盾構(gòu)刀盤(pán)磨損及刀具更換

1、15 刀具使用維護(hù)及更換15.1 一般規(guī)定15.1.1 地鐵盾構(gòu)隧道施工，多在粉細(xì)砂層、圓礫層及卵石層中進(jìn)行，刀盤(pán)、 刀具磨損較大，須對(duì)刀盤(pán)、刀具磨損的檢測(cè)及更換等有充分的估計(jì)。15.1.2 在定購(gòu)盾構(gòu)機(jī)時(shí)，應(yīng)充分考慮地層條件特點(diǎn)，確定盾構(gòu)機(jī)的面板型 式以及刀具配置等，以滿(mǎn)足地鐵盾構(gòu)施工的需要。15.1.3 盾構(gòu)施工前應(yīng)根據(jù)地層的磨耗性、刀盤(pán)刀具類(lèi)型及配置等制定刀具 使用計(jì)劃。15.1.4 盾構(gòu)掘進(jìn)施工前，應(yīng)綜合考慮地層條件，地面條件等因素，確定合 理的可能換刀位置。15.1.5 施工中應(yīng)使用泡沫、泥漿等添加材，并采取其它減磨、降矩措施， 提高刀盤(pán)、刀具的壽命。15.1.6 刀盤(pán)、刀具的磨損與

2、施工參數(shù)的選擇、施工方法等密切相關(guān)，應(yīng)充分考慮 這些因素的影響，審慎施工。施工中應(yīng)密切觀(guān)察推力、扭矩、渣土性狀、機(jī)體振動(dòng)狀態(tài)等，分析其原因，采取應(yīng)對(duì)措施。15.1.7 應(yīng)設(shè)定異常掘進(jìn)的警戒推力及扭矩值，如遇異常情況，應(yīng)立即停機(jī)檢查。15.1.8 地鐵盾構(gòu)隧道施工中的刀盤(pán)、刀具磨損現(xiàn)象非常復(fù)雜，詳細(xì)情況正在 調(diào)查和研究中，隨著調(diào)查研究的深入及施工經(jīng)驗(yàn)的增多，將及時(shí)做補(bǔ)充修訂。15.2 刀盤(pán)及刀具的選擇15.2.1 刀頭材質(zhì)的選擇1刀具一般采用真空燒制的巳類(lèi)鋼材，對(duì)于有特殊耐磨要求的刀具宜采用耐磨能力是E5兩倍的所謂SINTER- H1P真空燒制的Es類(lèi)鋼材。2表面硬化的方法一般是堆焊耐磨材料，可

3、采用碳化鎢或高鉻堆焊焊條，堆焊層硬度宜高于 HRC603 采用超硬重型刀，刀具背面實(shí)施硬化堆焊。1522刀頭種類(lèi)及型狀：1主切削刀；其切入角度影響切削能力的發(fā)揮，應(yīng)根據(jù)施工地層情況，選擇切入角度；2主超前刀（也稱(chēng)先行刀）：采用主超前刀，一般可顯著增加切削土體的流動(dòng) 性，大大降低主切削刀的扭矩，提高刀具切削效率，減少主切削刀的磨耗。3 魚(yú)尾刀：為改善中心部位的切削和攪拌效果，宜在刀盤(pán)中心部位設(shè)計(jì)一把 尺寸較大的魚(yú)尾刀。4 盤(pán)圈貝型刀：實(shí)質(zhì)上是超前刀，在盾構(gòu)機(jī)穿越砂卵石地層特別是大粒徑砂 卵石地層時(shí)宜采用。5仿形刀：仿形刀的目的是盾構(gòu)機(jī)在曲線(xiàn)段推進(jìn)、轉(zhuǎn)彎或糾偏時(shí)，通過(guò)仿形 超挖切削創(chuàng)造所需空間。1

4、5.2.3 刀具配置1增加刀具的數(shù)量，即增加刀具的行數(shù)及每一行的刀具布設(shè)數(shù)量；2采用長(zhǎng)、短刀并用法，即長(zhǎng)刀具磨損后，短刀具開(kāi)始接替長(zhǎng)刀具磨損。其高低差一般為20mmr 30mm3切削刀頭的安裝方法有銷(xiāo)釘、螺栓及焊接等方法。預(yù)測(cè)需要更換時(shí)，須采用 裝卸容易的方法進(jìn)行安裝。15.2.4 在地層條件下，應(yīng)加大刀盤(pán)開(kāi)口率，減少切削土渣在刀盤(pán)空間的滯留時(shí)間， 以保證土渣順利進(jìn)入土艙，減少刀盤(pán)、刀具的磨損。15.3 刀具磨損的預(yù)測(cè)及檢測(cè)方法15.3.1 必須充分探討刀頭的耐磨耗性，事前預(yù)測(cè)磨耗量，制定切實(shí)可行的對(duì)策， 以便施工能順利進(jìn)行。15.3.2 刀具磨耗量的預(yù)測(cè)最外圈的刀具磨耗量的推測(cè)值可按下式計(jì)算

5、:(15.321)S= Kn DNL/V式中：3磨耗量（mr）;K磨耗系數(shù)（mm/kn）;D盾構(gòu)機(jī)的外徑（m;N掘削的轉(zhuǎn)數(shù)（rpm）;L刀具切削長(zhǎng)度（km）;V掘進(jìn)速度（m/min ）。磨耗系數(shù)K多選用由實(shí)踐得出的如表15.3.2.1所示的數(shù)值，但目前地層條件下尚無(wú)可靠數(shù)據(jù)，此表的數(shù)據(jù)僅作為參考。磨耗系數(shù)一覽表表15.3.2.1土質(zhì)磨耗系數(shù)泥水式土壓式淤泥粘土-35X10-312X10砂質(zhì)土-39X10-323X10砂礫小礫311 X0-326X10-中礫-315X0-339X10大礫319X0-352X10-15.3.3 磨耗檢測(cè)：一般，判斷刀頭的磨損程度，是根據(jù)盾構(gòu)記錄的推進(jìn)數(shù)據(jù)的變 化，

6、從土質(zhì)和機(jī)械兩方面進(jìn)行綜合判斷。條件具備時(shí)并用輔助性磨耗探測(cè)裝置，常 用的磨耗探測(cè)裝置有油壓式、電氣式、超聲波式等。15.3.4 當(dāng)經(jīng)驗(yàn)不多，預(yù)計(jì)磨損嚴(yán)重時(shí)，可進(jìn)行開(kāi)艙檢查。開(kāi)艙檢查必須在開(kāi)挖面 穩(wěn)定的條件下進(jìn)行。15.4 降低刀盤(pán)磨損的施工工藝及換刀標(biāo)準(zhǔn)15.4.1 選擇合適的添加材改良材料（氣泡、泥漿等），并實(shí)施科學(xué)的施工管理，以 降低刀盤(pán)刀具磨損;1542 適當(dāng)調(diào)整掘進(jìn)速度及轉(zhuǎn)速等；1543 宜適時(shí)交替使用刀盤(pán)正、反轉(zhuǎn)，并盡可能使正、反方向切削刀的切削長(zhǎng)度 相同。1544 在自立性好的地段可以采用適當(dāng)?shù)臏p壓施工措施。15.4.5 目前，刀具更換尚無(wú)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，作為參考值，一般磨損量達(dá)到2

7、5cm時(shí)須換刀。15.5 換刀作業(yè)（艙）15.5.1 開(kāi)艙換刀應(yīng)盡可能在預(yù)定地點(diǎn)進(jìn)行，并做好開(kāi)艙前的所有準(zhǔn)備工作。換刀作業(yè)不得已在隧道進(jìn)行時(shí)，必須進(jìn)行化學(xué)加固、氣壓施工等輔助施工法，以確 保開(kāi)挖面穩(wěn)定。為了施工安全、順利地進(jìn)行，應(yīng)準(zhǔn)備好應(yīng)急措施。15.5.2 換刀作業(yè)應(yīng)清掃刀頭上粘附的砂土，設(shè)置腳支架，確認(rèn)需要更換的刀頭， 運(yùn)入工具、器材，進(jìn)行換刀作業(yè)。并作好換刀記錄。15.5.3 換刀作業(yè)程序1首先要對(duì)所換刀具進(jìn)行檢查，看是否有損壞或裂痕，磨損是否嚴(yán)重。2若確認(rèn)需更換刀具，則在刀具運(yùn)輸過(guò)程中要注意，不應(yīng)有嚴(yán)重碰撞及磨損。3每次更換時(shí)，工作人員先將刀具周?chē)哪嗤燎宓?，保證有一定的工作空間。再用

8、套筒及加力桿卸下固定螺栓，注意不要讓螺栓掉到土艙下部。將換下的刀具遞 到人閘，同時(shí)將固定螺栓和固定座用水清洗干凈，還要檢查一下是否有裂紋，如有 裂紋必須更換新螺栓，以確保刀具有足夠的固定強(qiáng)度。4將新的刀具按原來(lái)的位置安裝好，將固定螺栓擰緊。5每次只能帶一批刀具進(jìn)艙，每批刀具換完后，把廢刀具放進(jìn)料閘，與此同 時(shí)操作手轉(zhuǎn)動(dòng)刀盤(pán)。工作人員把下一批刀具送入土艙，再繼續(xù)更換下一組刀具。6每換完一批后，由值班機(jī)械工程師檢查安裝質(zhì)量，看是否有漏掉的或者沒(méi) 有固定好的。機(jī)械工程師確認(rèn)無(wú)誤后方可繼續(xù)作業(yè)。更換速度按實(shí)際情況定，必須以保證施工安全和安裝質(zhì)量為前提。7在艙刀具更換作業(yè)過(guò)程中，土建工程師應(yīng)密切注意開(kāi)挖

9、面的土質(zhì)情況和地 層中地下水的狀況。當(dāng)開(kāi)挖面有異常情況時(shí)，應(yīng)立即組織工作人員退出土艙，關(guān)好 艙門(mén)。8在更換刀具過(guò)程中，所有的刀具都是通過(guò)旋松其固定螺栓進(jìn)行拆卸，在更 換刀具后要重新使用規(guī)定的緊固扭矩?cái)Q緊螺栓。15.5.4 換刀時(shí)的注意事項(xiàng)：1根據(jù)刀具磨損情況來(lái)確定所需更換的部分刀具，不能隨意更換某一部分， 這樣會(huì)造成新刀具的嚴(yán)重磨損，導(dǎo)致不必要的浪費(fèi)，并且也不能達(dá)到要求的效果。2每次卸下刀盤(pán)的連接螺栓后，一定要注意清洗，避免螺栓螺紋損壞。 保證螺栓的安裝強(qiáng)度。3刀具卸下后，檢查螺栓是否有裂紋，如有馬上更換。4整個(gè)焊接過(guò)程應(yīng)注意艙的通風(fēng)，確保艙工作人員新鮮空氣的用量。5因艙環(huán)境潮濕悶熱，焊工每班

10、工作時(shí)間控制在4小時(shí)左右，保證焊工的工作效率和焊接質(zhì)量，同時(shí)也保證人員的健康安全。6材料進(jìn)出應(yīng)避免碰壞損傷，人行通道位置管路需進(jìn)行保護(hù)。7在一個(gè)循環(huán)的刀具更換完成后，機(jī)械工程師必須讓所有人員撤離土艙進(jìn)入 人閘，待轉(zhuǎn)完刀盤(pán)，觀(guān)察開(kāi)挖面無(wú)異?，F(xiàn)象后，再繼續(xù)進(jìn)行檢查、換刀作業(yè)。15.5.5 在刀具更換過(guò)程中如需焊接則應(yīng)注意下列事項(xiàng)：1根據(jù)機(jī)械工程師描繪的刀盤(pán)磨損情況，加工相應(yīng)的焊接件，焊接件的材質(zhì) 必須與刀盤(pán)本體材質(zhì)一致；2焊接前對(duì)刀盤(pán)焊接面用丙酮液進(jìn)行清理，局部殘留體應(yīng)用角磨機(jī)打磨平整，以保證焊接質(zhì)量；焊接過(guò)程中應(yīng)保證焊接件焊縫四周均勻一致；3焊接件及焊縫四周用耐磨焊條加焊耐磨層；4焊接完成后方可

11、進(jìn)行刀座的焊接和刀具的安裝。15.6盾構(gòu)開(kāi)艙作業(yè)1561 應(yīng)建立完善的開(kāi)艙控制程序，嚴(yán)格開(kāi)艙管理，確保開(kāi)艙施工安全。15.6.2 開(kāi)艙管理應(yīng)遵循下列原則：1 合理制定開(kāi)艙里程、地層預(yù)處理方案等開(kāi)艙計(jì)劃；2 開(kāi)艙條件應(yīng)安全、可靠；3 盡可能減少對(duì)地面環(huán)境影響；4 開(kāi)艙作業(yè)應(yīng)連續(xù)，快進(jìn)、快出。15.6.3 開(kāi)艙程序控制為使開(kāi)艙作業(yè)有序地進(jìn)行，應(yīng)制定開(kāi)艙作業(yè)程序，并建立相應(yīng)的簽認(rèn)制度。1 開(kāi)艙準(zhǔn)備工作確認(rèn)為保證開(kāi)艙作業(yè)的連續(xù)、快速，必須做好充分的準(zhǔn)備，準(zhǔn)備工作包括預(yù)計(jì)更換刀具準(zhǔn)備、開(kāi)艙作業(yè)工具準(zhǔn)備、洞風(fēng)水電準(zhǔn)備等。準(zhǔn)備工作由專(zhuān)人負(fù)責(zé)，完成后由相關(guān)工程師確認(rèn)，機(jī)電總工程師審核；2開(kāi)艙位置確定根據(jù)開(kāi)艙計(jì)

12、劃，必須在盾構(gòu)到達(dá)既定里程后方可進(jìn)行開(kāi)艙作業(yè)。開(kāi)艙位置由土木工程師確認(rèn)，土木總工程師審核。通過(guò)簽認(rèn)后即可打開(kāi)艙門(mén)；3工程地質(zhì)確認(rèn)開(kāi)艙后先按要求對(duì)土艙進(jìn)行冷卻與空氣置換，然后由有經(jīng)驗(yàn)的地質(zhì)工程師判斷工作面的地質(zhì)條件，仔細(xì)觀(guān)察后簽署意見(jiàn)，并由土木總工程師進(jìn)行審核確認(rèn)。確認(rèn)安全后其他人員方可進(jìn)入土艙執(zhí)行下一步作業(yè)；4刀具檢查與處理方案確定由具有刀具管理經(jīng)驗(yàn)的機(jī)械工程師對(duì)刀具進(jìn)行檢查，做好記錄，并由機(jī)電總工程師進(jìn)行審核確認(rèn)，制定刀具處理方案。由土木工程師對(duì)工作面穩(wěn)定情況進(jìn)行進(jìn)一步判斷后，決定是否可進(jìn)行既定方案的刀具處理施工。進(jìn)行刀具處理的過(guò)程中，必須有一名土木工程師不間斷地對(duì)工作面穩(wěn)定情況進(jìn)行觀(guān)察；5 刀盤(pán)清理及艙門(mén)關(guān)閉確認(rèn)刀具處理完畢關(guān)閉艙門(mén)前對(duì)土艙及刀盤(pán)前方進(jìn)行全面的檢查，避免工具、雜物遺留在。檢查完畢由當(dāng)班班長(zhǎng)簽認(rèn)，負(fù)責(zé)機(jī)械工程師確認(rèn)，確認(rèn)后關(guān)閉艙門(mén)，艙門(mén)關(guān)閉情況由負(fù)責(zé)機(jī)械工程師確認(rèn)，機(jī)電總工程師審核。完成后及時(shí)恢復(fù)掘進(jìn) 施工。1565安全保障措施與安全事故搶救1開(kāi)艙安全保障措施開(kāi)艙作業(yè)必須在既定的位置進(jìn)行，如果因施工需要必須在其他位置進(jìn)行開(kāi)艙作業(yè)時(shí)，必須充分分析并報(bào)業(yè)主及監(jiān)理同意后，由項(xiàng)目經(jīng)理及總工程師決定；開(kāi)艙作業(yè)的一切準(zhǔn)備工作必須提前做好，一旦開(kāi)艙必須保證作業(yè)立即開(kāi)始；開(kāi)艙必須在掘進(jìn)停止后立即進(jìn)行。在作業(yè)