摘要：地铁建设是城市发展的重要任务之一，在地铁施工当中，盾构施工比较常见，可以说，盾构施工对不同的复杂地层都非常适宜，其中刀盘配置和刀具的选择显的非常重要，从总成本的角度而言，刀具成本占比为15%-20%。所以，需要对刀具管理制度进行恰当的建立，并且对刀具利用率进行提升，这是盾构施工中非常关键的技术重点，想要让项目成本减少，刀具维修和刀具管理技术起着十分重要的作用。本文针对地铁盾构施工刀具管理及维修技术进行了论述，希望有一定的参考价值。
关键词：盾构施工；刀具维修；刀具管理
前言：
盾构施工是地铁建设中不可缺少的一部分，对盾构刀具进行合理的配置，能够让盾构掘进进度得到提升，不仅可以让工程成本得到有效的减少，还使得工程效率得到提升，另外，恰当的配置刀具，以及对掘进参数进行合理的选取，如速度、总推力等，不仅能够让刀具的使用寿命延长，同时还能减少换刀频率，降低施工风险，节约工程成本，提升工程效益。
一、刀盘特点
从地质条件方面而言，对刀盘进行划分，通常分为三种，在没有固结形成岩石的软土地层以及被全风化或者是强风化的软岩地层比较适用软岩刀盘，通常其的破岩能力为单轴抗压强30MPa以内。我国某些城市属于软地层，一般使用的刀具为刮刀类，刀盘结构也不复杂，所以，将其叫做软土刀盘。对于成形的硬岩地层，硬岩刀盘比较适用，一般破岩能力在单轴抗压强度30MPa以上。现正在施工的成都地铁、山西引黄等工程，通常使用配有刮板的滚刀。
有些地层软硬不均匀，如上面软，下面硬，或者是密实胶结卵石土等，这样的地层比较适合使用复合型刀盘。需要在刀盘上配置刀具，分别为滚刀及刮刀，运用滚刀的目的是为了破岩，刮刀是为了将掌子面泥土及碎石进行及时的清理，这样的刀盘通常称为复合刀盘。
二、刀具的维修技术
（一）刀具类型
1、刀具的分类。施工中常见的刀具主要为滚刀及刮刀，滚刀可以随着刀盘进行转动，并且也是破岩刀具，它是自传运动。滚刀可分为：齿形滚刀、盘形滚刀。刮刀根据刀盘进行转动，对于自传的破岩刀具是不具备的。刮刀类型上比较多，主要分为边缘刮刀、先行刀等。
2、滚刀的结构组成。滚刀结构是由多方面组成的，如，刀圈、刀轴、轴承等。可以说，滚刀内部结构对滚刀的正常运行具有保障性的作用，通常是由轴承、密封、润滑油脂组成。
3、滚刀刀圈的材料。以刀圈工作条件为出发点，作为刀固材料应该符合屈服强度的要求，防止刀刃端由于高应力的作用下，导致其发生压溃变形的现象；如果硬度比较高，会造成耐磨性进行增加，让刀圈的磨损现象减少；冲击韧性良好，能够让材料裂纹扩展功能得到提升，避免刀圈断裂；良好的抗回火性能，提高材料的热稳定性，保证刀圈在热装和滚压岩体过程中不降低硬度；良好的热加工和冷加工的工艺性能，材料成本低，制造方便，提高产品合率，是占领市场的有效途径。
（二）刀具损坏的判断标准
1、刮刀损坏的类型及原因分析。①正常磨损。开展掘进施工时，刀具和岩土发生正常磨损；②刮刀刀刃崩裂。实施硬岩掘进过程中，由于滚刀受到很大的磨损，刮刀会对没有通过滚刀破碎的硬岩进行了直接的切割，从而使得刮刀出现崩裂现象；对岩层开展掘进施工过程中，转速过快，一旦与硬岩相遇，受到冲击后，导致刀刃发生崩裂现象；硬岩掘进施工过程中，进刀过深等原因，使得刮刀发生崩裂；③刮刀刀体发生断裂。由于刀体的韧性及强度比较低，进尺太深，都会造成刮刀刀体的断裂；④刮刀掉齿。合金刀齿的焊接工艺不过关，或者刮刀突遇硬岩时都会造成刮刀掉齿。
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2、滚刀损坏类型及原因分析。①刀圈磨损正常；②一个边磨损严重，或者多个边磨损严重。一个边磨损严重通常是由于滚刀不转所致，滚刀转动断断续续会造成多个边受到磨损；③刀圈发生断裂、崩块现象。刀具和岩层发生碰撞从而导致崩块情况发生，刀具由于受到过载的力就会发生断裂；可以说，和刀固原材料、制造工艺、地质情况等方面有着密切的联系性，应该深入的分析每一个数据；④轴承或密封损坏。大部分刀具轴承的寿命可达到900h。但在施工过程中，由于各种原因的影响，轴承会发生早期损坏，主要损坏表现为剥离，密封圈损坏进泥、呈凹凸状等。
（三）刀垦维修
1、刀具维修项目判定。清理刀具，然后将其进行拆解，最后需要判定维修项目。2、部件更换。维修刀具具体内容涉及很多步骤，对刀具的维修质量起到保证的目的。3、刀具装配。以刀具的具体情况，需要对热装件的加热温度进行严格的控制，针对紧固件的紧固力矩进行有效的控制；对于刀圈应该根据地质条件进行恰当的选择；焊挡圈过程中，在刀圈上不能点火。在装配刀具之前，应该将静态的扭矩进行合理的调配，可以说，滚刀的整体施工性能会受到滚刀静转矩的影响。如果静态扭矩比较大，即使岩土提供给了滚刀相应的主动转矩，也无法对滚刀静转矩进行克服，刀圈如果在不转动的情况下，刀圈会发生一边或多边受损；一旦静态扭矩比较小，轴承游隙又过大，承受力的轴承滚子偏少，这样会导致受力集中，从而使得滚子发生崩裂。滚刀静转矩主要由密封环阻力矩和轴承阻力矩决定。刀具装配过程中，如果密封件规格、尺寸、安装槽尺寸、润滑油（黏度）决定后，则静态扭矩通常是一个定值，静态扭矩的调整主要与轴承阻力矩的设定有关。4、维修后的标识。维修好刀具后，需要对刀具维修状况进行详细的记录，并且进行备案。如果刀具维修好，需要通过自喷漆对其编号，避免新的刀具和旧的刀具出现混淆的情况。临近使用时，测一下刀具扭矩，若与存放时悬殊较大，则需要跑和达到初始扭矩。
三、刀具管理
（一）刀具管理重要性
在盾构施工当中刀具管理具有十分重要的作用，需要对刀具管理计划及方案进行合理的制定，这样才能让其进度符合要求，对成本进行有效的控制，保证施工的安全性。在实际施工过程中，一旦刀具管理工作不足，会让换刀次数增加，对施工进度造成直接的影响，甚至破坏到刀盘。特别是在全断面硬岩段、软硬不均段、全断面岩层段中掘进施工时更需要详细考虑，需要制定合理的刀具管理计划进行刀具管理。
（二）掘进中的刀具管理
1、推进控制。将油缸的推力控制在相应的范围中。推力如果比较大，会导致刀圈受到很大的力，最终造成刀圈发生断裂现象；推力如果太小，作用在刀圈上的摩擦力也比较小，从而使得刀具无法转动，出现偏磨的现象。对刀盘的转速进行控制。硬岩掘进的过程中，刀盘如果转速比较大，刀盘经过岩层交界面，刀具会受到很大的冲击力，造成刀具损坏。控制掘进速度。如果速度过快．则刀具贯入量过大，会导致刀具过度的磨损。
2、合理配置刀具。应该对每个厂家的刀具特点进行详细的了解，如刀具和刀圈的韧性、强度等；分析更换的刀具掘进环数、线里程等。因为地层强度不同，所以，对不同厂家的刀具进行分别的试验，相互对比分析得出各个厂家刀具适合的哪一类地质情况。根据以上数据进行综合分析，最后达到最优配置刀具方案。
结束语：
对于盾构掘进，刀具维修技术和管理制度会给其的工作效率带来直接的影响，实际盾构施工当中，需要对掘进参数进行恰当的选择，这样能够让刀具的使用寿命得到延长，换刀频率降低，更减少了换刀过程中出现的风险。做好对刀具的检测、分析、比较，总结刀具的使用经验，将结果及时反馈，才能更好地指导后续施工。
参考文献：
[1]王岩，钱新，李畅等．北京地铁无水砂卵石地层盾构施工技术难点及施工对策研究[J]．铁道标准设计，2017，(8)：97—101.
[2]陈伟．某地铁盾构始发段试掘进技术及控制[J]．企业科技与发展：下半月，2016，(7)：81—82.
论文作者:温智君
论文发表刊物:《基层建设》2018年第26期
论文发表时间:2018/9/18
标签：刀具论文; 刮刀论文; 盾构论文; 磨损论文; 地层论文; 发生论文; 扭矩论文; 《基层建设》2018年第26期论文;