某泥水盾构机刀具磨损计算书.docx

1、某泥水盾构机刀具磨损计算书某泥水盾构机刀具磨损计算书 1计算条件1.1施工纵剖图 掘进距离： 4134.6m 覆土： 8.3147.66m 河水水位： 59.28m河床覆土 ： 20.66m 1.2土质断面 1.3土质分布 S线粘性土砂质土粘性土砂质土砂砾砂质土粘性土砂岩淤泥质粉质粘土淤泥质粉质粘土粉质粘土夹粉砂粉砂粉细砂粉质粘土粉细砂中粗砂砂砾圆砾、卵石粉细砂粉质粘土强风化粉砂岩中风化粉砂岩221212312123120 m13827.13100 m74.5761.6228.94200 m5.93159.2300 m156.528.50.11400 m103.8761.26500 m93.2

2、471.89600 m98.8863.732.53700 m33.1681.6346.423.92800 m17.59147.54900 m4108.5451.620.971000 m87.7277.411100 m52.21112.921200 m1.6436.062.1615.47109.811300 m34.8116.49113.831400 m21.4520.1318.89104.661500 m18.2340.815.3490.761600 m28.7763.6911.4361.231700 m61.5758.4711.6933.41800 m10.4578.7271.983.270

3、.711900 m31.1591.242.782000 m41.85106.3516.060.862100 m53.7393.9817.42S线粘性土砂质土粘性土砂质土砂砾砂质土粘性土砂岩淤泥质粉质粘土淤泥质粉质粘土粉质粘土夹粉砂粉砂粉细砂粉质粘土粉细砂中粗砂砂砾圆砾、卵石粉细砂粉质粘土强风化粉砂岩中风化粉砂岩221212312123122200 m17.25136.2311.652300 m52.52100.5812.022400 m75.5184.615.012500 m19.55145.582600 m2.8525.35128.588.352700 m18.62146.512800 m9

4、1.5773.562900 m130.8334.33000 m112.5452.593100 m22.33124.3718.443200 m24.44140.693300 m165.133400 m69.7642.852.573500 m27.9823.93113.223600 m124.3224.560.0816.173700 m165.133800 m165.133900 m1.63163.54000 m76.8288.314100 m142.5122.624135 m158.556.58223327026.846102414.6526736846753513717120312257529

5、956092097302925851440土质比率0.4%4.4%16.6%1.1%13.7%5.7%27.8%2.0%8.6%9.9%0.0%0.0%1.5%8.3%等价距离15.0 m181.2 m686.6 m45.2 m567.7 m235.6 m1147.8 m82.2 m355.3 m408.4 m0.7 m2.0 m62.1 m344.9 m1.4土质分类比率总计表分类土质土质比率等价距离分类比率分类相当距离粘性土淤泥质粉质粘土20.4%15.0 m10.5%433.8 m淤泥质粉质粘土24.4%181.2 m粉质粘土25.7%235.6 m粉质粘土30.0%2.0 m砂质土粉质

6、粘土夹粉砂116.6%686.6 m61.2%2530.1 m粉砂21.1%45.2 m粉细砂113.7%567.7 m粉细砂327.8%1147.8 m中粗砂12.0%82.2 m粉细砂20.0%0.7 m砂砾砂砾28.6%355.3 m18.5%763.7 m圆砾、卵石19.9%408.4 m砂岩強风化粉砂岩11.5%62.1 m9.8%406.9 m中风化粉砂岩28.3%344.9 m2.切削刀的寿命 (更换次数) 切削刀磨损系数的实际情况见表1，在图1中也有图形描述。表1 切削刀磨损系数土壤Soil泥水型磨损系数( 10-3)挖掘速度(mm/min)先行切削刀主切削刀粉质砂土/粘土83

7、45砂质土14.45.4砾石小颗粒187中颗粒249大颗粒30112.1刀具的磨损【以过去的业绩为依据的刀具磨损调查结果】磨损系数K1K2石英含有率90-100时的磨损系数K1：石英含有率的影響系数0.78（石英含有率35-55）K2：刀具切削高度的系数1.6（先行刀）；0.6（切削刀）根据下表的磨损系数计算磨损量土质粘土砂砂砾砂岩先行刀814.42727切削刀35.41010磨损量的计算如下：磨损量= 磨损系数 滑动距离(km) = 磨损系数 挖掘距离(m) 最外围圆周速度(m/min)/挖掘速度(mm/min)2.2切削速度和刀盘旋转数分类分类比率分类相当距离刀盘旋转速度最外周速度切入深度

8、掘进速度平均旋转数平均切削速度粘性土10.5%433.8 m0.60 r/min28.1m/min20.0 mm/rev48.0mm/min0.70 r/min45.0mm/min砂质土61.2%2530.1 m0.60 r/min28.1m/min20.0 mm/rev48.0mm/min砂砾18.5%763.7 m0.50 r/min23.5m/min20.0 mm/rev40.0mm/min砂岩9.8%406.9 m1.85 r/min86.8m/min17.6 mm/rev32.6mm/min2.3磨损量 分类转动距离磨损系数(x103)磨损量先行刀具切削刀先行刀具切削刀粘性土254.

9、3km8.0 3.0 2.0mm0.8mm砂质土1483.4km14.4 5.4 21.4mm8.0mm砂砾447.8km27.0 10.0 12.1mm4.5mm砂岩1084.5km27.0 10.0 29.3mm10.8mm合 计64.8mm24.1mm磨损量计算式 磨损量磨损系数 掘进距离掘进速度 盾构径2.4 结论 磨损量 先行切削刀：64.8 mm 主切削刀：24.1 mm切削刀更换次数先行切削刀：允许磨损量40mm 主切削刀：允许磨损量30mm以上刀具寿命的讨论结果，推算出先行刀的磨损量会超过允许磨损量，需要更换。而切削刀，推算出其磨损量在允许磨损量以内。另外，更换先行刀时，常压下

10、在刀盘内进行。3滚刀更换次数推算3.1探讨条件根据以下条件，推算泥水式盾构工法中滚刀的更换次数。盾构外径： D14.93m滚刀尺寸： 19(英寸)中心17(英寸)全断面掘削換算延長： 406.9m硬岩出现长度 强风化和中风化粉砂岩(含破碎带) L709.87m砂岩层的SiO2含量不足55%。3.2滚刀更换距离的计算公式滚刀（最外周）的磨损量达到必须更换的磨损极限前，能够挖掘的隧道总长L(m)可按下式推算。L：达到滚刀磨损极限前的掘进距离 (m) D：可安装滚刀的直径(m)Pe：滚刀的切入深度(cm/rev)：滚刀的容许转动距离(km)3.3本工区的滚刀切入深度和容许转动距离的设定地质分类压缩强

11、度(MPa)滚刀切入深度(cm/rev)滚刀的容许转动距离(km)砂岩层801.765953.3.1 滚刀磨损100：岩盤強度100MPa石英含有率100時的滚刀允许转动距离360kmC1：岩盤強度的係数 1.12 （岩盤強度80MPa）C2：石英含有率的係数 0.78 （石英含有率3555）K ：機種的係数 1.15 （泥水式）滚刀允许转动距离RR100 C1C2 K595 km【滚刀硬度】考虑到对砾石、岩块的耐冲击性，使用了柔软的材料，因此不发生因缺损而产生的寿命降低。滚刀刀具顶部的硬质合金条硬度Hv7009403.3.2滚刀刀刃允许磨损量滚刀的刀刃允许磨损量如左图所示为半径30mm。考虑

12、到滚刀的安装角度，刀盘切削外径磨损到半径27mm时需要更换滚刀。 刀盘切削外径对于盾构机本体外径（滚刀为新品时）设定为35mm超挖。所以，滚刀即使到了磨损的界限仍可以确保超挖量。【滚刀超挖图】3. 4滚刀更换距离的计算滚刀更换距离按照刀盘面的外周侧与内周侧进行计算。(全断面挖掘距离)砂岩层 （外周侧）(内周侧)(中心部)3.5结 论根据前一项各种不同土质中的挖掘距离，计算各种刀具的磨损量，估算更换次数。估算磨损量时，使用了类似地层中的挖掘业绩数据进行计算。下面，对切削刀和刀和滚刀磨损量的估算方法进行说明。全断面挖掘距离446.5之间需要更换1次关于更换对象的25个推出式滚刀，是通过远程操作更换。刀具磨损量估算结果装备数磨损量允许值更换次数更换对象数量切削刀(a) 主切削刀172个24.1mm30mm0回(b) 交换切削刀80个64.8mm40mm1回50个滚刀(a)単刃滚刀(中心）4个(406.9m)608.9m0回(b)双刃滚刀(内周)46个446.5m0回(b)双刃滚刀(外周)223.3m1回25个