陈立和

盾构机配件中,刀具由于掘进磨损和承受掘进压力的作用,属于盾构机施工中的易损易耗件,使用进口的刀具进行盾构机施工:1)国外进口刀具价格昂贵;2)往往进口刀具都有一定的周期,掘进地层土质又发生不断变化难以预料,提前配置有盲目性,临时购买则会影响整个工期。同时在工程砂卵石层进行盾构施工,其中最重要的是要保持掘进面的稳定和延长刀具的使用寿命。本研究项目收集各方面资料,并根据本人已经参与的工程研究在砂卵石层施工时盾构机刀盘的设计要点,保持掘进面稳定的方法,以及根据施工刀具的使用性能和磨损规律,结合刀具的受力情况和金相分析,总结刀具的失效原因,然后研制出适应不同工况的刀具。

1 盾构机施工过程中刀具磨损的原因分析

我们知道,盾构机掘进在破岩过程中,刀具承受了很大的径向力与侧向力,使得刀圈刃尖因剧烈摩擦和冲击急剧磨损而降低使用寿命,为此必须经常进行检查更换,经统计红花套、黄石盾构机隧道检查刀具与换刀时间,分别占隧道工程掘进时间的19.5%,22%,费用成本占有18%～23%,不但增加人财物的消耗量和刀具更换的工作量,降低了有效工作时间,增加了施工风险,还直接导致单位掘进成本的提高。

1.1 盾构机刀具的种类与用途

我们将以AVN2440DS盾构机进行探讨,AVN2440DS盾构机刀盘上装有一组刀具,其中由7个单滚刀、6个双滚刀、5个中心滚刀,4组刮刀24把组成。刮刀:刮刀适用于软土及一些混有或交替夹有软岩的地质,其切削方式是通过对土体铲切实现对掘进面开挖,刮刀切削土层与软岩层更容易。……