刀盘刀具应用分析概述.pptVIP

;;地质分类： ①冲洪积层； 地质勘探结果能为盾构施工提供有效依据，主要以物理，力学，水文，颗分，标贯，芯样等综合指标形成对地质的认识，细化冲洪积层的风险控制有效的选用盾构施工。 回填土及於泥质粘土 细沙，粉细沙，中粗沙，粗砂，砾沙，卵砾 洪积层的沙质粘土，残积土，泥岩等。;②风化岩层 主要指各类基岩地层，其特性侏罗系较安定，岩性以中微风化为主抗压强度大，发育裂隙小，微透水单轴抗压强度较大，如：微风化花岗岩。 目前国内在盾构隧道碰到最硬的达到236MPa（二氧化硅含量均要达到70-80左右）。微风化砂岩也要达到90MPa左右。但岩石自稳性极好。 地质风险在盾构施工赋存主要为白垩系地层中 泥质粉砂岩 粉砂岩 含砾混合岩 花岗岩 各类变质岩 以上岩性，主要 为强全风化岩，发育裂隙较大，盾构在推果极差。尤其盾构施工的风险，超欠控、压力波动（送排泥流量不平衡等造成失控）。;;强全中微风化层如图：;四系地层中的漂石（称为外来异物）如图：;盾构选型： 刀盘刀具。（刀盘结构强度，开口率、刀具选用布置） 功能配置。（压力、扭矩、推力等选用） 安保措施（超前加固，安全闸门，破碎功能，油脂类磨损检测等） 环流系统（压力控制、流量不平衡等） 信息系统（PLC功能、姿态自动检测等）; 根据上述特殊地质特别强调刀盘的耐磨，建议安装耐磨板，最外圈保护刀采用加强型焊 接形刀，在同一轨迹线上安装n把，确保最大开挖直径。并在开口导流处，安装背溜保护刀 值得一提的是，目前直径9m以上大盾构所出现的刀盘刀具问题，给工程造成一定的风险 ，除刀盘结构强度和刀具选用问题之外，个人认为，最大的原因是忽略了刀具在特殊地 质层里摩擦系数，而导致外圈切削刀具快速磨损。所以，按照刀具配置的设计原理， 设 定如下： T：刀具的刀刃磨损量（mm）； K：刀具磨损系数 (mm/1000km) 先行刀的磨损系数k采用刀具磨损系数的最大值，根据高低差度2.0和1个掘削轨迹上配置 3把刀具，设定磨损降低效果为0.693。 1条轨迹配置n把切削刀的场合，与1 条轨迹配置1把切削刀相比，摩擦系数K为n-0.333倍。 例如，n=3的场合，摩擦系数K= n-0.333=0.69倍，刀具寿命为1/0.69=1.45倍。 简单的说，最外圈的主切刀因回转半径最大，在旋转过程中所承受的线速度最大，即摩 擦力最大，在整个刀盘的所有刀具中，它的寿命最短。所以，目前在大盾构所有项目上， 刀盘刀具出现不同程度的问题。上面所述就是主要原因之一。 ;盾构选型：主要是针对地质条件。选用适用的盾构工法。目前在国内外应用比较广泛的盾构工法有以下几类： 敞开式TBM硬岩机、双护盾、单护盾、泥水加压、土压平衡等。 盾构选型重点讨论盾构的几个重点 刀盘刀具。（刀盘结构强度，开口率、刀具选用布置） 刀盘选型主要有三大参数： 刀具配置 结构强度 根据地质勘探情况，确定荷载条件下的P1、F1、F2 P1：刀盘轴向推力 F1：刀盘面板的摩擦阻力（F1 =P1×μ (μ:铁和土的摩擦系数=0.3)） F2：刀盘外周板阻力　（粘土粘附力） 根据以上参数，选定刀盘结构强度系数α值。 ;扭矩 A 扭矩分类 通常所说的刀盘扭矩包括三种形式： 第一扭矩（额定转速0.85rpm时的扭矩13900KN.M） 第二扭矩（刀盘最大转速3.2rpm时的扭矩5137KN.M） 脱困扭矩（刀盘侵入土体停机后，重新转动时的扭矩18070KN.M） ; ;2）、盾构机前方的土水压力的推力F2 ;。红色显示刀具问题区;;内圈变形;刀具布置及应用;;刀刃完好、螺栓断裂;我们在这里计算按照17寸盘形滚刀的设计承载能力25吨进行分析计算。 滚刀受力分析 （1） 在盾构掘进方向，可以建立刀盘推力与各滚刀法向推力的平衡关系： ; 在刀盘的设计理论中，一般假设每把滚刀（包括面刀和边刀）沿隧道轴线方向上的作用力都相等，即平均分担刀盘的推力，则面刀法向推力为 ;过渡圆弧处滚刀安装角度示意图;刀盘刀具选用建议: 针对不同地质必须选用正确的刀具，目前根据全国地下盾构施工现状，在复合地层中刀盘和刀具的成功应用案例不是很多，尤其是直径9米以上大盾构的施工刀盘刀具问题尤为突出。给施工带来很大损失和风险。不得不引起我们的重视和关注。本人从事盾构事业已有20多年，至今还在一线做盾构施工技术管理工作，在工作实践中，逐步积累了应对各类复合地质层的盾构施工经验，尤其在近10年的国内盾构施工中主导和参与项目获得了成功的经验和应用。并参加了铁道部，中铁建，南水北调等部分地铁项目的专家组，在公路；铁路；水利；地铁等领域针对不同的特殊地质盾构施工方案及发生的难题和风险提出了个人见解和方案。并取得了一定成果。 复合地层选用复合刀盘刀具；（混装刀具同