數（shù）控機床

     摘　要：本文（wén）說明了盾構機刀具造型，分析了刀具的（de）配置方法，闡述了盾構機刀具造型及其布置（zhì）安（ān）排的注（zhù）意事項。
 
      關鍵詞（cí）：盾構（gòu）機；刀具；造（zào）型（xíng）；布置
 
      0　引言（yán）
   
　　 盾（dùn）構機在施工過程中的主要工具，由於其工作條件極（jí）其惡（è）劣，其刀具配（pèi）置形式及刀具造型的好壞將直接影響盾構施工能否順利進行。要（yào）確保刀具結構布置的合理（lǐ）性，盾構機（jī）刀具的配就（jiù）置必須適合應（yīng）用工程的地質條件（jiàn），充（chōng）分考慮（lǜ）影響盾構機（jī）刀具的切削效果、掘進速度和施工效率（lǜ），確保盾構機使用壽命的提高。
 
      1　盾構機刀具造型和種類
   
　　（1）齒刀，刮刀。切刀布置在刀盤開口槽的兩側，其切（qiē）削原（yuán）理隨刀盤旋轉對（duì）開挖麵土體產生（shēng）軸向剪切力和徑向切削力，在轉動（dòng）下插（chā）入到地層內部，一般是適用（yòng）於粒徑小於 500mm 的砂、卵石（shí）、粘土等鬆散體地層。
 
　　（2）切刀。切刀用來切削掌子麵的土層，目前最有效的（de）切刀配有雙（shuāng）層碳鎢合金刀齒。刀具背部設有先行刀突出切刀（dāo）布置，並安（ān）裝在刀盤輻條中間的刀箱中。常見的先行刀是由強度高、耐磨性能好的碳鎢（wū）合金（jīn）堆焊而（ér）成，先（xiān）行刀是先行超前切刀布置，有利於隨後跟進的切刀作業，避免切刀切削到礫石等地層，從而有效地（dì）保護切（qiē）刀。先行刀與其它刀具組合協同工作，在切刀切削土體之前先行切削土體，並為切刀創造良好的切削條件。先（xiān）行刀的（de）切削寬度可顯著（zhe）增加切（qiē）削土體（tǐ）的（de）流（liú）動性，大（dà）大地提高切刀的（de）切削效率，主要適用於砂卵石地層。
 
　　（3）仿形刀 . 仿形刀是為盾構機（jī）實施轉彎或糾（jiū）偏等而設計的。刀盤轉動時，刀具隨切削直（zhí）徑的增大（dà）而增大，當需要轉彎對洞壁一側進行超（chāo）挖，便於盾構機向該側轉彎。
 
　　（4）貝型刀。貝型刀的盾構機能穿越砂卵石地層，因土體屑鬆散體在滾（gǔn）刀掘進（jìn）擠壓下會產生較大變形，為了降低滾刀的切削效果，需要將其布置在刀盤（pán）盤圈前端（duān）麵。
 
　　（5）中心刀。中心（xīn）刀通常是用來清除掌子麵最外圈的渣土，刀盤外徑（jìng）大起到保護刀盤外緣不受磨損的目的，它是突出於刀盤上所有的其它刀具，刀頭對旋轉刀盤起著定心作用。在軟土地層掘進時，因刀盤中心部位無法（fǎ）改善中心（xīn）部（bù）位土體（tǐ）的切削和攪拌（bàn）效果，可在中心部位設計（jì）一把尺（chǐ）寸超前 500mm 的魚尾刀，利用魚尾（wěi）刀先切削土體，將（jiāng）魚尾刀設置在切刀布置上，使刀盤（pán）旋轉時增加翻轉運動，這樣就改善切削土體的流（liú）動性（xìng）和攪拌效果，有效提高盾構整體掘進效果。
 
　　（6）滾（gǔn）刀（dāo） . 滾刀可分為（wéi）球齒滾刀、楔齒 滾刀和盤形滾刀。土層（céng）地質不用滾刀（dāo），可在純硬岩地層采用滾刀破岩進行挖掘。依靠刀具滾（gǔn）動產生衝（chōng）擊壓碎作用來（lái）破碎岩石，滾刀的數量和布置方式需要根據岩層的（de）強度和（hé）掘進距離來確定。在（zài）隧道地質條件複雜多變並交錯頻繁出現的情況，可以采用複合式盾構機。
 
      2　刀具的配置
 
　　（1）配置形式。刀具的布置要考慮工程的（de）盾構切削效果（guǒ）和掘（jué）進速（sù）度，同時（shí）也要考慮刀具的耐用性，由於輻板（bǎn）式刀盤兼有麵板式和輻條式刀盤特（tè）點，是由很多小塊幅板布（bù）置在（zài）寬輻條的兩（liǎng）側和（hé）內部，輻板式刀盤不（bú）易堵塞刀盤開口，能保護（hù）施（shī）工工程中容易坍塌的砂卵石的穩定性。
 
    刀具的配置形式影響盾構機掘進（jìn）的效率和施工成本，盾依據構機的開挖性能，主（zhǔ）要選擇切削性高的正麵齒刀、中心齒（chǐ）刀、切刀等，邊緣滾刀（dāo）在（zài）刀盤上的位（wèi）置，隻是在邊緣滾（gǔn）刀公轉半徑大與岩層接觸（chù）容易產生較大的驅動力矩，且對滾刀刀（dāo）刃的磨損較小，滾（gǔn）刀（dāo）經濟性較好。
 
    在軟土地層中應（yīng）事先測量道具的起動力矩（jǔ），盡（jìn）量避免（miǎn）刀具發生弦磨和（hé）布均勻磨損。在地層中掘進時，正麵滾刀宜采用與（yǔ）中心滾刀互換的中（zhōng）心齒刀，這樣可以減小泥餅形成幾率，提高破岩效率。
 
　　（2）刀具配置的差異性。刀具配置的差異性主要在滾刀和先行刀的配置數（shù）量和組合高度差等方麵。雙刃滾刀和正麵雙刃滾刀的配置能夠滿足（zú）中強度岩石地掘（jué）進要求，另可（kě）將滾刀更換成齒刀，例如，三菱公司刀盤滾刀高出麵板 80mm，對防止泥餅的形成有（yǒu）利，但是如果（guǒ）高度差過大不但不利於（yú）破岩，而且在滾刀間會會出（chū）現小碎塊現象，降低（dī）破岩功效，通常（cháng）滾刀（dāo）的間距應控製在 80 ～ 100mm 的範圍內。
 
　　（3）刀具造型及其布置安排的平衡設計。刀（dāo）具配置（zhì）要覆蓋整個開挖（wā）斷麵（miàn），為保證（zhèng）刀盤受力均衡和運轉平穩，刀具要對稱性布（bù）置，切刀要正反方（fāng）向布置，同時要確保每個軌跡（jì）有 2 把切刀，對切刀排列采取整體（tǐ）連續排列和牙型交錯（cuò）排列交錯的（de）方式，通過周邊刀來（lái）保證滾刀純滾動，要考慮（lǜ）周邊滾刀並（bìng）增加周邊滾刀（dāo）的（de）數量（liàng）。由此可見，合理選擇合（hé）金鑲（xiāng）嵌技術，能（néng）夠（gòu）減少刀具掘進磨損和衝擊，提高耐久性（xìng）並延長刀（dāo）具的（de）使用壽命；綜合刀具種類和尺寸，確定刀具（jù）的超前量、相互（hù）高差，盡可能減（jiǎn）少刀（dāo）盤旋（xuán）轉刀具切削土體過程對周（zhōu）邊（biān）土體及環（huán）境的擾動，盡量使各種刀具（jù）磨損均勻，充分發揮各種（zhǒng）刀具的切削性能。
 
      3、　盾構機刀具造型及其布（bù）置安排的注（zhù）意事項
 
　　（1）要減少磨損。由於（yú）砂質粘性土地（dì）層（céng）土體（tǐ）粘性較大，刀盤扭矩排（pái）出的土（tǔ）壤很幹燥，掘進時很多粘土粘附在刀箱（xiāng）和進料口上，切削下的土壤會造成刀盤和刀具在高溫度下腐蝕，可見切削溫度越高對刀具的磨損也越大。為了減少磨損，可以加入（rù）泡沫，使得排出（chū）的土含水量較多，泡沫對刀盤和刀具起到了一定的保護作用。

    該盾構機（jī）刀盤適用於該區間地層（céng），複合式刀盤為合金粒雙刃滾刀，使得刀盤磨損度很小。在刀（dāo）具切削土體時，由於土體粘（zhān）性較大，刀盤扭矩和（hé）驅（qū）動（dòng）油壓力（lì）均較大，掘進時加入的水難（nán）以滲入土體內，造成刀盤和刀具溫度長期居高不下而造成（chéng）磨損也越大。
 
　　（2）對配備（bèi）刀具要進行監測。刀具配置（zhì）關係到盾構能（néng）否順利掘進，必須根據地質狀況認真研究分析。在盾構施工（gōng）中合理的選取掘進參（cān）數（如（rú）總推力、刀具貫入度、刀盤（pán）轉速、扭矩等），最大程度的延長刀（dāo）具的使（shǐ）用壽命，減少換刀頻（pín）率，降（jiàng）低（dī）施工中頻繁（fán）換刀（dāo）的風（fēng）險，做好對刀（dāo）具監控、分析、比較、摸索，總結刀具的使用經驗（yàn），總結反饋經驗並用（yòng）來指導施（shī）工。