掘金新三板之恒立钻具：地铁盾构机背后的刀具供应商

很多人天天坐地铁，地铁施工需要用到盾构机，盾构机要能粉碎岩和硬土，就需要恒立钻这样的刀具供应商。

恒立钻具是国企改制企业。2004 年 6 月 30 日，武汉江钻恒立工程钻具股份有限公司 的 原股东江汉石油钻头股份有限公司（现在的石化机械（SZ：000852），主营业务包括各类油气开发装备装置，以及钻头、钻具、管汇、阀门、井下工具、仪器仪表的研制、销售与检测运维服务）将其持有的 19％股权转让给其下属子公司上海隆泰资产管理有限公司，另外 68．5％股权按净资产转让给余立新、杜衡、唐莉梅、孙小鸥等 26 名参与公司改制的职工。

恒立钻具是国企改制企业。2004 年 6 月 30 日，武汉江钻恒立工程钻具股份有限公司 的 原股东江汉石油钻头股份有限公司（现在的石化机械（SZ：000852），主营业务包括各类油气开发装备装置，以及钻头、钻具、管汇、阀门、井下工具、仪器仪表的研制、销售与检测运维服务）将其持有的 19％股权转让给其下属子公司上海隆泰资产管理有限公司，另外 68．5％股权按净资产转让给余立新、杜衡、唐莉梅、孙小鸥等 26 名参与公司改制的职工。

恒立钻具主要从事各类工程破岩工具的设计、生产和销售。主要产品包括各种盾构及 TBM 刀具、顶管施工刀具，潜孔冲击器和钻头、钻杆等，水平定向穿越钻头（扩孔器、回扩头）、扩孔钻头。

主要分为三大板块：1、盾构及 TBM 刀具；2、顶管刀具及破岩滚刀；3、水平定向穿越扩孔钻及扶正器。

其中，TBM刀具（隧道掘进机称为 Tunneling Boring Machine ，简称TBM）占比91％。

公司的生产主要采取以销定产的模式，根据销售订单的情况进行生产。

公司产品生产主要集中在潜江和武汉两个生产基地，潜江生产基地以铣削加工生产工作为主，武汉生产基地以车削加工为主，并负责总装。潜江负责大部分的生产任务。

2018 年底、2019 年初公司将生产线搬迁到潜江，绝大部分制造资源搬迁到了湖北潜江，生产集中的规模效应显现，公司的制造能力得到了提升。

对于盾构机来说，掘削系统即是掘削刀盘及其驱动系统。掘削系统直接影响到盾构机的施工效果，而且，盾构刀具对盾构机的造价有着很大的影响，直接影响盾构机总造价的4％以上。

盾构机的刀具布置和形状是盾构机设计中的重要组成部分，刀具质量以及刀具形状是否适合工程的的地质条件，直接影响到盾构机的工作效果以及掘进速度和工程质量，所以，刀具的选型和质量是盾构工程不可缺少的一个部分。

盾构机刀具根据工作方式和位置、形状等方式分类，常见的分类方式是采用工作原理分类，主要为切削刀和滚刀两种，其中切削刀又分为齿刀、刮刀、先行刀等多种，根据不同的盾构设计以及土层情况，客户需要选配不同的刀具进行投入工作。例如，地质为硬岩时，一般配合采用滚刀，地质为软质岩石时，一般采用齿刀，处于两者中间的可以选择切刀进行工作。

隧道掘进机上的刀具有中心刀6把、正滚刀62把、边刀3把、扩孔刀2把，共4种73把，按一定规律布置并安装在TBM刀具刀盘上。边刀与正刀基本相同。轴承与密封是刀具上的两种重要装置，对刀具掘进运转的可靠性和刀具的消耗具有特别重要的影响。

滚刀的切削原理主要是刀具依靠挤压破岩，一般用于岩石隧道的掘进。当穿越松散地层但有大粒径的砾石（粒径大于400mm）、并且含量达到一定比例时，也可采用滚刀型刀具。另在隧道地质条件复杂多变、岩石（强度不算太高）与一般土体（或粘土或砂土）交错频繁出现的情况，也有可能采用滚刀型刀具，即在复合式盾构机中采用。

切削刀的切削原理则主要是盾构机向前推进的同时，刀具随刀盘旋转对开挖面土体产生轴向（沿隧道前进方向）剪切力和径向（刀盘旋转切线方向）切削力，不断将开挖面前方土体切削下来。切削刀一般适用于粒径小于400mm的砂卵石、砂土、粘土等松散体地层。

TBM刀具更换标准没有一个固定的值，需要刀具工根据工作实际情况来判断是否需要更换和什么时候更换。但在一般正常磨损的情况之下，当边刀刀圈磨损掉10～15 mm左右、面刀和中心双刃刀刀圈磨损掉20～25mm左右时就需要对它们进行更换。因为此时刀圈的刀刃变宽，其切削岩石的能力降低，TBM掘进时所需要的扭距和推力就会增大，加大了TBM液压系统和电机系统的负荷，而且切削下来的岩石也会磨损到刀盘面，会降低TBM的使用寿命。而如果在小于上述更换标准的情况之下频繁地进行更换，则不能发挥每一个刀圈应有的效能，也将浪费掉许多宝贵的时间。另外在非正常磨损的情况之下，如发生刀圈的刀刃破损严重、转动轴承坏掉、密封润滑油泄露等等情况，刀具就需要及时进行更换，因为这样会加重相邻刀具切削岩石的负荷，不仅影响TBM的正常掘进，而且还会影响到与其相邻刀具的正常使用，会造成刀具连锁性大量破损。

刀具的失效形式主要有以下几种：

刀具磨损：占刀具更换量的80％。

刀圈偏磨：滚刀在掘进过程中不转动，中心区滚刀容易出现此现象。

刀圈断裂：推力过大或刀圈在比较硬的岩石上滚动时有可能发生，边缘滚刀和正面区滚刀经常有此现象。

表面缺陷：金属或其他坚硬物损坏刀圈的局部表面。

刀圈挡圈磨损或脱落：一旦刀圈挡圈脱落或焊接处磨损严重，就应该更换刀具。

滚刀漏油：由于密封件的损坏，可能使密封油泄露，从而导致油封座和轮毂的损坏。

轮毂磨损：刀盘和渣土不间断的摩擦，使得滚刀轮毂发生磨损。

油封座损坏：漏油导致。