一 前言
随着国家经济体系的飞速发展，导致目前国家的人口数量激增，这给我国的公共交通事业带来了极大的压力，相较于传统的运输方式，具备运量大，速度快，噪音小等优点的隧道地铁成功引起了注意并逐渐成为城市的主流运输方案。
随着城市化建设的脚步加快以及对地下空间的不断开发，超大型的盾构施工法在穿越地质条件比较复杂的区域如江，河，海等，在这些地质条件极为复杂的地质区域，在盾构施工作业中，可能会在短时间内遇到多种地质问题，但由于不同地质所需要的刀具要求不一样，这就导致在实际的使用过程中刀盘的刀具的更换是一项十分不方便的操作程序，特别是地质条件复杂的区域，刀具的更换余姚更加频繁，这大大的增加了人力成本。
另外刀具由于是在进行隧道的挖掘，所以刀具的损坏是非常迅速的，此时就需要依靠人力对刀具进行一个及时的更换，但在盾构施工作业过程中，更换刀具的人员需要进入远高于大气压强的开挖舱进行更换，因此，刀具的更换人员往往需要过硬的身体素质而且一直受到压力的压迫对操作人员的身体健康也是会有一定的影响的。
二 盾构刀盘以及刀具的选型
刀盘是盾构机的核心部件之一，根据不同地形采用相应的刀盘是保证盾构施工顺利进行的关键。刀盘对地质层的适应性主要有刀盘的形式，刀盘的转速，驱动系统以及刀盘的开口率等等。
2.1 盾构刀盘选型
刀盘的结构主要分为面条式以及辐条式这两种类型，国内目前使用的盾构刀盘大多为面条式刀盘，这种刀盘一般呈现焊接箱型结构，上面设置的有刀座，刀具，开口，添加剂主入口和主轴承连接部分。
辐条式的刀盘比较简单，一般由轮缘，辐条以及刀具组成，需要注意的是，这里的刀面是均匀分布在辐条上的，这种刀盘结构一般使用的较少，不过国内目前也在渐渐的开始兴起使用辐条式刀盘结构，具体需要采用哪种刀盘结构还需要具体情况做一个具体分析。
常见的刀盘形式如图1所示：
之所以将刀盘成为整个盾构系统的核心部件，是因为刀盘一个是决定了隧道挖掘速度，它是建设整个隧道工程的基础，一个是因为刀盘具备稳定开掘面的功能，受地质或者水流的影响，在隧道开掘过程中，常常会出现开掘面塌陷，滑动等现象，而刀盘就是将开掘面在开掘的过程中，维持开掘面的稳定性。最重要的一点是，刀盘可以将切割下的土块通过刀盘的旋转将整个刀盘泥土活着水浆搅拌融合成为一股塑流体方便连续排出。
2.2 盾构刀具选型
刀具，是盾构施工过程中的核心部件，针对不同的地质材料需要采用不同的刀具来进行隧道开掘，为了适应复杂的地质环境，多种多样的刀具就应运而生了。
常用的刀具应有如下几种：
①滚刀
滚刀根据其使用条件可以分为单刃滚刀、双刃滚刀以及三刃滚刀，单刃滚刀一般用于地质较硬的地质破坏，双刃滚刀一般是用于刀盘的中心，三刃滚刀可用作仿形刀。
②切刀
切刀的作用是切削土块和剥离运输土块，但由于考虑到刀具效果以及工作工期的问题，切刀一般用于软土层。
③刮刀
相较于切刀而言，刮刀更像是切刀的阉割版，因为刮刀是属于刀盘边缘的软土刀具，一般被用在地质较硬的地区，需要用到其进行刮渣。
④先行刀
所谓先行刀就是在切刀进行工作之前将土块分割切削，给切刀创造良好的切刀条件。
2.3 刀盘的转速
刀盘的额定转速一般是由刀盘的线速度来决定的。但刀盘的转速并不是自主设置的转速，他需要与盾构的其他工作参数相匹配，比如说盾构的推力，刀盘的开口率以及受到的压力等等，这些都会影响到刀盘的转速。
2.4 刀盘的驱动
在盾构内部，大部分的设备都是采用液压驱动的，但由于刀盘需要在实际的挖掘工作中经常使用，所以刀盘的驱动是整个盾构耗费功率最大的设备之一。
2.5 刀盘的开口
刀盘的开口需要在设计阶段就计算好刀具的布置以及舱内压力的数值，然后将刀盘的开口率与得到的数值相匹配。如果在开掘工程过程中遇到了粘性土质，那么就很容易出现粘土结块成为泥饼，为了防止这种现象的发生，应将刀盘的开口率整的越大越好，为了使渣土更方便的流动，一把刀盘的开口会被设计成楔形结构。
三 刀具的配置分析
由于地质的情况比较复杂，所以我们在挑选刀具时应当根据具体的土质情况采用相应的刀具，比如在软土层，应当采用切刀和刮刀等比较锋利的刀具，如果是比较硬的土质层，就需要配备切刀或者滚刀，这两种刀具都具有一定的破岩能力，可以有效的降低土质层对盾构施工的影响力。
四 常压换刀技术
4.1 常压换刀技术分析
常压换刀技术是指工作人员在常压下进入主力臂内，将刀腔内的刀具取出，再经过对取出的刀具进行仔细的分析检查，磨损严重的可直接更换刀具，然后将刀具插回刀腔，就完成了整个常压刀具更换的操作。
常压换刀最大的优点就是将带压换刀时的环境进行了大改革，当工作人员做出常压换刀的动作时，不会受到来自舱内的压力，大大减轻了工作人员的健康负担。而且，当工作人员身处常压环境下，身体的各方面动作没有受到限制，所以换刀的效率支线增长了好几倍。
4.2 常压换刀的步骤
4.2.1 准备
①在准备换刀时应当注意舱内是否有异物，防止一些细小的异物存在于换刀时的刀腔内，引起刀具的安装困难问题。
②转动刀盘。将需要更换的刀具向下竖直下垂，同时将气管好高压水管连接对刀盘进行冲洗。
③按图施工
严格按照设计图纸上的刀具要求来选择对应的刀箱。
4.2.2 常压换刀步骤
①将盖上的球阀打开，让里面的气体得以排出，之后关闭球阀
②将螺栓取出之后将盖子遗弃
③安装伸缩油缸之后穿入螺栓并按照规定进行扭矩的检测
④安装刀具的更换设备
⑤取出刀具
⑥安装液压管
⑦闭合设备
⑧检测闸门是否完全关闭，同时利用球阀的特性来进行压力补偿。
⑨拆卸刀具的更换设备
刀具的安装步骤与刀具的拆除步骤完全相反，需要注意的是将刀具安装在制定位置的是刀具的方向以及编号是否为一一对应，之后将刀具用螺栓固定。
五 结语
为了保证盾构施工的顺利进行，针对不同的地质条件采用不同形式的刀盘以及刀具，针对刀盘和刀具的类型做出的大量的分析和研究，同时由于传统的带压换刀技术给操作人员带来了不小的健康问题，因此，研究了常压换刀技术，这项技术不仅大大提高了工作效率，而且也大大的减轻了换刀操作人员的健康压力。
值得注意的是，为了确保安全操作，无论是进行刀盘和刀具的选型以及安装还是进行常压换刀的操作，都需要由具备丰富经验的工作人员严格按照规章制度规定的步骤去执行。
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