建筑-盾构刀具管理.pdf

盾构刀具管理 中铁隧道集团专用设备中心 蒙先君 二O一二年十月 第一部分 刀具管理的重要性 第二部分 盾构常用刀具类型 第三部分 典型刀盘结构及刀具配置 第四部分 刀具管理的主要内容与流程 第五部分 刀具管理的发展方向 第一部分 刀具管理对盾构施工十分重要 刀盘是盾构的核心部件，是掘进的载体，刀具是掘进的具体执行元 件，做好盾构的刀具管理有十分重要的意义: 根据施工的地质条件，选择适应的刀盘结构和配置合适的刀具，能 提高设备对地层的适应性，保证较高的掘进效率。 有计划性的实施刀具的检查和更换，能及时了解、掌握和分析刀具 的使用状况，有效地利用刀具以及对刀盘进行有效的保护。 掌握并熟练运用刀具检查、更换的方法，加强对刀盘的监控，能避 免刀具非正常原因的大面积损坏，保证施工顺畅，降低施工风险。 建立准确、详尽的刀具台帐和完善刀具维护、修理工艺，能最大限 度地减少在刀具方面的投入，降低刀具的使用成本。 盾构工程一般施工距离相对较短，且受地面建筑物及地质条件的影响， 很难做好定期的检查工作，对刀具管理的难度相对也更高一些。 盾构工程的地质条件不同，其刀具消耗及关注的程度和方式也不同：南 京、上海、杭州等地，其地质条件主要以淤泥、粘土及粉质粘土为主，刀具 类型以切割刀为主，在整个隧洞掘进过程中基本没有磨损；北京、成都等地 存在砂卵石，应根据需要配置滚刀破碎砾径较大的砾石，刀具自然会受到磨 损或因撞击而损坏，同时由于砂卵石对刀盘面板有磨损，需加强对刀盘磨损 状况的关注；广州、深圳等地，上软下硬、地质不均的复合地层较多，且局 部的岩石强度较高，部分地段已超过150MPa，甚至达到200MPa，给刀具的配 置、使用带来了比较大的难度。 在华东等地施工的盾构工程，基本不需要考虑刀具的检查和更换，而在 成都、北京、广州、深圳等地显然不行。例如：广州地铁 【越－三】区间 1.8km长，右线换刀9次、84把刀具，左线换刀7次、67把刀具；深圳地铁 【福－会】区间1089m长，换刀9次、69把刀具。由此可见，盾构工程在硬岩、 复合地质掘进时，也应重视刀具的管理。 因刀具问题对施工产生严重影响的案例 不重视刀具管理或因条件限制（受地面建筑物、地质条件等限制）无法 及时对刀具出现的磨损、损坏采取措施处理的，不但会降低掘进效率，还会 导致刀盘出现不同程度的磨损，严重的会影响刀盘的主体结构，给施工造成 很大影响。 以下是几个案例： 案例一：某盾构工程地质主要为全/强风化地层，在掘进过程中，前后 三次遇到地质突变，一次为上软下硬的地质不均地段，两次为孤石侵入隧道 洞身范围。掘进过程中，初期遇到地质突变未引起施工方足够的重视，待盾 构机掘进遇到困难，无法推进时才想到开仓处理，此时刀盘已遭到严重的磨 损。由于地质条件影响，停机位置已不具备开仓条件（在无地层加固的辅助 措施下进行开仓作业将导致地表沉降不可控制），不得不先后两次停机一个 月进行地层加固处理，后开仓维修刀盘、更换刀具。此工程因为刀盘需要检 修而导致工期滞后达半年之久。 其中第二次损坏：刀盘前方靠外部出现最高强度高达156Mpa，最大外 形尺寸达到2500mm （掘进方向长度）×2700mm （宽）×1800mm （高）不规 则形状的孤石。刀盘面板14处被磨穿；滚刀遭到严重的弦磨和损坏，其中 外围的滚刀刀体弦磨超过200mm；所有刮刀、外部切刀损坏。 刀盘维修后掘进再次遇到孤石，因不具备开仓和从地面进行加固处理 的条件，强行推进出洞。 案例二：软土掘进时，也应重视刀具管理。图示为某盾构工程因刀 盘中心结泥饼而导致刀盘中心磨损。 第二部分 盾构常用刀具类型分类 盾构常用刀具按一般说法主要分为分切削类和刮削类。 切削类刀具以盘形滚刀为主，在随刀盘转动的同时，刀具 也能自转来切削岩石。按照盘形滚刀在刀盘上安装位置的不同， 可分为中心刀、正滚刀和边滚刀；按照刀具配置的刀圈数量， 可分为单刃刀、双刃刀和多刃刀。 刮削刀具是指只随刀盘转动而没有自转的破岩刀具，刮削 刀具的种类繁多，目前盾构掘进机上常用的刮削刀具类有刮刀、 切刀、齿刀、先行刀、仿形刀等。 滚刀工作原理及常见滚刀类型