牛朋朋（中铁十七局集团上海轨道交通工程有限公司，上海 200135）

1 工程性质与场地条件

1.1 工程概况

徐州城市轨道交通 6 号线一期工程 SGTJ 6103 标段黄河东路站—商聚路西站区间为盾构工法施工，拟投入 2 台复合土压平衡式盾构机组织施工。本区间起于黄河东路站，止于商聚路西站，盾构区间长度为 2 249.53 m。线路出黄河东路站后沿中山北路向南铺设，线路基本沿规划路向西铺设。线间距约 12～15 m，纵坡采用“人”字坡。

区间平面设R＝450、600、550 三组曲线；竖向设“人”字坡，线路先以 0.500 0%、1.400 0% 上坡，然后以0.530 0%、2.806 9%、0.500 0% 下坡。

1.2 工程地质条件

黄河东路站—商聚路西站区间主要穿越全断面 11-2-3 中风化灰岩，单轴抗压强度平均值为 74 MPa，隧道埋深7.9～39.8 m，隧道最大坡度 2.806 9%，最小曲线半径为450 m。

2 六幅条辐板式刀盘针对性设计

2.1 刀盘结构设计

针对徐州市岩溶特殊地层盾构掘进要求，刀盘设计满足即可安装撕裂刀，也可安装滚刀，黄河东路站—商聚路西站区间采用六幅条辐板式刀盘结构，以适应高强度中风化灰岩施工需求。

2.2 刀具设计

刀盘刀具设置为 4 把 17 寸双联滚刀，刀高 175 mm，刀距 85 mm；26 把 18 寸正面单刃滚刀，刀高 175 mm，刀间距 75～80 mm，具备较强的破岩能力；13 把 18 寸边缘单刃滚刀最外侧轨迹 3 把，有效延长滚刀掘进距离；4 把切削刀，刀高 130 mm，刀间距 165 mm；12组边缘刮刀，刀高 130 mm，提高刮刀轨迹全断面覆盖。

单个滚刀载荷值为 250 kN，刀盒总载荷值高达 10 750 kN。

2.3 刀具配套设计

3 个磨损检测，液压式磨损检测；刀盘开口率控制在30% ～ 35%；刀盘耐磨措施为刀盘面板及外周板焊接耐磨板，其余易磨损部分堆焊耐磨网格（60 mm×60 mm，高度 5 mm，宽度 5 mm）；超挖刀取消后设置 1 把刀轨迹线为 6 425 mm 的保径刀，形成保径刀三级设置，一级为6 440 mm 刀迹线，二级为 6 432 mm 刀轨迹线，三级为6 425 mm 刀轨迹线，确保保径刀完好工作，降低了制造成本，保障了刀盘的正常工作效率，一定程度上减少刀盘结构磨损几率；因中心刀采用端盖式结构形式，为避免刀具在掘进过程中出现非正常磨损或损坏，在中心刀处设置一个磨损检测装置，保证中心刀工作效率及异常情况的及时判断，从而确保盾构掘进过程安全顺利；依据复合式刀盘盾构掘进过程中滚刀及刮刀对应的工作机理和失效临界值，结合类似工程中盾构机贯入度的经验数据，刀具高差确定为 45 mm，以便充分发挥滚刀对岩面的破碎作用和刮刀对破碎后渣土的刮削效果。

3 结 语

本文针对黄河东路站—商聚路西站区间硬岩地质刀盘优化设计，对刀盘结构和刀具配置及刀具配套做了详细解析，便于黄河东路站—商聚路西站区间长距离掘进过程中，减少换刀频率，增加刀具的使用效率，为该硬岩长区间做好技术支持，从而降低掘进产生的内外风险和施工成本，总体而言，基于徐州地区中风化灰岩地层，适用六幅条辐板式刀盘破岩掘进总结出最优刀盘结构及刀具设置，为类似工程施工具有借鉴和指导作用。