一种盾构刀具应用铁基复合材料的理论浅析

梁君宁，刘宏勋，霍志春

（河北丰维机械制造有限公，河北 邢台 054500）

0 引言

随着一带一路战略的成功推进，地铁，隧道等盾构机施工工程不断增多，盾构施工面对的地质条件越来越复杂，盾构机的刀具选型和刀具的材质选择也变得越来越重要[1]。

盾构机的主要组成部分包括盾壳、刀盘及刀具、刀盘驱动、推进系统、管片拼装机、排土机构、后配套装置、电气系统和辅助设备等。盾构机在施工过程中，通过刀盘上的盾构刀具对前方岩土进行压裂、刮削，刀具性能和寿命制约着盾构机的掘进效率，刀具质量的好坏直接影响盾构机工作效率。盾构刀具根据功能分为滚刀和切刀两类，滚刀用于破岩，切刀主要适用于软土地层和配合滚刀破岩，盾构刀具是盾构机主要易损部件之一，刀具成本占到盾构机成本三分之一。

1 盾构刀具性能要求

盾构机在破岩时刀圈不仅承受很大的径向破岩力，同时又受到岩石硬矿物的剧烈磨损。盾构滚刀的结构示意图见图1。

图1 盾构滚刀结构

盾构滚刀失效形式主要有：刀圈断裂或崩角，刀圈偏磨、刀具窜动和轴承损坏。其中刀圈偏磨、刀具窜动和轴承损坏可以通过轴承选择、装配工艺提高和使用操作予以解决。但是刀圈断裂或崩角主要包括冲击疲劳断裂和内应力破坏，与刀圈材质性能直接相关。遇到岩石的单轴抗压强度较高，刀圈的自身硬度、前度和刚度比较低时，容易出现刀圈断裂。沉积岩的抗压强度一般在51～55MPa。……