王家丁

（中鐵十八局集團(tuán)軌道交通工程有限公司，湖北武漢 430000）

盾構(gòu)刀具管理技術(shù)分析

王家丁

（中鐵十八局集團(tuán)軌道交通工程有限公司，湖北武漢 430000）

刀具的養(yǎng)、用、管、修是盾構(gòu)機(jī)使用過程中不可忽視的重要程序，分析盾構(gòu)刀具管理技術(shù)，對(duì)于有效利用刀具、降低使用成本、減少施工風(fēng)險(xiǎn)和提高施工效率都有十分重要的意義。以東莞至惠州城際軌道交通項(xiàng)目為例，分析刀具的使用和維修方式，探討刀具使用成本的控制，給出滾刀管理的要點(diǎn)。

盾構(gòu)刀具；滾刀管理；刀具使用

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.05.02

1 工程概況

以東莞至惠州城際軌道交通項(xiàng)目GZH-2標(biāo)段為例介紹盾構(gòu)刀具管理技術(shù)。根據(jù)工程設(shè)計(jì)選擇刀盤外徑為8.83 m的海瑞克土壓平衡盾構(gòu)機(jī)。線路穿越的地層地質(zhì)為素填土、粉質(zhì)黏土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、砂層、粉質(zhì)黏土、全、強(qiáng)、弱風(fēng)化混合片麻巖。地層地質(zhì)結(jié)構(gòu)見表1。

2 滾刀管理

復(fù)雜的地層決定了盾構(gòu)機(jī)的刀具必須要有足夠的耐磨度、剛度和韌度，用以保證在各地層的適用性，而不需要根據(jù)地層實(shí)時(shí)調(diào)整刀盤上的刀具，從而節(jié)省大量的人力物力，不影響施工進(jìn)度。因此本項(xiàng)目選擇硬度與韌性均較高的進(jìn)口龐萬力刀具作為保徑刀及邊刀，以保證開挖面半徑及開挖效率，同時(shí)選擇南齒、株洲等硬度稍低但價(jià)格適中的國產(chǎn)刀具作為正面滾刀。通過不同刀具在刀盤上的合理搭配，做到既能保證開挖效率足夠高，也能有效控制刀具成本不至于過高。

為便于管理人員統(tǒng)計(jì)、維修人員辨別，同時(shí)滿足現(xiàn)場文明施工的要求，滾刀進(jìn)場后在刀具廠按品牌分別集中存放（圖1、圖2）。滾刀刀圈的剛度值較大，而刀體剛度相對(duì)較低，在運(yùn)輸至盾構(gòu)機(jī)途中要求管理人員對(duì)刀具的運(yùn)輸進(jìn)行嚴(yán)格管控，嚴(yán)禁工人野蠻搬運(yùn)，運(yùn)送途中滾刀上不能放置重物，采取有效隔離措施防止因顛簸等情況導(dǎo)致滾刀相互碰撞，杜絕不必要的損失。

圖1 刀具成排放置

圖2 中心刀放置

為加強(qiáng)成本管控，做到材料出入有據(jù)可查，施工企業(yè)制定完善的刀具出入庫及維修流程；編制相應(yīng)的表格，如：刀具出庫記錄表、刀具返廠檢查表、刀具維修記錄表等，做到刀具出入有據(jù)可循。

同時(shí)，實(shí)時(shí)跟蹤記錄各品牌刀具在不同地層的使用情況，以及不同刀具在相同刀座的使用情況得出該刀座上刀具的一般損壞形式進(jìn)行統(tǒng)計(jì)匯總。在以后的施工中選擇性價(jià)比最高的刀具，可有效降低采購維修成本，同時(shí)也可大大減少因刀具更換對(duì)施工進(jìn)度產(chǎn)生的影響。為便于統(tǒng)計(jì)，選擇一個(gè)固定的刀座位置進(jìn)行比較：參考30#刀座，掘進(jìn)時(shí)間假設(shè)每環(huán)90 min，刀盤轉(zhuǎn)速1.7 r/min，然后根據(jù)換刀記錄表中每把滾刀的使用里程反算相應(yīng)的掘進(jìn)環(huán)數(shù)，使管理人員對(duì)刀圈的使用情況有直接的認(rèn)識(shí)。統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表2。

表1 地層地質(zhì)結(jié)構(gòu)

表2 各廠家刀圈硬巖地層使用情況統(tǒng)計(jì)表

由表2的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以得到4點(diǎn)結(jié)論。

（1）中天刀圈硬度與韌性處理最佳，無異常損壞情況。

（2）南齒刀圈性能最差，使用環(huán)數(shù)最低，異常損壞率達(dá)到48%，后期不予采購。

（3）華銳刀圈正常磨損情況下，使用環(huán)數(shù)最多，但價(jià)格較高，可裝于邊刀位置保證開挖面，同時(shí)能有效減少開倉次數(shù)，減少對(duì)掘進(jìn)的影響。

（4）株洲刀圈性能穩(wěn)定、價(jià)格適中，宜選為主要供貨商。根據(jù)各廠家刀圈的使用結(jié)論，同步編制刀具動(dòng)態(tài)使用表，根據(jù)表中各個(gè)刀座刀具的使用環(huán)數(shù)及時(shí)通知井下管理人員，開倉后哪些刀具由于使用時(shí)間較多是需要重點(diǎn)檢查磨損情況的。根據(jù)積累的數(shù)據(jù)，這兩個(gè)位置磨損達(dá)到換刀要求（12 mm）一般為25環(huán)左右，因此需提醒井下人員開倉檢查刀具時(shí)重點(diǎn)檢查51A及51B這兩個(gè)刀座的刀具磨損值，及時(shí)更換以免造成開挖半徑不足，出現(xiàn)盾體卡住的情況。

3 滾刀的使用

在掘進(jìn)過程中根據(jù)地質(zhì)情況選擇合理的掘進(jìn)參數(shù)，在換刀完成恢復(fù)掘進(jìn)時(shí)，掘進(jìn)速度不能過大，一般新刀安裝完成之后要有一個(gè)磨合過程，根據(jù)現(xiàn)場的施工經(jīng)驗(yàn)在更換新刀后的0.2 m掘進(jìn)時(shí)，貫入度應(yīng)≤4 mm/r，待刀具磨合完成后再逐步將掘進(jìn)速度提高。在較軟地層掘進(jìn)過程中可采用低轉(zhuǎn)速、高貫入度以增大刀具的啟動(dòng)扭矩，避免弦磨；在較硬巖層掘進(jìn)過程中可采用高轉(zhuǎn)速、低貫入度避免推力過大將刀具損壞。掘進(jìn)過程中不能調(diào)向過快、過大，否則很容易破壞邊緣滾刀或卡住盾體。

更換刀具時(shí)相鄰刀箱的滾刀刀差不能過大，相鄰刀差一般控制在≤5 mm，差值過大將造成刀具受力不均勻，極易損壞刀具。為了避免大規(guī)模刀具損壞和刀盤嚴(yán)重磨損情況的發(fā)生，掘進(jìn)過程中參數(shù)異常時(shí)應(yīng)盡早安排停機(jī)檢查刀具及刀盤。如果地層情況沒有變化，在大推力和大扭矩的情況下掘進(jìn)幾十厘米的距離都有可能造成嚴(yán)重的損失。硬巖地層堅(jiān)持每環(huán)開倉檢查掌子面及刀具情況，及時(shí)清除艙內(nèi)可能掉落的刀圈、刮刀、齒刀及裝刀配件等雜物，防止與刀盤或者刀盤上的刀具劇烈碰撞造成刀盤及刀具受損，而這種情況下刀具的受損往往是不可維修的報(bào)廢，而且數(shù)量可能會(huì)比較多，代價(jià)極大。

4 刀具維修

舊刀返廠后，應(yīng)檢查其磨損情況。

（1）刀圈正常磨損情況。刀具正常使用過程中，刀圈均勻受力碾壓掌子面，磨損后表現(xiàn)為規(guī)則的圓形。①測試該刀的扭矩是否正常，是否漏油，不排除導(dǎo)致異常損壞的因素已經(jīng)發(fā)生，但刀具卻被拆下來未繼續(xù)使用的情況。②測試扭矩合格無法保證刀具磨損正常，需要打開油塞，用潔凈的細(xì)鐵絲插入孔底，拔出后將鐵絲在白紙上涂抹，對(duì)比油脂顏色，如油脂顏色變黑則表明軸承高溫運(yùn)行，軸承可能已經(jīng)失效需要更換；如顏色與新油相同或者相近則只需測試氣密性合格即可。③確定刀具為正常磨損后，刨開擋圈更換刀圈即可，該種形式的刀具維修簡便、經(jīng)濟(jì)，同時(shí)也最常見。

（2）刀圈異常磨損情況。通常有擋圈脫落、刀圈斷裂、刀圈偏磨、刀轂損壞、整刀報(bào)廢等表現(xiàn)形式。根據(jù)不同情況更換相應(yīng)的刀具配件進(jìn)行維修即可。刀具廠的配件分門別類的進(jìn)行擺放，既能方便的選取維修所需的配件，又可滿足現(xiàn)場文明施工要求。

5 成本控制

（1）刀具采購階段。根據(jù)盾構(gòu)機(jī)類型、地質(zhì)情況、廠家供應(yīng)情況等綜合考慮進(jìn)行刀具供應(yīng)商的選取。同時(shí)考慮到工程款支付金額及時(shí)間的特點(diǎn)，還需要所選的廠家有一定的墊資能力。

（2）刀具使用階段。根據(jù)地層地質(zhì)情況，合理控制各項(xiàng)盾構(gòu)參數(shù)，避免人為造成刀具損壞，影響施工進(jìn)度。掘進(jìn)過程中如參數(shù)發(fā)生異常變化，及時(shí)進(jìn)倉檢查掌子面及刀具情況，更換損壞刀具后盡快恢復(fù)掘進(jìn)。

（3）刀具維修階段。對(duì)拆下返回的刀具進(jìn)行細(xì)致全面的檢查、維修，維修完成后測試檢查刀具的氣密性、啟動(dòng)扭矩、裝刀高度等方面，保證刀具的可用性，做到發(fā)出去就能裝刀使用的程度，避免因維修不合格造成配件損壞，因端蓋過高無法裝入刀箱等情況的出現(xiàn)。

（4）配件進(jìn)貨階段。根據(jù)積累的使用數(shù)據(jù)，選擇最優(yōu)的供貨商。咨詢供貨商刀具配件的供應(yīng)周期及時(shí)備貨，根據(jù)地層情況考慮各種配件的合理庫存?zhèn)湄洈?shù)量，以免出現(xiàn)沒有配件維修刀具的情況。同時(shí)盡量避免較大批量的進(jìn)貨，一是刀具廠的空間有限，減少場地占用；二是減少庫存數(shù)量，做到有配件用即可，減少對(duì)資金的占用量。

6 結(jié)論

刀具管理極為重要，既要統(tǒng)籌各個(gè)階段的管理，還需及時(shí)做好刀具出入庫、維修、日常使用等各種記錄。因此，需要在摸索中總結(jié)刀具的各種管理經(jīng)驗(yàn)，通過對(duì)刀具的管理，既可有效減少刀具成本，又可減小刀具對(duì)掘進(jìn)的影響，從而保證施工進(jìn)度計(jì)劃的實(shí)施。

TH136

B

〔編輯 利 文〕