[发明专利]开挖轮廓面可变的辐条式盾构刀盘及其施工方法

说明书

本发明公开了开挖轮廓面可变的辐条式盾构刀盘及其施工方法，包括盾构刀盘中心回转轴，盾构刀盘中心回转轴顶四周铰接安装若干个刀盘辐条，刀盘辐条面向盾构刀盘中心回转轴底一侧焊接有刀盘辐条滑动轴，盾构刀盘中心回转轴底焊接有辐条转动控制装置，盾构刀盘中心回转轴顶内部焊接有中心刀控制装置，中心刀控制装置顶焊接有中心刀，辐条刀具控制装置点阵式焊接在刀盘辐条内，辐条刀具控制装置顶焊接有辐条刀具，辐条刀具的伸缩可控制辐条刀具的空间位置变化，优点是通过刀盘辐条的转动及辐条刀具、中心刀空间位置的可变，实现了盾构开挖轮廓面几何形状可根据实际需求进行实时调整，大大提高了盾构机施工的适应性，优化了刀具的受力特性。

技术领域

本发明涉及一种盾构刀盘，尤其是涉及一种开挖轮廓面可变的辐条式盾构刀盘及其施工方法。

背景技术

随着城市化进程的加快，地下空间作为城市的又一宝贵资源得到了高强度地开发利用，随之而来的是地下空间越发拥挤，地下工程施工控制要求越发提高，盾构法开挖以其环境扰动小的优点在城市轨道交通建设中得到了大规模的应用，其联络通道施工往往采用冻结或注浆加固后进行矿山法开挖修筑，该方法施工周期长、施工过程地层扰动大，对地铁隧道结构及周边的建构筑物不仅会造成较大的瞬时影响，同时还会影响其长期性状。如能在不加固土体的情况下采用盾构法施工联络通道可则减少施工工期并降低施工对地层的扰动，盾构法通过刀盘开挖切削的方式进行开挖掘进，开挖过程中需破除左右两侧的盾构管片，常规刀盘结构固定，无法根据切削结构的形式进行调整，这势必导致刀盘中刀具无法大面积与隧道管片密贴，这不仅会影响刀盘刀具的受力特性，同时也会影响盾构的掘进效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可根据切削结构形状调整盾构刀盘开挖轮廓面，增大刀具与切削结构的接触面，提高切削效率的开挖轮廓面可变的辐条式盾构刀盘及其施工方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种开挖轮廓面可变的辐条式盾构刀盘，包括一个盾构刀盘中心回转轴 、若干个刀盘辐条、若干个辐条转动控制装置、若干个刀盘辐条滑动轴、一个中心刀控制装置、若干个辐条刀具控制装置、一个中心刀和若干个辐条刀具；

各个所述的刀盘辐条分别通过铰接头铰接安装在所述的盾构刀盘中心回转轴的顶部四周，所述的刀盘辐条可随着所述的盾构刀盘中心回转轴的转动而转动；

所述的刀盘辐条滑动轴焊接在所述的刀盘辐条面向盾构刀盘中心回转轴底面的一侧，所述的辐条转动控制装置的底部焊接在所述的盾构刀盘中心回转轴的底部且所述的辐条转动控制装置的顶部与所述的刀盘辐条滑动轴滑动连接；

所述的中心刀控制装置焊接在所述的盾构刀盘中心回转轴的顶部内，所述的中心刀焊接在所述的中心刀控制装置的顶部；

所述的辐条刀具控制装置焊接在所述的刀盘辐条背对盾构刀盘中心回转轴的一侧面内，所述的辐条刀具焊接在所述的辐条刀具控制装置的顶部。

所述的辐条转动控制装置包括辐条转动控制动力装置和滑动环，所述的辐条转动控制动力装置的底部焊接在所述的盾构刀盘中心回转轴的底部，所述的辐条转动控制动力装置的顶部与所述的滑动环焊接，所述的滑动环与所述的刀盘辐条滑动轴滑动连接。

所述的辐条转动控制动力装置为提供伸缩动力的第一液压千斤顶，所述的滑动环为关节轴承，所述的关节轴承包括内环和外环两部分，所述的内环在所述的外环内转动，所述的第一液压千斤顶的油缸底焊接在所述的盾构刀盘中心回转轴底且其油缸顶面垂直于盾构刀盘面板，所述的外环垂直焊接在所述的第一液压千斤顶的顶杆顶面，所述的内环与所述的刀盘辐条滑动轴滑动连接。通过第一液压千斤顶顶杆的伸缩可使内环在刀盘辐条上发生滑动，进而促使刀盘辐条绕铰接头转动。