沈曦
中铁十二局集团第二工程有限公司 山西太原 030032
摘要：复合地层地质条件差异非常大，刀具材料的使用不当，就会导致刀具的磨损，本文从刀具磨损的原因入手，具体分析了刀具盾构机床的更换过程，最后以实例分析了盾构机刀具更换的具体措施。
关键词：复合地层中；盾构机刀具；磨损；优化研究
1复合地层盾构刀具磨损原因分析
复合地层地质条件差异较大，刀具材料的原因和盾构机械手操作不当，很容易出现盾构刀具的异常磨损。盾构刀具磨损时，其开挖能力会明显降低，甚至会造成刀盘损坏。因此，有必要合理分析盾构机床磨损的原因，制定科学的换刀方案，保证施工顺利进行。
1.1复杂地质条件
在复合地层中，可能存在花岗岩结构和粘性砂砾土结构。地层结构强，不易被采空区破坏。此外，该类地质属于典型的上软下部坚硬地层。刀具切削时，力不均匀，承受较大的扭矩。不仅如此，这种地质结构还具有其他的作用，如更换刀具磨损，需要相应的空间，所以通常先钻风钻，然后用爆炸炸药清除拆卸工具的位置。
1.2刀具配置变化
当地层的实际情况发生变化时，有必要更换工具。如果掘进区地层软弱，可以选择较高速度的工具，从而可以加快施工速度。如果地层较硬，则选择较低的刀具，减少刀具磨损，保护刀具头部。然而，在更换刀具之后，刀盘的作用力点发生变化，引起轴向扭矩并引起滚筒的偏移。这将导致一个恶性循环，这将增加抵消和加速刀具磨损。此外，刀具的不合理配置也会加速刀具磨损。有些地质地层坚硬，但工具没有相应的变化。尤其是复杂地层具有复杂的内部部件，并且不能及时更换工具。这也会增加刀具磨损。
1.3驱动参数的影响
盾构施工过程中有特定的参数，这些参数是根据掘进条件确定的。特别是对于盾构机，自动化程度较高，相应的线路更复杂。在施工前需要调整一些参数，不利于刀具的保护。一般来说，参数主要是刀盘的推力和速度。有时，为了加速施工，盲目增加推力，导致速度和推力之间的失配。这导致刀具和地层的挤压。如果地层坚硬，刀具磨损将相对较大。此外，机器运行参数也会影响刀具磨损。因为无论什么样的参数的调整都反映在现实中，最后的变化就是刀具的运动。因此，如果参数调整不够科学，就会加快刀的磨损。
2盾构机床更换实例分析
2.1工程测量
在长距离盾构隧道施工，且周围地层主要为风化程度不同的岩层，对刀盘的磨损非常大，地质资料的不确定性给施工带来了很大的困难，刀盘的完整性面临着严峻的调整。在此类隧道中，根据招标文件和以往的经验以及驱动参数的变化，原则上每20个环一次打开检查一次，检查刀具的磨损，并每100个进行一次刀交换操作。具体的换刀情况是根据地质环境等综合因素确定的，以保证换刀的科学操作。
2.2刀位配置
在盾构机器掘进过程中，容易造成工具的异常损坏，特别是刃口刀具的异常损坏。因此，一旦发生异常损坏，极易造成刀盘损坏或屏蔽盾构，这将影响正常施工。根据该项目的特点，高风险建设区地层主要是砾石，岩石强度不高。然而，由于岩层之间的差异，当工具被驱动时，容易发生碰撞，从而损坏刀具。盾构隧道下穿隧道主要为7-1风化、7-2强风化和7～3弱风化泥岩。岩层硬度较大，盾构机全部配备重型滚刀，刀具硬度控制在55-57，刃宽控制在19-21mm，旋转扭矩为25-30kN.m，刀具配置如下：
（1）滚刀配置：双刃滚刀，重型单边滚刀。
（2）刮刀配置：中心刮刀，侧刮刀。
2.3具体工具更换
更换刀具有三个具体的标准。首先，如果滚刀磨损率超过20mm，则需要更换。第二，刀具磨损超过20mm，进行刀具更换操作。第三，如果有任何工具破损或破损，也有必要更换工具。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在这种结构中，根据相应的工艺进行刀具更换。
（1）清理刀盘周围的土壤，留出更换工具的空间。这是后续操作的基本操作和保证。
（2）从内部和外部检查每个工具，逐一清洗工具，然后仔细观察是否需要更换工具。必要时，用相同的类型替换模型。这确保了每一个工具检查到位，不会有泄漏。
（3）拆卸螺栓应放在特殊的存放箱中，避免螺栓丢失。然后更换更换的刀，并把它们送到外面。
（4）清理固定螺栓和固定座，检查是否有裂纹，并进行更换。
（5）安装刀具，拧紧紧固螺栓并固定。
（6）安装完成后，机械工程师检查安装的质量。这是保证换刀质量的重要操作。
（7）更换刀具后，应进行试运行。首先，应采用小的压力和速度来观察盾构机能否稳定运行。如果出现问题，则做相应的调试。
2.4异常停机
在施工过程中，出现了一次异常停机，距上次换刀位置120米，停机期地层主要为砾质粘性土。根据实际情况，在该停机前，刀盘的推力接近3000吨，驱动速度很慢，而且屏蔽件也有抽吸现象，炉渣温度异常。这种停机的主要原因是刀具磨损严重。有必要更换工具继续施工。
3盾构机刀具更换的具体措施
3.1确定钢筋更换方案
盾构掘进过程中，不仅会发生刀具磨损，而且盾构的振动也会导致工具脱落。因此，有必要确定工具的加固和更换方案，使换刀操作不会影响工程的进度，也必须保证换刀操作的安全性。在某些情况下，当盾构机停止运行时，会出现水面涌水和泥浆涌出的现象，不能在压力下进行换刀操作。在这种情况下，射流必须首先喷洒到细沙中，在手部表面沉淀物的固结稳定后，再进行刀的更换操作。盾构加固和换刀方案不一般，需要根据具体情况进行确定。首先，有必要分析地层条件是否发生了很大变化，并确定更换工具的类型。第二，确定刀具磨损情况已达到刀具更换的标准，并确定更换同类型刀具的必要性。最后，确定哪些工具正在下降，以便它们可以被加固。这是一个系统工程，需要机械工程师根据实际的检验条件来确定方案，为以后的施工打下基础。
3.2仓库清仓开闭
土壤间隙是增加刀盘附近的空间，便于后续的换刀操作。传统的土壤清除采用铲斗进行，速度较慢。因此，可以增加空气镐和电钻，将土壤松散，然后挖掘，这样速度会更快。为了保证换刀的有效性，有必要对更换原理进行清理。一般来说，换刀器耗时较长，通常需要十天左右。因此，为了加快施工进度，保证刀具的质量，必须采用科学的方法，根据相应的工艺，使刀的操作更加有序。
3.3轴更换刀具和修刀
盾构施工中会出现土仓堵塞现象。因此，此时可以在轴上更换刀具，修理刀头。无论是施工轴还是修刀板，都会花费大量的时间和金钱。但是替换工具比替换工具更重要。盾构施工技术正在逐步完善，对复杂地层的处理能力不强。在施工过程中存在问题时，需要研究创新的解决方案。盾构施工中最有可能的问题是刀具和刀具板。修复和更换盾构的方法更加多样化。它需要结合实际情况来确定，使其更加实用和高效。
结束语：
与传统的隧道施工方法相比，盾构施工的最大优点是工期短，安全性高。然而，刀具更换和刀盘维护会导致不确定性，并增加额外的经济损失。因此，为了促进盾构施工的发展，一方面要研究盾构刀具磨损的原因，另一方面要合理确定刀具的更换方案。只有这样，才能发挥盾构施工的优势。为了保证换刀操作的安全性，原则上，必须避免复合成型段。由于特殊的原因，可以考虑带压力变化工具。本文分析了盾构刀具磨损的原因，并结合隧道的施工情况，研究了换刀方案，希望能为盾构施工的发展提供一定的参考。
参考文献 ：
[1]王永喜.复合地层中盾构机刀具磨损原因分析及更换案例[J]. 建设机械技术与管理 ，2011，03:79-82.
[2]裴瑞英.盾构机刀具磨损与布局问题分析研究 [D]. 天津大学 ，2009.
论文作者:沈曦
论文发表刊物:《防护工程》2018年第15期
论文发表时间:2018/10/30
标签：刀具论文; 盾构论文; 磨损论文; 地层论文; 工具论文; 操作论文; 地质论文; 《防护工程》2018年第15期论文;