浅谈全断面硬岩盾构掘进刀具的选择与更换VIP专享VIP免费

浅谈全断面硬岩盾构掘进刀具的选择与更换在硬岩地层条件下，掘进存在的问题是刀具磨损严重，掘进速度慢，且在控制不当的情况下易造成刀具非正常损坏，可能对刀盘造成磨损或损坏。依据广州市轨道交通七号线一期工程南村站一中间风机房（不含）区间，盾构掘进穿越硬岩的实例。通过选择合理的刀具及配置，分析施工中刀具的磨损原因并采取应对措施，有计划地更换刀具，建立完善的刀具更换流程并加强管理等，确保盾构茌硬岩中安全顺利推进。标签：硬岩；盾构掘进；刀具选择；刀具更换一.工程概况广州市轨道交通七号线一期工程南村站〜中间风机房（不含）盾构区间，线路纵断面为下坡，最大坡度为26%。，线路埋深12.04m〜36.73m,隧道顶覆土7.86m〜32.55m。根据地质勘察资料，隧道主要穿行于全风化泥质粉砂岩、强风化泥质粉砂岩、中风化泥质粉砂岩、全风化混合花岗岩、强风化混合花岗岩、中风化混合花岗岩和微风化混合花岗岩等。区间左线长1678.269m，穿越中风化混合花岗岩、微风化混合花岗岩及其混合岩地层为962.57m，占左线线路的57.35%。区间右线长1703.560m，穿越中风化混合花岗岩、微风化混合花岗岩及其混合岩地层为776.806m，占右线线路的45.6%。中风化混合花岗岩：灰黄色、褐黄，细粒花岗变晶结构，条带状构造。裂隙发育，岩体破碎，岩芯呈碎块状局部短柱状，岩质较硬。天然单轴极限抗压强度值为11.43〜58.30MDa，平均值为26.76Mpa。微风化混合花岗岩：浅灰、灰白色、青灰色，花岗变晶结构，条纹、条带构造。局部裂隙较发育，岩芯呈柱状，局部机械破碎呈碎块状，RQD为50〜90%,岩质坚硬。天然单轴极限抗压强度值为26.4〜107.3Mpa，平均值为73.0Mpa。二.盾构机情况根据本工程线路情况及地层特性，经综合考虑比选，选用德国海瑞克公司生产的直径6280mm的复合式土压平衡盾构机。两台盾构机均为液压驱动式土压平衡盾构机，具有高转速、大推力和大扭矩的特点，盾体中盾和尾盾之间采用铰接连接，便于在曲线上掘进。盾构机配备有适用该标段地层掘进的刀具、渣土改良系统、完善的人仓和保压系统、同步注浆系统，且人仓位于中隔板的上部，以方便刀具更换。在硬岩段掘进中，盾构机布设的刀具为35把滚刀（31把单刃滚刀，4把双刃滚刀），64把齿刀、8把边刮刀和1把超挖刀。滚刀有高度耐磨的切削环，完全满足在硬岩掘进的需要，刀盘的形状采用防堵塞设计，刀具型式和安装位置便于切割岩石。三.刀具的选择刀具是盾构施工的重要部件，在盾构施工时，选用什么样的刀具通常取决于盾构机掘进通过的地层条件。在硬岩条件下盾构机破岩主要靠盘型滚刀，刀盘旋转带动刀具扫过开挖面，滚刀对围岩的挤压使得岩层表面形成裂纹继而与掌子面脱落，实现岩层的成功破碎。3.1滚刀刀圈的材质滚刀刀圈的材质是滚刀能否胜任掘进硬岩的关键，一般有以下4种类型的刀圈。（1）耐磨层表面刀圈适用于掘进硬度40Mpa的紧密地层，硬度80〜lOOMpa的断裂砾岩、砂岩、凝灰岩及砂性土等地层。（2）标准钢刀圈适用于掘进硬度50〜150Mpa的砾岩、大理石、砂岩、灰岩及有石块的地层。（3）重型钢刀圈适用于掘进硬度120〜250Mpa的硬岩，硬度80〜150Mpa的高磨损岩层，如花岗岩、闪长岩、斑岩、大理石、蛇纹石及玄武岩等地层。（4）镶齿硬质合金刀圈适用于掘进硬度高达150〜250Mpa的花岗岩、斑岩、玄武岩及石英等地层。根据刀具使用情况，标准钢刀圈滚刀可以较好的适用于本标段的地层。3.2滚刀直径滚刀按刀圈外径规格一般分为12”、15.5”、17”及19”等系列，见表1。本标段使用17”单刃滚刀，可以较好的用于掘进硬岩地层。刀圈高于刀盘面板175mm，其刀圈可以更换，根据岩石的强度可以选用破岩能力不同的刀圈。3.3滚刀厂家的比选本标段使用了洛阳九久、沪马、庞万力等厂家生产或维修的滚刀，通过对硬岩掘进中刀具的更换数量、刀具的磨损情况等进行分析，选择适合本标段的刀具厂家。并在施工中选择合理的掘进参数，确保盾构在硬岩中顺利掘进。右线在YDK17+581.89(对应274环、地层)进行了全盘刀具的更换，刀具为洛阳九久生产的刀具。恢复掘进后穿过全断面和、、的混合地层进入、地层，掘进到363环开仓换刀。在YDK17+669.405〜YDK17+856.902段...