浅谈盾构刀盘刀具磨损
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。
盾构刀盘中心区域磨损研究
析 ，其 开 口率 为 ３） ，刀 盘 中心 区 域 尤 其 是 刀 盘 （ 与轴承 连接 法兰 部分 最易 堵塞 ，此 时开 口率 降低为
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盾 构 刀 盘 中心 区域 磨 损 研 究
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［ 要］ 介绍 了盾 构刀 盘 中心 域 磨损 的 原 因 ，并对 结 泥饼 引起 的转 矩 变化 进 行分 析 ，最 后通 过 工 程 摘
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“ 泥饼 ”的现象 ；压 力 舱 内发 生 “ 饼 ” 后 ，如 果 结 没有 其它 补救 措施 ，则 这 种 “ 饼 ” 将 不 断 扩 散 ， 泥 进而 使整个 压 力 舱 发生 堵 塞 ，导 致 刀 盘 转 矩 过 大 ， 开挖 困难 或无 法 进行 ，引 发 刀盘 主轴 承 温 度 过 高 ， 甚至 出现 主轴 承损坏 的严 重后 果＿ 。 １ ｊ
而 右线 刀盘 中心 区域 刀具 已彻底 损毁 ，刀盘 面板 磨
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。
复合地层盾构机刀盘磨损修复实施与
作者简介：汪思海（1970—），男，高级工程师复合地层盾构机刀盘磨损修复实施与探讨汪思海（中铁建南方建设投资有限公司，广东深圳 518048）1 前言城市轨道交通地下工程采用盾构法施工具有安全性好、施工效率高的特点。
但是，当盾构机在复杂地质如上软下硬复合地层等条件下掘进时容易出现刀具异常磨损。
若检查、更换刀具不及时，则会进一步磨损盾构机刀盘面板，导致盾构机无法继续掘进。
此时，需进行动火作业对盾构机刀盘进行修复。
由于带压进仓动火作业存在高风险，在很多城市已明令禁止。
因此，需要采取一定的技术措施，实现常压开仓条件，进行开挖仓内常压动火作业。
本文通过在穗莞深城际铁路上软下硬复合地层条件下采取技术措施，实现盾构常压开仓动火作业刀盘修复，可供同样条件下的盾构施工借鉴。
摘 要：针对盾构机在复杂地质条件下掘进时刀具易异常磨损且动火作业修复危险度高的问题，依托上软下硬复合地层条件下穗莞深城际铁路盾构法施工隧道工程，首先分析工程地质、水文条件及刀具磨损原因，然后提出3种不同修复方案并分析其优缺点，确定采用素混凝土地下连续墙加固体+工作井模式，通过采取技术措施实现盾构常压开仓动火作业修复刀盘的成功实践，为同样条件下的盾构施工提供经验借鉴。
关键词：城市轨道交通；复合地层；盾构机；刀盘磨损；修复中图分类号：U455.392 工程概况2.1 项目概况穗莞深城际铁路深圳机场～固戍工作井区间右线设计起迄里程为DK0+000～DK4+347.43，长4 347.43 m ， 左线设计起迄里程为DK0+000～DK4+368.23，长 4 368.23 m ，其中下穿海域段长3160 m 。
区间隧道为标准双洞单线圆形断面，盾构法施工，线间距10～16 m ，区间覆土厚度10.6～53.4 m 。
区间采用2台开挖直径为9 140 mm 的间控式泥水平衡盾构机施工。
左、右线均采用分体始发方式，始发场地设在深圳机场站大里程端。
2.2 停机情况说明区间右线盾构机掘进至 320 环时，因掘进参数出现异常，遂停机组织带压进仓检查，发现 7#、8#中心刀偏磨较严重，刀座及其轨迹范围刀盘面受到一定程度磨损。
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。
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。
盾构机的刀盘
盾构机的刀盘北京固本科技有限公司胡建平盾构机的刀盘是一种用于隧道暗挖施工,具有金属外壳,壳内装有整机及辅助设备,在钢壳体掩护下进行土体开挖、土渣排运、整机推进和管片安装等作业,而使隧道一次成形的机械。
盾构机按掘进方式分为人工、半机械和机械化形式。
目前机械化盾构发展较快,它由刀盘旋转切削地层,采用螺旋输送机或泥浆管运送渣土,在壳体内拼装预制管片,依靠液压千斤顶推进。
一、盾构机的刀盘1.刀盘布置及磨损分析1.1刀盘布置刀盘的结构既要考虑刀盘的开挖性能,又要考虑渣土的流动性及掌子面的稳定性。
刀具的布置方式需要充分考虑工程地质情况。
本工程中盾构主要穿越砂性土,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。
另外,盾构土仓内刀具切削下来的砂土不易搅拌成均匀的塑流体,因此需要设置渣土改良设备。
鉴于上述工程实际情况,本工程盾构机采用了如图1所示的辐板式刀盘。
盾构刀盘由钢结构件焊接而成,目前其主流形式有面板式、辐条式及介于二者之间的幅板式。
辐板式刀盘兼有面板式和辐条式刀盘特点,由较宽的辐条和小块幅板组成,刀具分别布置在宽辐条的两侧和内部。
辐板式刀盘不仅使得土压平衡更易于控制,土砂流动顺畅,不易堵塞刀盘开口,且刀盘扭矩阻力小,保证有较好的掘进性能,又能节省设备投资,而且较大的面板有利于布置较多的刀具,同时较小的开口率也有利于保护本工程中容易坍塌的砂性土围岩的稳定。
1. 2盾构机磨损情况盾构机到达重工街站后,立即对盾构机及刀盘进行清理、检查,发现盾构机刀盘外周磨损非常严重。
盾构刀盘本体外缘侧板磨损在纵向方向上呈现中间大、两头小近似V形,在整个侧环面上形成一圈磨损凹槽,凹槽中部磨损平均为22 mm,两侧磨损平均为15 mm,如图 2 a 所示。
刀盘本体外周边缘在纵向方向上磨损约为160 mm,从外周边缘到刀盘中心径向方向上磨损约为180 mm,以致在刀盘外周边缘形成一个近似三角形的磨损区,如图 2 b 所示。
盾构软土刀具磨损计算
盾构软土刀具磨损计算一，区间地质状况某区间设计区间总长度2669.681m。
盾构区间双线总长度5338m。
洞身范围内土层主要为<2-4-2>淤泥质土层、<2-5-2>粗中砂层、<3-8>卵石层等。
二，盾构刀具磨损计算分析随着盾构法施工在地铁建设中的广泛应用，刀具磨损已经成为一个影响工程质量和进度的关键问题。
刀具的磨损在盾构掘进过程中不可避免，合理的布局设计需要考虑因磨损引起的使用寿命一致。
参照经验公式，盾构机刀盘外圈刀具的磨损公式如下：vKDLNπδ=其中δ———磨损量，mmK ———磨耗系数mm/KmD ———盾构刀盘外径，mL ———盾构掘进距离，mN ———刀盘的转动速度，r/minv ———盾构掘进速度，mm/min刀盘转速N=0.3-3.05r/min ；计算选用1.5r/min盾构掘进速度v=80cm/min ，1，磨损系数K 的确定为刀具的磨损系数可以参照经验公式333.0n KK n =其中n K ———1条轨迹配置n 把刀具的磨损系数K ———1条轨迹配置1把刀具的磨损系数磨耗系数K 单位：Km mm /103-为了安全考虑选用在砂砾中能安全掘进的E5材质的磨损系数，45×310-mm/Km在粘土中能安全掘进的E5材质的磨损系数，15×310-mm/Km 刀盘局部视图由刀盘局部视图可知，42#刀具位置在同一刀具轨迹上配置了两把刀具，40#刀具位置在同一轨迹上布置了1把刀具。
土压平衡式盾构粘土砂砂砾刀头材质（硬质合金）4-1515-2525-45E-52-2.757.5-12.512.5-22.5E-31.37-5.17 5.17-8.68.6-15.5E-2三，刀具的磨损计算1、在<3-8>卵石层地层中的磨损计算a ，42#刀具的在工作1Km 后的磨损8025.11226.34514.3333.0⨯⨯⨯⨯⨯⨯==v KDLN πδ=13.7mm b ，40#刀具的在工作1Km 后的磨损805.112228.34514.3⨯⨯⨯⨯⨯==v KDLN πδ=17.1mm 2、在<2-4-2>淤泥质土层中的磨损计算a ，42#刀具的在工作1Km 后的磨损8025.11226.31514.3333.0⨯⨯⨯⨯⨯⨯==v KDLN πδ=4.57mm b ，40#刀具的在工作1Km 后的磨损805.112228.31514.3⨯⨯⨯⨯⨯==v KDLN πδ=5.7mm。
盾构机刀具的选型及其磨损分析
61WMEM·2020年 第1期产品与技术盾构机刀具的选型及其磨损分析济南重工集团有限公司 朱振鹏 姜晓彤盾构刀具将会直接影响盾构机掘进效率，不同岩土条件下将会采用不同类型刀具。
将从刀具种类、材料以及性能等方面对盾构刀具进行概括，分析盾构机刀具选型、切削机理以及磨损情况。
盾构法在隧道建设中的应用最初是由英国的布鲁诺在1818年提出的；20世纪60年代我国开始盾构机研制，现在已经基本实现国产化。
盾构机在公路、城市轨道、水利以及铁路等隧道建设中被广泛应用，具有对地面交通设施影响小、掘进速度快、开挖安全以及劳动强度低等优点。
在盾构机掘进系统中，盾构刀具作为关键部件，将直接影响盾构机掘进速度、出土速度和掘进效果。
盾构机在掘进过程中，将会受到岩土作用而产生损耗，为了减少刀具磨损，提高掘进效率，针对不同地质条件需要选择合适刀具。
本文将会针对盾构刀具选型以及切削磨损情况展开分析。
一、盾构刀具的选型1.盾构刀具分类及工作原理盾构刀具按照其切削方式可分为切削刀具和滚动刀具；切削类刀具又可以分为刮刀、先行刀、鱼尾刀和贝壳刀等。
（1）切削刀具切削刀是盾构机切削开挖面土体的主要刀具，其切削原理是盾构机在推进力作用下向前运动，刀具随着刀盘转动将会对土层产生径向的切削力和轴向剪切力，使得开挖面的土体被切削下来。
切削刀具一般形状示意图如图1所示，其中后角α和前角β一般为5°～20°，刀具角度在不同地层下是不同的，其中砂卵石地层稍小，黏土层稍大。
对于软土层或经过滚刀破碎的渣土，将会通过刮刀和切刀正面进入渣槽，如图2、图3所示，刮刀和切刀可以起到很好的切削与运输作用。
图1 切削刀一般形状示意图图3 切刀图4 超前刀切削土体示意图图2 刮刀先行刀也称为超前刀，超前刀切削土体示意图如图4所示。
在切削土体时先行刀一般会在切削刀之前切削土体，将土体切削成块，为切刀切削创造良好条件。
先行刀在切削过程中可以增加切削土体流动性，减少切刀磨损，降低切刀扭矩，提高切削效率。
盾构机盘刀
盾构机盘刀盾构机盘刀磨损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。
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。
刀盘的质量关系到开挖效率、使用寿命、工程费用及盾构施工的成败。
然而,由于刀盘不可避免的磨损往往给工程带来干扰和隐患,这就需要在短时间内对盾构机刀盘磨损进行焊接修复,从而为盾构机开始新的掘进任务提供良好的设备条件.二、盾构机盘刀修复方案从盾构机盘刀磨损情况来看,由于刀盘本体基本完好,大部分刀具磨损在容许范围内,剩余刀刃高度能够满足右线掘进任务,没有必要更换整个刀盘或者是全部刀具,只需要对磨损的刀盘本体和刀具进行焊接修复和更换,即可保证盾构机正常进行下阶段的掘进施工。
刀盘修复的原则是保证修复后的刀盘本体性能不低于原设计制造的水平,保证更换的刀具与出厂配备的刀具性能相匹配。
为此,在深入分析和研究之后,决定采取以下焊接修补方案。
1 对刀盘本体外缘侧板环面,采用埋弧堆焊的方式,首先填平一圈凹槽,然后堆焊整个侧板环面,在环面上形成一圈耐磨层,使得刀盘本体直径恢复到出厂时的6240 mm。
2 刀盘外周边缘的倒角磨损采用加焊一圈耐磨钢板的方式对其进行恢复补强。
钢圈外径为6240 mm,内径5920 mm,厚度30 mm。
钢圈面与刀盘本体面平齐,钢圈与刀盘本体焊接采用二氧化碳保护焊,用埋弧堆焊把钢圈与刀盘面板之间的缝隙和钢圈与刀盘外缘侧板环面之间的凹槽填平。
钢圈表面采用二氧化碳保护焊堆焊栅格状的耐磨金属条。
3 磨损刀具的更换。
刀具与刀盘连接方式有2种,一种是直接焊接在辐板上,另一种是通过基座与辐板螺栓连接。
对于直接焊接在辐板上损坏的刀具而言,需要用氧炔焰把损坏的刀具从根部切割,然后打磨平,在原位置焊接相应的刀具。
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浅谈盾构刀盘刀具磨损
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；
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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