[实用新型]一种适用于软硬复合地层的盾构刀盘

说明书

一种适用于软硬复合地层的盾构刀盘，所述刀盘包括盾构刀盘（1）、十字形主刀梁（2）、副刀梁（3）、中心齿刀（4）、正面滚刀（5）、切刀（6）、边缘滚刀（7）、边缘刮刀（8）、固定齿刀（9）、泡沫喷嘴（10）、磨损检测刀（11）和耐磨钢板（12）等部件。所述十字形主刀梁之间的对角线上分布有四个Y形副刀梁，所述十字形主刀梁和副刀梁构成所述盾构刀盘的承力结构。所述十字形主刀梁由第一刀梁、第三刀梁、第五刀梁和第七刀梁组成，所述副刀梁由第二刀梁、第四刀梁、第六刀梁和第八刀梁组成。本实用新型刀盘开口率达到43%，特别适用于典型的砾砂‑泥质粉砂岩复合地层的掘进，降低了刀盘糊泥的风险。

技术领域

本实用新型涉及一种适用于软硬复合地层的盾构刀盘，属掘进机械技术领域。

背景技术

随着我国经济的迅速发展，城市地下空间开发需求日益增长，大量城市隧道工程应运而生。其中，盾构工法因其施工效率高（能够实现开挖、支护一体化施工）、隧洞成型好、对周边环境影响小等诸多优点，在城市隧道开挖中使用越来越广泛。然而，当遭遇软硬复合地层（例如南昌上部砂层-下部泥质粉砂岩的典型上软下硬复合地层）时，由于地层条件差异巨大，往往会诱发诸多问题，其中较为典型的有：当盘形滚刀由软土地层进入硬岩地层时，容易因地层岩土体刚度差异大而发生磕刀，严重的将导致刀圈崩裂、刀轴受损；不同地层岩土体中滚刀启动扭矩不同，滚刀由硬岩地层进入软土地层中时滚刀转动困难，从而造成滚刀弦磨等；单一采用切削刀或常规盘形滚刀无法较好地实现在复合地层中的高效掘进。除此之外，盾构在软硬复合地层中掘进时还存在刀盘前方掌子面稳定性问题、出渣效率问题等。因此，亟需提出一种能够适用于软硬复合地层的盾构刀盘及工作方法，从而降低掘进过程中的换刀次数、提升出渣效率，保证盾构的安全高效掘进。

公开号CN104060995A公开了一种用于软硬不均互侵复合岩层的盾构刀盘结构，该刀盘结构包括重型刀盘、双刃中心滚刀、单刃正面滚刀、单刃周边滚刀和辅助刀等；辅助刀包括正面齿刀、铲刀和保护刀。《一种用于软硬不均互侵复合岩层的盾构刀盘结构》中并未考虑滚刀启动扭矩对盾构掘进效率的影响，即：当启动扭矩较大，常规滚刀从硬岩地层进入软土（砾砂）地层时因所能提供摩擦力不足，滚刀难以转动从而诱发弦磨；而当启动扭矩调整过小时，滚刀整体刚度下降，在硬岩地层以及软硬复合界面变刚度位置所受冲击力大，易导致滚刀松动甚至发生破坏。此外，该专利中刀盘开口率为20%-30%，当掘进地层为黏粒含量高的泥质粉砂岩地层时，不能保证渣土顺利进入土仓，从而诱发刀盘结泥饼。

发明内容

本实用新型的目的是，针对上述现有技术的主要不足之处，本实用新型提供了一种适用于软硬复合地层的盾构刀盘。

本实用新型实现的技术方案如下，一种适用于软硬复合地层的盾构刀盘，包括盾构刀盘、十字形主刀梁、副刀梁、中心齿刀、正面滚刀、切刀、边缘滚刀、边缘刮刀、固定齿刀、泡沫喷嘴、磨损检测刀、耐磨钢板和其他TBM部件。

所述十字形主刀梁之间的对角线上分布有四个Y形副刀梁，所述十字形主刀梁和副刀梁构成所述盾构刀盘的承力结构；所述十字形主刀梁由第一刀梁、第三刀梁、第五刀梁和第七刀梁组成，所述副刀梁由第二刀梁、第四刀梁、第六刀梁和第八刀梁组成。

所述十字形主刀梁的中心部位并排均匀安装有8把中心齿刀；在所述十字形主刀梁上安装有20把17英寸的正面滚刀，每根主刀梁上均匀安装5把；在所述正面滚刀滚压迹线前后分别布置切刀，所述切刀共56把，分布安装在十字形主刀梁两侧；在十字形主刀梁和副刀梁的梁上设置了6个泡沫喷嘴。

所述副刀梁为Y口对外的Y形结构，在所述副刀梁上布置有37把固定齿刀；和7把17英寸边缘滚刀；在所述十字形主刀梁的端部设置有8对刀高145mm的边缘刮刀；在一个副刀梁上设置有磨损检测刀。

所述中心齿刀的刀高为175mm，刀间距设置为90mm；所述中心齿刀能够有效降低常规鱼尾刀在类似地层条件下造成的大扭矩，从而减小盾构能耗、提高掘进效率。