盾构刀具更换基本原则

盾构刀具更换基本原则

滚刀主要由刀圈，刀体，刀轴，圆锥滚子轴承，金属浮动密封环，刀盖(座）及连接螺栓等零件组。目前、不论规格大小及安装部位的不同，盘形滚刀的内部均采用背对背安装的圆锥滚子轴承组合、油浴润滑、金属浮动密封环形式。

刀圈直径采用目前国内外流行的17"尺寸（外径尺寸432mm），17"滚刀承载力为25吨/把，适应30-200Mpa的硬岩地层，启动扭矩

25-40N·m

1、中心刀的最大磨损量为25mm，双刃正滚刀的最大磨损量为20mm，单刃正滚刀的最大磨损量为20mm，单刃边刀的最大磨损量为10mm。更换标准为：边缘滚刀磨损量为8mm，（换下的边缘滚刀可用在正面滚刀位置），正面滚刀为15mm，中心刀为20mm。

2、当刀具出现下列任一损坏情况时，必须更换。刀圈断裂，平刀圈，刀体漏油，刀圈脱落，挡圈断裂或脱落，刀具轴或刀座损伤。

3、相邻刀具的磨损量高差不大于15mm。

4、更换刀具后，将固定刀具轴的螺栓紧固至规定的扭矩，待掘进一环后，再开仓复紧刀具螺栓。

刀具更换方法及要求

刀具的更换方法，通常选用在通过对地表掘削面前方的土体进行注浆加固后，人仓更换刀具。刀具更换是一项较复杂的工序，首先除去压力仓中的泥水，残土，清除到头上黏附的泥沙，确认更换的刀具，运入工具，设置脚手架，然后拆去旧刀，换上新刀。更换刀具停机时间较长，容易造成盾构机整体沉降，引起地层及地表沉降，损坏地表及地下构筑物，更换刀具时要按如下要求进行：

1、更换前做好准备工作，尽量减少停机时间；

2、更换作业尽量选择在中间竖井或地层较好，较稳定的地段进行；

3、在地层条件较差的地段进行更换时，必须带压更换或对地层进行预加固确保开挖面及基底的稳定性；

4、更换刀具的人员必须系安全带，刀具的吊装和定位必须使用吊装工具，在更换滚刀时要使用抓紧钳和吊装工具。所有用于吊装工具的吊具和工具必须经过沿河检查，以确保人员和设备的安全，带压作业人员必须经过严格检查，以确保人员和设备的安全，带压作业人员必须经过带压作业专业培训，制定并执行带压工作程序；

5、做好更换记录，主要包括刀具编号，各刀具的高差、原刀具类型，刀具磨损量，修复刀具的运行记录，更换原因，更换刀具类型，更换时间及更换人等。

刀盘刀具的磨损与失效

盾构机在向前推进时，推进液压缸必须提供足够大的推力才能保证盾构机的前移，推进液压缸的推力通过到盘上安装的各类刀具作用到地层，刀盘旋转时，刀具正对地层的部分与地层之间将产生很大的摩擦

力。磨料磨损是刀具正对地层部分的主要磨损形式

刀具的磨损一般是由内向外陈逐渐增大的趋势，由于刀盘上刀具公转的角度是相同的，但刀具所在半径不同，就是各把刀具线速度也就不同，在相同时间内，外部刀具所走过的形成就多，切削的任务量重，磨损的速度也就相应增加，但到边刀部位，由于刀间距加密，每把刀的破岩工作量相应减少，磨损的速率也相应降低。刀盘旋转时中心点和边缘位置的线速度的差异，刀盘旋转一圈，安装在距刀盘中心点

3M位置的刀具是安装在距中心点1M位置的刀具所通过路程的3倍，从理论上讲，相同工况下，1M位置上的刀具刀圈的寿命是3M位置上的3倍。

刀盘刀具的常见失效形式

1、刀具正常磨损；

2、刀盘面板及刀盘外缘磨损；

3、刀圈断裂；

4、滚刀刀圈偏磨；

5、滚刀刀具漏油；

6、刀圈崩刃；

7、刀具安装螺栓脱落，断裂、挡圈断裂或脱落。

刀具异常磨损的预防措施

1、合理选择推力，根据滚刀的数量和每把刀承受的最大径向力可以算出刀盘最大承受力，再加上土压反力，摩擦力、后配套拖力及盾尾刷阻力就可以算出作用在液压缸上的最大推力，因此可以用过控制这个最大推力防止刀具过载；

2、合理控制贯入度、根据贯入度计算公式：n

，贯入度越大

pe/

V

则刀具受力越大，一般情况下，在100Mpa以上的岩石地层掘进时贯入度不大于4mm，软岩掘进时贯入度建议不大于25mm，

3、及时更换保护刀具及损坏刀具，个别滚刀损坏可能导致周边刀具的连带损坏，因此在条件允许情况下及时检查和更换损坏的滚刀，安装过渡刀时相邻刀具高差不大于5mm，同时及时更换切削刀具。

4、确保渣土改良效果，确保添加剂的加入效果，保证渣土流动性，有效防止泥饼产生，减少刀具被泥饼抱住的风险。