地鐵隧道掘進(jìn)鉆孔臺(tái)車

地鐵隧道掘進(jìn)鉆孔臺(tái)車釬具選型：

合理選用釬具有助于提高鑿巖機(jī)鉆孔鑿巖效率、鉆孔質(zhì)量和使用壽命。鑿巖機(jī)的釬具主要有鉆頭、釬桿以及釬尾等鑿巖用具。

地鐵隧道掘進(jìn)鉆孔臺(tái)車鉆頭選型：

一般來(lái)講，鉆頭分為鈕扣鉆頭、片狀鉆頭、復(fù)合片齒鉆頭3種，本文僅介紹應(yīng)用最為廣泛的鈕扣鉆頭。

鈕扣鉆頭通常作一次性使用，其優(yōu)點(diǎn)是：齒冠鈍化緩慢，不需要中途更換和修磨鉆頭，有利于加速工程進(jìn)度和減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度；鉆頭最大直徑不受限制，制造方便。其缺點(diǎn)是：不適用于鉆鑿單軸抗壓強(qiáng)度高于350MPa的極堅(jiān)韌的巖層；帶有15°～45°外傾角的外側(cè)鈕扣承受彎曲應(yīng)力，容易發(fā)生損壞；使用壽命較短

一般僅為片狀鉆頭（反復(fù)修磨用）壽命的2/3，為復(fù)合片齒鉆頭的1/2～1/3。

紐扣鉆頭的鈕扣數(shù)量、鈕扣布置、鈕扣形狀，與鑿巖效果的好壞有很大關(guān)系。鉆頭上鈕扣的數(shù)目與鉆頭直徑、結(jié)構(gòu)形式和承受沖擊能量大小有關(guān)，一般可分為4顆、7顆……14顆等多種。鈕扣布置的原則是破巖有效、負(fù)擔(dān)合理、磨損均勻、安裝牢固、修磨方便，鈕扣鉆頭所用鈕扣的常見布置方式如圖1所示。

鈕扣的形狀主要有zidan頭狀和球狀2種，如圖2所示。zidan頭狀鈕扣擁有更高的凸起度，鉆頭穿透速率較高，鉆孔的平直度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于球狀鈕扣鉆頭，鑿巖鉆孔清洗效果也較好。一般情況下，應(yīng)優(yōu)先選用配置zidan頭狀鈕扣的鉆頭。但在某些堅(jiān)硬且具有磨蝕性的巖層中鉆鑿時(shí)，應(yīng)選用配置球狀鈕扣的鉆頭。因?yàn)樵谠擃悗r層中鉆鑿時(shí)，球狀鈕扣比zidan頭狀鈕扣使用壽命長(zhǎng)。若鈕扣磨損嚴(yán)重，不僅會(huì)使鑿巖機(jī)鉆孔時(shí)穿透速率降低、鉆孔偏差增大，還會(huì)引起鉆頭本體磨損加劇、旋轉(zhuǎn)扭矩減小，釬具使用壽命降低。

地鐵隧道掘進(jìn)鉆孔臺(tái)車釬桿選型：

釬桿橫截面分2種：一是六角形截面，二是圓形截面。圓形截面釬桿與六角形釬桿相比，其優(yōu)點(diǎn)是橫截面積較大，制造材料用量多，釬桿的硬度較大，鉆鑿的孔偏差較小。圓形截面釬桿的缺點(diǎn)是對(duì)巖渣的沖洗效果較差，在巖石裂縫較多的巖層鉆孔時(shí)，容易出現(xiàn)卡鉆。尤其是在鉆鑿直徑45mm以下的巖孔時(shí)，卡鉆的危險(xiǎn)更加嚴(yán)重。

釬桿主要有標(biāo)準(zhǔn)型和加速型2種類型，如圖3所示。標(biāo)準(zhǔn)型釬桿兩端都為外螺紋結(jié)構(gòu)，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠，價(jià)格便宜。缺點(diǎn)是：與釬尾連接時(shí)必須通過(guò)連接套連接：螺紋連接容易松動(dòng)，由此導(dǎo)致釬桿連接點(diǎn)的能量損失大。

加速型釬桿的一端為內(nèi)螺紋，另一端為外螺紋，與標(biāo)準(zhǔn)型釬桿相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：一是穿透速率高，釬桿連接點(diǎn)的能量損失小；二是螺紋連接更加緊密，傳遞能量效果更好。其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工工藝要求高，且價(jià)格要比標(biāo)準(zhǔn)型釬桿高。一般來(lái)講，選用釬桿應(yīng)遵循2項(xiàng)原則：一是盡量選用具有完整耦合設(shè)計(jì)的可接長(zhǎng)加速型釬桿；二是盡量選用與鉆孔直徑差不多的釬桿。

地鐵隧道掘進(jìn)鉆孔臺(tái)車釬尾選型：

釬尾的主要作用是傳遞扭矩、推進(jìn)壓力、沖擊壓力，其不僅要能夠承受沖擊能量，還要承受鉆孔時(shí)由于摩擦巖石而產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)扭矩。

釬尾由特殊鋼材制作，并經(jīng)過(guò)滲碳處理。釬尾按結(jié)構(gòu)可分為內(nèi)螺紋釬尾和外螺紋釬尾2種。內(nèi)螺紋釬尾連接僵硬、配合差，使用壽命短，僅適用于某些特定的機(jī)型，如可用于鑿巖機(jī)推進(jìn)梁有長(zhǎng)度限制的場(chǎng)合。外螺紋釬尾配合精度高，應(yīng)用廣泛，使用壽命長(zhǎng)，應(yīng)優(yōu)先選用。

巖孔沖洗速度重要性：

沖洗巖孔是指采用水或壓縮空氣（也可采用二者組合）將巖孔中的巖渣沖出或吹出。沖洗巖孔可以提高鑿巖機(jī)鉆進(jìn)效率，延長(zhǎng)鑿巖機(jī)使用壽命。

巖孔沖洗速度不僅與鉆頭直徑、鉆頭與釬桿的型號(hào)有關(guān)，還與巖渣質(zhì)量、粒徑、形狀有關(guān)。球狀巖渣比片狀巖渣需要更大的沖洗速度。巖渣質(zhì)量越大、直徑越大，需要的沖洗速度越高。通常地下施工用水沖洗，地面施工用壓縮空氣沖洗。使用水沖洗時(shí)速度最小為0.5m/s，使用壓縮空氣（或水霧組合）時(shí)沖洗速度最小為10m/s。

鑿巖機(jī)正常沖洗壓力在0.6～1.8MPa，一般來(lái)說(shuō)，沖洗壓力越高，沖洗速度越快，沖洗效果越好。采用高沖洗壓力，能及時(shí)更快地沖洗掉積于鉆孔內(nèi)的巖渣，減少能量損失和釬具消耗，提高釬具的使用效率及穿透力，從而提高鉆進(jìn)系統(tǒng)使用性能。

地鐵隧道掘進(jìn)鉆孔臺(tái)車工作參數(shù)：

鉆孔時(shí)的沖擊壓力、沖擊頻率、推進(jìn)壓力、旋轉(zhuǎn)速度等參數(shù)必須協(xié)調(diào)匹配，鉆進(jìn)系統(tǒng)才能獲得最好的使用性能。在實(shí)際操作中，首先應(yīng)給鑿巖機(jī)設(shè)定合適的沖擊壓力，然后再根據(jù)沖擊頻率和鉆頭直徑設(shè)置轉(zhuǎn)速。

1、沖擊壓力

沖擊壓力主要根據(jù)巖石的硬度進(jìn)行調(diào)整，鉆鑿不同硬度的巖石，所需破巖的沖擊壓力不同。鉆鑿不同硬度巖石所需的沖擊壓力如圖4所示

2、沖擊頻率

高沖擊能量與低頻率結(jié)合或低沖擊能量與高頻率組合，均能產(chǎn)生同樣的沖擊功率，但產(chǎn)生的鉆孔效果及鉆孔效率不同，如圖5所示。簡(jiǎn)而言之，沖擊能量與巖石性質(zhì)、鉆孔尺寸有關(guān)。

若要提高鑿巖的鉆進(jìn)性能，則需調(diào)整鑿巖機(jī)活塞的沖程長(zhǎng)度，通過(guò)調(diào)整鑿巖機(jī)活塞的沖程長(zhǎng)度，便能獲得不同的沖擊頻率。鉆鑿不同硬度的巖石時(shí)所需沖擊能量不同，為獲得最佳的使用性能，應(yīng)適時(shí)調(diào)整鑿巖機(jī)活塞沖程。

3、推進(jìn)壓力

推進(jìn)壓力要根據(jù)鉆頭直徑、鉆頭類型、沖擊壓力和巖石狀況等條件而定。設(shè)置前，應(yīng)確保釬桿的螺紋連接沒(méi)有間隙，否則會(huì)造成其不正常磨損。推進(jìn)壓力設(shè)置不能過(guò)高，否則會(huì)給釬桿帶來(lái)過(guò)大的應(yīng)力，同時(shí)增大卡鉆的概率。當(dāng)在質(zhì)地較軟的巖石中鉆進(jìn)時(shí)，可適當(dāng)降低沖擊壓力，以免沖擊壓力超過(guò)所用推進(jìn)器的最大推進(jìn)壓力。

4、旋轉(zhuǎn)速度

要選擇合適的旋轉(zhuǎn)速度，確保鉆頭在巖面上正常旋轉(zhuǎn)，否則就有可能造成卡鉆，并對(duì)鉆頭、釬桿及鑿巖機(jī)的使用壽命造成不良影響。出現(xiàn)卡鉆時(shí)，應(yīng)適當(dāng)降低沖擊壓力和推進(jìn)壓力，這樣既能使釬具保持良好的穿透效率，又可延長(zhǎng)釬具使用壽命。