盾構（gòu）機掘進（jìn）中（zhōng）刀具損壞及維修措（cuò）施探討
2018-5-9 來源： 中國水利水電第（dì）四工（gōng）程局有限公司 作者（zhě）：田得梅
摘要：隨著我國經（jīng）濟水平及科學技術（shù）的不斷（duàn）發展（zhǎn），我國建築企業迅速興起。縱觀這幾年國家對（duì）建築行業的重視程度，一（yī）些規模較大的工程正（zhèng）在不斷地修建與竣工投入使用。各個工（gōng）程施工速（sù）度的明顯加快及施（shī）工質（zhì）量的提高標誌著我國建築行業的興起。以盾（dùn）構為主的隧道施（shī）工工藝是我國建築行（háng）業施工技術取（qǔ）得明顯突破的標誌。盾構機在掘進過（guò）程中碰到較硬的岩層時很容易（yì）使刀具受到損壞，對盾構掘進帶來很大的影響。本文（wén）就盾構機刀具的損壞情況進行詳細分析（xī），並針對刀具的損壞情（qíng）況（kuàng）提出了相（xiàng）應的維修措施。
關（guān）鍵詞：盾構機；掘進；刀（dāo）具；損壞；維修
隧道施工（gōng）是我國鐵路及地鐵修建中常遇到的（de）主（zhǔ）要工程內容。隧道施（shī）工由於其位於地下，施工（gōng）難度較大且危險性（xìng）高，常對施工人員作業安全帶來威脅。盾構法施工（gōng）是一種（zhǒng）常見的（de）隧道施工技術，其作業（yè）過程機械（xiè）化程度較高、施工（gōng）速度快等優點被越來越多（duō）的施工企業采用（yòng）。盾（dùn）構施工技術已逐漸發展成為目前應用較廣泛（fàn）的施工技術，但盾構施工中也會由（yóu）於某些因素導致施工出現（xiàn）問題。盾構機在掘進的過程中由於地（dì）下地質情況（kuàng）的複雜性會遇到一些在前期勘察過程中未發現的複雜地形導致盾構機掘進出現障礙。盾構機在掘進時所（suǒ）遇到的複（fù）雜地（dì）形及（jí）堅硬岩石等會（huì）對盾構機刀片產生損害。因此（cǐ）盾（dùn）構機在掘進（jìn）時所遇到的地形及岩石性（xìng）能決定了（le）盾構機所在刀盤的擺設以及刀具的挑選，刀盤的設置與刀具的選取要憑借（jiè）具體地形及岩石情況來選擇。
1.盾（dùn）構（gòu）刀具
1.1 刀具的（de）破岩方式介紹
盾（dùn）構機在工作的過程中其掘進時破除岩石及（jí）土基的方式主要（yào）有滾壓破岩式和切削破岩式。滾（gǔn）壓破岩式其原理是利用滾刀在岩石上旋轉產生衝擊壓與剪切壓來（lái）碾碎或壓碎岩石的（de）一（yī）種破岩方式。切削破岩可根（gēn）據切削刀具的運動（dòng）軌跡切削岩石。上述（shù）過程中由於在破岩過程中容（róng）易引起地（dì）層擾動，易發生沉降及地下水湧入（rù）現象。因此在盾構掘進過程中應注意土壓及泥水壓的控製，確保切（qiē）削麵穩（wěn）定，使得盾構掘進過程中（zhōng）不出現異常事故，保障工作（zuò）人員安（ān）全。
1.2 刀具的選（xuǎn）擇
盾（dùn）構機的刀具是（shì）依據盾構施工地點的地形、地質條件及（jí）地層岩石硬度來選用合適的刀具及破岩方式進行挖掘作業。刀具選擇前應對刀具生產企業進行詳細調查與比對，同時做好刀具的檢驗工作。
2.盾構（gòu）掘進速度和刀具消耗對盾構施工（gōng）的影響
盾構機在掘進（jìn）過程中常由於刀片損害或地形異常等因（yīn）素而對刀具進行更換，以適應新環境下的正常（cháng）掘進要求。盾構機在更換刀具時要特別注意以下兩個（gè）地（dì）方，第一點為前麵的岩（yán）層情況是否可以適合盾構機工作的條件；一般情況（kuàng）下，在盾構（gòu）機挖掘時需根據以前施（shī）工土地質量的探查的資料開始對（duì）土地（dì）表層第（dì）一次探析。第二點是工（gōng）具（jù）的磨壞度是否達到了（le）估（gū）計磨壞數（shù）值和工（gōng）具是否破壞，若未（wèi）達到上述（shù）磨壞數值可不進行處理。
3.刀具到盤（pán）的檢查及更換
3.1 刀盤刀具的（de）檢（jiǎn）查
（1）刀盤檢查。在對刀盤進行檢查時應做以下工作。檢查刀盤的具體磨（mó）損程（chéng）度；檢查主軸承及密封油脂的情形是否處於正常狀態；查看刀盤（pán）麵板和輻（fú）條（tiáo）支柱有沒有出現縫（féng）隙或者是已經改變了原來的形狀。
（2）對於刀（dāo）具的檢驗應（yīng）查（chá）看刀盤上全部（bù）刀（dāo）具的堅實性和穩定性（xìng）；查看（kàn）起固定作用的螺栓是否出現鬆（sōng）動，是否已經脫（tuō）落或者（zhě）已經破損等（děng）情（qíng）況；查看擋圈是否折斷或已經存在（zài）脫落（luò）的情況發生。
3.2 刀具更換的原則
在盾構掘進（jìn）過程中適時地更替刀具（jù），不但能夠避免刀具（jù）的非正常損耗，還可以（yǐ）降低（dī）因刀具的頻繁更（gèng）換帶來的時間浪費，同時（shí）還有（yǒu）效地增強了盾構工作運行效（xiào）率。刀具（jù）的替換應該遵循的原則有“合理、批（pī）量、迅速（sù）”。
3.3 刀具更換時刀盤轉角位置的確定（dìng）
當盾（dùn）構（gòu）刀具已經出現（xiàn）故障需要更換，在盾構機刀具更換前首先（xiān）應確定刀盤轉角所處位置，嚴禁刀盤開口對準土壓倉口，保（bǎo）證進倉作業人員的安全及減少企業損失。在（zài）對刀盤的定位時要確定刀盤（pán）在任一時刻相對同（tóng）一參照物（wù）的旋轉角度（dù），若對於海瑞克盾構機（jī）等在對刀盤進行定位時可（kě）利用仿形刀的（de）旋轉角度測量傳感器對刀盤進行準確定位以消除人為（wéi）定位產生的（de）誤差。
3.4 刀具更換程序
3.4.1 總體規劃
在盾構施工過程中，刀（dāo）具工程（chéng）師應在正常工作中多與施工項目技術工程師（shī）或勘察設計（jì）人員進行詳細地溝通，加（jiā）強對施工（gōng）現場地質及地層岩石情況的詳細了解，並密切注意地質資料中（zhōng）反映（yìng）的可能在施工工程中（zhōng）存在的重點和難點。項（xiàng）目技術負責人在製定刀具（jù）及刀具配件計劃時，應充分（fèn）估計特殊區段（duàn）可能對刀具破壞的嚴重程度；製定（dìng）換刀計劃時應及時有效地與土木工程師、項目技術（shù）負（fù）責人及盾構掘進司機仔細溝通與協商，確定最佳（jiā）的開倉地點以完成刀具更換工作。
3.4.2 設備物資供應
盾構刀具更（gèng）換過程中前進行完整的設施與資料預（yù）先（xiān）準備是（shì）實（shí）現快速更換刀具目標的核（hé）心保障。在確認普通設施（機具）、資料都具備的狀況下才（cái）可進（jìn）行換刀工作。
3.4.3 人員培訓
換刀工人的技能提升可以對換刀工作（zuò）的順利完成提供支持。可以說培訓一批（pī）技術過硬，素質較好的換刀工人是保證換刀質量和速度的前提。培訓（xùn）的內容主要包括對換刀工（gōng）具的（de）操（cāo）作及維修內容（róng）；各種類型刀具更換的安全操作規程及注意事項說明；同時應（yīng）教會換刀工人（rén）關於刀（dāo）盤刀具的布置並具有對刀（dāo）具使用狀態做出合理（lǐ）判斷的能力；除（chú）此之外換刀工人應能判斷一把待安裝（zhuāng）刀具是否滿足安裝條件（jiàn），具備對緊急情況的應付能力。
3.4.4 成立緊急救援小組
換（huàn）刀工種存（cún）在非常大的安全隱患，在操作（zuò）之前必須準備好應對一切突發事件的準備，最大限度地保證人員（yuán）安全。
3.4.5 開倉審批
所謂開倉技術，應該保證能夠和工程部、設物部進行詳細地論證，並且要經過（guò）企業的總工的同（tóng）意，以（yǐ）及總經理的簽字，完（wán）成業主、監理工程師方麵的審批，這樣才能順利地實（shí）施開倉，實現責任落（luò）實到（dào）人，滿足開倉程序要求（qiú）。
3.4.6 刀具更（gèng）換
（1）刀盤清理。對於需要清潔的關鍵的刀盤是要隨（suí）時保持密切重視的，在清洗的這一（yī）過程中一定要在低溫（wēn）和有氧的情況下進行，尤其是刀位部分（fèn）。
（2）刀具（jù）拆除。刀盤衝洗幹淨後（hòu），利用大扭矩（jǔ）的風動扳手將需更換（huàn）刀具的螺栓拆（chāi）下，並將刀具運送出碴倉。就螺栓螺帽（mào）來講，可以使用割槍去掉（diào）。為防止底座和刀具（jù）的螺栓孔出現問題，在（zài）操作時候需要明白下麵內容，確保施工作業過程安全：割槍的氧氣和乙炔的流量開的（de）小些，防（fáng）止火焰損毀刀座與刀具（jù）的螺（luó）栓孔。
（3）刀具的組裝。在道具組裝時候最重要的就是要保（bǎo）證清潔。尤其是刀具（jù）各個部位應清潔幹（gàn）淨，然後保證上麵沒有水珠，要保證刀具各部分的幹燥不（bú）能潮濕以防鏽蝕。對采用（yòng）割除等方法而遭到損傷的接觸麵要進行修複、打磨。
3.5 安裝注意事項
更（gèng）換刀具的時候應該（gāi）提（tí）前檢查（chá）刀具是否仍完好無損；在更換過程中必須按照拆裝（zhuāng）的工序進行，保證潔淨，刀具的位置居中；刀具更換完畢後認真檢查更換時所用的工具（jù），防止遺忘在土（tǔ）艙內，盾構（gòu）掘進時對設備產生破壞；做好詳細（xì）的刀具更換（huàn）記錄。
4. 刀具維修的（de）關鍵技（jì）術
4.1 刀圈的正確安裝
車圈通常來用罕見的鋼種，硬度、材料變形時吸收變（biàn）形力的能力、材料（liào）的耐磨損性能、剛性等其（qí）他功（gōng）能優良（liáng），金（jīn）相組織包（bāo）含鎳，鑽，鐵，釩，鑰等元（yuán）素。刀圈內徑與刀體的配合應合適。刀（dāo）圈的安裝一（yī）般為熱裝（zhuāng），即采用工（gōng）業烤箱進行刀圈的加（jiā）熱，一般加熱（rè）到2000℃左（zuǒ）右，加熱2h，然後套裝於刀體正確位置。
4.2 軸承的檢查及預緊（jǐn）度的調整
在施（shī）工中盾（dùn）構機刀具（jù）軸承的使用是根據不同的施工條件而采取（qǔ）不同的受力方向，在（zài）大多數情況下是采用徑（jìng）向受力的圓（yuán）錐滾子軸承，並且發生狀況也基本以軸承內部的鏽蝕為多，也不乏刀具（jù）的密封性能出問題（tí）引起的一係列問題致軸承燒蝕，對於（yú）軸承破裂的問題，一般由於其俱進參數（shù）的（de）不準確（què），解決此問（wèn）題采用調整刀具軸承的鬆（sōng）緊（jǐn）度，使其符合使用（yòng）要求。刀具軸（zhóu）承預緊度的調（diào）整一般采用調整兩軸承之間隔圈厚度的方法，從而保證（zhèng）刀具的（de）啟動力矩和回轉力矩在規定的數值之內。
4.3 密封的（de）安裝及氣密性的檢查
刀具密封安裝時注意兩密（mì）封表麵的配合光潔（jié）度和平麵度（dù）在規定要求之內，安裝前應進行（háng）動密封的清潔和研磨。在對刀具（jù）進行相關的維修之（zhī）後應當對其氣密性進行相應地檢查，也就是說，往刀體重注入壓縮的氣體，並且，根據（jù）其（qí）能不等在規定期限內，維持穩（wěn）定的氣壓，進而判斷它是否合（hé）格。
結語（yǔ）
提高盾構機施工的效率並加強施（shī）工的安全性，首先要建立良好的製度並加以完善，並配備專業的技術人員。對於盾構機的工作必須熟練掌握其專業的操作技能以及高效的維護技能；盾構（gòu）機的挖掘刀具及刀盤的養（yǎng）護維修（xiū）關乎整個工程的效益，必須加以重視.
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