图1TBM滚刀安装图示[摘要]基于西秦岭隧道右线工程地质条件，结合TBM施工过程中盘形滚刀磨损统计情况，分析影响刀具磨损的原因，并从刀盘刀具改造、刀具科学管理和掘进参数控制等3方面提出相应的应对措施，可为类似TBM工程施工提供参考。[关键词]TBM；盘形滚刀；磨损；西秦岭；长大隧道西秦岭长大隧道TBM盘形滚刀磨损分析WearanalysisofTBMdisccutterinWestQinlingsuperlongtunnel赵战欣/HAOhan-xin（中铁十八局集团有限公司隧道工程公司，重庆400700）DOI:10.13311/jki.conmec.2014.01.030新建铁路兰渝线西秦岭特长隧道位于甘肃省陇南市武都区，本区段线路整体呈西北—东南走向，穿行于秦岭高中山区，上部地貌多陡峻山体，地势总体趋势北陡南缓，沟谷深切多呈“V”字形，隧道最大埋深约1.4km，隧道全长28.236km，是目前国内TBM与钻爆法相结合施工的最长大隧道，其中采用TBM施工段落达15.766km。西秦岭特长隧道右线隧道纵坡坡度为4.6‰、3‰、-7‰、-13‰，其中TBM正坡施工12.616km、反坡施工3.15km。西秦岭隧道采用的TBM是美国罗宾斯在成都南车集团制造的掘进机，开挖直径10.23m，整机长180m，总重约三千多吨。本文根据西秦岭隧道TBM施工现场的刀具更换资料，结合TBM掘进参数及工程地质，对盘形滚刀的磨损原因进行分析，并据此提出了相应的应对措施。1工程概况西秦岭隧道右线施工沿线地质条件复杂，石质大部分为千枚岩及变质砂岩，围岩组合比例约为Ⅲ级围岩60%、Ⅳ级围岩35%、Ⅱ及Ⅴ级围岩5%，设计线路全部位于弱富水区及贫水区地段。围岩单轴饱和抗压强度达到110MPa，特别是进入二级围岩段落和反坡施工段落，围岩单轴抗压强度大。同时围岩呈破碎状态，TBM施工过程中容易引起坍塌、掉块等不良现象，而造成刀具TBM刀具磨损加剧。偏磨、移位等异常磨损刀具数量的增多，对TBM的施工进度及成本均带来巨大影响[1～3]。2滚刀磨损统计及分析2.1滚刀磨损情况TBM刀具根据在刀盘上分布位置（图1）的建筑机械化2014(01)79ShieldEquipmentProject盾构工程802014(01)建筑机械化不同可分为中心刀、正滚刀和边刀（67，68处在刀具的最外围，起扩孔作用，但在罗宾斯的机型中，统称边刀)，其中：中心刀为4把双刃17″，编号为1～8号；正滚刀为9～60号，为19″滚刀；边刀为8把（61～68号)，均为19″滚刀。本文对西秦岭隧道二阶段后刀具更换情况进行了统计，滚刀刀具的更换及磨损情况分别如下图2～图5所示。二阶段后换刀数量为729把，换刀分布情况如下图2所示。其中正常磨损为401把，统计情况如下图3所示。出现刀圈移位现象的刀具数量为17把，分布情况如下图4所示。偏磨刀具为248把，具体分布情况如下图5所示。从上图2～图5可以看出，随着刀具安装半径的加大，刀具磨损速度加快，这与其它TBM施工隧道刀具磨损的规律是一致的。说明刀具的磨损均为正常磨损。另外，从刀具的更换记录可以发现，二阶段掘进4.968km目前更换刀具729把次，其中正常磨损更换401把次，因为刀圈移位、偏磨共计更换328把次，并且刀具出现异常磨损的大多在边刀区域。2.2磨损原因分析根据TBM施工情况及刀具磨损和更换统计数据进行分析，得出刀具磨损原因主要有以下几方面：①刀盘结构方面，此类TBM采用耐磨刀牙铲碴，刀牙的设计硬度高，容易发生脆断，影响铲碴效果，从而加剧了刀具的异常磨损；②虽然19″盘形滚刀破岩量大，承受载荷更重，但在整个边刀区域刀尖距还是略大了一些，进而造成边刀负荷过重，容易出现刀具失效[4]；③采用2把扩孔刀数量明显不足，在软岩中效果还可以，一旦遇到硬岩，扩孔刀损坏加剧，最好应设置3把以上统一轨迹的扩孔刀来承担扩孔任务；④当TBM处于打下破状态时，频繁上下调向，对机器的趋势角会有很大的变化，趋势角过大后，会造成刀盘、主梁承受更大的反作用力，使得刀具承受过大的侧向力，造成边刀的失效偏磨；⑤操作图2换刀分布图图3正常磨损刀具分布图图4移位刀圈分布情况图5偏磨刀具分布图司机未选用合理的掘进参数操作，没有及时掌控刀具状态也会造成大量刀具的失效偏磨[5～6]。3应对措施盘形滚刀是TBM破碎岩石的主要刀具，也是TBM的关键部件和易损部件。刀圈是安装在滚刀刀体上的可拆的刀刃，是滚刀...