摘要：文章阐述了在盾构施工中实施盾构机刀具管理的重要意义，总结了盾构机刀具管理的思路和方法，提出了关于盾构机刀具管理发展方向的个人见解，对做好盾构机刀具的管理工作有一定借鉴意义。

关键字：盾构机  刀具  管理

1.    刀具管理的重要意义

盾构机刀具管理是要把盾构机刀具的养、用、管、修提高到管理的高度上，有统筹、有计划、有反馈、有分析和总结，建立一个良性的、闭式循环的管理系统。加强盾构机刀具管理在以下几方面有着十分重要的意义：

①有计划性的实施刀具的检查和更换，能及时了解、掌握和分析刀具的使用状况，对有效地利用刀具以及对刀盘进行有效的保护有重要意义；

②建立准确、详尽的刀具台帐和完善刀具维护、修理工艺，能最大限度地减少在刀具方面的投入，对降低刀具的使用成本有重要意义；

③掌握并熟练运用刀具检查、更换的方法，加强对刀盘的监控，能避免刀具非正常原因的大面积损坏，对保证施工顺畅，降低施工风险有重要意义。

    正是基于上述三方面的重要意义，我们需要总结出合理的、操作性强的刀具管理方法，并把它规范化、制度化，用来指导我们的工作。

2. 刀具管理的主要内容

盾构机刀具管理分为大小两个闭式循环管理系统。大循环指从刀具选用――具体操作――比较、分析――反馈――刀具选用的过程；小循环指从测试——使用——检查、更换——修理——试验（测试）的过程。其中，大循环是小循环的基础，小循环是大循环的具体体现。控制好大循环，就等于把好了第一关，为小循环顺利的运行建立了良好的基础；控制好小循环，做好具体工作，又能给大循环提供更多、更好、更及时的反馈，使大循环能做及时、有效的调整，使一切按着计划来运行，避免了多余的投入，保证了成本的最小化。

3. 刀具管理流程

与任何一项工作一样，盾构机刀具管理有特定的流程，见图1。

盾构机刀具管理的每一个环节环环相扣，要将刀具管好、用好，需认真做好每一个环节的具体工作。

3.1 测试

盾构机刀具主要分为齿刀与盘型滚刀两大类，前者主要用于软弱地层及强度在20MPa以下地层的开挖，后者适用于强度较高的地层。对齿刀而言，主要侧重于检查齿刀刀体结构，齿刀刀头的牢固性（齿刀刀头与齿刀刀体相连的方式主要有三种：焊接式，螺栓连接式与嵌入式），以及刀头上硬质合金的质量，多为目测。

盘形滚刀除去目测刀圈有无裂纹，刀具有无漏油现象外，还需利用专用工具与刀具跑合装置来测试刀具的启动扭矩和刀具的气密性。若刀具启动扭矩过大，在较软、粘性较大地层掘进时，地层不能提供足够的扭矩使刀具转动易导致刀具弦磨；若启动扭矩过小，刀具轴承必然会很松动，不利于刀具受力。因此检验刀具启动扭矩值是否符合厂家提供的设计要求至关重要。同时，刀具的气密性是检验刀具密封效果的指标。气密性不好，会导致刀具润滑油泄漏，最终导致刀具轴承损坏。由于刀具在装配时轴承密封可能存在安装不到位，或者有杂物进入，会导致刀具的气密性差，在静止时不宜发觉，只有在刀具运行时才能根据润滑油是否泄漏来判断。

图1  盾构机刀具管理流程图

3.2 刀具使用

    掘进时采用的掘进方法决定了刀具的使用状况，合理的掘进模式与掘进参数的选择，能最大程度地延长刀具的使用寿命。盾构掘进主要有两种控制方式：扭矩控制方式和推力控制方式，前者用于软弱地层，后者用于硬岩段。不同的控制方式、掘进模式与掘进参数的选取不同，做好对掘进参数的监控、分析与比较，摸索、总结刀具使用的经验，并将结果反馈，用于指导掘进，对防止刀具因非正常的原因损坏有很大的帮助。

3.3 刀具检查、更换

工程开始之前，应加强对施工区段地质情况的了解，对地质资料中反映的施工重点和难点需特别留心，应充分估计特殊区段对刀具的破坏程度，在预计刀具可能遭到严重磨耗的地段之前，选择合适的位置停机，根据地质条件，辅以地层加固或压气工法等辅助施工工法检查、更换刀具。

由于刀具检查与更换是一项艰苦而又相当重要的工作，机具、材料、配件三大项的准备缺一不可，同时为快速、安全、保质保量的完成换刀任务，平时需做好换刀工人的技术培训，培训内容主要包括：

①熟练使用各种换刀的工具，并具备一定的修理能力；

②全面了解刀具的安装过程，并有熟练的操作能力；

③对刀盘的刀具布置有全面的了解，并具有对刀具使用状态做出合理判断的能力；

④能判断一把待安装刀具是否满足安装条件。

3.4 刀具修理

    刀具修理是节约刀具使用成本的直接手段。建立刀具台帐，详细记录和统计刀具在养、用、管、修各个环节中具体的，以及刀具目前所处的状态，能够更好的掌握刀具现有的状况，能更清楚地知道每一把刀具在维修过程中消耗了多少配件，在使用过程中创造了多少产值（掘进了多长的距离）。通过统计和分析，也能较准确地掌握在不同的地层，刀具及刀具配件的消耗量，为工程单价分析建立数字化的依据。

4. 盾构机刀具管理发展方向

4.1 刀具材质与制造工艺提高

为避免在施工中频繁的更换刀具，以及更好的保护刀盘，刀具在选材与制造工艺上必须有一个大的提高，主要体现在以下几方面：

①刀圈耐磨性与冲击韧性更好的结合，使盾构机适应长距离以及复合地层的掘进要求；

②刀圈硬化深度加大，增加刀圈有效使用尺寸，降低刀具使用成本；

③刀具密封耐高温、高压能力提高，使盾构机适应大覆土、高水压地段的掘进；

④增加并普及刀具磨损监测装置（特别是穿越江河的盾构工程），防止刀具过度磨损、损坏而损伤刀盘。

4.2 带压换刀技术的普及

    越来越多的盾构工程需穿越重要的建筑物及过海、过江，进行地层加固辅助施工工法检查、更换刀具的实施难度大、时间长、费用高，掌握并熟练使用带压换刀技术是解决问题较快、较好、较经济的办法，是盾构施工发展的必然趋势。

4.3 国产化

随着国内盾构市场的日益扩大，竞争也日趋激烈。不断降低的工程造价，不断上涨的材料价格，给企业以成本管理为核心的管理理念带来不小的冲击。降低使用成本，盾构机配件国产化，成了一种必然的趋势。通过性能相近的进口刀具与国产刀具价格的对比（见表1），可以得出加大、加快盾构机刀具国产化步伐已迫在眉睫。

表1                              刀具价格对比表

国内施工企业在工程进行过程中，应该有意识的在某些特定的地段（对盾构机而言，指地层稳定性较好的，刀具出问题能随时进行处理的地段），邀请国内的刀具制造厂家、研究所进行刀具试验，分析、比较不同品牌的国产刀具的使用性能，建立刀具试验的资料库，详细记录每一次试验的过程和结果，并将结果反馈给相关单位。

在进行刀具试验时需注意以下几个方面：

①刀具试验需经过充分的论证方能实施；

②试验刀具在刀盘上的安装位置不应相隔太远，应在相邻的位置交叉安装；

③用于一次实验的刀具数量不能太多，一般以4~6把为限；

④试验报告中应包括试验地段的地质报告；

⑤试验结果需经刀具供应商或生产厂家确认。

5. 结语

    在刀具的养、用、管、修过程中，有许多原始的数据需做详细的记录与整理，这是既简单又有相当难度的一项工作，刀具台帐只是一个大的汇总表，更多的内容需要细化，具体包括：

①刀盘上每一把刀具的使用情况；

②绘出不同地段，不同地层地质与刀具磨损及消耗的关系图；

③维修刀具时，每一把刀具相关数据的测量，维修工艺及配件消耗。

通过以上资料的收集，整理，分析，以及经验和教训的总结，能使我们的技术、管理水平跃上新的台阶，更好的开展盾构机刀具的管理工作。