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1、浅析土压平衡盾构机滚刀损耗形式摘要 :以广州市轨道交通三号线盾构工程所用盾构机滚刀损耗形式为例, 简要地分析了盾构机在施工过程中滚刀得损耗形式、缘故以及减少刀具损耗得预防措施,为今后盾构隧道中如何最大程度地开发刀具使用寿命提供了参考依据.关键词:盾构机,滚刀 ,损耗广州市轨道交通三号线（市桥站北番禺广场站盾构区间）盾构工程位于广州市轨道交通三号线得最南端,由两条单圆盾构隧道（左线长度4717354m, 右线长度 4732094m） 、一个中间风井（含左、右线各30m 长得矿山隧道 ）和 10 座联络通道组成,线路最小曲线半径为800m,最大线路纵坡为30%。.隧道埋深为5m31m,洞身地质除有
2、较稳定得硬塑残积土外，还有极不稳定得淤泥质土和松散砂层 ,更有天然抗压强度达 150mpa160mpa 得花岗岩和变质岩,地质条件十分复杂多变.隧道穿越得地面既有管线复杂得道路 ,又有密集得建筑物,是广州市轨道交通三号线难度最大得标段之一.1 滚刀损耗形式由于隧道断面得地质复杂多变，隧道埋深平均在20m以上，且需破除距离长达700m,强度高达 160mpa 得花岗岩区域 , 因此掘进过程中需较为频繁得更换刀具 .从整个工程竣工后统 计来看 ,整个工程共消耗滚刀 2659 把 ,其损耗形式要紧分为以下几种 . 11 正常磨损滚刀进行破岩时,破岩效率与其刃口宽度有关.wwW 随着滚刀刀圈磨损量得增
3、加,刃口宽度增加 ,达到一定范围时会妨碍掘进速度,由于受到刀圈加工工艺得限制,而且新装刀圈与齿刀之间得高差为35mm, 因此确定正滚刀与中心刀最大磨损量为 30mm; 而边缘滚刀则因隧道直径6280mm以及所处位置得要求，其磨损极限为15mm.正常磨损是刀具失效得要紧形式,另正常磨损又称为均匀磨损,其磨损形状为在刃口宽度范围内磨损较均匀 .12 滚刀刀圈断裂 在掘进过程中由于岩石情况发生变化或刀盘其他部件（如齿刀等）脱落卡在刀刃与岩壁之间 ,会导致刀圈局部过载而使刀圈应力集中、发生断裂, 同时刀圈与刀体配合过盈量未达到要求也会造成刀圈断裂.13 轴承损坏施工过程中 ,有时会发觉刀圈被磨成一条或
4、几条弦,称之为偏磨.这要紧是由于刀具轴承损坏不能转动造成得;在掘进过程中刀具出现偏磨而未及时发觉是特别危险得,一把刀由于偏磨而失效会造成相邻两把刀过载而失效,从而迅速向外扩展,直至整个刀盘上得刀具全部失效 , 因此在掘进过程中应及时观看皮带机内得出碴情况,一旦出现长而宽得石碴时,应马上停机检查刀盘.造成轴承损坏得缘故要紧是由于轴承过载或刀盘发泡剂系统不良而使轴承过热抱死 ,刀具漏油而未及时发觉也会使刀圈偏磨而失效.14 刀具漏油漏油得刀具解体后发觉,绝大多数漏油得刀具其轴承已失效, 圆锥滚子得大头端剥落,轴承外圈已成麻面或发蓝,同时刀具得浮动密封已失效,极个不得刀具为注油孔漏油 .要紧有以下几
5、方面:1） 由于岩石条件急剧变化（多为较发育得破裂岩层 ）或操作缘故（调向过大或推力过大）,以及换刀不合理（相邻刀具得磨损量相差较多）,造成个不刀具过载,使刀具轴承圆锥滚子得承载端剥落,剥落得金属碎片及颗粒使密封失效.2） 由于刀盘发泡剂系统不良而使轴承及润滑油温度过高.3）强度较高得大石块或崩断得正面齿刀、边缘刮刀卡在刀具端盖密封处,使滑动密封受冲击载荷失效.4) 刀具轴承及浮动密封得寿命已达极限.5) 刀具修理过程中隔套尺寸不符合规格或刀具内混有杂物.15 刀圈剥落由于刀圈磨损表面产生疲劳裂纹,逐步扩展导致微观断裂、磨损剥落.从刀具检查情况来看,一般刀得剥落块较小,不妨碍刀具得正常运转.1
6、6 挡圈断裂或脱落瑞克公司生产得正面滚刀和边缘滚刀得刀圈内侧为两半对接焊得安全挡圈,便于更换刀圈并防止刀圈移位.但由于离心力得作用 ,刀圈作用于刀体上得力基本上指向外侧得,因此一般内侧受力较小,但在施工过程中由于挡圈焊接质量较差或刀盘前部岩石破裂,坍塌得大石块经常将挡圈砸断或脱落,直至发生刀圈移位,使刀具更换非常困难 .17 刀具螺栓松、脱、断及掉刀等情况原始记录表明 ,随着换刀次数得增加 ,刀具螺栓松、 脱、 断甚至掉刀得现象(统称为螺栓咨询题)也逐渐严峻,造成刀具得螺栓咨询题得缘故要紧有以下几方面:1) 刀具拉紧快和u 型块得重复使用 ,使相当部分配合面受压变形而成台阶状,同时修理次数过多
7、使一把刀得两块拉紧快配合面不在同一个平面上.2) 刀具及刀具螺栓重复使用得次数较多,螺纹损伤严峻.3) 由于刀具在安装过程中没有将所有配合面(拉紧快、 u 型块、螺纹以及公母垫等)清理洁净,而使刀具在掘进过程中出现螺栓咨询题.4) 由于操作缘故未使刀具所有螺栓达到规定预紧扭矩.2 预防措施1)依照施工过程中不同得地质条件,选择安装不同扭矩得刀具.2)施工过程中要连续使用刀盘发泡剂系统, 同时保证发泡剂系统功能得有效性,以达到有效润滑刀具、落低刀具得表面温度、实现渣土改良等功能.3) 刀具要紧配件(如轴承、端盖、轴等)连续使用三次以上得需要报废.4)制定刀具安装完成后得安装质量检查制度,要紧检查
8、刀轴、刀具拉紧快安装位置是否正确,刀具螺栓是否拧紧等工作.5)施工过程中,及时依照地质条件得变化 ,合理选用掘进参数.6)制定严格得刀具检查制度，软岩地层中每100环150环(150m225m)检查一次刀具, 硬岩地层中每20环50环(30m75m)检查一次刀具，所以在施工情况遇到突变时，可依照当时得具体情况确定是否提早或滞后刀具得检查日期 .7)整刀、刀圈在搬运、卸吊时要严格按有关规定和方法进行,必须做到轻装轻放,并做好各种防护措施.现场刀具安装必须按照其安装要求和工艺进行.3 结语文中通过对广州市轨道交通三号线(市桥站北番禺广场站盾构区间)盾构工程施工过程中使用得刀具 滚刀得损耗形式、 损耗缘故以及相应得预防措施.文中为今后得盾构隧道中如何最大程度地开发刀具得使用寿命提供了一定经验.参考文献 :1张国京北京地区土压式盾构机刀具得习惯性分析j市政技术，2005(1):9-132邹积波盾构刀具磨损缘故分析j 建筑机械化 ,2003(11):57-58