基于全斷面中風(fēng)化灰?guī)r刀盤(pán)優(yōu)化設(shè)計(jì)

牛朋朋（中鐵十七局集團(tuán)上海軌道交通工程有限公司，上海 200135）

1 工程性質(zhì)與場(chǎng)地條件

1.1 工程概況

徐州城市軌道交通 6 號(hào)線一期工程 SGTJ 6103 標(biāo)段黃河?xùn)|路站—商聚路西站區(qū)間為盾構(gòu)工法施工，擬投入 2 臺(tái)復(fù)合土壓平衡式盾構(gòu)機(jī)組織施工。本區(qū)間起于黃河?xùn)|路站，止于商聚路西站，盾構(gòu)區(qū)間長(zhǎng)度為 2 249.53 m。線路出黃河?xùn)|路站后沿中山北路向南鋪設(shè)，線路基本沿規(guī)劃路向西鋪設(shè)。線間距約 12～15 m，縱坡采用“人”字坡。

區(qū)間平面設(shè)R＝450、600、550 三組曲線；豎向設(shè)“人”字坡，線路先以 0.500 0%、1.400 0% 上坡，然后以0.530 0%、2.806 9%、0.500 0% 下坡。

1.2 工程地質(zhì)條件

黃河?xùn)|路站—商聚路西站區(qū)間主要穿越全斷面 11-2-3 中風(fēng)化灰?guī)r，單軸抗壓強(qiáng)度平均值為 74 MPa，隧道埋深7.9～39.8 m，隧道最大坡度 2.806 9%，最小曲線半徑為450 m。

2 六幅條輻板式刀盤(pán)針對(duì)性設(shè)計(jì)

2.1 刀盤(pán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

針對(duì)徐州市巖溶特殊地層盾構(gòu)掘進(jìn)要求，刀盤(pán)設(shè)計(jì)滿(mǎn)足即可安裝撕裂刀，也可安裝滾刀，黃河?xùn)|路站—商聚路西站區(qū)間采用六幅條輻板式刀盤(pán)結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)高強(qiáng)度中風(fēng)化灰?guī)r施工需求。

2.2 刀具設(shè)計(jì)

刀盤(pán)刀具設(shè)置為 4 把 17 寸雙聯(lián)滾刀，刀高 175 mm，刀距 85 mm；26 把 18 寸正面單刃滾刀，刀高 175 mm，刀間距 75～80 mm，具備較強(qiáng)的破巖能力；13 把 18 寸邊緣單刃滾刀最外側(cè)軌跡 3 把，有效延長(zhǎng)滾刀掘進(jìn)距離；4 把切削刀，刀高 130 mm，刀間距 165 mm；12組邊緣刮刀，刀高 130 mm，提高刮刀軌跡全斷面覆蓋。

單個(gè)滾刀載荷值為 250 kN，刀盒總載荷值高達(dá) 10 750 kN。

2.3 刀具配套設(shè)計(jì)

3 個(gè)磨損檢測(cè)，液壓式磨損檢測(cè)；刀盤(pán)開(kāi)口率控制在30% ～ 35%；刀盤(pán)耐磨措施為刀盤(pán)面板及外周板焊接耐磨板，其余易磨損部分堆焊耐磨網(wǎng)格（60 mm×60 mm，高度 5 mm，寬度 5 mm）；超挖刀取消后設(shè)置 1 把刀軌跡線為 6 425 mm 的保徑刀，形成保徑刀三級(jí)設(shè)置，一級(jí)為6 440 mm 刀跡線，二級(jí)為 6 432 mm 刀軌跡線，三級(jí)為6 425 mm 刀軌跡線，確保保徑刀完好工作，降低了制造成本，保障了刀盤(pán)的正常工作效率，一定程度上減少刀盤(pán)結(jié)構(gòu)磨損幾率；因中心刀采用端蓋式結(jié)構(gòu)形式，為避免刀具在掘進(jìn)過(guò)程中出現(xiàn)非正常磨損或損壞，在中心刀處設(shè)置一個(gè)磨損檢測(cè)裝置，保證中心刀工作效率及異常情況的及時(shí)判斷，從而確保盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程安全順利；依據(jù)復(fù)合式刀盤(pán)盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中滾刀及刮刀對(duì)應(yīng)的工作機(jī)理和失效臨界值，結(jié)合類(lèi)似工程中盾構(gòu)機(jī)貫入度的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，刀具高差確定為 45 mm，以便充分發(fā)揮滾刀對(duì)巖面的破碎作用和刮刀對(duì)破碎后渣土的刮削效果。

3 結(jié) 語(yǔ)

本文針對(duì)黃河?xùn)|路站—商聚路西站區(qū)間硬巖地質(zhì)刀盤(pán)優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)刀盤(pán)結(jié)構(gòu)和刀具配置及刀具配套做了詳細(xì)解析，便于黃河?xùn)|路站—商聚路西站區(qū)間長(zhǎng)距離掘進(jìn)過(guò)程中，減少換刀頻率，增加刀具的使用效率，為該硬巖長(zhǎng)區(qū)間做好技術(shù)支持，從而降低掘進(jìn)產(chǎn)生的內(nèi)外風(fēng)險(xiǎn)和施工成本，總體而言，基于徐州地區(qū)中風(fēng)化灰?guī)r地層，適用六幅條輻板式刀盤(pán)破巖掘進(jìn)總結(jié)出最優(yōu)刀盤(pán)結(jié)構(gòu)及刀具設(shè)置，為類(lèi)似工程施工具有借鑒和指導(dǎo)作用。