盾构刀盘支撑法兰密封位磨损修复技术

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。

小直径竖井法盾构刀盘修复施工工法中铁十二局集团第二工程有限企业安宏斌李艳辉白云飞赵玮栋1．序言盾构在砂卵石、密实度较高旳砂层及其他不良地层中施工很轻易导致刀盘刀具旳磨损，使盾构机掘进速度减少，甚至无法掘进，刀具旳更换一般有常压开舱、带压开舱、地面加固后常压开舱等措施。

刀盘旳开挖直径磨损之后进行修复目前除了运用地面开挖常规竖井法施工之外没有其他安全措施，而开挖常规竖井旳工期太长、成本太高，在施工中不停研究最终采用开挖一种微型竖井后在井内进行刀盘修复施工工法。

实践证明，此工法在保证施工安全旳前提下，可以高质、经济、迅速旳完毕对盾构刀盘旳修复工作，经济效益和社会效益明显。

2．工法特点2.1该工法修复刀盘具有施工安全、简朴、迅速、经济及环境保护等长处。

2.2施工所需要旳人员、设备及周转材料少，且均为通用旳周转材料。

2.3 小直径竖井旳受力构造好，承载力高，抗震能力强。

2.4 小直径竖井施工作业旳条件较差，劳动强度大，施工中安全和质量尤其重要。

2.5刀盘前方有较大空间，便于更换刀具，提高刀具更换效率。

3．合用范围本工法适应于盾构上方土体不稳，地面没有充足空间等状况下进行刀盘修复、换刀作业。

在地面条件复杂，隧道埋深比较大（埋深超过20m以上）、地质条件比较差旳状况下，运用此措施进行刀盘修复时，必须谨慎旳考虑。

4．工艺原理以刀盘位置为重要根据，将刀盘完全进入竖井净空范围，同步要保证竖井井壁放在盾构机旳前盾盾壳之上，以保证进行刀盘修复时，作业人员旳施工安全。

小直径竖井先开挖至盾构刀盘中心线上方3.5m处，待盾构机抵达指定位置停机后，再开挖至盾构刀盘中心线标高。

在刀盘上方2m旳竖井井壁外侧打设小导管对地层进行加固处理，保证小直径竖井在多种工况下旳构造整体稳定性，保证刀盘检修作业旳安全。

5．施工工艺流程及操作要点5.1 工艺流程施工工艺流程见图5.1。

图5.1 工艺流程图5.2 操作要点施工准备施工前要制定合理旳质量管理措施。

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。

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。

盾构机主驱动密封维修改造关键技术摘要：盾构机主驱动密封系统是主驱动系统的防护盾牌，如果在掘进过程中失效，可能引起主轴承损坏，造成巨大的经济损失。

为预防此现象发生，通常会依据设备掘进里程及使用状况进行预防性维修，以降低掘进过程施工风险。

从便捷性方面考虑，一般选择在平整的地面上，将盾构机前盾翻身，使土仓朝上进行密封的更换、跑道的调整或更换。

对于平移过站或存在其他限制因素时，也可选择在始发井下进行主驱动密封系统的维修。

关键词：盾构机主驱动密封；维修；技术对于盾构机来说，主驱动系统是以“心脏”的地位而存在，而主驱动的密封便是心脏外的一层保护膜。

在盾构机掘进的过程中，主驱动密封不能够在硐室中进行更换，如若由于密封损坏或者间隙过大等原因，使泥沙颗粒或者齿轮油等侵入到齿轮箱当中，导致主轴承损坏，将会引起整个盾构机的瘫痪，为盾构工程带来经济损失。

一、主驱动密封原理主驱动密封装置：主轴承内圈转动并带动刀盘旋转，外圈固定于主驱动箱体上，而主驱动箱体则是固定于内部构件上相对不动的，于是主驱动则设计成内外两处密封；就液驱主驱动分析，外密封有三道唇形密封，内密封有二道唇形密封；每道密封之间由隔板隔开，用于保持密封的位置形态，最外侧有压板封盖并给予密封一定的压力。

密封采用背靠背形式，最内侧密封唇口朝内，封堵齿轮油，其余几道密封都是唇口向外，用于封堵外侧杂物。

密封之间形成密封腔，由内而外，外密封第一道密封腔为空腔，检测齿轮油是否泄漏，第二道密封腔为黄油脂润滑，最外侧密封腔打入HBW黑油脂并溢出到密封外侧土仓处，从而隔离开外部土仓环境。

内外密封各有3 道油脂腔，密封原理和润滑方式与内支撑方式的外密封相同，因此，在相同条件下周边支撑方式的油脂消耗量比较大。

从密封原理来说，上述两种盾构主驱动密封均是机械式迷宫密封与唇形密封的组合密封形式，由于唇形密封圈是一种具有自封作用的密封圈，它依靠唇部紧贴密封耦合件表面，阻塞泄漏通道而获得密封效果，密封圈的工作压力为预压紧力与流体压力之和，当被密封介质压力增大时，唇口被撑开，更加紧密地贴紧密封面，密封性能进一步增强；此外，唇边刃口还有刮油的作用，也有利于提高密封圈的密封性能。

盾构机刀盘非正常磨损洞内修复方案概述摘要：刀盘是机械化盾构机的掘削机构,具有开挖地层、稳定开挖面、搅拌渣土等功能,并承受大扭矩、大推力和冲击载荷的作用,其工作状况非常恶劣。

因此,刀盘在盾构推进过程中将会不可避免地出现磨损。

基于此，文章结合具体实际分析盾构机刀盘非正常磨损的原因，制定洞内修复方案。

关键词：盾构机；刀盘；非正常磨损；洞内修复1刀盘现状1.1地质情况区间隧道掘进断面处于全断面中风化灰岩，根据区间地质勘察报告，隧道洞顶上覆基岩较薄，洞身（局部位于土层内）及洞底均位于基岩内，地下水位线下，岩溶中等发育，局部强发育，综合围岩等级Ⅴ级。

岩层天然单轴抗压强度在28.81~54.90Mpa。

1.2损坏情况开仓检查后初步发现刀盘钢结构磨损严重；刀盘中心双刃滚刀掉落三把、三个中心刀箱磨损严重、1号和2号泡沫喷孔严重磨损、刀具磨损检测1/3号磨损检测点内嵌式防护板掉落、超挖刀防护板掉落、单刃滚刀掉落一把、搅拌棒变形两根，回转中心连接处防护盖板螺栓松动。

图1 掌子面刀具轨迹图2 损坏情况图3刀盘中心磨损区域经进一步检查，发现刀盘、刀箱出现多处裂纹裂纹，刀盘结构受损严重。

具体受损情况统计如下表：表3-1 刀盘裂纹情况图4 刀盘裂纹情况2原因分析根据掘进参数、历次开仓检查结果及地质情况判断，原因分析如下：1）岩石强度高。

翟~师区间中风化灰岩地质坚硬，且地层中含水量及其变化较大，在掘进过程中容易出现喷涌现象，其次区间详勘报告中岩层强度低于实际岩石强度，在强度高的中风化灰岩地层中连续掘进容易导致刀具磨损。

2）溶洞发育。

溶洞的存在使得掌子面不平整，掘进中刀盘振动较大、扭矩波动较大，导致刀盘受力不均，出现滚刀部分受力的情况，刀具切削时挤压受力不均匀,发生啃齿或者磕刀的情况，容易造成刀圈断裂或崩刃的情况。

当刀具受损，一旦发生偏心载荷，很容易导致刀盘扭腿部开裂。

3）掘进参数不合理。

推进时总推力较大（2300-2700T），掘进速度为1~5mm/min，刀盘转速2-2.3r/min，刀盘扭矩偏高2000-3000KN.m；渣温高48度左右。

盾构机刀具修复技术采用盾构法修建地铁隧道，施工进度较快，建设质量好，而且施工过程中不需要降水，可以节省大笔费用。

但由于盾构机及配套设备、设施的采购和制造费用很高，而且施工过程中所用多种消耗材料费用也不低。

所以，采用盾构法的施工成本与传统施工方法相比，并无优势可言。

在保证工程质量的前提下，如何有效地降低施工成本，成为企业在市场竞争中面临的一个紧迫问题。

对磨损周边刀进行修复利用，就是在降低施工成本方面进行的一次有益尝试。

1盾构机刀具磨损情况需要修复的这批磨损周边刀是在完成520环（约630m）隧道掘进后更换下来的。

刀具的2/5已经被磨损，其情况见图1，刀具磨损部分是正对被切削土体的迎土面部分。

刀具迎土面部分，在盾构刀盘旋转时承受很大的摩擦作用力，摩擦力的大小与千斤顶的推力成正比；另外，周边刀安装于刀盘的最外边，刀盘旋转时该位置的线速度也最大；再有，由于处于边缘位置，离泡沫出口的位置较远，在盾构机掘进过程中该位置的刀具无法得到良好的润滑。

以上多种因素导致了该部分的磨损最严重。

2盾构机刀具修复工艺确定从图1中可以看到，磨损的周边刀仅剩下一个安装孔是完好的。

修复工作的主要任务，一是完成另外两个安装孔的修复；二是完成切削刃和表面耐磨层的修复。

据此确定总的思路是：铸造一块与原刀具本体成分相同、形状与缺损部分一样的钢块，与残刀焊接在一起；然后，在修复的刀具上堆焊切削刃和耐磨层；再以原来的安装孔为基准，根据图纸的尺寸要求加工另外两个安装孔；最后，对刀具与刀盘的安装表面进行一次精加工。

2.1修复体材料的选择及制造为保证修复刀具的工作性能不降低和便于与残体进行焊接，决定采用与原刀具本体材质相同的材料对其进行修复。

通过实验室化验分析，确定原刀具本体材料为退火状态的20Mn2。

根据原图纸和磨损刀具实物，设计加工了2个修复体模具（左右各1个）；然后，利用小冶炼炉进行修复体的翻砂铸造，并对工件外表面进行喷丸处理。

2.2修复体与刀具残体的焊接由于刀体较厚，断面为三角形，且整个刀具的外形不规整，要将修复体与残刀直接焊接难度很大。

盾构由刀盘旋转靠刀具切割岩土体并由油缸向前推进，从而实现连续的机械化隧道掘进。

由于施工过程中地质情况复杂，盾构掘进中刀盘和刀具会随着掘进出现不同程度的损坏和磨损，因此，减小盾构刀具磨损，是保证土压平衡盾构长距离掘进的重要措施，它直接影响盾构机使用寿命、切削效果、出土状况、掘进速度和施工效率等。

1盾构刀盘的作用刀盘是中间支撑式结构，靠装在隔板后侧的电动驱动装置通过齿轮进行驱动而旋转的；盾构掘进中，刀盘主要起的作用为切削土体，并将切削下的土体进行搅拌，使土体能顺利地通过螺旋输送器输送出去，让盾构机能正常地掘进。

另外，通过刀盘的切削，前方会出现暂时的真空区域，为防止土层坍塌，刀盘这时会起到临时支撑土体的作用[1]。

2刀盘的分类及优缺点刀盘的结构形式有面板式和辐条式两种，具体应用时应根据施工条件和土质条件等因素选定。

泥水盾构采用面板式刀盘；土压平衡盾构根据土质条件可采用辐条式。

本次维修的刀盘为辐条式。

辐条式刀盘与面板式刀盘优缺点比较见表1[2]。

3刀盘维修技术刀盘磨损后，刀盘中刀的相对位置尺寸会发生变化，因此，维修过程中除辐条轴上两主切削刃之间尺寸为刀尖与刀尖的距离外，其他所有尺寸均为刀座与刀座之间的距离。

IHI盾构机刀盘的维修技术王云飞（北京市政建设集团有限责任公司第二工程处，北京101102）摘要：盾构施工中，盾构由刀盘旋转靠刀具切割岩土体并由油缸向前推进，从而实现连续的机械化隧道掘进。

由于施工过程中地质情况复杂，盾构掘进中刀盘和刀具会随着掘进出现不同程度的损坏和磨损，因此在施工的必要阶段要对盾构刀盘进行必要的维修和养护。

论述了减小盾构刀具磨损，保证土压平衡盾构机长距离掘进的措施；介绍了维修所需要的设备和材料，以及应注意的问题。

关键词：盾构机；刀盘磨损；维护；措施中图分类号：U455.31文献标志码：B文章编号：1009－7767（2011）03－0128－03Maintenance Technique of IHI Shield CutterheadWang Yunfei表1辐条式刀盘与面板式刀盘优缺点比较刀盘种类优点缺点辐条式刀盘刀盘切削软土层时没有压力损失，同时刀盘后的搅拌翼更能使土、砂流动顺畅，更容易控制土压平衡只适用于软土、流砂等地质结构较松软的土层进行掘进施工面板式刀盘刀盘在风化岩及一些软硬不均地层或硬岩地层掘进时，刀盘更容易适应地质条件，适应施工要求在软土层掘进时，刀盘面板刀开口率小，刀盘切削下的土体不易进入土仓，这时会产生压力损失修补前，先确定刀盘中心点，然后用30mm×30mm 角钢制作一个立体直角坐标系，X轴的尺寸为270mm，Y轴的尺寸为520mm，Z轴的尺寸为300mm。

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。

常压密闭环境下盾构刀盘修复施工工法常压密闭环境下盾构刀盘修复施工工法一、前言随着城市地下空间的不断扩张，盾构工程在地铁、隧道等领域得到了广泛应用。

在盾构施工过程中，由于地质条件的复杂性和施工环境的恶劣性，刀盘损坏是一个常见的问题。

针对常压密闭环境下刀盘的修复，开发了相应的修复施工工法。

本文将从工法特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析以及工程实例等方面进行详细介绍。

二、工法特点该修复施工工法的主要特点包括：施工过程中保持常压密闭环境，避免大气进入刀盘区域；采用专业化修复工具和材料，保证修复效果；快速、高效完成刀盘修复，缩短停机时间。

三、适应范围该工法适用于常压密闭环境下不同类型刀盘的修复，包括硬岩盾构、半岩盾构和软土盾构等。

同时，由于施工工法灵活多样，可以根据具体情况进行调整，适应不同地质条件下的刀盘修复需求。

四、工艺原理该工法通过保持常压密闭环境，防止刀盘区域的大气进入，避免加重刀盘受损情况。

在施工工艺上，采取了多种技术措施，如刀盘的局部修复、刀具更换和刀盘整体重新调试等，保证了刀盘的正常运行。

五、施工工艺施工工艺主要包括四个阶段：准备阶段、局部修复阶段、刀具更换阶段和刀盘整体重新调试阶段。

具体施工过程中，需进行严密的常压密闭控制，使用专业修复工具和材料进行刀盘的修复。

六、劳动组织在施工过程中，需要建立合理的劳动组织，包括指定专门的施工队伍、明确各人员职责和任务分工，并进行必要的培训，以确保施工工艺的顺利进行。

七、机具设备施工过程中需要使用一系列机具设备，如常压密闭控制设备、修复工具、刀具更换设备和调试设备等。

这些机具设备具有适应常压密闭环境下施工的特点，并能有效完成修复工作。

八、质量控制质量控制是施工过程中的重要环节，包括施工前的检查与试验、施工过程中的检查与验收以及施工后的质量评估等。

通过严格的质量控制措施，确保施工过程的质量达到设计要求。

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。

大直径盾构机刀盘修复及改进技术摘要：本文对广深港客运专线益田路隧道盾构机刀盘的严重磨损进行了分析，通过分析大直径盾构机刀盘在复合地层施工时刀盘磨损的原因，研究制定了可行的现场修复方案，并对刀盘进行了有效的改进，增强了刀盘的结构强度，使其更加适应本工程下一区间的盾构掘进施工，延长了刀盘使用寿命。

关键词：盾构机；大直径；刀盘；磨损；修复；改进1.1 刀盘概况刀盘是盾构机的主要构件，是掘进破岩的直接执行机构，S-550盾构机的刀盘是由4边块+1中心块组成的钢结构，刀盘开挖直径13.23m，重约319 t，刀盘面板开口率25%。

配置17＂中心双刃滚刀6把，17＂单刃滚刀73把，正面刮刀106把，边缘刮刀56把，超挖刀2把。

S-550刀盘在已完成的广深港客运专线益田路隧道1370m的盾构区间段，穿越的地层主要有微风化花岗岩、混合岩，中风化花岗岩、混合岩，强风化花岗岩、混合岩，全风化花岗岩、混合岩。

隧道大部分地段全断面为中、微风化混合岩或花岗岩，局部地段洞身穿越残积土、全、强、中微风化岩层，隧道开挖面上软下硬，且隧道断面岩石的石英含量平均高达72.02%，对刀具及刀盘的磨损与损坏非常大，因此为保证刀盘在转场进入广深港客运专线皇岗隧道盾构区间段的盾构施工时，能够长时间连续正常运转，就必需对S-550刀盘进行全面细致的检查鉴定，以全面了解其现状，制定全面整修方案。

图1 S-550盾构机刀盘1.2 刀盘存在的问题1.2.1 焊缝裂纹在盾构掘进过程中，由于刀盘承受复杂的压力、扭矩等载荷以及剧烈的振动与冲击、温度变化都会使刀盘产生裂纹。

刀盘表面经过清洗后对刀盘钢结构进行检查，检查发现在3个部位出现焊缝裂纹。

（1）刀盘的8个牛腿的加强筋焊缝开裂，裂纹已扩展至母材。

图2 刀盘牛腿加强筋裂纹（2）刀盘的中心分块与边分块连接处附近的80mm厚的侧板与筋板之间焊缝开裂，共计有10处裂纹，部分裂纹已扩展至母材。

图3 刀盘中心块与边分块连接处裂纹（3）刀盘各辐臂侧面封板与背面封板的焊缝开裂，共计有32处裂纹。

盾构施工竖井法刀盘恢复技术摘要：盾构施工中，采用竖井法进行盾构刀盘维修、刀具更换是盾构施工中的一项特别技术。

本文结合现场施工简要的介绍了此种技术。

关键词: 竖井施工盾构刀盘恢复随着城市地铁的发展,盾构施工产业得到了蓬勃的发展，盾构施工的“安全、快速、经济”以被越来越多的人们所认可。

为了确保盾构在软硬不均地层换刀作业安全，采用竖井法进行盾构刀盘维修、刀具更换是盾构施工中的一项特别技术。

1 采用竖井法进行刀盘维修、换刀的条件一般情况下，当需要进行刀盘修理、换刀作业时,如果盾构上方的地层不稳定,不可能直接开仓进行刀盘修理、换刀作业。

特别是满足以下条件时，将考虑采用竖井法进行刀盘的恢复：1。

1 盾构机上方的土体基本不能自稳;1。

2 通过地面加固难以达到预期的效果；1。

3 由于盾构上方土体沉陷,导致无法从盾构机内部进入刀盘作业；1.4 地面条件有足够的竖井施工场地；1。

5 工期条件；1.6 经济条件；1.7其它原因。

2 换刀施工竖井技术参数的确定2.1 竖井位置的确定在确定竖井位置时，一般以盾构机刀盘位置为主要依据，将盾构机刀盘完全放入竖井净空范围,同时要确保竖井井壁放在盾构机的盾壳之上，以确保进行刀盘修理时，作业人员的施工安全。

2。

2 竖井净空尺寸的确定在确定竖井的净空尺寸时，一般依据竖井的宽度一般依据盾构刀盘的轮廓尺寸进行确定,例如盾构机的刀盘尺寸为6300mm，考虑设计深度的竖井施工偏差尺寸,则在确定施工竖井的净空尺寸一般在盾构机的刀盘直径＋2×100～150mm左右。

竖井的长度一般为盾构机刀盘露出的尺寸＋人工在开挖盾构机刀盘竖井时所需要的最小空间，当竖井深度小于15m时，此尺寸一般取1.5m，当竖井深度大于20m时，刀盘的竖井施工最小净空不小于2m。

2。

3 竖井深度的确定在考虑采用竖井进行刀盘处理时,一般竖井的底部比盾构机的刀盘低30~50cm。

2。

4 竖井支护参数的确定由于换刀竖井是临时性的构筑物，故在竖井设计时，特别是在考虑竖井支护参数的设计时,一般采用格栅钢架结合网喷混凝土进行，根据经验，格栅钢架的间距一般不大于1m，喷射混凝土的厚度不小于20cm。