一種用于軟硬不均互侵復(fù)合巖層的盾構(gòu)復(fù)合式刀盤(pán)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用于軟硬不均互侵復(fù)合巖層的盾構(gòu)復(fù)合式刀盤(pán)。所述用于軟硬不均互侵復(fù)合巖層的盾構(gòu)復(fù)合式刀盤(pán)包括：重型刀盤(pán)，所述重型刀盤(pán)為輻板式中間支撐結(jié)構(gòu)；雙刃中心滾刀，所述雙刃中心滾刀互相垂直設(shè)置在所述重型刀盤(pán)的中心位置；單刃正面滾刀，所述單刃正面滾刀根據(jù)盾構(gòu)刀盤(pán)的切削軌跡設(shè)置在所述重型刀盤(pán)的四條主輻臂上方；單刃周邊滾刀，所述單刃周邊滾刀根據(jù)盾構(gòu)刀盤(pán)的切削軌跡設(shè)置在所述四條主輻臂的端部；輔助刀，所述輔助刀根據(jù)盾構(gòu)刀盤(pán)的切削軌跡設(shè)置在所述重型刀盤(pán)的輻臂上方。該刀盤(pán)適應(yīng)于軟硬不均、交互侵入的復(fù)合巖層盾構(gòu)掘進(jìn)，能夠滿足飽和單軸抗壓強(qiáng)度為150MPa的硬巖、極硬巖地層破巖掘進(jìn)能力，也可用于軟巖、軟土地層掘進(jìn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種用于軟硬不均互侵復(fù)合巖層的盾構(gòu)復(fù)合式刀盤(pán)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于軟硬不均互侵復(fù)合巖層的盾構(gòu) 復(fù)合式刀盤(pán)。

【背景技術(shù)】
[0002] 輝綠巖強(qiáng)度高，石英與金屬礦物含量大，中風(fēng)化輝綠巖飽和單軸抗壓強(qiáng)度高達(dá) 140MPa，按《工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50218-94)，當(dāng)巖石單軸飽和抗壓強(qiáng)度> 60MPa時(shí)，屬于 堅(jiān)硬巖；按《地下鐵道、輕軌交通巖土工程勘察規(guī)范》（GB50307-1999)及《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī) 范》（TB10003-2005)輝綠巖屬于極硬巖，風(fēng)化程度較弱的輝綠巖，按實(shí)際單軸抗壓強(qiáng)度，其 普氏硬度系數(shù)f> 16,屬于普?qǐng)?jiān)石XIII類(lèi)，屬于極難鉆掘地層。
[0003] 中、強(qiáng)、全風(fēng)化板巖，飽和單軸抗壓強(qiáng)度小于30MPa，屬于軟巖。
[0004] 不同風(fēng)化程度的輝綠巖，輝綠巖與板巖，不同風(fēng)化程度的板巖地層之間呈現(xiàn)不規(guī) 律、不均勻、不穩(wěn)定的交互侵入分布，形成軟硬不均互侵復(fù)合巖層。不同地層或不同風(fēng)化程 度巖層之間錯(cuò)綜交雜，交互侵入，掌子面地層性狀變化快，巖性特征差異大，地層及風(fēng)化分 界轉(zhuǎn)換頻繁，復(fù)合地層性狀極其明顯，且?jiàn)A雜薄層狀風(fēng)化夾層，富含石英及金屬礦物，地層 破碎，整體性差，巖石裂隙發(fā)育，易成塊狀節(jié)理，刀盤(pán)切削后掌子面極不平整，盾構(gòu)掘進(jìn)困 難，開(kāi)倉(cāng)查刀、換刀頻繁，安全風(fēng)險(xiǎn)大，刀具異常磨損嚴(yán)重，刀具投入大，施工效率低，施工成 本和安全風(fēng)險(xiǎn)增大。
[0005] 在軟硬不均互侵復(fù)合巖層不平整的掘進(jìn)巖面，盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán)的滾刀本身切削規(guī)律發(fā) 生變化，滾刀不能緊壓巖面擠入并轉(zhuǎn)動(dòng)，而是不斷地忽高忽低地運(yùn)動(dòng)，故持續(xù)存在滾刀缺少 著力界面而不轉(zhuǎn)偏磨，受巖石突然沖擊而使刀圈、刀軸斷裂的問(wèn)題。巖石強(qiáng)度高，其中更含 有大量同樣高強(qiáng)的石英巖及金屬礦物對(duì)刀具受力性能要求極高，刀具磨損量明顯加大，壽 命急速縮減，對(duì)刀座刀箱也造成了較大沖擊而致變形。
[0006] 在軟硬不均互侵復(fù)合巖層，因掌子面地層分布不均，破碎，切削后巖石呈塊狀碎 裂，掌子面極不平整，盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán)的齒刀及鏟刀提前參與破巖受力，在盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)下， 受到掌子面突出巖塊、尖巖的沖擊，齒刀及鏟刀固定螺栓因受彎拉和受剪力過(guò)大而崩斷，致 刀具崩落，刀座螺栓孔變形，螺紋損壞。崩落的齒刀、鏟刀刀具及斷裂的滾刀刀圈、刀體等殘 體在刀盤(pán)前方及土倉(cāng)內(nèi)反復(fù)攪動(dòng)，不能及時(shí)排出，對(duì)滾刀造成了很大的撞擊、擠壓、摩擦作 用，使?jié)L刀大面積頻繁出現(xiàn)：被擠入刀箱，造成滾刀發(fā)生偏磨；刀圈被擠脫，失去作用；刀圈 被撞擊致斷裂或出現(xiàn)缺口；刀軸受力異常而斷裂；與刀體發(fā)生擠壓等，造成刀體變形，端蓋 擠出，刀轂被嚴(yán)重?cái)D壓變形，刀箱變形，最后無(wú)法拆出，只能破壞性氣割拆除，使刀具報(bào)廢。 滾刀被卡死，刀具圈嚴(yán)重偏磨，更有甚者，刀圈斷裂后刀體被偏磨嚴(yán)重；滾刀固定楔塊、螺栓 因間接受力而變形、折斷。軟硬不均互侵復(fù)合巖層對(duì)滾刀的密封損害較大，長(zhǎng)期高壓作用 下，密封受損失效，水及巖屑、粉末顆粒等進(jìn)入，進(jìn)而使軸承生銹、磨損。刀盤(pán)正面邊緣（鏟 刀刀座后方）耐磨及本體因鏟刀崩落失去保護(hù)，掉落刀具及刀座落入刀盤(pán)底部隨刀盤(pán)攪動(dòng) 而致磨損。
[0007] 因此希望有一種用于軟硬不均互侵復(fù)合巖層的盾構(gòu)復(fù)合式刀盤(pán)來(lái)克服或至少減 輕上述的缺陷。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的在于提供一種用于軟硬不均互侵復(fù)合巖層的盾構(gòu)復(fù)合式刀盤(pán)來(lái)克 服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題。
[0009] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種
[0010] 用于軟硬不均互侵復(fù)合巖層的盾構(gòu)復(fù)合式刀盤(pán)，其特征在于，包括：
[0011] 重型刀盤(pán)，所述重型刀盤(pán)為輻板式中間支撐結(jié)構(gòu)；
[0012] 雙刃中心滾刀，所述雙刃中心滾刀互相垂直設(shè)置在所述重型刀盤(pán)的中心位置；
[0013] 單刃正面滾刀，所述單刃正面滾刀根據(jù)盾構(gòu)刀盤(pán)的切削軌跡設(shè)置在所述重型刀盤(pán) 的四條主輻臂上方；
[0014] 單刃周邊滾刀，所述單刃周邊滾刀根據(jù)盾構(gòu)刀盤(pán)的切削軌跡設(shè)置在所述四條主輻 臂的端部；
[0015] 輔助刀，所述輔助刀根據(jù)盾構(gòu)刀盤(pán)的切削軌跡設(shè)置在所述重型刀盤(pán)的輻臂上方。
[0016] 在重型刀盤(pán)上設(shè)置四條互相垂直交叉的主輻臂，所述四條主輻臂的交叉點(diǎn)設(shè)置在 重型刀盤(pán)的中心位置，四條主輻臂的上表面形成主輻臂盤(pán)面；在重型刀盤(pán)的中心位置設(shè)置 四條輻條，所述四條輻條分別與四條主輻臂呈45°間隔布置。
[0017] 優(yōu)選地，所述輔助刀包括：正面齒刀、鏟刀和保護(hù)刀，所述正面齒刀根據(jù)盾構(gòu)刀盤(pán) 的切削軌跡設(shè)置在所述重型刀盤(pán)的四條輻條的兩側(cè)，所述保護(hù)刀設(shè)置在所述輻條的輻臂上 方，所述鏟刀設(shè)置在所述輻條的端部。
[0018] 優(yōu)選地，所述滾刀包括：中心滾刀、正面滾刀和周邊滾刀，所述中心滾刀互相垂直 設(shè)置在所述重型刀盤(pán)的中心位置，所述正面滾刀根據(jù)盾構(gòu)刀盤(pán)的切削軌跡設(shè)置在四條主輻 臂上方，所述周邊滾刀分別設(shè)置在所述四條主輻臂的端部。
[0019] 優(yōu)選地，所述用于軟硬不均互侵復(fù)合巖層的盾構(gòu)刀盤(pán)進(jìn)一步包括：泡沫管路，所述 泡沫管路設(shè)置在所述刀盤(pán)下方和/或所述刀盤(pán)中心位置。
[0020] 本發(fā)明提供了一種用于軟硬不均互侵復(fù)合巖層的盾構(gòu)復(fù)合式刀盤(pán)，適應(yīng)于軟硬不 均、交互侵入的復(fù)合巖層盾構(gòu)掘進(jìn)，具備硬巖、極硬巖地層破巖掘進(jìn)能力，也可用于軟巖、軟 土地層掘進(jìn)，提高盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)效率，減少因異常磨損換刀的次數(shù)及數(shù)量，減少盾構(gòu)機(jī)開(kāi)倉(cāng) 換刀頻率和時(shí)間，節(jié)約工期，減輕施工環(huán)境及設(shè)備安全風(fēng)險(xiǎn)。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021] 圖1是本發(fā)明用于軟硬不均互侵復(fù)合巖層的盾構(gòu)復(fù)合式刀盤(pán)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022] 圖2是鏟刀的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023] 圖3是正面齒刀的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024] 圖4是周邊滾刀的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025] 圖5是正面滾刀的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026] 附圖標(biāo)記：
[0027]

【權(quán)利要求】
1. 一種用于軟硬不均互侵復(fù)合巖層的盾構(gòu)復(fù)合式刀盤(pán)，其特征在于，包括： 重型刀盤(pán)，所述重型刀盤(pán)為輻板式中間支撐結(jié)構(gòu)； 雙刃中心滾刀，所述雙刃中心滾刀互相垂直設(shè)置在所述重型刀盤(pán)的中心位置； 單刃正面滾刀，所述單刃正面滾刀根據(jù)盾構(gòu)刀盤(pán)的切削軌跡設(shè)置在所述重型刀盤(pán)的四 條主輻臂上方； 單刃周邊滾刀，所述單刃周邊滾刀根據(jù)盾構(gòu)刀盤(pán)的切削軌跡設(shè)置在所述四條主輻臂的 端部； 輔助刀，所述輔助刀根據(jù)盾構(gòu)刀盤(pán)的切削軌跡設(shè)置在所述重型刀盤(pán)的輻臂上方。
2. 如權(quán)利要求1所述的用于軟硬不均互侵復(fù)合巖層的盾構(gòu)復(fù)合式刀盤(pán)，其特征在于， 所述輔助刀包括：正面齒刀、鏟刀和保護(hù)刀，所述正面齒刀根據(jù)盾構(gòu)刀盤(pán)的切削軌跡設(shè)置在 所述重型刀盤(pán)的四條輻條的兩側(cè)，所述保護(hù)刀設(shè)置在所述輻條的輻臂上方，所述鏟刀設(shè)置 在所述輻條的端部。
3. 如權(quán)利要求1所述的用于軟硬不均互侵復(fù)合巖層的盾構(gòu)復(fù)合式刀盤(pán)，其特征在于， 所述用于軟硬不均互侵復(fù)合巖層的盾構(gòu)刀盤(pán)進(jìn)一步包括：泡沫管路，所述泡沫管路設(shè)置在 所述刀盤(pán)下方和/或所述刀盤(pán)中心位置。
【文檔編號(hào)】E21D9/08GK104060996SQ201410312743
【公開(kāi)日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2014年7月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月3日
【發(fā)明者】周劉剛, 楊凱, 王良, 郭全國(guó), 惲軍, 朱偉, 武福美 申請(qǐng)人:北京城建設(shè)計(jì)發(fā)展集團(tuán)股份有限公司, 北京城建集團(tuán)有限責(zé)任公司