盾構的掘進刀具一般可分為滾刀、切刀、周邊刮刀。 滾刀分為齒形滾刀和盤形滾刀。齒形滾刀常用于軟巖,有球齒和楔齒兩種;盾構上應用較廣的是盤形滾刀,盤形滾刀按刀圈材質主要分為表面刀圈、標準鋼刀圈、重型鋼刀圈、鑲齒硬質合金刀圈滾刀等,它們分別適用于各自的地層: 層表面刀圈:適用于掘進硬度40MPa的緊密地層以及80-100MPa的斷裂礫巖、砂巖、砂黏土等地層; 標準鋼刀圈:適用于掘進硬度50-159MPa的礫巖、大理石、砂巖、灰巖地層; 重型鋼刀圈:適用于掘進硬度120-250MPa的硬巖,硬度80-150MPa的高磨損巖層,如花崗巖、閃長巖等地層; 鑲齒硬質合金刀圈:適用于掘進硬度高達150-250的花崗巖、玄武巖等地層。盾構機刀盤具有更強的適應性和經濟性,今后盾構機的研發設計及盾構隧道施工提供參考依據。浙江微型盾構刀具價位
盾構刀具的刀具種類和切削原理: 先行刀(超前刀) 先行刀是先行切削土體的刀具,超前切刀布置。先行刀在設計中主要考慮與其它刀具組合協同工作。先行刀在切刀切削土體之前先行切削土體,將土體切割分塊,為切刀創造良好的切削條件。先行刀的切削寬度一般比切刀窄,切削效率較高。采用先行刀,可明顯增加切削土體的流動性,較大降低切刀的扭矩,提高切刀的切削效率,減少切刀的磨耗。在松散體地層,尤其是砂卵石地層先行刀的使用效果十分明顯。 貝型刀 貝型刀實質上是超前刀,盾構機穿越砂卵石地層,特別是大粒徑砂卵石地層時,若采用滾刀型刀具,因土體屑松散體,在滾刀掘進擠壓下會產生較大變形,較大降低滾刀的切削效果,有時甚至喪失切削破碎能力。將其布置在刀盤盤圈前端面,專門于切削砂卵石。江門刀具生產線刀具磨損的檢測方法主要有開倉檢查、刀具磨損感應裝置、異味添加劑 、掘進參數分析等。
盾構刀具根據具體現狀不同,可分為兩大類:一類齒刀,另一類是盤型滾刀。在具體應用過程中,齒刀主要應用在土質結構強度在20MPa以下的土層開挖施工中,而盤型滾刀則主要應用在強度和比較高的土層開挖。盾構齒刀具測試時,要注重對齒刀刀體結構測試中,刀頭和盾構刀體的連接方式有三種,包括:焊接連接、螺栓連接、鑲嵌連接,其中螺栓連接的應用較為普遍,便于拆卸和更換。 盤型滾刀在測試時,要先進行目測,查看刀圈中是否存在裂紋,刀具是否存在滲油和漏油等問題,然后再利用工具裝置進行盾構刀具氣密性測驗,較后對刀具的啟動扭矩進行合理調整,大量應用實例表明,如果啟動扭矩過大,則在進行粘性土層掘進過程中,地層無法為刀具的扭轉提供足夠的扭矩力容易增加刀具弦的磨損速率,降低使用壽命。而如果啟動扭矩過小,則在施工中容易引發刀具軸承松動,難以保證刀具在運行中的受力狀態。因此,在使用前需要對刀具的啟動扭矩進行全方面系統的檢測,合理調整扭矩。此外,刀具的氣密性是盾構刀具檢測的重中之重,如果氣密性不足,就會引發滲油和漏油的問題,甚至會損壞軸承。
目前盾構刀具磨損檢測技術分為液壓檢測、氣體檢測、掘進參數分析法和電氣檢測法。液壓檢測和氣體檢測只能用于磨損量極限檢測:只有當磨損量達到設計值時才能夠檢測到壓力下降,或者是刺激性氣體。這兩種方法無法準確判斷是哪把刀具出現過度磨損,液壓法油管數量受盾構中心回轉體尺寸影響較大,在土壓盾構和泥水盾構中,氣體檢測法使用效果并不理想。掘進參數分析法和電氣檢測法可用于連續檢測。使用掘進參數分析法對磨損系數和單一掘進參數之間的關系進行了初步分析,但檢測結果準確性不高。超聲波檢測技術是電氣檢測法中一種主要的方法。超聲波檢測方法能夠實現在線連續檢測,可以實現多點檢測,是一種普遍使用的無損檢測技術。盾構刀具切刀失效的主要機理為沖擊、沖擊疲勞以及熱疲勞裂紋。
由于盾構刀具的工作條件非常苛刻,因此應分別對盾構刀具的材料和制造工藝進行研究,以提高國產盾構刀具的質量和市場占有率。另外,還應對不同地層情況下刀具的磨損失效機理進行分析,為盾構刀具的選型、選材和制造工藝提供理論指導。 盾構刀具關鍵技術及發展: 2011 年,國家科技部將“盾構刀具集成制造技術及其產業化技術”列入“十二五”科技支撐計劃,近3年來,盾構國產刀具取得了重大技術突破。主要表現在新研制的滾刀刀圈表面硬度≥60 HRC,心部沖擊韌性≥15 J/cm2,滾刀軸承裝配精度同軸度達到0. 01mm。新開發的硬質合金齒刀、切刀,刀體采用合金工具鋼制造,硬度大于 HRC32; 耐磨堆焊采用等離子堆焊與保護氣體焊接,表面硬度大于 HRC62; 焊接采用中高頻焊機,銀釬焊料焊接,破壞性焊接強度檢測與超聲波無損檢測相結合,有效保證了焊接質量。盾構機在施工過程中的主要工具。江門刀具生產線
盾構掘進時,刀具受到地層中砂礫、卵石的摩擦和沖擊,因此發生磨損甚至出現斷裂現象。浙江微型盾構刀具價位
盾構機掘進時,刀具配置的差異會影響掘進速度和效果。對混合型地層進行施工時,刀具配置之間的差異主要來源于滾刀和先行刀之間的參數配置、數量、厚度、高度以及相互組合。兩者之間合理的高度差能夠有效地防止泥餅的形成和利于巖石破碎。同樣兩滾刀間的間距也會對破巖產生巨大的差異,間距過小,會造成碎石增多,增大破巖難度;間距過大,滾刀將會出現“巖脊”現象,無法有效破巖。為了避免滾刀間距不足或過小所產生的問題,需采取周邊滾刀間距小于90mm,正面滾刀間距為100mm~120mm的配置方式。浙江微型盾構刀具價位