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盾构穿越半断面硬岩段掘进刀具磨损控制技术 ① 复合地层中盾构机刀具磨损原因分析及更换案例 ⑦ 盾构切削刀具磨损现状调研分析 12 刀具使用维护及更换 20 盾构机换刀作业指导书 24 把数 刃数 中心贝壳刀 8 16 正面滚刀 20 20 周边滚刀 8 8 超挖滚刀 2 2 仿形齿刀 1 1 标准切削齿刀 150 150 磨损检测齿刀 2 2 外周保护刀 12 12 其中，滚刀主要用于硬岩段掘进切削岩层，齿刀主要用于切削软土地层，考虑到硬岩穿越段对齿刀的保护，正面滚刀刀刃高出齿刀80mm。 刀盘构造及刀盘配置示意图 滚刀硬岩切削破碎原理 刀盘切削岩层时，在盾构推力、刀盘旋转作用下刀盘盘行滚刀刀刃对岩层产生挤压、剪切、拉裂等综合作用，同时滚刀在岩层切向反作用力下产生自转扭矩，当该反作用力达到滚刀额定启动扭矩时开始自转。在刀刃作用下产生小块破碎体，继而被压密形成密实核，随后密实核将滚刀压力传递给周围岩石，并产生径向裂纹，其中有一条或多条裂纹向刀刃两侧向延伸，到达自由面或与相邻裂纹交汇，形成岩石碎片，  盾构进入半断面硬岩段时盾构参数变化曲线图 盾构340环开始进入硬岩段后刀盘扭矩变化曲线图 （刀盘转速为1.15转/min） 盾构进行半断面硬岩段掘进时主要进行贯入度控制，贯入度不可过大造成滚刀单次切削量较大导致刀具崩裂，贯入度不可过小造成滚刀磨刀效应。如下图所示： 贯入度控制过小造成滚刀刀刃磨损图 贯入度控制过大造成刀刃崩裂破坏图 盾构刀具产生偏磨后的不良后果 （1）滚刀偏磨后岩层切削原理产生变化，单边刀刃受切向力作用下易产生崩裂或严重磨损现象 （2）滚刀偏磨后刀盘切削面温度较高，岩层切削粉末易在高温下重新凝结，形成高强度硬块，在土仓内形成凝结，使土仓内土压计读数异常，螺旋机输送机无法正常出土。 （3）滚刀偏磨后刀刃磨损严重，无法继续进行岩层切削，总推力较大，刀盘扭矩较大，油温高，推进速度较小，甚至无法继续推进。 6、盾构半断面硬岩段掘进过程中减少刀具磨损的改进措施 （1）对刀盘、土仓采用泡沫剂进行土体改良，增加土体流动性，必要时在进入半断面硬岩段时对刀盘注入泡沫剂浸泡，减少滚刀刀架软土阻塞效应。 （2）对周边等切削易磨损部位滚刀增加刀刃厚度，达到刀刃耐磨损的要求。 合理控制盾构掘进参数，以合理岩层贯入度进行盾构掘进控制。 合理调整滚刀启动扭矩，使滚刀在切削硬岩过程中产生自转。 （5）加强隧道内通风、降温措施，减少盾构掌子面温度。 7、刀具磨损的检测及原理 考虑到硬岩穿越段对刀具的磨损，通常在刀盘预计磨损量较大区域刀具安装检测装置，通常半断面岩层掘进时周边滚刀磨损相对较大，但受技术条件限制，目前尚未有效方法进行滚刀刀刃磨损检测，主要通过对滚刀框架、齿刀进行磨损检测，间接判断滚刀磨损量。 油压式磨损检测刀检测原理：在构造上通过后续台车上的油管配管，通过中心回转节、D辐条直至检测槽上，可以将油供到刀中，刀的磨损没有达到所设定的磨损量时，油压显示为设定压力。但随着刀的磨损，并超过设定磨损量时，管内的油会泄漏，从而可以检测磨损量。 结束语： 在总结了上行线半断面硬岩段前30m掘进施工经验后，在进行换刀作业后按合理施工参数及各项辅助措施进行了后20m半断面硬岩段掘进施工，刀具磨损明显减少，可见，半断面硬岩段掘进施工时盾构合理的施工参数、土体改良、周边滚刀刀具加强措施、合理设置滚刀启动扭矩将直接改善盾构刀具的磨损量控制。 复合地层中盾构机刀具磨损原因分析及更换案例 1、工程概况及地质描述 工程位于深圳地铁五号线，区间长度1278米,管片拼装852环。该标段位于深圳市宝安区，所在地区为海积平原、冲洪积平原，地形略有起伏，沿线地面建筑物较多（上有大规模住宅小区、酒店及立交桥），道路两侧存在密集的电力、电信、雨水、上水、污水、燃气、路灯等地下管线管道，地下管线管道的走向与道路平行，局部斜交。 该区间主要穿越的砾质黏性土和全风化花岗岩，花岗岩风化土中不均一存在花岗岩风化残留体（孤石）4把双刃滚刀、31把单刃滚刀、64把刮刀、把边缘刀和把超挖刀。滚刀17刀刃，安装高度刀间距100mm，滚刀在推力的作用下贯入岩石，在开挖面上呈同心圆滚动，岩石被挤压破碎最终在刀盘推力作用下在切槽两边的岩石成片状破碎刮刀与单刃刀组合的布局方式，高度35mm，开挖面先行挤压破碎后由刮刀进行切削切削。用来校准盾构的开挖直径。超挖刀用于盾构曲线施工时的超挖及盾构姿态的调整。 滚刀和刮刀、混合配置的组合方案，既能有效开挖各种淤泥、砂土、粘土，又能适应各种全、强、中、微风化岩等。砾质黏性土孤石 8.2确定加固换刀方案 由于在建筑物下方，经过2次带压进仓检查后，发现掌子面出现涌水涌泥现象，存在较大的潜在危险，不具备带压换刀条件，必须对掌子