大直径盾构刀具管理技术课件.pptx

1、大直径盾构机刀具管理 一汇报纲要工程地质情况二三四刀盘刀具介绍刀具管理四五不同地层刀具配置的合理性意见建议刀具存在的问题1-软弱土层490米8-断层F1（130米)10-断层F2（130米)13-软弱土层530米11-全断面硬岩1010米2、软硬不均426米12-软硬不均444米3-全断面硬岩180米4-破碎带（144米)9-全断面硬岩770米软弱土层软硬不均全断面硬岩岩土分界线线条颜色示例5-全断面硬岩180米6-软硬不均46米盾构主要穿越软弱土层穿越软弱土层、软硬不均软硬不均、全断面硬岩全断面硬岩和破碎带不良地层破碎带不良地层。隧道最大覆土深度64m，狮子洋最大水深17m，微风化微风化石英

2、砂岩石英砂岩天然抗压强度天然抗压强度最大最大为为75.7MPa75.7MPa，石英含量达到70%80%泥泥，岩天然抗压强度最大为岩天然抗压强度最大为48.2MPa48.2MPa。盾构线路起点以30纵坡下行纵坡下行，坡长2050m；然后以12.3的纵的纵坡下行坡下行，坡长1550m；再以30纵坡上行纵坡上行，坡长2600m，到达盾构隧道终点。7-全断面硬岩50米1780米米2050米米1070米米1）高石英含量，石英含量最高达80%；2）高水土压，承压能力达10bar；3）长距离上软下硬，长度近1000米；4）穿越3个断层破碎带，长度超过500米；5）长距离泥岩地层，长度超过1000米；6）石英

3、砂岩与泥岩夹层地层众多。常压换刀刀盘的基本思路是把刀盘钢结构建成类似人闸的结构，这样工作人员即可在刀盘内部常压下工作。可常压更换的刀具覆盖整个开挖直径。通过使用专用的刀具更换工具并遵循严格的作业程序，可以安全高效地进行刀具的检查和更换。刀盘直径：13610mm 重量：415t双刃滚刀：35把（中心6把）滚刀直径：19寸轨迹间距：100mm/120mm 刮刀：190把（可常压更换48把）边刮刀：12把磨损探测：35滚刀面板磨损检测：6道刀盘周边磨损检测：1道刀盘背部磨损检测：2道开口率：29%常压换刀刀盘的基本思路是把刀盘钢结构建成类似人闸的结构，这样工作人员即可在刀盘内部常压下工作。可常压更换

4、的刀具覆盖整个开挖直径。通过使用专用的刀具更换工具并遵循严格的作业程序，可以安全高效地进行刀具的检查和更换。刀盘直径：13610mm 重量：415t双刃滚刀：35把（中心6把）滚刀直径：19寸轨迹间距：100mm/120mm 刮刀：190把（可常压更换48把）边刮刀：12把磨损探测：35滚刀1.刀筒底部支撑 2.底部支撑螺栓 3.刀筒夹4.伸缩油缸 5.伸缩油缸的油缸夹6液压阀块（一个为伸缩油缸的/一个为可更换刀箱闸门的）7带压力表的三通8伸缩油缸尾夹9刀盘轴承托架1)1)拆卸耐磨监测拆卸耐磨监测&DCRM&DCRM传感器电缆接头；传感器电缆接头；2)2)掌子面支撑压力测量；掌子面支撑压力测量

5、；3)3)将伸缩油缸安装在刀盘伸缩油缸轴承将伸缩油缸安装在刀盘伸缩油缸轴承托架上；托架上；4)4)在刀筒后部空隙处固定伸缩油缸；在刀筒后部空隙处固定伸缩油缸；5)5)松开刀筒上的螺栓；松开刀筒上的螺栓；6)6)刀筒回缩；刀筒回缩；7)7)关闭刀箱门板；关闭刀箱门板；8)8)刀筒内的压力平衡（排水）；刀筒内的压力平衡（排水）；9)9)装配刀筒支撑；装配刀筒支撑；10)10)刀筒回缩；刀筒回缩；11)11)移出伸缩油缸；移出伸缩油缸；12)12)移出刀筒；移出刀筒；13)准备刀筒；14)刀箱内的刀筒安装；15)安装伸缩油缸&后部支撑；16)伸出刀筒，直至刀筒夹距离刀箱法兰仅5mm；17)拆卸刀筒支

6、撑&刀筒夹；18)向刀筒内加压（注水）；19)打开刀箱门板；20)完全插入刀筒；21)拆卸伸缩油缸&后部支撑；22)在刀箱和刀筒之间注油；23)磨损传感器&DCRM安装；因正滚刀与边滚刀安装位置不同，因正滚刀与边滚刀安装位置不同，不同的不同的位置更换需要使用不同的工装。位置更换需要使用不同的工装。滚刀工装滚刀工装 4 种，刮刀工装种，刮刀工装 2 种。种。刀具验收三标准：刀具验收三标准：检查刀圈硬度，检查启动扭矩，检查压力平衡检查刀圈硬度，检查启动扭矩，检查压力平衡1）检查刀圈硬度：刀刃位置每刃取两个位）检查刀圈硬度：刀刃位置每刃取两个位 置，置，每个位置各测试每个位置各测试5次，最终取平均值

7、；次，最终取平均值；HRC硬度不小于硬度不小于57，否则刀具返厂。，否则刀具返厂。2）检查启动扭矩：检查正反转启动扭矩，）检查启动扭矩：检查正反转启动扭矩，要求在要求在35-40Nm,不符合要求重新调整。不符合要求重新调整。刀具验收三标准：刀具验收三标准：检查刀圈硬度，检查启动扭矩，检查压力平衡检查刀圈硬度，检查启动扭矩，检查压力平衡 3）检查压力平衡：每把刀进场后，都要打开油腔，检查润滑油是否饱满；检查压力平）检查压力平衡：每把刀进场后，都要打开油腔，检查润滑油是否饱满；检查压力平衡阀是否失效，若有问题排除后才可验收合格。衡阀是否失效，若有问题排除后才可验收合格。刀具验收三标准：刀具验收三标

8、准：检查刀圈硬度，检查启动扭矩，检查压力平衡检查刀圈硬度，检查启动扭矩，检查压力平衡 除以上检查三标准之外，会抽查滚刀气密性和滚刀滚动测试，滚动测试使用了简易除以上检查三标准之外，会抽查滚刀气密性和滚刀滚动测试，滚动测试使用了简易 跑床。跑床。3.1 掘进参数控制掘进参数控制1）盾构主司机严格执行）盾构主司机严格执行掘进参数报警制度掘进参数报警制度，掘进参数的合理性是通过不同地，掘进参数的合理性是通过不同地层段来层段来 设定，而非一成不变，通过掘进不断优化如刀盘转速、刀盘挤压力、刀盘扭设定，而非一成不变，通过掘进不断优化如刀盘转速、刀盘挤压力、刀盘扭矩、推力、泥水压力、中心冲刷、泥水仓和气垫仓

9、底部冲刷等参数；矩、推力、泥水压力、中心冲刷、泥水仓和气垫仓底部冲刷等参数；2）盾构主司机还要做好）盾构主司机还要做好“盾构主司机开机准备检查盾构主司机开机准备检查”和和“刀盘刀具及冲刷口检查刀盘刀具及冲刷口检查”，开机前的注意事项，以及对刀盘液压磨损、刀具液压磨损监测检查及冲刷口开，开机前的注意事项，以及对刀盘液压磨损、刀具液压磨损监测检查及冲刷口开启及堵塞检查等；启及堵塞检查等；3.2 滚刀旋转监测滚刀旋转监测1）盾构主司机严格）盾构主司机严格“滚刀旋转监测系统报警滚刀旋转监测系统报警”，通过实时滚刀旋转监测系统，主，通过实时滚刀旋转监测系统，主司机时刻关注滚刀旋转次数和温度，如有问题做到

10、排除故障才可掘进；不可蛮干。司机时刻关注滚刀旋转次数和温度，如有问题做到排除故障才可掘进；不可蛮干。3.2 滚刀旋转监测滚刀旋转监测1）盾构主司机严格）盾构主司机严格“滚刀旋转监测系统报警滚刀旋转监测系统报警”，如出现滚刀旋转监测系统完好，如出现滚刀旋转监测系统完好，而旋转或温度异常，必须停止掘进抽刀检查，这是因为刀盘特殊性，刀间距及地层而旋转或温度异常，必须停止掘进抽刀检查，这是因为刀盘特殊性，刀间距及地层需要。需要。4.1 滚刀磨损值计算滚刀磨损值计算 通过各刀刃旋转半径、刀盘转数等参数，结合各地层段的磨损系数，推算出滚刀的通过各刀刃旋转半径、刀盘转数等参数，结合各地层段的磨损系数，推算出

11、滚刀的磨损值，通过磨损值可以计算出各刀刃磨损速率，主要有两个参数（单位毫米掘进磨损值，通过磨损值可以计算出各刀刃磨损速率，主要有两个参数（单位毫米掘进米数米数m/mm和单位毫米掘进渣土方量和单位毫米掘进渣土方量m/mm）4.2 掘进参数的变化（扭矩、挤压力、推进速度结合判断）掘进参数的变化（扭矩、挤压力、推进速度结合判断）010002000300040005000600070008000900045145345545745946146346546746947147347547747948148348548748949149349549749950150350550750951151351551

12、7519521523525527529531533535537539541543545547549速度推力扭矩转速总挤压力（KN）10 4.3 对特殊刀位滚刀的关注对特殊刀位滚刀的关注 根据此前的经验总结，本项目常压刀盘特殊刀位有刀具磨损过快情况，具体原因根据此前的经验总结，本项目常压刀盘特殊刀位有刀具磨损过快情况，具体原因有可能是因为常压刀盘中心部位无开口，造成滚刀的二次磨损或撞击；有可能是有可能是因为常压刀盘中心部位无开口，造成滚刀的二次磨损或撞击；有可能是刀盘刀具设计原因，刀盘偏心距过大；有可能是局部为冲刷所限，造成二次磨损刀盘刀具设计原因，刀盘偏心距过大；有可能是局部为冲刷所限，造成二

13、次磨损等原因。比如：等原因。比如：15/16、17/18、19/20、61/62刀位。刀位。4.4 滚刀温度变化滚刀温度变化根据此前的经验总结，滚刀旋转监测系统同时在监测滚刀旋转和近似刀面的温度根据此前的经验总结，滚刀旋转监测系统同时在监测滚刀旋转和近似刀面的温度，经过总结，在全断面硬岩地层，滚刀磨损增加，破岩能力降低，监测温度会普，经过总结，在全断面硬岩地层，滚刀磨损增加，破岩能力降低，监测温度会普遍升高。遍升高。5.1 双刃分体式刀和镶合金齿刀双刃分体式刀和镶合金齿刀 现目前多数使用现目前多数使用19英寸双刃一体式滚刀，尝试在试用分体式双刃滚刀和镶合金齿英寸双刃一体式滚刀，尝试在试用分体式

14、双刃滚刀和镶合金齿刀，通过一两次试用都存在不同程度的问题，分体刀将使用，镶齿刀在优化改进刀，通过一两次试用都存在不同程度的问题，分体刀将使用，镶齿刀在优化改进 5.2 双刃分体式刀和镶合金齿刀双刃分体式刀和镶合金齿刀 现目前多数使用现目前多数使用19英寸双刃一体式滚刀，尝试在试用分体式双刃滚刀和镶合金齿英寸双刃一体式滚刀，尝试在试用分体式双刃滚刀和镶合金齿刀，通过一两次试用都存在不同程度的问题，分体刀将使用，镶齿刀在优化改进刀，通过一两次试用都存在不同程度的问题，分体刀将使用，镶齿刀在优化改进。6.1 刀具维修车间刀具维修车间刀具维修车间配备了刀具配件房、压床、烤箱、空压机、工作台、移动式吊刀

15、葫芦刀具维修车间配备了刀具配件房、压床、烤箱、空压机、工作台、移动式吊刀葫芦、工装工具等。、工装工具等。6.2 建立健全修刀管理制度建立健全修刀管理制度 1）6S管理管理 2）影像及书面修刀记录）影像及书面修刀记录 截止截止2017年年9月月21日，滚刀异常断裂日，滚刀异常断裂38把，占总换刀的把，占总换刀的8.9%。损坏刀号刀具号码一次位置一次使用一次共计17/18595323/240-254环254环磨损5mm19/20H1605-0165/66254-271环17环磨损5mm17/18594935/360-254环254环磨损8mm15/16755159/60187-254环67环磨损4

16、mm19/20595663/3458-187环129环磨损14mm17/18756067A/68A187-254环67环磨损4mm19/20ZIP-272519/20400-440环40环损坏17/18ZIP-272417/18400-452环52环损坏17/18997961/62361-379环19环磨损13mm9/1050879/100-473环473环偏磨漏油损坏15/16ZIP-273515/16400-489环89环刀圈卷刃缺口61/62EG1786761/62472-489环17环刀圈偏磨卷刃45/46XFS261分体刀45/46490-510环20环刀圈断47/48XFS263分

17、体刀47/48490-510环20环刀圈挡圈脱落51/52EG1793951/52489-510环21环刀圈崩口15/16EG1798915/16489-516环27环刀刃磨薄17/18EG1799217/18489-516环27环刀圈崩口19/20EG1799119/20489-516环27环刀圈崩口39/40EG17100239/40510-516环7环刀圈与刀轴过盈配合失效/刀圈转刀体不转5/650855/60-523刀圈坏/磨损检测油管接头对丝断开45/46EG17109445/46510-527环27环崩刃一块61/62S419961/62535/549环15环刀圈坏47/48EG1

18、7135547/48548-554环9环刀圈坏 主要分为以下几类：主要分为以下几类：1）磨损快，刀刃磨损过度崩刃，继而断刀；）磨损快，刀刃磨损过度崩刃，继而断刀；2）高水压情况下，滚刀密封失效，轴承损坏，出现偏磨，继而断刀；）高水压情况下，滚刀密封失效，轴承损坏，出现偏磨，继而断刀；3）一体式双刃刀由于特殊的结构，在刀圈热处理过程中，处理不当会使刃间腰部）一体式双刃刀由于特殊的结构，在刀圈热处理过程中，处理不当会使刃间腰部 位置应力集中，在大载荷情况下刃间纵向断裂位置应力集中，在大载荷情况下刃间纵向断裂 截止截止2017年年9月月21日，累计抽刀日，累计抽刀485次，更换新刀次，更换新刀331把，更换刮刀把，更换刮刀14把，把，更换修滚刀更换修滚刀5把，更换过渡刀把，更换过渡刀90把，把，45次检查未更换，共计次检查未更换，共计1814小时小时75.6天。天。1.下一步泥岩段掘进刀具配置意见建议及其他措施；下一步泥岩段掘进刀具配置意见建议及其他措施；2.如何提高刀具的耐磨性。如何提高刀具的耐磨性。