济南轨道交通4号线燕山立交桥东站—浆水泉路站盾构滚刀选型及保养方法

该文对济南城市轨道交通4号线一期工程燕山立交桥东站—浆水泉路站区间不良地质因素对刀具运用的问题进行分析。通过对不良地质分析、盾构滚刀破岩工作原理、滚刀性能需求、滚刀设计配置及应用策略进行分析,提出盾构滚刀减少损坏的措施及日常保养方法。

磁场对KDCMSV特种钢摩擦磨损性能的影响研究

为了改善KDCMSV盾构滚刀特种钢表面的耐磨性,对其普通织构表面进行了激光淬火。采用金相显微镜观察显微组织,并通过维氏硬度计测显微硬度;采用高速高温摩擦磨损试验机分别在磁场环境下与普通环境下对无处理表面、普通织构表面、激光淬火化织构表面进行摩擦磨损对比试验,并用激光共聚焦显微镜观察、分析磨痕及磨损形貌。结果表明:在磁场强度为7 mT时,不同盾构滚刀特种钢表面的减摩效果不同,普通织构表面的减摩效果最佳。磁场干摩擦技术在盾构滚刀特种钢的应用,有助于改善其表面的耐磨性。

国内外盾构机滚刀的成分及性能分析

随着国家现代化进程的推进,盾构机成为大量基础建设工程施工的首选。滚刀是盾构机最重要的零部件之一,其性能直接影响着施工进度。从结构、化学成分、力学性能、显微组织等方面分析国内外滚刀,以期为盾构机滚刀的研制提供理论依据和可借鉴的经验。

土压平衡盾构斜切大直径主筋桩群施工技术

针对盾构直接切削大直径主筋桩群的工程难题,以广州地铁12号线官洲站—大学城北站区间工程为例,开展盾构直接切削桩径1 200mm、主筋直径25 mm和28 mm桩群的实践研究,分析盾构施工关键措施、切桩效果。实践表明:滚刀和撕裂刀搭配的刀具配置具备切削主筋直径25 mm和28 mm混凝土桩基的能力;镶齿滚刀难以直接切断钢筋,撕裂刀二次作用时对钢筋的剪切作用力可将滚刀切口位置切断;采用“低推速、高转速、稳扭矩”方式掘进可有效切断桩体及钢筋;采用分体式液压钢筋剪可较好处理盾构仓内缠绕钢筋。

激光淬火化表面织构对盾构滚刀特种钢摩擦磨损性能影响的研究

为改善盾构滚刀特种钢表面的耐磨性,对普通织构表面进行激光淬火。采用金相显微镜观察显微组织并通过维氏硬度计测量显微硬度。采用高速高温摩擦磨损试验机分别对无处理表面、普通织构表面、激光淬火化织构表面进行摩擦磨损试验,采用激光共聚焦显微镜观察并分析磨痕及磨损形貌。结果表明:激光淬火后平均硬度约提高7.95%,普通织构表面和激光淬火化织构表面的摩擦系数和磨损量均有所降低;与普通织构表面相比,激光淬火化织构表面的磨损量进一步降低。无处理表面的磨损机制以磨粒磨损和黏着磨损为主,普通织构表面与激光淬火化织构表面的磨损机制以磨粒磨损为主;激光淬火化织构表面的应用,显著提高了盾构滚刀特种钢表面硬度,有助于改善该钢的耐磨性。

盾构滚刀刀圈材料5Cr5MoWVSi热处理工艺及性能研究

为降低盾构施工的换刀频率,提高施工效率,研究了一款新型刀圈材料5Cr5MoWVSi钢及其热处理工艺,通过正交试验法,分析16组不同工艺试块的金相组织、洛氏硬度、冲击韧性及耐磨性能,得出5Cr5MoWVSi钢经1030℃淬火、540℃3次回火后,综合性能良好,硬度可达58.9 HRC,韧性可达32.4 J/cm 2,该热处理工艺生产的5Cr5MoWVSi钢刀圈适用于复杂多变的硬岩或上软下硬地层。

基于摩擦理论的滚刀磨损预测模型研究

盾构机在施工过程中常因刀具磨损过大导致刀具失效及刀箱变形等问题,经常需要进仓检查刀具磨损量,耗费时间长且掘进效率低.为得到磨损量预测公式,文中以CSM剪切模型为基础,建立盘形滚刀磨损量与磨损耗能的数值关系,提出滚刀磨损量的理论计算模型,并利用线性拟合寻找相关参数数值关系,对模型进行了简化处理.研究结果可为工程实践中刀具磨损量的预测提供理论依据.

盾构机中心刀不同安装固定方式使用效果分析

随着地下空间的开发,采用盾构技术掘进隧道的方法已经建立并正在不断完善。复合盾构机的选型设计是盾构施工成败的关键,而刀盘选型设计又是盾构机选型设计最为关键的部件。不同的地层、不同的中心刀安装方式在盾构掘进中决定着盾构施工成败的关键。

泥水平衡盾构下穿海域施工技术应用

以深圳地铁12号线左炮台站~太子湾站区间下穿码头海域工程为例,阐述了泥水平衡盾构机成功下穿码头海域、断层破碎带及上软下硬地层的施工技术,主要包括风险辨识、盾构机选型、施工过程技术方案及风险预控措施等,通过对技术应用成果总结分析进一步说明了本技术具有科学性、安全性和高效性。因此,泥水平衡盾构下穿海域施工技术可供类似工程借鉴与参考。

上软下硬地层的盾构盘型滚刀的应用

基于通过广州地铁十八号线HP33-3盾构区间段的工程实例,对盾构掘进上软下硬地层的盾构刀具应用技术进行探讨,研究了刀具的选择及优化,分析了盾构施工掘进参数调整,相关施工经验以供同行借鉴参考。

超大直径泥水盾构机刀盘冲刷软管破裂后处理方法研究

随着城市内建设的穿江越海隧道增多,超大直径泥水盾构机应用数量也越来越多,超大直径泥水盾构机往往配备具备常压刀具更换以及刀盘面板和滚刀刀具冲刷的功能,无论是常压刀具的检查和更换,还是刀盘面板和常压滚刀冲刷管路的设计,均连通开挖仓,使其产生一定的施工风险。盾构机设计时,往往重点关注常压刀具更换的安全和高效性,对刀盘面板和常压滚刀冲刷管路的布置和材料选择上较为忽视。本文针对南京某过江通道项目刀盘常压滚刀冲刷软管破裂,导致开挖仓泥浆泄露灌满中心锥后的处理方法进行研究。

盾构滚刀性能检测研究现状及发展趋势

盾构/隧道掘进机(Tunnel Boring Machine,TBM)刀盘的关键核心部件刀具,直接影响掘进能力和作业效率。但是,目前刀具检测评价技术发展滞后,相关检测设备缺失,性能检测评价方法不统一。通过对现有盾构滚刀耐磨性、密封性、承载力等检测技术的应用情况和局限性展开分析,探讨滚刀性能检测技术未来的发展方向,提出应聚焦可进行量化评价的规范化、标准化检测和评价方法,结合工程应用的检测需求,构建可实现多参量数据获取的检测装备和平台,有效指导刀具生产、选用与维护。

一种新型滚刀无线监测节点设计

目前,盾构法是隧道建设的主要施工工具,安全可靠,对环境影响小。但是,盾构施工需要穿越复杂的水文环境,刀具磨损严重,经常需要停机更换刀具。因此,设计一种基于无线传输的滚刀监测节点,实现对滚刀磨损的实时监测,重点讨论无线滚刀监测节点的安装结构和实现方案等。

兰州地铁下穿黄河砂卵石地层中盾构刀具破岩的数值计算

针对兰州地铁首次盾构下穿黄河砂卵石地层,选用线弹性模型和扩展的线性Drucker-Prager塑性模型模拟卵石材料的本构关系,建立盾构刀具在砂卵石地层的破岩的数值计算模型,分析了刮刀切削速度为0.6 m/s、0.8 m/s、1.0 m/s、1.2 m/s;切削深度为6 mm、9 mm、12 mm、15 mm、18 mm;切刀间距为12 cm、16 cm、20 cm、24 cm;刀具前角为10°、15°、20°、25°的几种不同情况下对黄河砂卵石地层的破岩效果。根据计算结果得到刮刀前角为20°时卵石的等效应力发生突增提供破岩应力,破岩效果最好;另外还分析了滚刀间距分别为8 cm、12 cm、16 cm、20 cm、25 cm、30 cm、36 cm时的破岩效果,在滚刀间距取12～16 cm之间时破岩效果最佳。

新型盾构刀具检测技术

针对声发射信号研究中声发射的有效信号特征如何区分、如何利用声发射多特征信息进行状态评判问题,以盾构岩机作用试验平台为研究背景,采集不同磨损程度的盾构滚刀声发射信号,将自适应滤波降噪及声发射检测结合用于盾构刀具检测;利用信息熵多特征融合技术评估刀具状态建立信息熵刀具磨损状态评估曲线,据刀具多特征融合后的信息熵及刀具磨损状态数据库可清楚了解盾构刀具磨损状况。

基于ABAQUS的盾构滚刀模态分析及优化

针对复合地层盾构施工引起的振动导致盾构刀具损坏的问题,以实际工程的盘形滚刀为例,利用ABAQUS有限元分析软件建立了刀具模型。仿真得到了刀具模态分析结果,包括刀具在各阶模态下的固有频率、振型及刀具的变形特征。与锤击模态试验法得出的结果对比,验证了仿真的可行性。通过改变刀轴和刀圈的直径参数对刀具进行优化,提高了刀具的固有频率,改善了刀具的抗冲击振动性能。

基于ANSYS的盾构盘形滚刀温度场分析及优化

盾构机工作过程中,滚刀与岩石摩擦和挤压会导致滚刀温度升高。随着温度升高,刀具的热应变和应变交变会使刀圈的表面微裂和磨损加剧,同时疲劳损坏影响刀具寿命。本文通过ANSYS对盘型滚刀模型进行温度场研究分析,得到盾构单刃滚刀温度场变化规律。结果表明:滚刀温度随切削时间先急剧升高再趋于平稳,随着贯入度的增大,刀圈最高温度升高。在回转试验台上进行试验,验证了仿真结果的可靠性。通过对滚刀温度升高原因的分析,提出通过适当减小刀刃角或减小滚刀直径来优化滚刀,可降低滚刀刀圈温度。仿真分析表明,优化后温度有明显下降。

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。

盾构滚刀刀圈材料的冲滑复合磨损性能研究

盾构滚刀的磨损极大影响了隧道工程的掘进效率,滚刀主要发生冲击-滑动(冲滑)复合磨损,而刀盘与地层之间的相对刚度对滚刀的磨损行为存在显著影响,因此本文中在自主研制冲滑复合摩擦磨损试验机上对滚刀刀圈材料H13钢进行不同结构刚度下的磨损试验,并采用光学显微镜、扫描电镜和白光干涉仪等微观分析设备对不同结构刚度下H13钢的冲滑复合磨损特性和机理进行了分析和揭示.结果表明:随着结构刚度的增大,压载荷作用时间增长并逐渐起主导作用,摩擦副在滑动区接触时间增长,H13钢损伤最严重区域有沿着冲滑方向移动的趋势,相应地,磨损机制由磨粒磨损变为磨粒磨损与黏着磨损混合形式.在本研究中再现了盾构滚刀冲滑复合磨损的界面微观工作状态,深入探究了滚刀刀圈材料的微观磨损机理,可辅助了解滚刀与不同软硬程度地层间的相互作用,并为滚刀刀圈材料的磨损性能评价提供了新的研究方法和手段.

上软下硬地层大直径盾构机刀箱刀具异常损坏原因分析与工艺改进

盾构机在上软下硬地段掘进时,刀盘振动激烈,撞击严重,导致刀盘、刀箱严重变形,中心区域1~20号滚刀非正常损坏加剧,滚刀楔块、拉紧块螺栓断裂,引发楔块和滚刀脱落频繁,滚刀更换拆装困难。针对上述问题进行深入分析和探讨,对刀箱、滚刀进行改进,有效减少了螺栓断裂、退丝导致的楔块脱落等问题。