大直径泥水盾构常压可更换滚刀非正常磨损成因分析及应对措施

为明确大直径泥水盾构常压可更换滚刀非正常磨损的成因,解决大直径泥水盾构在复合地层中掘进时滚刀非正常磨损的问题,以武汉地铁某越江隧道工程为研究背景,总结了该工程盾构在上软下岩复合地层中掘进时滚刀非正常磨损类型,基于工程基本情况,分析了造成滚刀非正常磨损的原因。从滚刀的设计装配及选型、滚刀的配置及安装工艺、盾构施工参数3个方面提出了具体的改进措施,后期施工表明:采取的措施可有效延长滚刀使用寿命,改进效果十分显著。     

密实砂砾地层盾构刀具磨损分析及优化措施

为了解决盾构在密实砂砾地层中掘进容易造成刀具严重磨损的问题,以国外某穿越密实砂砾地层的城市地铁施工项目为背景,对盾构在区间出洞检修时刀盘刀具的实际磨损情况进行统计,采用对比分析的方法,研究了刀具磨损原因和磨损规律.针对性地提出了盾构在密实砂砾地层中掘进时,通过采用高耐磨性滚刀刀圈、降低中心滚刀启动扭矩等方法来减少刀具磨损的优化措施,为以后城市地铁在类似地层中施工时盾构刀具的选型和设计提供了参考与借鉴.     

砂卵石地层对盾构滚刀耐磨性影响试验研究

由于卵石土层中卵石强度高、粒径大、分选性差,盾构掘进过程中滚刀发生异常磨损、过量磨损、滚刀破坏等问题.为了提高盾构掘进效率,降低换刀频率,依托成都都四项目都江堰站-永丰站-蒲阳站区间隧道工程,开展了不同类型滚刀的耐磨性试验,得到滚刀累计磨损质量、磨损直径随滚压行程和贯入度的定量关系,以及滚刀磨损的标贯情况.结论如下:滚...     

泥(砂)岩地层中盾构掘进参数变化与滚刀磨损程度的关联性探究

结合广州某电力隧道盾构施工过程,针对在泥(砂)岩地层中盾构滚刀异常磨损的识别和预判进行了探讨。在分析刀具运行机理的基础上,结合现场大量施工数据资料进行分析研究,得出盾构掘进参数在滚刀异常磨损前后的变化规律,对指导盾构安全掘进和及时检查更换刀具具有一定的帮助和指导意义。     

复合地层中盾构滚刀磨损实用预测方法及应用

盾构机在复合地层掘进过程中常因刀具磨损量过大而产生掘进工效降低和刀具失效等问题。依托深圳地铁13号线白应区间复合地层段滚刀磨损数据,根据Rabinowicz磨粒磨损计算模型提出了一种滚刀磨损量实用预测方法。该方法结合滑移率计算公式和刀盘扭矩、刀盘推力得到滚刀滑动距离,通过科罗拉多矿业学院模型(CSM模型)、岩石强度参数和滚刀贯入深度确定接触面法向荷载,根据滚刀设计参数确定其材料强度。通过确定影响滚刀磨损量的三个主要因素(滑动距离、接触面法向荷载和材料强度),推导出了考虑盾构滚刀磨损体积计算公式,并采用深圳地铁13号线白应区间复合地层段滚刀实测磨损量与磨损量预测值进行对比验证。结果表明:实测磨损量与预测较为吻合,验证了所提出的滚刀磨损量预测方法的合理性,研究成果可为复合地层中盾构滚刀磨损量预测和换刀时机的确定提供理论依据。     

青岛地铁盾构滚刀磨损多目标优化

针对青岛地铁盾构施工中遇到的滚刀磨损问题,根据遗传算法建立了以刀间距、贯入度、刀刃宽度及刀盘转速为约束条件,以滚刀破岩比能最小、掘进距离最大及掘进速度最快为多目标函数的优化模型。利用MATLAB对多目标函数进行了编程求解,计算出了减少滚刀磨损的最优掘进参数和刀具结构参数,并提出了针对性优化措施,可为青岛地铁后续盾构施工提供一定的借鉴参考。     

土压平衡盾构刀具研究现状

刀具是盾构的关键零部件,其在工作状态下的磨损对盾构的施工效率和施工质量有直接影响。总结近年来有关盾构刀具的研究成果,介绍盾构刀具的类型、结构和材质,分析滚刀和切刀在掘进中的运动状态、受力和磨损机理,重点阐述地质条件、刀具参数和掘进参数对刀具磨损的影响规律,并提出减少刀具磨损的具体措施。     

复合地层中盾构刀具磨损超前控制研究

通过分析国内土压平衡式盾构隧道典型工程案例,对上软下硬地层近年来的施工问题和采取的主要措施统计分析,总结出土压平衡盾构在上软下硬地层中施工关键问题及其规律。结合地层特性,针对滚刀磨损问题,提出评估上软下硬地层分布情况及盾构施工地质适应性问题的方法;同时,对盾构机掘进过程中的盾构推力、刀盘扭矩、贯入度变化监测统计,通过比推力及比扭矩指标变化实现对地质变化的预判,提出调整措施。结合实际工程,当盾构在上软下硬地层掘进时,通过评估地层分布,进行针对性的施工预判调整,能有效降低滚刀受冲击荷载的影响,避免盾构产生过快磨损,延长滚刀正常工作时的掘进距离,显著提高上软下硬地层中盾构施工效率。     

砂卵石地层地铁盾构盘形滚刀磨蚀性研究

刀具磨损一直是影响盾构法施工质量及进度的关键问题,其在砂卵石地层中表现得尤为明显。为了研究砂卵石地层地铁盾构滚刀磨蚀性的规律,本文依托成都地铁1、7号线,首先分析了掘进机掘进参数和砂卵石地层不均一性对滚刀磨损的影响,总结了影响滚刀磨损量的各种因素|然后模拟现场情况制备室内岩箱模型,借助滚刀岩机作用实验台进行了不同刀具布置位置的磨损试验,通过3D扫描仪测得滚刀的磨损量,根据磨损量预测模型计算磨损系数,得到了砂卵石地层刀具的磨蚀规律|最后跟现场实测结果进行对比分析,试验结果与实测结果相吻合,通过室内试验测得的磨损系数,将其应用到现场实测中,推测出最长掘进距离,能够做到较为准确预测刀具磨损严重时盾构机掘进的距离,不需开舱检查即可判断滚刀磨损轻重,节约了施工时间。研究成果可为砂卵石地层盾构掘进提供一定的借鉴和指导作用。     

砂质泥岩TBM滚刀非正常磨损分析及预防

介绍了盘形滚刀的基本情况及区间地质情况对刀具的磨损影响,全面总结了滚刀的失效形式以及原因,其以正常磨损为主,兼有偏磨、漏油、刀圈断裂、挡圈脱落等非正常磨损,结合重庆盾构项目的施工经验,重点研究了该项目试掘进期间滚刀大量异常磨损原因。根据TBM施工现场数据来研究刀具的消耗问题,定性分析了刀具磨损与刀具自身因素、地质因素、掘进参数等方面的关系。     

盾构滚刀地质适应性探析

结合工程实例,从盾构滚刀的破岩机理、承载力计算以及换刀强度、盾构直径、掘进效率等方面,提出了滚刀的地质适应性选型方法。通过合理选用滚刀,从而大幅提高盾构掘进的地质适应性、可靠性、安全性和耐久性。     

复合盾构盘形滚刀在石英岩地层掘进中的应用研究

基于实际工程项目,对复合盾构在石英岩地层中掘进的滚刀使用数量进行预测,用以指导盾构滚刀的实际使用。将滚刀预测数量与实际使用数量进行对比分析,找出滚刀的消耗规律和损耗类型。进一步通过滚刀换刀失败案例,说明滚刀的非正常损坏连带性很强,提出以控制贯入度为主、准确把握换刀时机等相关改进措施,对减少滚刀的非正常磨损效果十分明显。     

复合地层中盾构机滚刀寿命预测研究

刀具磨损严重制约盾构施工效率,为了准确预测滚刀的磨损量和寿命,根据磨粒磨损机理,建立了正面滚刀的磨损速率、线磨损速率和滚刀寿命预测模型;通过深圳地铁7号线某区间正面滚刀磨损数据进行验证。结果表明,滚刀磨损预测模型准确率较高,所建立的预测模型也能够较准确地反应滚刀的实际磨损;所建立的滚刀寿命预测模型可用于预测不同安装半径滚刀的最大掘进距离,可为换刀提供理论依据;并且给出了滚刀寿命与滚刀安装半径、滚刀线磨损速率、贯入度的定量关系;但该模型仅适用于正面滚刀的正常磨损预测,对于中心刀还需考虑偏磨,边缘滚刀还需考虑二次磨损。     

盾构刀具布置对滚刀破岩效能影响

针对硬岩地层滚刀磨损严重的问题,采用数据回归的方法,以某工程硬岩段盾构滚刀磨损数据和刀盘布置参数为对象,分析在地质类同、滚刀磨损量相同的条件下,不同滚刀破岩量变化趋势,深入研究滚刀安装半径及刀间距对滚刀破岩效能的影响,根据分析结果为类似地层盾构合理刀盘设计提供参考。     

含卵石地层盾构掘进防磨损技术

防磨损是盾构掘进,特别是在含高强度卵石、大粒径漂石地层中长距离掘进施工的重点。本文介绍了依据成都地铁2号线隧道的地层特点,从盾构改造和掘进控制两方面采取的措施,在800m长的含卵石地层掘进中只更换了1次外圈的部分耐磨滚刀,取得了良好的效果。     

用于盾构刀盘检测的蛇形臂机器人研究

盾构机刀盘在长距离复杂地层掘进时易发生磨损而降低盾构性能,影响施工作业。传统的刀盘刀具检测主要依靠人工来完成,具有较大的危险性。使用蛇形机械臂是一种新兴的检测手段。这种盾构刀盘检测用蛇形臂机器人,是1个采用钢丝绳索驱动的机械臂,经室内样机试验,为后期工程应用奠定了基础。     

盾构滚刀磨损预测中破岩受力与滚刀转速分析研究

针对盾构滚刀的磨损预测方法进行研究，提出将滚刀受力与滚刀转速作为滚刀磨损预测模型的输入变量，对滚刀磨损进行预测，同时设计试验，分析二者之间的耦合关系，以更好地优化模型内部参数。对滚刀进行动力学分析，通过滚刀的频率响应函数证明滚刀的动力学特性对受力测量结果基本无影响，传感器输出的信号不需要额外考虑滚刀动力学特性。滚刀切割试验结果发现，在相同的地质情况以及相同的切割参数下，滚刀转速越快，滚刀受力越大。同时，根据刀盘转动角度、滚刀切割半径以及滚刀受力绘制出岩盘受力云图，将不同位置的岩盘受力云图进行叠加，可以记录不同位置的土质情况，利用该云图可以标注磨损严重的位置，用于预测滚刀磨损情况，以提醒施工人员对滚刀进行优先维护或替换。     

单刃滚刀与双刃滚刀刀盘掘进对比分析

在粉质粘土与强风化、中风化的泥灰岩、石灰岩、角砾岩等混合地质盾构区间掘进,采用单刃滚刀或双刃滚刀掘进施工一直是业内讨论的问题.本文从单刃滚刀与双刃滚刀特点分析入手,讨论了在相同刀间距条件下,安装单刃滚刀和双刃滚刀对刀盘强度的影响,不同线速度对单刃滚刀及双刃滚刀性能的影响等问题,为南宁、成都等类似地层施工时盾构刀盘、刀具设计选型提供理论支持.     

上软下硬地层盾构机滚刀磨损特性研究

以广州地铁某盾构区间为工程背景,结合上软下硬地层的强度特性,提出了硬地层所占面积与掌子面面积之比来评估上软下硬地层中地层分布情况的方法,确定硬地层对开挖面强度特性的影响。根据地层特性和分布情况,提出了适应不同均一地层的刀盘合理转速以及适用于上软下硬地层的刀盘设计转速。通过监测盾构机掘进过程中的刀盘扭矩变化,提出根据刀盘扭矩变化幅度制定刀盘转速调整时机的预警机制,实现刀盘转速提前调整。结合实际应用效果,上软下硬地层会使盾构滚刀产生过快磨损,超前调整刀盘转速可有效降低滚刀受冲击荷载的影响,延长滚刀正常工作时的掘进距离,显著提高上软下硬地层中盾构施工效率。     

砂卵石地层实现长距离掘进的先行刀配置

为适应砂卵石地层长距离掘进,提出以下解决办法,盾构刀具采用强化先行刀替代滚刀,并采用高低设计配置,先行刀采用高差设计,进一步延长掘进距离并增强刀盘对地质的适应能力,对砂卵石地层盾构刀具选型设计具有重要意义。