5上,半径760mm处;
6#喷射口——ARM5上,半径2800mm处;
7#喷射口——ARM6上,半径1920mm处;
8#喷射口——ARM7上,半径810mm处。
在刀具切削土体时,通过泡沫喷嘴往掌子面注入相应量的泡沫剂以调节和改良切削面土体的性能。
由于本区间以⑧2、⑧3砂质粘性土地层为主,土体粘性较大,刀盘扭矩和驱动油压力均较大,排出的土壤成块、成团、很干燥,掘进时加入的水只是附着在土块的外表面,难以渗入土体内,几次开仓发现,很多粘土粘附在刀箱和进料口上,切削下的土壤未能顺畅的进入土仓内,造成刀盘和刀具温度长期居高不下,土仓壁的温度升至50°~60°,因此,刀具在切削土体时
温度超过60°,由机械加工知识可知,切削温度越高对刀具的磨损也越大。
而在注入泡沫后,所排出的土则较为松散,含水量较多,出土也较为顺畅,并且土仓壁温度也有所下降。
因此泡沫的作用,在保护刀具方面的作用是显而易见的。
经统计,本项目左线区间完成掘进后,共用泡沫剂27罐,这对刀盘和刀具起到了一定的保护作用,减小了刀具的磨损量。
另一相邻区间地质情况、区间长度与该区间相似,盾构机刀具磨损严重,虽说可能是刀具偏磨所致,但这与整段区间只使用3罐泡沫剂是有关系的。
5结语
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
[1]竺维彬鞠世健复合地层中的盾构施工技术中国科学技术出版社
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