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。

盾构机主轴承的轴承磨损分析与修复技术引言：盾构机作为现代化隧道掘进设备的重要组成部分，其稳定性和工作效率对于隧道工程的顺利进行至关重要。

主轴承作为盾构机的核心元件之一，负责支撑和传递刀盘的功率，其正常运转和性能状态直接影响盾构机的运行效果和寿命。

本文将对盾构机主轴承的轴承磨损现象进行分析，并提出相应的修复技术。

一、盾构机主轴承的轴承磨损分析1.1 磨损类型盾构机主轴承常见的磨损类型包括疲劳磨损、腐蚀磨损和热磨损。

疲劳磨损是由于长时间重复载荷作用引起的内圈和滚动体表面的裂纹和剥落；腐蚀磨损主要是由于环境中的腐蚀介质侵蚀轴承表面；热磨损是因为轴承在高速运转中由于摩擦产生的热量未能及时散发，导致表面热量积聚，使其硬度下降和表面剥落。

1.2 磨损原因盾构机主轴承的磨损主要有以下原因：1) 轴承负荷过大：隧道工程中，由于地质条件和设计要求的限制，盾构机部分工况下需要承受较大的载荷，轴承负荷过大容易导致轴承磨损。

2) 润滑不良：盾构机主轴承的润滑系统对于轴承寿命有重要影响，润滑不良会增加轴承的摩擦和磨损。

3) 温度异常：盾构机主轴承在高速运转过程中由于工作环境和内部摩擦产生的大量热量不及时散发，会导致轴承温度过高，加剧了轴承的磨损。

4) 清洗不彻底：盾构机作业过程中，往往会有大量的尘土和石渣附着在主轴承上，清洗不彻底会导致轴承局部磨损的加剧。

二、盾构机主轴承的修复技术2.1 摩擦副替换修复技术摩擦副替换修复技术是目前盾构机主轴承常用的修复方法之一。

该方法通过更换新的摩擦副，恢复轴承的正常工作状态。

具体操作步骤如下：1) 拆卸：首先需要将盾构机主轴承进行拆卸，排出原有的润滑剂。

2) 检查：对拆卸下来的主轴承进行检查，确定磨损情况和磨损原因。

3) 替换：根据检查结果选择适当的摩擦副进行替换，并进行润滑剂的加注。

4) 安装：将更换好的摩擦副安装回原有的位置，注意按照正确的安装顺序和方法进行操作。

5) 测试：安装完成后，进行相关的测试和调试，确保修复后的主轴承能够正常工作。

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。

高压环境下盾构机刀盘修复技术探讨发表时间：2018-10-09T20:58:29.757Z 来源：《防护工程》2018年第16期作者：李向锋[导读] 本文针对在高压密闭空间中，介绍了洞内注浆工艺，高压密闭稳定空间的建立及维持方法，高压环境下的安全控制措施，刀盘的修复焊接工艺等中铁十五局集团有限公司摘要：本文针对在高压密闭空间中，介绍了洞内注浆工艺，高压密闭稳定空间的建立及维持方法，高压环境下的安全控制措施，刀盘的修复焊接工艺等，为今后类似问题的处理与解决提供了参考与借鉴。

关键词：盾构机；高压环境；安全；盾构机；刀盘；焊接1.引言随着地铁建设的发展，盾构掘进技术是一项用于地下隧道工程建设的先进技术，它具有施工质量好、施工速度快、施工安全、自动化程度高、对周围环境影响小等特点。

因而，盾构掘进技术越来越多的应用于公路隧道、地铁隧道、铁路隧道、市政管道、水电隧道工程建设。

在盾构掘进中，刀盘磨损或损坏时有发生，由于地层或周边环境等因素影响，不能进行常压开仓修复工作，必须选择高压环境条件下进行刀盘修复工作。

2.工程概况广深港高铁深港连接隧道为ϕ9.6m双洞单线盾构隧道，全长3346m，盾构穿越地层多为强风化和全风化变质砂岩或变质粉砂岩结构及粘土地层，砂岩地层土质松软，气密性差。

粘土地层细颗粒含量高，粘性高。

盾构机进入香港段大理岩溶洞区遭遇复杂地层影响，掌子面不稳定，压力无法保持，导致盾构机长时间未能正常更换刀具，盾构机刀盘遭到严重破坏，出现大量刀具掉落，刀座损坏，刀盘封板变形、搅拌棒掉落等现象。

由于香港段穿越米埔湿地自然保护区，线路穿越区域地表分布大量鱼塘，不能采取地面加固方式，为保证隧道顺利掘进，需对受损刀盘在高压环境下进行修复、焊接。

3.建立安全的修复空间修复作业开始前，为了保证在掌子面安全施工，必须在开挖舱建立一个稳定密闭修复空间。

在停机前采用优质泥浆进行循环，达到较好的护壁效果。

停机后，通过盾构机上部超前钻孔，利用超前钻钻孔，钻孔深度16m，插入注浆管，向盾构机前方土体注入水泥浆-水玻璃双液浆，注浆压力0.5～0.8Mpa，起到加固盾构机前方土体的作用。

盾构刀盘紧急焊接修复内容摘要：在盾构前部开挖面上对刀盘进行焊接修复作业，要求在尽可能短的时间内完成任务。

本文从保持开挖面稳定的维护措施的采取，修复材料的选择，修复工艺的优化和修复工艺流程的安排等方面进行了阐述。

井对一些有待解决的问题提出了自己的意见和看法。

盾构刀盘焊接修复工艺0前言s-169地铁盾构隧道施工工程，在TBM推进过程中停机进行例行检查时，发现周边刀及其安装基座和部分紧挨周边刀的齿刀及其基座磨损严重。

遂决定对刀盘本体和刀具安装基座进行紧急焊接修复。

在修复的同时，还对部分刀盘本体表面进行了耐磨层堆焊处理。

笔者以下对刀盘的修复工作进行回顾、分析和总结，并对相关的问题进行分析和探讨。

1作业面开挖尺寸的确定正常情况下，刀盘与开挖面土体紧密相依。

在开挖面上对刀盘进行焊接，需要在刀盘前方挖出一个洞，以保证作业人员对刀盘进行焊接作业时有适当的作业空间。

洞的大概尺寸为个直径1500mm，深度400mm的半球形洞。

具体位置和尺寸见图1。

2保持开挖面稳定的维护措2.1土仓排土量的控制盾构土仓排土高度主要是根据焊接作业需要及开挖面地层特点综合考虑的。

因为该处地层上部是粘土层，下部是沙层。

排土高度控制控制在刀盘直径的1／3左右，即2m，以尽量减少对开挖面的影响范围。

2．2以气压代替土压保持开挖面的稳定当长时间停止作业时，为了保持开挖面的稳定，必须向土仓内充气加压。

在加压时，开挖面地层内的水被排挤流向它处。

但气体加压无法保持长久，时间稍长有些地方会漏气；为了控制漏气，我们向土仓内加注膨润土，在开挖面表面形成泥膜，这样可以较长时间保持土仓内的压力。

2．3拱顶支护对拱顶的局部坍塌处，用装有粘土的编织袋及木板进行支护，来控制坍塌的范围，保持开挖面的稳定。

2．4缩短修复时间实施24小时连续工作，以减少较大面积和范围的坍塌情况的发生。

通过上述措施，有效地保证了开挖面的稳定性，刀盘修复期间地表沉降得到了有效的控制，图2、图3。

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。

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。

盾构机盾片磨损与修复分析盾构机是一种用于地下隧道开挖的机械设备，它通过推进盾构机的盾片，向前开挖土层，并同时安装预制的隧道衬砌。

在盾构机的工作过程中，盾片是承受最大压力的部件之一。

由于长时间的使用和土壤力的作用，盾片会出现磨损，需要进行修复。

本文将对盾构机盾片磨损与修复进行分析。

一、盾片磨损原因的分析1.土层特性：不同地区的土层特性不同，硬质土质会对盾片造成更大的磨损。

2.推进速度：过快的推进速度会增加盾片与土层之间的摩擦，导致更快的磨损。

3.土层湿度：湿润的土层会增加盾片与土层之间的黏附力，导致更快的磨损。

4.盾片材质：盾片材质的硬度和耐磨性对磨损速度起着决定性的影响。

二、盾片磨损类型的分析1.表面磨损：盾片表面因为与土层的摩擦力而造成的磨损，主要分为刮削磨损和磨料磨损。

2.裂纹磨损：由于长时间的使用，盾片表面可能会出现裂纹，这会影响盾片的强度和使用寿命。

3.边缘磨损：盾片边缘因为与土层的接触而受到更大的磨损，可能造成边缘的丢失或变形。

三、盾片磨损修复方法的分析1.修复材料选择：根据盾片磨损的类型和严重程度，选择不同的修复材料。

常用的修复材料包括高强度钢板、耐磨胶、耐磨陶瓷等。

2.修复方法选择：根据盾片磨损的具体情况，选择适合的修复方法。

常见的修复方法包括刷涂修复、覆盖修复、焊接修复等。

3.修复工艺控制：在进行盾片修复时，需要控制修复工艺，确保修复效果达到预期。

包括修复材料的粘合牢固性、修复层的厚度均匀性等方面的控制。

四、盾片磨损预防措施的分析1.选择合适的盾片材质：根据地下隧道的具体工程情况和土层特性，选择适合的盾片材质，提高盾片的耐磨性。

2.控制推进速度：合理控制盾构机的推进速度，避免过快的推进速度导致盾片与土层之间的大摩擦，加剧磨损。

3.增加润滑措施：在盾片与土层的接触面上增加润滑措施，减小摩擦力，延缓磨损速度。

4.定期检查和维护：定期对盾构机进行检查和维护，保持盾片的良好状态，及时发现和处理盾片的磨损问题。

盾构机掘进中刀具损坏及维修措施探讨发布时间：2021-04-01T08:54:18.596Z 来源：《建筑学研究前沿》2021年1期作者：唐文华[导读] 但隧道的施工往往面临着大自然的地质条件、水文情况等客观因素的影响。

广东华隧建设集团股份有限公司摘要：盾构机在当前隧道工程施工中应用十分广泛，因此需要做好盾构机刀具的检查和维修工作，确保以专业的操作技能来有效的提高盾构机刀具的检修质量，全面提高盾构机工作的效率和工作期间的安全性，为整体工程效益的提升奠定良好的基础。

关键词：盾构机；盾构机刀具；损坏及维修我国经济的飞速发展，离不开基础设施的大量工程建设，而现代化的机械施工也在工程中应用越来越广泛，盾构机作为最主要的隧道施工器械，以高安全性、效率、质量等优势，在我国的工程建设中，发挥了不可忽视的作用。

但隧道的施工往往面临着大自然的地质条件、水文情况等客观因素的影响。

一、盾构机掘进中刀具损坏形式1、刀圈偏磨这是刀具非正常损坏的主要形式，是指在掘进过程中刀圈表面被磨成一条或几条弦。

刀圈偏磨主要是因为轴承损坏或浮动密封损坏，导致岩屑或铁屑进入刀体，使得轴承不能正常转动，进而刀圈也不能正常转动，引起刀圈的偏磨。

2、刀圈断裂一般是由于在掘进过程中出现大块岩石掉落，砸到刀圈；或者由于刀盘其他零件（如铲齿等）脱落而卡在刀刃与岩壁或两个刀刃之间；或者由于隧道掌子面围岩变化较大都会导致刀圈因为局部过载而使得刀圈所受应力集中，产生断裂。

在施工过程中应注意观察前往围岩情况，合理调节掘进参数，以减少出现大块岩渣掉落的情况。

3、刀圈卷刃是指在隧道围岩比较坚硬，岩石抗压强度比较大时，为了顺利掘进，推进力增大，导致刀具受力过大，引起刀圈卷刃；或者因为刀圈材质软，韧性不够大而造成刀圈卷刃。

针对此种损坏形式，一方面需要增强刀圈的韧性，硬度等特性使其适应更加坚硬的岩石；另一方面在掘进过程中遇到坚硬岩石时，应合理调节掘进参数，降低贯入度和刀盘转速并且降低刀盘推进力，这样就可以最大限度地降低刀圈卷刃的发生。

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）。

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。

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。

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。

盾构机刀盘修复方案一、工程概况二、编制依据三、一号机概况目前1号机已掘进000环,刀盘里程为掘进距离为915米，隧道埋深42米。

地质为全断面弱风化片麻岩，岩石强度达到80MPa以上。

对刀具以及刀盘的磨损都非常严重，刀盘开口环空隙从出厂时的8-9cm磨损至14-16cm。

为了防止出现其他此生故障必须对刀盘进行修复，刀盘修复定在掘进至589环位置。

四、刀盘修复工艺及方法1、刀盘修复焊接工艺因为刀盘采用材质为Q345结构钢，而复合板采用的是Q235结构钢，两种材质所含合金成分有所区别，选择更高一级别的焊接材料。

所以焊接用材为E71二氧化碳保护焊丝，E71满足焊接需求。

修复刀盘所用材料为双层耐磨复合板,其中基板是厚度为15mm的Q235板材，耐磨层为碳化钨及碳化铬，厚度为10mm。

按需要订制为200×220mm和200×140mm 两种规格，各130块。

因为在刀盘前方不具备人员进入条件,焊接人员在土仓中进行操作,对焊接钢板采用三面焊接,即土仓面及刀盘方向两面，刀盘前方面空余，耐磨复合钢板与刀盘的焊接采用CO保护焊；其他磨损较面积较小位置采用堆焊。

2机具及人员表：焊接要求：⑴焊接前必须将焊接表面用角磨机打磨干净，清除水、油、锈斑等污染；⑵耐磨板采用错位拼接如图：⑶角道焊接必须保证12mm焊高。

焊缝要饱满、连续。

保证无焊渣、气泡及空洞。

⑷刀盘其他位置补焊。

在刀盘修复过程中，刀盘其他位置如果发现磨损时，视情况进行抢救性的补焊，选用D707堆焊焊条进行补焊。

五、安全文明施工1、施工前对作业队伍进行安全教育，防止施工过程中出现安全问题。

2、施工作业时保证为施工队伍配备安全防护装备。

3、对于易产生危险的区域设置警示牌，做好安全支护。

4、派专职安全员在人舱口时刻观察掌子面情况，做好安全预警。

5、在土舱内准备两台7.5千瓦的污水泵，随时对土舱内地下水进行排出。

6、用电保证遵守用电规章制度。

7、在进入土仓前检查土仓空气质量，如有有害气体必须换气达到要求后方可进仓。

盾构机刀盘刀具磨损分析与改进一、引言盾构机是一种用于地下隧道开挖的机械设备，其刀盘刀具是关键部件之一。

刀盘刀具的磨损情况直接影响到盾构机的开挖效率和寿命。

本文将对盾构机刀盘刀具磨损进行分析，并提出改进措施，以提高盾构机的工作效率和使用寿命。

二、盾构机刀盘刀具磨损分析1. 磨损形式刀盘刀具主要有刀头、滚刀、凿岩头等组成。

在盾构机开挖过程中，刀具与隧道地层不断磨擦，导致刀具磨损。

刀盘刀具主要磨损形式包括磨耗磨损、断裂磨损和自擦磨损。

磨耗磨损是最为常见的磨损形式，主要是因为刀头与地层的摩擦导致切削面材料磨损。

断裂磨损则是刀盘刀具在工作时由于受到剧烈冲击或超过其材料强度限制造成的断裂现象。

自擦磨损是指刀头上的刀具与切削面之间的磨损，主要是因为刀具材料之间的磨擦产生摩擦热而引起的。

2. 磨损原因刀盘刀具的磨损主要受以下几个方面的影响：（1）地层硬度：地层硬度越大，刀具与地层摩擦力越大，磨损程度也越大。

（2）地层结构：地层的裂隙、节理等结构对刀具磨损具有一定影响。

（3）刀具材料：刀具材料的硬度、韧性、耐磨性等性能对磨损情况有直接影响。

（4）刀具设计：刀具的形状、角度、排布等设计因素会直接影响磨损情况。

三、刀盘刀具磨损改进措施1. 材料优化刀盘刀具的材料选择至关重要。

根据地层的硬度以及磨损形式，选用具有良好硬度、韧性和耐磨性的材料，可以有效延长刀具的使用寿命。

目前，硬质合金、高速钢等材料被广泛应用于刀盘刀具制造。

2. 刀具设计改进通过改进刀具的形状、角度和排布等设计因素，可以降低刀具的磨损程度。

例如，合理的刀具刃角可以减少切削阻力和磨损；适当增加刀头与地层的接触面积，可以分散磨损力，延缓刀具的磨损速度。

3. 切削液的应用在盾构机开挖过程中，切削液的应用可以减少刀具与地层之间的摩擦阻力，从而降低刀具的磨损程度。

合适的切削液类型和浓度可以根据具体地层情况进行调整。

4. 定期检测和维护定期对刀盘刀具进行检测，及时发现和修复磨损、断裂等问题，可以保持刀具的良好工作状态，延长使用寿命。

复合地层盾构机刀盘磨损修复实施与探讨广东省深圳市518000摘要：盾构机刀盘在复合地层掘进过程，由于地下空间地质复杂多变，不可控制因素较多，易出现盾构机刀盘磨损的异常情况，导致刀盘结构变形、结构磨损、刀箱变形等，进而无法继续稳定掘进。

此时必须停机检查修复，影响工期进展，长时间停机可能引起地面扰动，从而可能产生负面施工影响。

关键词：复合地层；盾构机刀盘；刀盘磨损引言城市轨道交通地下施工一般采用盾构法，具有施工安全高效的特点。

但是，在复杂的地质构造(例如硬岩复合地层)条件下挖掘隧道时，可能会发生刀具异常磨损。

如果验证和更换刀具不及时，它仍将使用刀盘配置中的刀盘面板，这将阻止刀具配置继续挖掘。

此时，需要经过通电操作定位、铆焊等来修复盾构机刀盘。

由于盾构机土仓内火灾的危险性很高，许多城市已正式禁止使用。

因此，必须采取一些技术措施，实现恒压开仓条件，在恒压开仓条件下进行恒压点火操作。

本文在一种坚硬复杂地形形成条件下采取技术措施，实现盾构恒压室开孔操作板的修复，可用于同等条件下的盾构施工。

一、盾构机刀盘磨损分类根据国内外盾构磨损的案例分析，刀盘磨损可分为弱磨损和强磨损，弱磨损为刀盘的刀具磨损、刀盘结构耐磨微磨损，更换完刀具可继续掘进；强磨损为刀盘结构本体已经磨损，不能满足刀具的安装，刀盘结构强度的损失，必须洞内修复刀盘结构、刀具安装座等才能继续稳定掘进。

刀盘结构弱磨损刀盘结构强磨损刀盘强磨损是项目实施过程的一种较大事故，严重影响施工进度，以下主要探讨基于刀盘强磨损的前提下，刀盘的结构修复，以保证项目的继续实施。

二、确定修复方案在制定修复方案时，考虑到项目的实际情况并与许多相关方协商，提出了三个可供比较的备选方案。

(1)备选方案一。

采用带压气室的操作方法，修理刀具的板和座。

(2)备选方案二。

在刀盘前选择合适的位置，用旋转桩加固土层，修复刀座与结构，并在实体保护下使用常规压力点火操作更换刀具。

(3)备选方案三。

盾构机再制造成形修复技术工艺研究盾构机再制造背景再制造盾构机购置于2010年，设计使用寿命为10年或者10km，正常报废原则按照以上2项指标先到为准。

至2020年，盾构机共计在4个项目中投入使用，使用年限共计11年，总掘进里程为12km，无论使用年限还是掘进里程都超过了设计使用寿命。

再制造前该盾构机技术状况：整机设备陈旧、零部件老化、控制设备技术落后且兼容性差，配件过时且不能保证正常运行，造成盾构机故障频发，已不能正常使用，按照惯例该盾构机将面临整机报废。

经过与相关专家咨询，决定采用盾构机再制造成形修复技术对其进行再制造修复。

盾构机评估盾构机再制造前对盾构机的机况进行了评估与分析，盾构机的机况评估主要从整机性能分析、主机结构、主驱动系统、液压、流体系统、电气系统、辅助系统等方面进行。

经机况评估认为，该盾构机具有再制造的可行性，其中某些设备评估后残值过低，不具备再制造条件，则直接报废。

盾构机主要部件故障有：刀盘刀具磨损，刀盘减速机损坏；推进油缸漏油，活塞杆有锈蚀；螺旋输送机叶片磨损，耐磨层补焊，拼装机马达齿轮磨损；主驱动轴承磨损；清理、更换损坏电气元件；泡沫系统多个流量计进水，调节阀开度不正常，单向阀失灵，补水阀因循环水压导致流量不稳定；高压齿轮油泵压力偏低，低压齿轮油泵噪声振动较大；油脂泵维修开关偶尔误动作（有漏电短路）。

盾构机的使用寿命主要取决于盾构机刀盘、主驱动轴承、推进油缸和螺旋输送机叶片等核心部件。

泵、阀油管等部件，在施工过程中可进行更换或维修。

为此，盾构机再制造过程主要针对核心部件的修复。

研究方案盾构机失效零件主要集中在机械部分，主要包括刀盘、轴承类零件、叶片类零件及油缸类零件等。

根据零部件的失效情况，制订了相应的研究方案，如图1所示。

图1 盾构机再制造研究方案盾构机零部件拆解和清洗盾构机设备由上万个零部件组成，设备种类多，且结构紧凑复杂，各部分设备之间相互关联影响。

因此，各部分的拆解需提前制订拆除方案，并严格执行，保证拆解施工合理、顺利，同时也需充分考虑盾构机后续的再制造恢复，最大限度地保证盾构机拆解部件的完整性。

浅谈盾构刀具使用及维修管理随着城市建设的不断发展，盾构机在地铁、隧道等工程中的应用日益广泛。

而盾构刀具作为盾构机的核心部件，对于保障盾构机的正常运行和施工效率具有非常重要的作用。

盾构刀具的使用与维修管理显得尤为重要。

本文将就盾构刀具的使用技巧和维修管理进行探讨和分析。

一、盾构刀具的使用技巧1. 合理选择盾构刀具盾构刀具种类繁多，不同的盾构机需要不同类型的刀具。

在选择盾构刀具时需要充分考虑盾构机的工作环境、岩土类型、工作压力和速度等因素，选择合适的刀具是保障盾构机正常运行的第一步。

2. 控制切削速度和进刀深度在盾构作业中，切削速度和进刀深度是影响刀具寿命和切削效率的重要因素。

一般来说，过高的切削速度和进刀深度会导致刀具磨损加剧，进而影响盾构机的使用寿命。

需要根据具体的岩土情况和盾构机的工作状态来合理控制切削速度和进刀深度。

3. 定期清理和润滑由于盾构刀具在工作过程中会积聚大量的岩屑和泥沙，长期不清理会增加刀具的磨损程度和降低工作效率。

需要定期对盾构刀具进行清理，并在清理后进行润滑处理，以减少刀具的磨损和延长使用寿命。

4. 避免冲击和振动盾构刀具在工作中容易受到冲击和振动，因此需要避免在工作中产生过大的冲击和振动，以减少刀具的磨损和延长使用寿命。

二、盾构刀具的维修管理1. 定期检查盾构刀具状态定期对盾构刀具的状态进行检查是保障盾构机正常运行和延长刀具寿命的重要环节。

通过对刀具的磨损程度、开裂情况、锋利度等指标进行检查，可以及时发现刀具的问题并进行维修和更换，以免影响盾构机的正常使用。

2. 合理安排更换周期根据盾构刀具的工作环境、使用频率和磨损情况，合理安排刀具的更换周期是维护盾构机的重要措施。

及时更换磨损严重的刀具，可以有效减少对盾构机的影响，保障盾构机的正常工作。

3. 刀具维修保养对于磨损严重的刀具，需要及时进行维修和保养。

通常可以采用研磨、镀层等方法对刀具进行修复，以延长刀具的使用寿命。

4. 做好刀具的存放和保管在盾构刀具维修后，需要做好刀具的存放和保管工作。