大直径泥水盾构刀盘应用与管理

中铁隧道局集团有限公司佛莞城际FGZH-3标项目经理部吴建宏2018年11月佛莞城际轨道交通广州南站至望洪站工程FGZH-3标大直径盾构常压刀盘应用与管理技术目录一、引言二、常压刀盘概况三、常压换刀四、常压换刀应用与管理五、问题及应对措施六、结语一、引言第一代国内最早应用仅适用于切刀及刮刀更换。第二代在第一代基础上对刀具取出、安装及刀头固定等设计方面进行了改进。第三代在前两代的基础上，实现了滚刀更换。第四代完善了液压油缸系统插拔油缸、机械保护等工装配置；增加了多道密封等防护措施，使换刀作业更加的便捷、安全。01020304发展历程近年来，大直径盾构已广泛应用于我国各大、中型城市的隧道建设中，为应对复杂地层和复杂工况下的施工要求，常压刀盘的应用也越来越多，其研发、应用与管理技术也趋于成熟。2.1工程概况二、常压刀盘概况由中铁隧道局集团承建的佛莞城际FGZH-3标位于广州市番禺区石楼镇及东莞市麻涌镇内。线路始于番禺区茭塘东村，下穿珠江狮子洋后至东岸新沙港码头，沿西部干道前行，在中纺粮油公司前线路向南偏离西部干道，过中纺粮油公司后出地面，至本标段设计终点。2.2工程概况二、常压刀盘概况佛莞城际FGZH-3标盾构隧道长4900m，由一台盾构独头掘进；隧道最大埋深64m，最大水深17m（所要承受的最大压力近10bar）；区间地层主要为软硬不均地层、全断面硬岩地层及破碎带复合地层；地层之间相互交错，且地层石英含量达70%～80%；在过江段存在三段总长424m破碎带，地层透水性强、水压高，且地表环境主要为狮子洋江面及运输干道。二、常压刀盘概况综合线路、水文、地质等情况，考虑普通刀盘可能要面对频繁的高压进仓换刀作业，其风险大、成本高、耗时长；而采用常压换刀刀盘可以实现全地层中的刀具检查更换，刀具配置方案也可以满足地层掘进需要，且刀具检查和更换便捷、风险可控、成本较低，方案最为经济合理。8常压刀盘普通刀盘2.3刀盘选型项目采用的具备常压换刀刀盘的大直径气垫式泥水平衡盾构机，开挖直径13.61m；整机长137m，主机长度14.4m（含刀盘）；主机重量约2500T，整机重量约3500T；主驱动总功率4900Kw，整机总功率10220KW；最大掘进速度40mm/min；最大推力约22432t，主驱动额定扭矩23289KN.m，脱困扭矩37262KN.m；最大进/排浆流量为3000m³/h，采用DN500mm泥浆管路。盾构机构造图整机长度137m主驱动总功率4900kw最大掘进速度40mm/min刀盘重量430T二、常压刀盘概况2.4盾构机设计概况盾构景机构哲造图中心滚刀边滚刀正滚刀刮刀边刮刀二、森常压息刀盘交概况2.酷5刀盘错设计刀盘参数一览表项目名称单位参数备注开挖直径mφ13.61开口率31%

重量t约430t

常压可更换中心滚刀数量/直径/刀高把/″6把双刃滚刀/19撕裂刀互换/2251#～12#常压可更换正滚刀数量/直径/刀高把/″23把双刃滚刀/19撕裂刀互换/22513#-58#常压可更换边滚刀数量/直径/刀高把/″6把双刃滚刀/19撕裂刀互换/22559#-68#常压可更换边刮刀数量/刀高把48把/185

刮刀数量把144把刮刀

边刮刀数量把12把边刮刀

正滚刀刀间距mm100

边滚刀刀间距mm120

滚刀液压磨损监测个35个液压式磨损探测装置

刀盘周边液压磨损监测个1

刀盘背部液压磨损监测个2

刀盘冲刷口路21中心6路＋刀臂面板3路＋刀臂间横向6路＋刀臂间中心向外6路二、满常压锐刀盘润概况常压刀盘针对性设计刀盘打直径挂为13第.6格1米，昼配置橡可常质压更倦换刀问箱需愚要，很开口荒率仅划为31汁%；配仅置刀脱具以滚刀以（撕押裂刀汁互换递）和庄刮刀为主砍；配春备了棕伸缩饮摆动距球轴份承，因且具勾备伸蕉缩功嚷能（弯可回撕缩量为40蹲0m灰m，最消大扩宾挖量25祝mm）;刀盘雾正面扰和背惨面钢播结构、滚刀怖、刮浇刀、烧及相挽关的赴刀箱猴、刀座座均即配置绣了耐磨蓬材料；在沿输刀盘哭主臂补上配揭置磨损戴检测暖条以监硬测刀阳盘结架构磨君损情胳况；滚胀刀DC摆RM监测（旋筑转情冬况、攻刀温翁等）域。在面共板、著主臂旁、卸枣渣槽壤位置愿共布钳置21个冲菠刷孔（其量中刀僚盘正诊面有9路，6路平犯行，6路径抛向，展最大总冲洗橡流量胞达11扬00离m3夸/h）；同括时在回每把打滚刀刀箱上也砌都布登置有冲刷监点刀盘页刀具驶配置防磨避损设检计刀盘室冲刷2.旱5刀盘岗设计滚刀刀筒初始状态刮刀刀筒初始状态三、堡常压舅换刀正常岂掘进祖状态漂，刀掉具伸填出刀朗盘面故板切损削岩饶石和厘土体手，当座需要厨检查捞刀具跟磨损致或换招刀时笑，作涂业人扫员首碗先将举待更辣换刀利具所露在刀仇臂旋尖转至楼刀盘裁中心泳正下挖方位便置，通过尽配套帮的工比装，将整个蹄刀筒店从刀理箱内抛拉出址约2/惧3，后关闭迹闸门，隔绝考泥水蝴仓，再倍将刀拳筒整孤个抽时出，熄实现博刀具馋常压械下检母查更弓换。刀筒婶作为拥整个涂闭合厕单元干抽出数，常唐压换兼刀系砌统包强括刀筒、闸门菊装置、拆装刮工装建、吊宗运工肾具等。3.殃1换刀搁原理三、麦常压枝换刀3.舒2换刀胁特点施工限人员刊不用怜进入嚼泥水乡丰仓内血，在示常压护大气符状态览下即费可实补现刀尤具更滔换，降低锋了施工腥安全风险；安全掉性高成本坦低效率悔高影响腾小特点旁一特点额四特点瓦二特点征三每次换刀无需魔制备洽高粘睡度泥炼浆，不用扣增加篇其他搅辅助纯设备，同常规带压形进仓倍及饱裁和气体离进仓相比，施工蛛成本城最为缩慧低廉。平均沃更换帅一把选刀只钩需3h，相比雄带压梳进仓、饱和气体愚进仓弃等，无需进扮行加硬减压市作业枯，在守换刀铁效率洞方面帅提高退了2～4倍。无需哲对地层进行荷加固说，不兔会对懒地面絮交通垂及周历围环寻境造沙成影荣响，羞减少魔对外篮沟通少压力。换刀工装刮刀刀筒构造换刀工具滚刀刀筒构造①刀筒毫底部驻支撑怖；②替底部头支撑零螺栓述；③睛刀筒雹夹；嗓④伸要缩油漂缸；炮⑤伸遥缩油芽缸的恰油缸获夹；室⑥液雹压阀汤块（袍一个袋为伸虑缩油经缸的/一个筒为可佣更换谈刀箱冷闸门凑的）喘；⑦枝带压扇力表幸的三财通；屿⑧伸鼓缩油诊缸尾凉夹；馆⑨刀艘盘上崭伸缩克油缸饭托架帽。①含有2个叉肾脚的建闸门拖油缸少；②迹伸缩米油缸猪；③哀摆钟差型套皱筒；态④液吼压阀皆块。三、殊常压修换刀3.钱3换刀晒工装传感器拆除伸缩油缸安装油缸与刀筒连接刀筒螺栓拆除刀筒回缩安装刀筒夹及底部支撑刀箱闸门关闭刀筒再次回缩移出刀筒三、过常压裕换刀3.逝4常压愤拆除走滚刀刀具安装压块放置刀具上螺栓风动扳手紧固拧紧力矩测量制动环及制动块焊接加固传感器安装端盖安放油管连接油管试压刀筒螺栓紧固三、驼常压白换刀3.嚷4常压先安装宜滚刀刀筒吊运到位刀筒缓慢推进伸缩油缸安装刀筒注水加压打开刀箱闸门刀筒逐步顶进刀筒插入到位螺栓紧固传感器安装三、络常压肢换刀3.铅4常压峡安装杀滚刀拆卸刀筒盖伸缩油缸装入刀筒摆钟型套筒安装刀筒缩回、拆除三、冰常压翼换刀3.对4常压挑拆除智刮刀刀头更换刀筒及摆钟型套筒准备刀筒冲压、闸门打开、插入刀筒刀筒及摆钟型套筒插入刀箱三、蜘常压旅换刀3.繁4常压早安装愤刮刀三、牙常压远换刀3.失5控制下要点释放还压力值、刀番桶托设架安朝装、忆抽刀伸缩艳油缸晚拆除唯、吊群刀、漏检修医更换专人冤指挥涝、统障一协痰调，雀步步月签认仓内译循环斧、刀么箱及察结构悦腔体蓄冲洗磨损蒸监测害装置杠及线盛路拆啄除油缸齿顶伸忽、螺版栓拆龟除、意闸板樱控制控制要点安装吸为拆视除的油逆操唱作，熄主要集区别哑为拆裳刀时买泄压牧，而据装刀瞒时为妇加水该冲压奋，其拔他操棕作基献本相开同。四、块常压描刀盘秘应用卫及管旋理4.药1掘进馆管理一、您掘进因参数贺管理以刀给盘挤忍压力敏和扭翅矩波东动控屋制作聋为基乱准参泽数，筋确保疲整体秆参数习的相凝互匹可配，能做到业有效弟掘进谈。同哗时建棕立参均数报狮警制允度，阅严格梁落实识执行泼。二、鸦泥水况仓管检理合理嫁分配逃冲刷换流量蚂分配塌，注棍重刀苍盘中沟心及花面板还冲刷黑，泥穿水仓厅底部奥冲刷缠。三、姐刀具旱管理密切耍关注仙滚刀描监测绿系统圣，根扶据地完层进以行刀宁具磨厨损分蜜析，专预判糊刀具兔检查悉更换讨时间炒。同仰时做乡丰好滚则刀装接配和矩安装怨。四、器检测壶分析以渣挎样分嚷析、酬泥浆婆性能总检测将、颗锋粒分熊析等杀管理予为有努效手芽段，见指导线掘进月施工率。五、霉管路锅维护专职保人员面和班疏组定震期对污冲刷葡管路亭、泥鬼浆管误路壁格厚进姻行检株测、距分析亚、保较养，溉未雨胳绸缪库，提俗前处笨理，雕提高尊设备企利用饿率。四、坝常压打刀盘缸应用置及管顾理1）盾冰构主挡司机负严格答执行龟‘掘舞进参唤数报廉警制淘度’北，帆掘进他参数竿的合员理性只是通尝过不消同地锹层段侨来任设定合，而凡非一估成不陶变，侵通过假掘进谅不断窄优化复如刀里盘转些速、客刀盘积挤压蕉力、睁刀盘朱扭矩川、推漫力、历泥水窄压力娘、中册心冲颜刷、帆泥水拨仓和乳气垫遗仓底扫部冲影刷等塘参数喜，做乡丰到有词效掘灾进，供提高舟掘进州效率俭；2）盾货构主恭司机教还要舱做好攻“盾袍构主摩司机理开机县准备宝检查抚”和窄“刀急盘刀冷具及房诚冲刷腹口检易查”细，开填机前梢的注侮意事裹项，驼以及牙对刀岭盘液渔压磨宋损、捡刀具未液压赵磨损潮监测堂检查况及冲巴刷口赚开启冠及堵忽塞检首查等辨；4.蹦2掘进净参数庸控制四、笨常压振刀盘塔应用戒及管剥理3）滚滴刀旋驴转监鸭测：寸盾构萌主司畜机严企格“国滚刀缠旋转犹监测犹系统承报警且”，宁通过背实时与滚刀修旋转茶监测功系统舞，主调司机尖时刻毯关注撑滚刀拢旋转绿次数手和温纵度，夏如有穿问题歪做到呈排除喉故障欢才可妥掘进呼；不劝可蛮劲干。4.仆3掘进候参数宝控制四、黎常压纸刀盘匹应用娇及管点理4）滚俊刀旋横转监辱测：倘盾构圈主司浑机严锯格“程滚刀笑旋转半监测组系统猜报警喉”，泻如出滋现滚旺刀旋扇转监赶测系风统完侨好，蚂而旋茎转或样温度纠异常酸，必粱须停颗止掘驻进抽馋刀检窃查，否这是狐因为笔刀盘够特殊六性，度刀间前距及损地层亚需要贝。4.锣3掘进帽参数绪控制四、有常压展刀盘匪应用滩及管傍理1)滚刀未磨损醋值计忙算指森导检没查换徐刀通过园各刀学刃旋状转半夜径等摧参数夏，结足合各瘦地层萍段的割磨损酬系数孕，推传算出耍滚刀退的磨烛损值谢，通锈过磨胸损值狐可以彻计算桥出各舱刀刃份磨损辽速率奴，主结要有利两个仪参数扁（单脖位毫粥米掘切进米物数m/车mm和单棵位毫可米掘旨进渣丛土方允量m³恨/m织m）4.北4刀具烘管理四、聪常压圾刀盘跑应用昏及管足理2）自掘进飞参数齿的变态化（接扭矩喜、挤墨压力兔、推异进速扎度结锣合判鸽断）胡刀具疤磨损倡情况额。4.烘4刀具挥管理四、甘常压际刀盘香应用繁及管棚理3）对结特殊情刀位犁滚刀卧的关忙注因常暖压刀侨盘特农殊刀咳位有傍刀具贝磨损伞过快僚情况笼，具析体原孔因有本可能栗是因点为常家压刀艰盘中手心部平位无尽开口耳，造藏成滚锯刀的具二次客磨损判或撞昌击；司有可谢能是祖刀盘斜刀具检设计盏原因贤，刀竖盘偏镇心距柳过大刮；有希可能新是局妖部为刃冲刷暖所限业，造肤成二倘次磨乡丰损等鼻原因恼。比累如：15食/1创6、17世/1斯8、19衔/2把0、61肺/6爆2刀位局。4）滚答刀温绕度变颗化根据收此前学的经父验总俩结，霞滚刀响旋转勿监测像系统拣同时挖在监僚测滚团刀旋白转和还近似择刀面怠的温古度，伟经过餐总结扶，在熊全断皇面硬亡岩地呈层，扫滚刀衣磨损蹦增加率，破咐岩能哪力降柿低，顷监测乡丰温度洞会普处遍升今高。5）刀毅具装清配和盏安装单质量旁要求通过离对刀钉具进奋场检温查、菌刀具蜓维修旱质量捐、安间装的茅卡控单，保颤证刀耀具本爱身质撤量。4.鸭4刀具早管理四、隐常压缘瑞刀盘怠应用验及管演理常压喂刀盘夹面板浑、周姿边及翼背部膨设计胀有液辫压磨宽损检旨测装诊置，袖每把芹滚刀很刀筒疯设计榆有液尺压磨押损检需测装面置，席也是桑刀盘窗磨损懂的最疲后一脏道防央线。惊但是舒为了风确保什常压舅刀盘龟的安督全使伶用，压刀盘块壁厚范检查蚕必不盛可少姻（超棒声波垮测厚湖仪）植。4.酿5刀盘环壁厚秃检查面板季和周前边检削查背部饭检查四、程常压偶刀盘波应用扯及管摸理常压隔换刀鹅刀盘准在前榆舱（票泥水约仓）雀隔板信顶部询和侧俭部安获装了睛摄像害头，趴通过膨摄像栽头可球直观钳反映休刀盘陵周边作及背仍部部械分磨未损情低况，及刀臂幕间卸土渣槽累情况4.收6前舱变隔板腊摄像廉头检屿查四、照常压驰刀盘敢应用金及管哭理常压培换刀厌刀盘阶盾构或配备判了完吉备的唤带压必舱（县双仓体设计狂），硬同时斩预留岩饱和漠气体郑进仓败接口乒，在闪有条裂件的捉情况输下可炭以压平力平爱衡带戏压进挎仓和贵减压个限排带带压芹进仓或情况控下进改行针瓜对性载的刀继盘刀酬具检映查4.需7进仓裳检查5.僚1部分麻刀具垦拆装彩困难五、覆问题泡及应全对措厕施问题侮描述妈：刀具早在拆翁卸过雷程中弓，刀楼箱闸案门关斥闭不形严漏辣浆；解决狮措施撕：反复怨对闸叨门处游清洗藏，若侦遇渣白土卡金住可绸重新味插入遥刀筒搭，多纹次仓称内循氧环，蝇再进哪行换淘刀工宇作。漏浆卡刀精度问题帜描述鞠：刀具悲在刀恰箱内代卡住瞒，无受法将荒刀筒年拔出短。解决论措施桑：在适塌当增粮加油饮缸压慈力；胡手动活收缩锄刀盘斧将，灰同时老原刀寨装回泪，拆冷除工筒装，吊转动沃刀盘化，改爬善开修挖舱它底部塞渣土璃。问题咳描述廊：部分答滚刀安装滤时刀恶筒无值法顶花伸到舒位解决再措施响：采取缠措施昏为抽益出刀获筒，贷缩回显刀盘农，同闻时加施强仓拴内循赶环，估减少侦积渣暖。问题恋描述伤：刀筒逮集渣钻，造骆成刀口具二摇次磨此损和取监测欲传感侨器线斤路磨泳损、愤断线夺，误扰报刀珠具信欣息等犯现象绪。应对摘措施骗：①增铃加刀窜筒冲旨刷；②并将按传感炭器接自头延鞠伸至江刀筒封外部振。刀筒捧积渣五、启问题先及应恰对措识施5.先2刀筒如集渣刀筒间积渣问题现描述御：盾构转在掘体进过典程刀具绑监测慢系统眼报警南，抽阳刀检渠查发尸现螺栓柱断裂、刀具锁后缩派。应对满措施老：①刀阔具装傻配过本程中瞧保证肥刀具艰固定荷螺栓够紧固侨力矩偶相同却；②控制较掘进使参数圾，避予免因昌推力牧过大送造成卷螺栓秒断裂政；③螺栓敏二次劲利用文，认糟真检位查螺州栓是日否完恭好。螺栓纲孔断裂锄螺栓五、场问题还及应苹对措己施5.污3刀具响螺栓容断裂问题灿描述企：盾构展在掘启进全啊断面包砂岩/泥岩领复合戒地层限时，灰掘进女过程某中中奏心刀罩具温碍度频充繁升症高、某旋转奸监测管报警藏、刀连盘挤拌压力倦和推途力增找大、挪掘进化速度容降低项等掘惧进参跳数持痰续恶央化，财项目日通过浆刀盘担伸缩恭、增蓄加冲凶刷压