盾構刀具根據(jù)工程地質條件不同,選用的刀具形式、刀具幾何形狀以及刀具布置間距直接影響掘進效率及安全。由于地層難預測性及多變化性,實際設計及施工過程中要多方面考慮工程概況以及人為性因素,以確保施工安全高效。 盾構刀具的結構、材料及其在刀盤上的數(shù)量和位置關系直接影響到掘進速度和使用壽命。不同的地層條件對刀具的結構和配置是不相同的。 硬質合金刀體材料的塑形,韌性以及線膨脹系數(shù)與鋼基體差別較大,在盾構刀具出現(xiàn)焊接裂紋以及殘余應力過大導致刀具切削時合金容易剝落。 是因為刀具的釬焊面積較大,釬焊冷卻過程中會因材料參數(shù)不匹配而使焊縫處產生較大的殘余應力,變形,裂紋。 消除釬焊過程中的殘余應力是保證盾構刀具在切削過程中發(fā)生合金破碎,脫落的重要因素。加強盾構機刀具管理對有效地利用刀具以及對刀盤進行有效的保護、對降低刀具的使用成本有重要意義。周邊刮刀,也稱鏟刀,安裝在刀盤的外圈,用于清理邊緣部分的開挖渣土防止渣土沉積。深圳刀具價格
盾構機一般設計兩把仿形刀(一把備用),布置在輻條的兩端。施工時,可以根據(jù)超挖多少和超挖范圍的要求,從輻條兩端徑向伸出和縮回仿形刀,達到仿形切削的 目的。仿形刀伸出值一般在80~130mm之間。盾構機在曲線段推進、轉彎或糾偏時,通過仿形超挖切削土體創(chuàng)造所需空間,保證盾構機在超挖少、對周邊 土體干擾小的條件下,實現(xiàn)曲線推進和順利轉彎及糾偏。隨著城市軌道路網(wǎng)的延伸及建設力度的加大,盾構區(qū)間需穿越常見的軟弱地層,同時還需在部分硬巖地段中通過。因此在刀具選 擇上既要考慮在軟巖中開挖的需要,也要考慮在硬巖中的要求。一般認為刮刀適用于土層及部分軟巖,盤形滾刀適用于硬巖,其中單刃滾刀能用在強度很高的巖石 中,國外曾有在抗壓強度超過200 MPa巖石中應用的工程記錄。珠海刀具哪里有國內盾構機刀具發(fā)展較晚。
盾構刀具概述: 滾壓破巖刀具簡稱滾刀,主要適用于巖石地層,是指不只隨刀盤中心軸公轉,還同時沿刀軸作自轉運動的破巖刀具。主要由刀圈、刀體、刀軸、軸承、金屬浮動密封環(huán)、刀蓋及聯(lián)接螺栓等組成。根據(jù)刀刃的形狀,滾刀可分為齒形滾刀和盤形滾刀。 切削刀具是指只隨刀盤轉動而沒有自轉的刀具,主要適用于軟土地層。切削刀具種類繁多,目前盾構常用的切削刀具主要有邊刮刀、切刀 、齒刀、先行刀、貝殼刀及魚尾刀等。切削型刀具適用于未固結成巖的軟土地層和某些全風化或強風化的軟巖地層,一般破巖能力在單軸抗壓強度20 MPa 以下。 沖擊破巖刀具主要指撕裂刀,用于破碎砂卵石。撕裂刀隨刀盤高速旋轉產生沖擊慣性能量,對卵石、礫石和漂石等進行“錘擊”破碎。 輔助刀具主要包括周邊刮刀、保徑刀、超挖刀及仿形刀等。
長期以來,盾構機刀具因材質特殊、制造工藝復雜,目前世界上只有少數(shù)幾家企業(yè)能夠制造。盾構機刀具屬于易損件,需經常更換,國外進口刀具價格昂貴,且制作周期較長。國內盾構機刀具發(fā)展較晚,無論是刀具材料還是刀具設計都與國外有一定的差距,因此這也制約了我國盾構機產業(yè)的發(fā)展。 在施工前,需要對工程地質結構進行系統(tǒng)、全方面的勘察,并確定施工的重難點,掌握特殊地質結構對盾構刀具的影響,挖掘到特殊地質結構時,立即停機,更換刀具。 盾構刀具氣密性的檢查:滾刀的氣密性是檢驗密封效果的指標。氣密性不好,會導致滾刀潤滑油泄漏,較終導致刀具軸承損壞。刀具維修(無論刀具采用解體或不解體維修)裝配完成后,對總成內部加壓氣體0.3MPa,保持此壓力10min,通過觀察氣壓表指針對數(shù)據(jù)來檢測刀具的密封性能,較后對刀具加(或更換)齒輪油。盾構刀滾刀圈具有良好的抗退火性和材料的熱穩(wěn)定性。盾構刀盤類型及刀具配置,刀盤的結構既要考慮刀盤開挖性能又要考慮渣土的流動性及掌子面的穩(wěn)定性。
盾構刀具失效分析:盾構掘進時,刀具受到地層中砂礫、卵石的摩擦和沖擊,因此發(fā)生磨損甚至出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象。目前關于盾構刀具失效原因的研究較少,趙學彬等研究了北京地鐵某線盾構在砂卵石地層(地層中石英砂含量高達 45%以上,并有大量不同粒徑的卵石)施工中刀具的磨損問題,發(fā)現(xiàn)石英砂會使刀具磨損速度加快,不同粒徑的卵石會對盾構刀具施加較大的沖擊力;對于盾構刀具的刃口部位鑲嵌的硬質合金刀片來說,由于硬度很高,相應的韌性較差,沖擊斷裂是其主要的失效形式;除了刃口部位承受沖擊之外,刀具迎土面還有犁溝式磨粒磨損和碾壓磨損等。盾構刀具軸承與密封的更換對刀具掘進運轉的可靠性和刀具的消耗具有特別重要的影響刀具是盾構機重要的部件,其直接影響著盾構施工進度。深圳刀具價格
切刀安裝在刀盤開口槽的兩側,用來切削未固結的土壤,把切削土刮入土倉中。深圳刀具價格
盾構刀盤的主要功能: 開挖功能:對掌子面的地層進行開挖,開挖后的渣土順利通過渣槽,進入土艙; 穩(wěn)定功能:支撐掌子面,具有穩(wěn)定掌子面的功能; 攪拌功能:對土艙內的渣土進行攪拌,使渣土具有一定的塑性,能通過螺旋輸送機來調整控制土艙內的壓力。 盾構滾刀的工作原理: 安裝在刀盤上的盤形滾刀在盾構千斤頂?shù)淖饔孟戮o壓在巖面上,隨著刀盤的旋轉,盤形滾刀一方面繞刀盤中心軸公轉,同時繞自身軸線自轉。盤形滾刀在刀盤的推力、扭矩作用下,在掌子面上切出一系列的同心圓。當推力超過巖石的強度時,盤形滾刀刀尖下的巖石直接破碎,刀尖貫入巖石,掌子面上巖石被盤形滾刀擠壓碎裂而形成多道同心圓溝槽。隨著溝槽深度的增加,巖體表面裂紋加深擴大,當?shù)毒邏毫Τ^巖石的剪切和拉伸強度時,相鄰同心圓溝槽間的巖石成片崩落,完成盤形滾刀的破巖過程。深圳刀具價格
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