密实砂砾地层盾构刀具磨损分析及优化措施

刘腾龙，任丽娜，贾金建，庞培彦，鲁义强

（中铁工程装备集团有限公司，河南 郑州 450016）

近年来，国内外都大力发展城市轨道交通，城市地铁隧道施工项目越来越多，盾构因其使用快速、安全、环保等原因而被广泛应用[1]。盾构掘进过程中由于刀具磨损而造成的经济损失占施工总成本的很大一部分，所以对刀盘刀具掘进过程中磨损情况进行分析就尤为重要。目前行业内多数研究成果主要集中于刀具在砂层、砂卵石地层中磨损原因的分析，有一定的指导作用，但是缺少对刀具整体磨损数据的统计分析和对比，没能得出刀具在相应地层中的整体磨损规律或趋势。本文从国外某地铁项目施工的实际情况出发，先对盾构在均质密实砂砾地层中掘进时滚刀实际磨损数据进行统计，得出刀盘上不同刀位的刀具（#）与相应磨损量之间的线性关系，并对其磨损原因进行分析，然后从不同角度对整盘刀的磨损情况进行对比从而得出磨损规律，最后针对性地提出优化措施。

图1 地质剖面图

1 工程概况

本项目区间长度为270m，共188环，地面高程102～106mRL，地下水高程为99.5～103.5mRL，约地面以下1.5m。隧道最大埋深约16m。隧道主要穿越密实砂砾层地层，部分穿越海相粘土、冲积砂土、冲积粘土、河口沉积土；其中密实砂砾层以粗砂砾为主，标贯值（SPT）50～100，为密实层，如图1 所示。土壤磨耗测试(SAT)的值为5～31，大部分处于高磨蚀性范围内。

2 刀盘选型及刀具配置

针对此项目工程地质实际情况，该工程盾构刀盘采用了如图2 所示四主梁+四辅梁的复合式结构。……