盾構(gòu)機(jī)刀盤、刀具磨損分析淺談

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1、盾構(gòu)機(jī)刀盤、刀具磨損分析淺談?wù)涸斐傻侗P和刀具的磨損是多方面的，而且很多都是不能定量分析的，但是只要綜合土層性質(zhì)、掘進(jìn)參數(shù)、正確使用泡沫劑、適時開倉檢查刀具和汲取以往的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，就可能將刀盤和刀具的磨損量降到最小，從而達(dá)到保護(hù)刀盤、刀具的目的。　　關(guān)鍵詞：盾構(gòu)機(jī)；刀盤；刀具；磨損　　　　隨著地鐵建設(shè)的發(fā)展，盾構(gòu)工法在地鐵建設(shè)中起到了越來越重要的作用。它的優(yōu)越性，實(shí)際上是得益于盾構(gòu)機(jī)技術(shù)的發(fā)展，正所謂“工欲善其事，必先利其器”。盾構(gòu)機(jī)之所以特別重要是因?yàn)樗c其它施工機(jī)械不一樣，它被形象地稱為“度身定做”（t

2、aitor-made）的[1]。所謂“度身定做”度的什么身呢？就是根據(jù)特定的施工環(huán)境這個“身”來制造與之相適應(yīng)的特定的盾構(gòu)機(jī)。在盾構(gòu)機(jī)選型中刀具的選擇又是重中之重，要根據(jù)地質(zhì)情況選擇相匹配的盾構(gòu)機(jī)，盾構(gòu)機(jī)刀盤刀具布置是盾構(gòu)機(jī)配置的最重要的部分。在實(shí)際施工過程中，若區(qū)間較長，需要進(jìn)行開倉檢查刀具和換刀，確保盾構(gòu)機(jī)能夠順利到達(dá)出洞。筆者對深圳地鐵2號線后海站～科苑站區(qū)間盾構(gòu)隧道刀盤、刀具磨損情況進(jìn)行了總結(jié)分析，可為類似工程盾構(gòu)機(jī)刀具選型提供參考。　　1工程概況　　深圳地鐵2號線是深圳市優(yōu)先發(fā)展的軌道交通線路，是

3、連接城市中心區(qū)與蛇口、南頭半島的紐帶，也是特區(qū)內(nèi)東西向交通走廊內(nèi)的第二條軌道客運(yùn)干線，沿途將經(jīng)過蛇口、后海開發(fā)區(qū)、南山商業(yè)文化中心和深圳灣填海區(qū)，串聯(lián)了上述片區(qū)主要的居住區(qū)和商業(yè)文化密集區(qū)，滿足了南山與福田、羅湖二級客運(yùn)走廊的客運(yùn)需求。地鐵2號線建成后在深圳世界之窗站與1號線換乘，將直接為300萬以上的市民提供安全便捷的交通服務(wù)，能有效緩解南山區(qū)的交通壓力。深圳地鐵二號線某標(biāo)段土壓盾構(gòu)機(jī)從后海站向科苑站方向掘進(jìn)。本區(qū)間左、右線隧道平面最大曲線半徑為1000m，最小曲線半徑為400m，左、右線線間距13.2m

4、～14.2m，區(qū)間隧道最大線路縱坡為28‰，最小縱坡為2‰，豎曲線半徑最大為5000m，最小為3000m，隧道拱頂埋深為10m～15m。　　2地質(zhì)概況　　區(qū)間場地原始地貌為濱海相潮間帶（灘涂），后經(jīng)軟基處理由填海而成。由鉆探揭示，覆土表層為人工填筑的素填土（填石、填砂），其下為第四系全新統(tǒng)海積淤泥、礫砂（含淤泥）、沖洪積粘土、礫砂，第四系上更新統(tǒng)沖洪積淤泥質(zhì)粘土、粘土、礫砂，中更新統(tǒng)殘積礫（砂）質(zhì)粘土，下伏基巖為燕山期粗?；◢弾r。根據(jù)花崗巖的特性及深圳地區(qū)地層的特點(diǎn)，在其殘積土層中存在球狀風(fēng)化體，球狀風(fēng)化體

5、的體積相對較小，在事前的地質(zhì)鉆探過程中難以精確地全部勘察清楚，在實(shí)際盾構(gòu)施工過程中，碰到了的非常堅硬的球狀風(fēng)化體?！　”緲?biāo)段盾構(gòu)隧道洞身穿越的地層分布統(tǒng)計見表1，隧道洞身各地層比例見圖1。　　???????　　　　　　由上面圖表可知，本標(biāo)段隧道穿越的地層主要以⑧2、⑧3砂質(zhì)粘性土地層為主，區(qū)間隧道穿越復(fù)合地層，對刀盤、刀具配置要求較高，必須能夠適應(yīng)地質(zhì)軟硬不均的需要。　　3刀具配置　　3.1刀具配置　　刀盤設(shè)計采用了雙刃滾刀刀盤設(shè)計，刮刀安裝在碴土通道的一側(cè)。該盾構(gòu)機(jī)刀盤上刀具配置如下：（1）64把軟土刀具

6、（刮刀）；（2）16把?邊緣鏟刀；（3）6把中心齒刀（中心區(qū)域）；（4）4把雙刃滾刀；（5）10把正面齒刀；（6）1把超挖刀（超挖行程50mm）。刀盤上使用中心雙刃滾刀和正面雙刃滾刀以滿足中等強(qiáng)度巖石地層的掘進(jìn)要求。另可根據(jù)施工地層的變化適時進(jìn)行刀具更換，在軟土地層掘進(jìn)時，將滾刀更換成齒刀，刀盤布置如下圖2。　　　　　　????????????????????????????　　　　　　　????????????????????????????????????????????????????????????

7、??????????　圖2刀盤刀具配置圖　　3.2盾構(gòu)機(jī)開倉換刀后刀具配置　　經(jīng)過半個區(qū)間的掘進(jìn)（約610米），到聯(lián)絡(luò)通道位置開倉檢查刀具時發(fā)現(xiàn)：10把正面齒刀和內(nèi)16把邊緣刮刀刀頭部分已基本磨完，磨損情況詳見圖3、圖4；6把中心羊角刀尚無較大的磨損；1、3、5、7#輻臂上靠外的三把小刮刀（12#、14#、16#和11#、13#、15#，共計24把）磨損均較嚴(yán)重，磨損情況詳見圖5。　　經(jīng)過幾天的開倉換刀，承包商將中心6把羊角刀更換為中心貝殼刀；10把正面齒刀均更換為雙刃滾刀；此外還更換5把內(nèi)邊緣刮刀和9把小

8、刮刀?！　　　????????????????????????????　　　　圖3正面齒刀磨損????????????????????????????????????????????????????圖4內(nèi)邊緣刮刀磨損?????????????????????????????????????????????????圖5小刮刀磨損　　4刀盤刀具的磨損情況及原因分析　　盾構(gòu)機(jī)經(jīng)過開倉換刀后繼續(xù)掘進(jìn)剩余的半個區(qū)間（約60