摘要：城市化进程的不断加快，使得政府部门开始越发重视城市基础设施建设，高铁、隧道、地铁等工程的出现，为城市居民的日常出行提供了便利，也在很大程度上解决了城市地面交通拥堵的问题。而这些隧道工程的大量施工也使得盾构机的作用越发凸显。在利用盾构机进行隧道施工的过程中，可能会遇到一些特殊地质结构，如硬岩段，稍有不慎就可能出现刀具乃至刀盘的损坏，要求施工人员必须熟练掌握盾构机刀具损坏的检查和维修技术。
关键词：盾构机；刀具损坏；检查技术；维修技术
前言：在很多地下隧道、地铁工程的施工中，盾构法都得到了广泛应用，其本身不仅自动化程度高，施工迅速，而且不会受到气候条件的影响，施工区域地表不需要进行建筑拆迁，也不会导致交通阻断，对于居民的正常生活影响甚微。虽然相比较而言，盾构施工的成本相对较高，但是却能够将隧道暗挖的功效提升8-10倍，在面对长度与埋深相对较大的隧洞工程时，盾构法施工不仅速度更快，经济性也更好。
1 盾构机掘进中刀具损耗分析
盾构机是盾构法施工专用的隧道掘进机，其能够在掘进的过程中，同步完成隧道盾构的建设工作，敞开式施工使用的隧道掘进机存在很大区别。盾构机工作的基本原理，是运用相应的圆柱体钢组件，沿预先测定好的隧洞轴线向前推进，在推进的过程中，盾构机会对前方土层进行挖掘，而其本身的壳体则能够为开挖出的隧洞提供临时性支护，甚至能够将地下水阻挡在外，保证隧洞施工安全。
盾构机中，刀具的作用是挖掘土方，其本身是掘进工作顺利实施的核心部件，如果刀具出现损坏，盾构机也就无法正常运转。基于此，在隧道开挖过程中，技术人员往往会依照预先进行的地质勘察报告，根据掘进段地质地形条件、岩层硬度等，选择恰当的刀具，同时做好刀具检查工作，以确保刀具能够满足施工要求[1]。在运用盾构机进行掘进的过程中，刀具很容易受到各种因素的影响，出现相应的损耗，如较硬的岩层、石块，盾构机掘进速度等，尤其是一些复杂地形，更是会导致刀具磨损的加剧。基于此，作业人员需要关注两个比较关键的问题，一是在掘进过程中，需要始终关注岩层的实际情况，从其变化情况着眼，对盾构机在运行中的性能进行分析，确保其可以满足后续的施工要求；二是应该关注盾构机掘进过程中刀具的磨损程度，对相应的磨损数值进行计算，及时更换刀具，更换过早会造成刀具的浪费，更换过晚则可能会对掘进施工效率产生影响。
2 盾构机掘进中刀具损坏检查技术
2.1刀具损坏检查
刀具损坏检查不仅仅是针对刀具本身，还应该包括刀盘的检查。具体来讲，刀具损坏检查应该就所有设置在刀盘上的刀具进行检查，检查的内容有刀具的稳定性、可靠性以及损坏程度等，确认好固定螺栓是否存在松动或者断裂，挡圈是否出现脱落，如果发现刀圈脱落，则应该对照相应的标准，查看是否应该对其位置进行调整。刀盘的检查主要体现在磨损程度、主轴承位置、刀盘面板等，需要就其磨损程度进行准确判断，计算好磨损值，查看油脂和轴承是否处于正常状态[2]。刀具和刀盘检查完毕后，同样应该就刀圈磨损量进行计算，若刀圈没有出现损坏，需要工作人员对刀圈的磨损量进行实际测量，结合测量结果，分析刀具是否达到了需要更换的标准。而在具体测量环节，技术人员应该配合特制模板来确保刀圈磨损量测量结果的真实性和可靠性。
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2.2刀具损坏更换
2.2.1原则
盾构机掘进作业中，设备使用的刀具需要及时更换，在有效避免刀具非正常损耗，降低设备故障率的同时，也可以避免频繁更换刀具对于时间的浪费，促进盾构机效率的提高。因此，在对盾构机刀具进行更换的过程中，应该坚持合理性、高效性和批量化的基本原则，同时还需要对刀盘转角的位置进行确定，确保刀盘开口位置不会对准仓口位置，保证人员安全。
2.2.2流程
首先，需要做好总体规划工作。想要在盾构机掘进中进行刀具的检查和更换，技术人员必须深入了解施工段对于刀具的磨损情况，做好准确评估，同时加强与作业人员的沟通协调工作，制定相应的刀具更换计划，确保计划的合理性和有效性[3]。在这个过程中，应该对开仓地点进行确认，为刀具更换奠定良好基础；其次，应该优化设备物资供应。掘进机刀具更换前，需要技术人员做好工具、设施和资料的准备工作，在准确齐全的情况下进行刀具的快速更换；再次，应该成立应急救援小组。盾构机刀具更换存在一定的危险性，如果操作不当，很容易引发安全事故，从保障施工安全的角度，应该在刀具更换前设置相应的应急预案，成立应急救援小组，确保一旦出现突发状况，能够及时进行处理，保障人员及设备安全；然后，需要进行开仓审批工作。开仓环节，为了保证安全，必须经过详细论证以及相关责任人的审批，将开仓责任落实到个人，在切实满足要求的情况下，才能进行开仓；最后，应该关注刀具更换步骤。一是清理，盾构机刀具在使用一段时间后，需要及时进行清理，否则会对其性能产生影响，而在清理刀盘的过程中，需要强调清理环境有氧、低温，清洗过程中必须做好刀位控制；二是拆除，在刀盘清理完成后，作业人员可以利用专业工具，将需要更换刀具的螺栓拆除，然后将刀具运到碴仓，以割枪去除螺栓及螺帽，整个环节必须严格依照相应的安全操作规程进行作业，对割枪氧气及乙炔气体的开度进行合理控制，在保证操作效果的同时，避免对刀座和刀具螺栓孔造成破坏；三是组装，在对刀具进行组装时，必须确保其表面不存在污垢和水珠，清洁度和干燥度良好，如果前一个环节对刀具接触面造成了损坏，则需要通过打磨等方式进行修复[4]。
3 盾构机掘进中刀具损坏维修技术
盾构机刀具维修工作需要关注三个比较关键的问题：一是刀圈安装。掘进机的刀圈采用的多是比较特殊的钢材，不仅硬度高，吸收变形能力强，而且耐磨损。刀圈安装环节必须保证其内径能够很好地配合刀体，刀圈的安装如果没有特殊情况，通常都会采用热装形式，利用专用烤箱对刀圈进行加热，在确认其达到规定温度后，将刀圈套入刀体正常位置即可；二是轴承调整。盾构机中，刀具轴承采用的多是圆锥滚子轴承，这种轴承属于径向受力，若轴承出现问题，则需要维修人员做好其松紧度的调整，确保刀具能够承受不同方向施加的应力；三是气密性检查。盾构机刀具可以采用密封安装形式，安装过程中应该确保密封表面整洁干净，平面度达标，维修结束后，需要对气密性进行检查，将压缩气体注入刀体，如果在规定时间内，内部气压稳定，则表明气密性良好。以主切削刀磨损的维修为例，对于轻微磨损，不需要更换刀具，如果刀头重度磨损，甚至出现变形问题，则可以先将定位销卸下，然后拆下刀头销，利用打磨机将销子和刀座的焊接缝代开，以锤子敲出销子后，取下刀头，然后将连接位置打磨平整后，对销孔进行清理，更换刀头并重新进行焊接。
4 结语
总而言之，在隧道工程施工中，盾构机有着相当广泛的应用，不仅能够提升施工效率，还能够保证施工安全。而在盾构机掘进过程中，刀具可能会出现损坏，需要工作人员做好刀具的检查与维修工作，确保在盾构机工作期间，刀具能够始终保持稳定可靠运行，避免刀具损坏给工程整体效益带来负面影响。
参考文献：
[1]李思南,王爱辉,唐恒,刘继成.浅谈盾构机刀具的检测与更换技术[J].现代制造技术与装备,2018,(09):119-121.
[2]李伟,刘曙光,任洁.浅谈盾构施工过程中刀盘的维修[J].现代制造技术与装备,2018,(09):149-150,153.
[3]赵国栋.泥水盾构刀具刀筒及联接螺栓损坏原因及对策[J].山西建筑,2018,44(05):222-224.
[4]张伟森.关于复合地层中盾构机刀具磨损的优化研究[J].铁道建筑技术,2018,(01):11-14.
论文作者:吴继昌
论文发表刊物:《防护工程》2018年第35期
论文发表时间:2019/3/5
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