母永奇

中铁隧道股份有限公司，河南 郑州 450001

1 工程概况

某地铁工程上下行单线长度为1100.219m，洞身范围穿越的地层主要有<5F-1>稍密～中密粉土层、<5N-2>硬塑残积粉质黏土层、<5F-1>稍密～中密粉土层、<8-1>含砾砂岩。大部分区间盾构洞身范围内中上部地层为软土或全强风化岩层，中下部为中风化、微风化岩层，岩土强度软硬不均，属于典型的上软下硬复合地层。区间地质剖面如图1所示。

图1 地质剖面图

2 盾构穿越复合地层刀具磨损分析

2.1 刀具磨损情况

开展隧道上行线复合地层盾构施工时，根据观测，在掘进到上软下硬复合地层30m位置时盾构机刀具就已产生了较为严重的磨损问题，盾构作业量为完成掘进作业。经开舱检查后确定，盾构机刀具普遍存在偏磨问题，特别是周边滚刀位置，甚至部分刀具的刀刃已产生崩裂脱落问题。

考虑到盾构机施工特点和该地铁上行线的施工实际，可以确定的是，在下部岩层位置开展掘进作业时，由于岩层强度大，刀具最外圈刀切削轨迹线长，故刀具磨损情况严重。产生刀具偏磨问题的最根本原因是在刀具切削过程中产生了高温热量，产生的高温热量会使施工刀架周围的黏土发生固结，影响滚刀作业，甚至导致滚刀无法自传启动。在刀具存在偏磨现象的情况下，刀具的单边刀刃会逐渐出现磨损，量变引发质变，若在掘进施工中遇到强度大的岩层，刀刃就会出现崩裂脱落。刀刃磨损脱落后，由于刀盘外侧刀具切削轨迹长，刀盘外侧刀具就会出现磨损，最终影响到刀盘中心[1]。……