联系我们

福建中天重工机械设备有限公司

电话:0731-89783591

Email:2324467190@qq.com

Q   Q:2324467190

营运中心地址:湖南省长沙市天心区芙蓉南路和庄A1-3110

您当前所在的位置:首页 > 产品中心 > 盾构技术服务 > 盾构技术服务

盾构机掘进中刀具损坏及维修措施探讨

摘要:盾构机是隧道工程施工掘进中主要的机械设备,性能和功能非常重要,施工中可按照地质条件合理调节施工参数和工具维修,从而更换地满足工程施工要求。但在较硬地质施工中,极易造成刀盘、刀具等损坏,需要掌握换刀和维修技术措施,才能确保掘进工作顺利开展。该文分析了盾构刀具的选择,论述了刀具磨损对盾构施工的影响,分析了刀具的失效形式,提出刀具管理和维修的措施。分析结果表明,科学合理的刀具更换技术和维修措施,是确保刀具性能的关键,是提升盾构机掘进施工效率的关键,值得施工单位高度重视。
  在隧道工程施工建设中,盾构机以其高效、安全、质量高等优势,应用范围愈发广泛。单在隧道掘进过程中,经常会遇到很多复杂多变的地质条件,需要结合工程地质条件和实际情况来选择合理的刀具和施工参数,才能提升刀具的使用寿命,确保各道工序能顺利展开。
1 盾构刀具的选择
  在整个盾构系统中,刀具的质量和性能是保证隧道掘进工作得以顺利开展的重中之重,因此,如何选择正确、性能符合地质条件的刀具是关键。在具体施工建设中,需要根据施工的地形、地质条件及地层岩石的硬度等来选择适宜的刀具和破岩方式。为保证刀具的质量符合条件,要深入刀具生产企业,通过对比选择。刀具进入施工现场之前,需要对刀具的型号、质量、性能、尺寸等进行全面检验,以便更好的满足施工要求,保证掘进的速度。
2 刀具损坏对盾构施工的影响
  在利用盾构机进行隧道施工中,如果遇到比较复杂的地形或者坚硬的岩石,刀具会发生不同程度的损坏,需要及时更换,才能满足施工要求,满足施工进度的要求。在进行盾构机刀具更换过程中,要高度重视以下两个问题:刀具在进行更换时,需要严格遵循相应的规范和标准,并在更换之前,对岩层地质进行系统勘察,以保证盾构机的整体性能满足后续岩层施工的要求;必须对刀具模式损害程度进行判断,计算磨损数值,达到更换标准后,才能进行刀具更换。
3 刀具的失效形式
3.1 刮刀的失效形式
  刮刀的失效的形式如图1所示。
  刮刀失效后必须及时更换,才能保证掘进效率。 常见刮刀失效形式有以下几种:
  (1)正常磨损。盾构机在向前推进时,推进油缸必须提供足够大的推力才能保证盾构前移。推进油缸的推力通过刀具作用到地层。刀具的磨损一般是由内向外呈逐渐增大的趋势,由于刀盘上刀具公转的角速度是相同的,但各刀具所在的半径不同,就使得各把刀具线速度不同,在相同时间内外部刀具所走过的行程就多,切削的任务量就重,磨损的速度也就相应增加。但到边刀部位,由于刀尖距加密,每把到的破岩工作量就相应减少,磨损的速率也会相应降低。
  (2)刮刀刀刃崩裂。盾构机在硬质岩层掘进施工中,会对滚刀造成较大的磨损,因为在硬质岩层施工中,刮刀直接作用在岩层之上,如果岩层的硬度超过了刮刀的总硬度,就会导致刮刀发生崩裂。此外,在掘进过程中,如果转速过快,突然遇到坚硬的岩层,会对刀刃造成较大的冲击。
  (3)刮刀断裂。在掘进施工中,没有对地质条件进行深入分析,选择的刀体材质和性能不达标,到账刮刀发生崩裂。
  (4)刮刀断齿。在刮刀上,刀齿大多是通过焊接的方法与刀盘连接,如果焊接质量不过关,如果刮刀突然遇到坚硬的岩层,都会导致刮刀掉齿。
3.2滚刀的失效形式
  滚刀失效也是盾构机掘进施工中常见的刀具损坏现象,根据损坏位置和原因的不同,主要包括以下几种:
  (1)刀具正常磨损。单边磨损的主要原因为滚刀不转造成的,而多边磨损造成的主要是时而转动,时而不转动。刀圈正常磨损的主要形式如图2所示:
  (2)刀圈发生断裂。刀圈在运行时,受到较大的冲击力,岩体性质过硬,导致刀刃开裂,在振动作用下,刀体从刀圈上发生了脱落。导致刀圈发生断裂的主要原因是没有根据地质条件,选择与之相适宜的刀圈。
  (3)轴承及密封装置发生损坏。轴承是整个掘进过程中,刀具系统的主要组成部分,主要作用在掘进过程中,可以保证刀具可以安全、可靠的运行。如果正常使用,则每个刀具的使用寿命超过900小时。但在实际工作中,经常存在超负荷工作的现象,使轴承没有达到设计的使用寿命就提前损坏。
  (4)刀体与刀盖之间的浮动密封性失效。造成刀具漏油、泥沙进入刀体内影响轴承如图3所示:
  造成刀具密封失效的原因很多,通常与刀具零部件的自身质量和装配质量、刀具的使用工况和掘进的岩石条件等因素有关。
4 刀具的管理
4.1刀具管理流程
  刀具管理是保证刀具性能和质量的主要原因,涉及到的原因包括:地质结构分析,制定管理计划、换刀操作、刀具维修、磨损量统计分析等内容,每个管理内容之间都具有非常紧密的联系,共同构成一个完整的管理流程。刀具管理流程如图4所示:
4.2刀具磨损的统计分析
  具磨损统计分析是指在刀具更换完成之后,对在某种地层中掘进一段距离后刀具磨损量及磨损状态进行统计记录,并结合多次统计记录结果,对在此种地层中刀具的磨损规律进行总结,以对后续施工中确定换刀位置、施工中的刀具管理进行指导。
4.3刀具检查和换刀作业
  在盾构施工作业中,要有计划地对刀具进行定时、定点的检查,对检查出磨损超标的刀具进行换刀。换刀作业是一种危险性较高的作业,需要制定一套开舱作业程序,在换刀作业中严格执行,保证换刀作业的顺利实施。在刀具更换过程中,可利用盾构机进行掘进作业,所使用的刀具需要适时进行更换,通过此种方法既能避免刀具非正常损耗,也可减低频繁更换刀具造成的时间浪费,从而不断提高盾构机的工作效率和速度,而在进行刀具更换过程中,必须严格遵循合理、批量、迅速的原则。
5 刀具维修措施
  刀具维修包括旧刀具维修项目的判定、刀具清理、刀具的拆解、刀具部件的更换、刀具的组装等工序,工艺要求高,需特殊对待。
5.1 正确安装刀圈
  在盾构机中,刀圈的材料大多是比较罕见的钢种,不但具有较高的硬度和吸收变形系数,而且耐磨。因此,在刀圈安装过程中,必须对刀圈的内径和刀体的配合度进行合理控制。多数刀圈安装形式为热装为主,需要在采用专业的烤箱来加热刀圈,待达到设定的热度以后,将其直接套装到刀体之上,完成刀圈的安装工作。
5.2 轴承检测和预紧度控制
  盾构机在掘进过程中,施工条件不同,轴承所承受的受力方向也各不相同。多数情况下,以径向受力的圆锥滚子轴承为主,一旦轴承发生问题,则多和锈蚀机刀具密封性有关。需要对刀具轴承的松紧度径向合理调节,以满足使用的要求。
5.3 密封安全和气密性检测
  在刀具密封性安装时,需要格外注意密封表面的清洁度,平面度也要符合设计标准。并且在安装之前,要切实做好清洁度检查和研磨工作。一旦刀具维修工作结束以后,要立即进行机械能气密性检查,将压缩空气注入到刀体内部,如果在规定的时间内,气压仍然比较稳定,则表明其达到合格标准。
6 结语
  分析结果表明:在盾构机施工中,刀具选择和维修对掘进的速度和效率有密切关系,在具体施工中,要根据地质条件,选择合理的掘进参数,才能最大限度延长刀具的使用寿命,降低换刀的频率。严格按照相应的规范和标准,按照刀具要求,综合刀具使用经验,及时反馈结果,为后期施工提供数据支持和理论指导。
售前咨询
技术支持
售后服务