北京砂卵石地层盾构机刀盘磨耗分析及工程措施

《北京砂卵石地层盾构机刀盘磨耗分析及工程措施》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、施工技术ConstructionTechnology北京砂卵石地层盾构机刀盘磨耗分析及工程措施WearAnalysisoftheShieldMachineCutterfortheSandandGravelStratumatBeijingandEngineeringMeasures长春市轨道交通集团有限公司李朝/LIZhao武汉地质勘察基础工程有限公司龚艳霞/GONGYanxia长春市轨道交通集团有限公司林森/LINSen张永庆/ZHANGYongqing赵国伟/ZHAOGuowei摘　要：减小盾构机刀具磨损是保证盾构机能够长距离掘进的重要措施，对于砂

2、卵石地层该项工作尤其受到重视。本文以北京地铁10号线石榴庄路到大红门区间盾构隧道施工为背景，依据刀盘的实际磨损情况，对盾构刀盘在砂卵石地层施工时导致刀具、刀盘磨损的因素进行了分析，给出了提高盾构刀盘耐用性的工程措施，为城市地铁盾构机长距离掘进施工提供了经验。关键词：土压平衡盾构机刀盘磨损刀盘寿命耐用性随着盾构法在国内地铁施工中的广泛使用，刀具磨26.70m，为潜水；第二层水位埋深6.00～22.10m，损已经成为一个影响盾构隧道施工质量和进度的关键水位标高12.10～13.51m，为潜水；第三层水位埋深[1,2]问题。刀盘作为盾构机的一个关键部件，在

3、地下掘24.00～32.70m，水位标高4.98～10.21m，为略具承进过程中会遇到各种不同地层，从淤泥、粘土、砂层压性的潜水。第三层水埋深较深，对工程基本没有影到软岩及硬岩等，开挖过程中受力十分复杂，工作环响，工程主要受前两层潜水的影响。隧道开挖采用日本境恶劣，特别是在砂卵石地层，盾构刀具往往磨损严小松公司制造的土压平衡式盾构机施工。重，容易破损、脱落，经常导致工程事故的发生，给2011年5月，盾构机从大红门站顺利出洞，盾构整个工程的工期、造价带来严重的影响，甚至威胁人的机到达后，通过对盾构机的清理与检查，发现盾构机生命。因此，研究如何减小盾构刀

4、盘的磨损，探究引起刀盘磨损严重，需要进行修复后才能实施下一区间隧磨损的各项因素对延长盾构机掘进距离，提高盾构机道的施工要求。的工作效率具有重要意义。2刀盘形式及磨损情况1工程概况2.1刀盘形式刀具布置北京地铁10号线二期工程石榴庄路到大红门刀盘的形式和刀具的布置既要考虑工程地质条件，区间隧道呈东向西布置，其左线区间起讫里程为使之不影响盾构切削效果、出土状况和掘进速度，又[3]K32+214.251~K33+293.13，隧道全长1075.865m，覆要考虑刀具的耐用性以满足区间隧道的掘进要求。鉴土厚度6.5～23.8m。区间隧道穿过地层主要为：卵石、

5、于石榴庄路到大红门区间隧道工程地质实际情况以及圆砾③层、粉质粘土、重粉质粘土③1层、细中砂③2层、本公司设备情况，本工程盾构机采用了如图1所示的辐卵石④层和粘质粉土、粉质粘土④1层、细中砂④2层。板式刀盘。辐板式刀盘兼有面板式和辐条式刀盘特点，盾构隧道截面下半部以卵石、圆砾为主，粒径大约为由较宽的辐条和小块幅板组成，刀具分别布置在宽辐5～26.7mm。条的两侧和内部。使用辐板式刀盘不仅土压平衡容易控根据探测结果，施工区域的水文条件可分三层：制，土砂流动顺畅，不易堵塞刀盘开口，而且较大的面第一层水位埋深6.19～12.30m，水位标高22.52～板有利

6、于布置较多的刀具，同时由于辐条式刀盘开口率2012.08建设机械技术与管理95施工技术ConstructionTechnology相对较小，有利于保护本工程中容易坍塌的砂卵石、砂刀盘与盾壳的间隙位置磨损最为严重。从整体上看，刀性土围岩的稳定。本工程中盾构机刀盘标称直径6250盘及刀具呈现出外周及边缘侧板磨损大，中心及圆周中mm，开挖直径6280mm，刀盘面板厚475mm，刀盘部磨损小的特点，其损坏情况具体表现在以下几个方面。辐条为6条，刀盘开口率为35％，刀盘上设置仿形刀2（1）刀盘辐板外圈上的4把周边刮刀及其安装基把，可超挖150mm，正面切削刀8

7、0把，高出刀盘面座损坏，8把切刀损坏（如图2所示）；板80mm，边缘单刃刮刀12把，边缘双刃刮刀4把，（2）刀盘辐板上有5把先行刀损坏，3把先行刀安先行刀56把，高出刀盘面板120mm。装基座损坏，并且磨损严重；（3）刀盘外周在堆焊硬质合金的情况下磨损量最切刀仿形刀大达25mm，最小也有10mm；渣土改良注入（4）刀盘面板磨损5～20mm，部分地方有明显先行刀凹陷。3刀具、刀盘磨损因素分析在盾构机推力作用下，刀具对开挖面土体会产生一定的压力，随着刀盘的转动，刀盘与刀盘前方土砂之间[4]周边刮会有摩擦，从而产生了磨损。刀具的磨损与地质条件中心切削(砾石

8、粒径、密度)、刀具材质及其在刀盘上的安装位外周双刃刮刀置、盾构机刀具受刀片的材质、硬度、刀片上作用的推图1刀