專利名稱:一種新型盾構(gòu)機刀盤的制作方法
技術領域:
本實用新型涉及盾構(gòu)機刀盤,特別是一種新型盾構(gòu)機刀盤。
背景技術:
自20世紀60年代以來,隨著人們對地下空間的開發(fā)和利用,盾構(gòu)技術在我國取得了重大發(fā)展,廣泛用于地下軌道交通、輸水管道、電力隧道等工程,而盾構(gòu)機則是盾構(gòu)施工技術最常用大型高科技綜合工程設備。目前,地下軌道交通中,對于砂卵石地層主要采用土壓平衡盾構(gòu)機。土壓平衡盾構(gòu)是通過刀盤開挖掌子面渣土進入土倉,調(diào)節(jié)螺旋機轉(zhuǎn)速和推進速度使土倉和掌子面壓力達到一個動態(tài)平衡的狀態(tài)。刀盤是盾構(gòu)機的一個重要組成部分,主要起開挖渣土、穩(wěn)定掌子面、攪拌渣土的作用,刀盤的結(jié)構(gòu)設計和刀具配置直接關系到盾構(gòu)施工的成敗。盾構(gòu)機在砂卵石地層工作時,由于卵石硬度高,可達200Mpa,在挖掘過程中會會出現(xiàn)刀盤扭矩過大,刀盤被卡和結(jié)泥餅等問題;同時卵石對刀盤刀具螺旋機的磨損也非常嚴重;而且當隧道挖掘較深時,砂卵石地層透氣性強,難以保住氣壓,帶壓進倉作業(yè)困難,在不進行降水的情況下極易發(fā)生涌水噴砂的狀況。一般采取渣土改良、二次補注漿等手段來解決這些問題,但效果不理想,且費用較高。目前常用的土壓平衡盾構(gòu)刀盤為面板式,開口率34%左右,開口處設有網(wǎng)格,面板上加焊耐磨板;周邊刀采用11把單刃滾刀,正面采用21把可更換的貝殼刀,中心采用4 把中心魚尾刀。這種刀盤的優(yōu)點在于由于開口率高,有利于渣土順利進入土倉,能夠減少一部分磨損,提高推進速度;刀盤開口處設有網(wǎng)格,能夠有效攔截螺旋機不能排出的超大卵石;刀盤面板含有耐磨鋼板和耐磨網(wǎng)格,防止渣土對面板的過度磨損;刀盤面板上設有八個渣土改良劑注射孔,保證泡沫等添加劑的注入量,提高渣土改良效果;而且滾刀和寬刮刀的混合配置有利于渣土順利排出。但這種刀盤也存在以下缺點(1)刀具配置不理想,滾刀配置數(shù)量、間距缺乏依據(jù);(2)刀盤中心無開口,易導致中心結(jié)泥餅,推力增大;(3)刀盤周邊耐磨措施不夠,導致切口越磨越大,一些大卵石很容易卡在切口處, 增大刀盤扭矩;(4)刀具U型塊高度高于其周邊面板高度,導致U型塊被磨損,刀具得不到有效保護,出現(xiàn)刀具端蓋、刀軸磨損,增大刀具更換成本;(5)泡沫口易堵塞,導致渣土改良效果不好,掘進困難。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種刀具配置合理的新型盾構(gòu)機刀盤,避免刀盤中心結(jié)餅堵塞,防止刀盤扭曲,又可提高耐磨性能,加強對刀具的保護。所述一種新型盾構(gòu)機刀盤包括刀盤面板、刀盤箱體和環(huán)向設置在刀盤面板上的多個泡沫口、單刃滾刀、可更換式貝殼刀、多把刮刀和齒刀,其特征是所述盾構(gòu)機刀盤還包括設置在刀盤面板上的多把雙刃滾刀、雙聯(lián)滾刀和中心羊角刀;雙刃滾刀環(huán)向設置在刀盤面板的外緣,多把單刃滾刀和貝殼刀沿刀尖軌跡分布在刀盤正面,呈交叉十字形,雙聯(lián)滾刀和中心羊角刀設置在刀盤面板的中心位置。在刀盤中心加設有一條通過刀盤中心回轉(zhuǎn)體進入刀盤4個扭腿的中間注水管道。在刀盤側(cè)面切口處加設兩道高強耐磨塊,耐磨塊上鑲嵌有耐磨合金塊。在每個刀具的刀座U型塊兩邊加焊耐磨保護塊。所述雙刃滾刀有4把,可更換貝殼刀有8把,單刃滾刀有10把,且滾刀的刀圈硬度在HRC57 HRC60,刀圈厚度在^mm 32mm,刀體硬度在HRC40 HRC45。所述中心羊角刀有4把,安裝在刀盤中心1號 4號位置,雙聯(lián)滾刀7有2把,安裝在刀盤中心5號 8號位置。本實用新型的有益效果1.本實用新型的最大輸出卵石直徑在200mm 300mm左右,正面滾刀刀尖間距在100mm-200mm左右,可選擇性破巖,減少了滾刀所做的無用功,降低了刀具成本。2.周邊采用全滾刀配置有效降低了刀盤扭矩,雙刃滾刀的使用更加有利于卵石的破碎,掌子面的開挖。3.刀盤中心采取了中心羊角刀和中心雙聯(lián)滾刀相配合的形式,有效的解決了刀盤中心無開口的缺陷,有利于防止刀盤中心結(jié)泥餅的情況發(fā)生;中心羊角刀還起到撕裂掌子面的作用,接著滾刀擠壓周圍地層、破碎較大卵石,其他刀具刮開掌子面,從而實現(xiàn)掘進。4.本實用新型的注入通道通過刀盤中心回轉(zhuǎn)體進入刀盤4個扭腿中間,如果在掘進過程中,泡沫劑的改良效果不夠好,可以打開管道向土倉注入水或者是膨潤土輔助改良渣土。4.在刀盤側(cè)面切口處增加有高強耐磨快,能夠有效保護刀盤切口,防止卵石卡在切口影響刀盤扭矩。5.在U型塊兩邊加焊耐磨保護塊,防止其磨損,可以起到保護刀具的作用。本實用新型改變了刀具的排列,刀具軌跡選擇合理,有效降低了刀盤扭矩,防止因刀盤中心結(jié)泥餅而出現(xiàn)堵塞,選擇耐磨性能較好的刀具,并增加耐磨塊,加強了刀具的使用壽命,刀盤開口率大,開口尺寸合理;并可以輔助渣土的改良,降低刀具的磨損。
圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖,圖2是本實用新型側(cè)視圖,圖3是高強耐磨塊的放大示意圖,圖4是單刃滾刀的局部放大圖,圖5是刀座U型塊的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1-刀盤面板,2-刀盤箱體,3-泡沫口,4-單刃滾刀,5-可更換式貝殼刀, 6-雙刃滾刀,7-雙聯(lián)滾刀,8-中心羊角刀,9-中間注水管道,10-刀座U型塊,11-耐磨保護塊,12-高強耐磨塊,13-耐磨合金塊,14-刮刀,15-齒刀。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明。圖1、2中,所述一種新型盾構(gòu)機刀盤包括刀盤面板1、刀盤箱體2和環(huán)向設置在刀盤面板1上的多個泡沫口 3、單刃滾刀4、可更換式貝殼刀5、多把刮刀14和齒刀15,其特征是所述盾構(gòu)機刀盤還包括設置在刀盤面板1 上的多把雙刃滾刀6、雙聯(lián)滾刀7和中心羊角刀8 ;雙刃滾刀6環(huán)向設置在刀盤面板1的外緣,周邊采用全滾刀配置有效降低了刀盤扭矩,更加有利于卵石的破碎,掌子面的開挖。多把單刃滾刀4和貝殼刀5沿刀尖軌跡分布在刀盤正面,呈交叉十字形。雙聯(lián)滾刀7和中心羊角刀8設置在刀盤面板1的中心位置,所述中心羊角刀8有4把,安裝在刀盤中心1號 4號位置處,雙聯(lián)滾刀7有2把,安裝在刀盤中心5號 8號位置處。刀盤中心采取了中心羊角8和中心雙聯(lián)滾刀7相配合的形式,有效的解決了刀盤中心無開口的缺陷,有利于防止刀盤中心結(jié)泥餅的情況發(fā)生。中心羊角刀8還起到撕裂掌子面的作用,接著滾刀擠壓周圍地層、破碎較大卵石,其他刀具刮開掌子面,從而實現(xiàn)掘進。根據(jù)φ 800螺旋機性能,它的最大輸出卵石直徑在200mm 300mm左右,正面滾刀刀尖間距在100mm-200mm左右,完全滿足要求,可選擇性破巖,減少了滾刀所做的無用功, 降低了刀具成本。所述可更換貝殼刀5有8把,雙刃滾刀6有4把,單刃滾刀4有10把,且滾刀的刀圈硬度在HRC57 HRC60,刀圈厚度在^mm 32mm,刀體硬度在HRC40 HRC45,加強了刀具硬度,增加了刀具的使用壽命。圖2中,在刀盤中心加設有一條通過刀盤中心回轉(zhuǎn)體進入刀盤4個扭腿的中間注水管道9。由于砂卵石流動性差,在掘進過程中渣土對刀盤扭矩的影響非常大,所以渣土改良就變得尤為重要。該注入管道通9過刀盤中心回轉(zhuǎn)體進入刀盤4個扭腿中間,如果在掘進過程中,泡沫劑的改良效果不夠好,可以打開管道向土倉注入水或是膨潤土輔助改良渣土。圖2、3中,在刀盤側(cè)面切口處加設兩道高強耐磨塊12,耐磨塊12上鑲嵌有耐磨合金塊13,能夠有效保護刀盤切口,防止卵石卡在切口影響刀盤扭矩。圖4、5中,在每個刀具的刀座U型塊10兩邊加焊耐磨保護塊11,防止其磨損,最終達到保護刀具的作用。實施例成都地鐵二號線羊西二環(huán)路站 白果林站盾構(gòu)區(qū)間是是成都地鐵重難點工程,盾構(gòu)機兩次穿越480米且年代久遠的密集建筑群。該區(qū)間地層屬于典型的富水砂卵石地層,地下水豐富,卵石含量大且粒徑大。為滿足掘進要求,本申請人對盾構(gòu)機刀盤做了一系列改進針對這些實際情況(1)優(yōu)化刀具配置,刀盤周邊配置18把滾刀,其中最外面配置4把雙刃滾刀,正面采取10把單刃滾刀和4把可更換式貝殼刀,刀盤中心1號 4號位置裝中心羊角刀,5號 8號位置裝中心雙聯(lián)滾刀;(2)加強刀盤耐磨性,在刀盤周邊切口處加焊兩道高強耐磨板,對刀座U型塊兩邊加焊保護塊;(3)使用了泡沫口保護刀;(4)刀盤中心加設了一條注水管道,用于輔助渣土改良;(5)選用更耐磨,硬度適合成都地層的刀具。改進刀盤后,盾構(gòu)順利穿越富水砂卵石地層下的密集建筑群共計1600余米。施工過程中,經(jīng)渣土篩分,83 87%的粒徑在20cm以下的砂卵石在不破碎的情況下經(jīng)刀盤面板直接進入土倉,僅較大粒徑OOcm以上)和少部分(13 17% )小粒徑QOcm以上)砂卵石需破碎后才能進入土倉;刀盤刀具非正常磨耗率低,盾構(gòu)到達后經(jīng)檢查,滾刀無偏磨,齒刀無崩刃,刀盤面板基本無磨損。為成都地層盾構(gòu)施工提供了很好的經(jīng)驗。
權(quán)利要求1.一種新型盾構(gòu)機刀盤,包括刀盤面板(1)、刀盤箱體( 和環(huán)向設置在刀盤面板(1) 上的多個泡沫口(3)、單刃滾刀G)、可更換式貝殼刀(5)、多把刮刀(14)和齒刀(15),其特征是所述盾構(gòu)機刀盤還包括設置在刀盤面板(1)上的多把雙刃滾刀(6)、雙聯(lián)滾刀(7)和中心羊角刀(8);雙刃滾刀(6)環(huán)向設置在刀盤面板(1)的外緣,多把單刃滾刀(4)和貝殼刀(5)沿刀尖軌跡分布在刀盤正面,呈交叉十字形,雙聯(lián)滾刀(7)和中心羊角刀(8)設置在刀盤面板(1)的中心位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型盾構(gòu)機刀盤,其特征是在刀盤中心加設有一條通過刀盤中心回轉(zhuǎn)體進入刀盤4個扭腿的中間注水管道(9)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型盾構(gòu)機刀盤,其特征是在刀盤側(cè)面切口處加設兩道高強耐磨塊(12),耐磨塊(12)上鑲嵌有耐磨合金塊(13)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型盾構(gòu)機刀盤,其特征是在每個刀具的刀座U型塊 (10)兩邊加焊耐磨保護塊(11)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型盾構(gòu)機刀盤,其特征是所述雙刃滾刀(6)有4把, 可更換貝殼刀(5)有8把,單刃滾刀⑷有10把,且滾刀的刀圈硬度在HRC57 HRC60,刀圈厚度在沘讓 32mm,刀體硬度在HRC40 HRC45。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型盾構(gòu)機刀盤,其特征是所述中心羊角刀(8)有4 把,安裝在刀盤中心1號 4號位置處,雙聯(lián)滾刀(7)有2把,安裝在刀盤中心5號 8號位置處。
專利摘要本實用新型提供一種新型盾構(gòu)機刀盤。所述盾構(gòu)機刀盤所述包括刀盤面板、刀盤箱體和環(huán)向設置在刀盤面板上的多個泡沫口、單刃滾刀和可更換式貝殼刀,其特征是所述盾構(gòu)機刀盤還包括設置在刀盤面板上的多把雙刃滾刀、雙聯(lián)滾刀和中心羊角刀;雙刃滾刀環(huán)向設置在刀盤面板的外緣,多把單刃滾刀和貝殼刀沿刀尖軌跡分布在刀盤正面,呈交叉十字形,雙聯(lián)滾刀和中心羊角刀設置在刀盤面板的中心位置。本實用新型改變了刀具的排列,刀具分布合理,既利于掘進過程中的掌子面穩(wěn)定,還有效降低了刀盤扭矩,防止因刀盤中心結(jié)泥餅而出現(xiàn)堵塞;選擇耐磨性能較好的刀具,并增加耐磨塊,加強了刀具的使用壽命;刀盤開口率大,開口尺寸合理,能較好的適應地質(zhì)條件。
文檔編號E21D9/08GK202039854SQ20112010980
公開日2011年11月16日 申請日期2011年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月14日
發(fā)明者代為, 任江磊, 吳罡令, 廖劍平, 李有道, 王小波, 雷志彬 申請人:中鐵十一局集團城市軌道工程有限公司, 中鐵十一局集團有限公司