CN103590837A - 偏置中心刀式盾构机刀盘 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种偏置中心刀式盾构机刀盘，包括辐条、幅板、普通开挖刀、刀盘面板圆孔，刀盘面板圆孔的偏心位置设置有偏置中心刀，偏置中心刀由两把呈90°～180°的双刃切刀组成。本发明的偏置中心刀式盾构机刀盘将传统刀盘前端的中心刀改为偏置式，与传统盾构机刀盘相比，偏置中心刀采用切削的方式挖掘土体，改变了隧道中心土体被挖掘时土体的应力状态，只需很小的轴向推力即可达到破碎刀盘中心区域土体的目的，有效降低中心刀挖掘土体的轴向推力消耗，从而降低总轴向推力，提高掘进效率，进而为盾构施工工期的缩短和造价的降低提供技术支持。

Description

偏置中心刀式盾构机刀盘

技术领域

本发明属于隧道掘进设备，具体的说，是涉及一种盾构机刀盘。

背景技术

盾构机是用于隧道开挖的机械设备，刀盘是盾构机挖掘土体的主要部件。盾构机刀盘上装有多类开挖刀，其中位于刀盘旋转中心区域的开挖刀称为中心刀。工作时刀盘旋转并向前推进挖掘土体，实现隧道开挖。

传统刀盘的中心刀固定在刀盘最前端的中心位置，掘进时中心刀对应的土体首先被挖掘，中心刀施加轴向压力后该处土体主要处于三向受压应力状态，不利于土体挖掘，中心刀必须施加相当大的轴向推力才能完成土体挖掘，因此造成刀盘掘进轴向总推力大。刀盘掘进的轴向推力过大会造成隧道上方的土地表面隆起，而轴向推力大小与刀盘轴向推进速度正相关，为避免地表隆起，必须用较低的轴向推进速度掘进，从而限制了掘进速度，降低了掘进效率，并且由于切向线速度低，中心刀对土体施加的切向力很小，主要靠挤压来挖掘土体。

发明内容

本发明要解决的是现有盾构机刀盘轴向推力较大、推进速度较低的技术问题，提供了一种偏置中心刀式盾构机刀盘，该刀盘可以降低刀盘中心区域土体的切削力，改善切削土体的流动性，提高盾构机整体掘进效果，提高施工效率。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下的技术方案予以实现：

一种偏置中心刀式盾构机刀盘，包括辐条、幅板、普通开挖刀、刀盘面板圆孔，所述刀盘面板圆孔的偏心位置设置有偏置中心刀，偏置中心刀由两把呈90°～180°的双刃切刀组成。

所述偏置中心刀的两把双刃切刀连接点至刀盘面板圆孔圆心的距离r与刀盘面板圆孔半径R的关系为 $\frac{1}{\sqrt{10}}R\≤r\≤\frac{\sqrt{2}}{2}R.$

本发明的有益效果是：

本发明的偏置中心刀式盾构机刀盘将传统刀盘前端的中心刀改为偏置式，与传统盾构机刀盘相比，偏置中心刀采用切削的方式挖掘土体，改变了隧道中心土体被挖掘时土体的应力状态，中心土体由受压应力状态变为剪切应力状态，只需很小的轴向推力即可达到破碎刀盘中心区域土体的目的，有效降低中心刀挖掘土体的轴向推力消耗，从而降低总轴向推力，提高掘进效率，进而为盾构施工工期的缩短和造价的降低提供技术支持。

附图说明

图1是本发明所提供的偏置中心刀式盾构机刀盘的结构正视图；

图2是图1中偏置中心刀的局部结构正视图；

图3是图1中偏置中心刀的双刃切刀的截面图。

图中：1：辐条；2：幅板；3：普通开挖刀；4：偏置中心刀；40：双刃切刀；5：刀盘面板圆孔。

具体实施方式

下面通过具体的实施例对本发明作进一步的详细描述，以下实施例可以使本专业技术人员更全面的理解本发明，但不以任何方式限制本发明。

如图1所示，本实施例披露了一种偏置中心刀式盾构机刀盘，包括辐条1、幅板2、普通开挖刀3、偏置中心刀4。辐条1、幅板2对称设置，普通开挖刀3设置在辐条1上。偏置中心刀4设置在刀盘面板圆孔5的偏心位置，偏置中心刀4由两把双刃切刀40组成，两把双刃切刀40呈90°～180°。

如图2所示，偏置中心刀4的两把双刃切刀40连接点至刀盘面板圆孔5圆心的距离r与刀盘面板圆孔5半径R的关系为

以此保证偏置中心刀4旋转一周所覆盖面积达到刀盘面板圆孔5面积的50%到90%范围内。

经数值模拟与实验验证，该盾构机刀盘工作时，所需轴向推力远小于传统的鱼尾式中心刀，即可达到破碎刀盘中心区域土体的目的。

可见，将传统刀盘前面的中心刀改为偏置式，可以大幅度降低刀盘掘进轴向推力，提高掘进效率，从而为盾构施工工期的缩短和造价的降低提供技术支持。

尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种偏置中心刀式盾构机刀盘，包括辐条（1）、幅板（2）、普通开挖刀（3）、刀盘面板圆孔（5），其特征在于，所述刀盘面板圆孔（5）的偏心位置设置有偏置中心刀（4），偏置中心刀（4）由两把呈90°～180°的双刃切刀（40）组成。

2.根据权利要求1所述的偏置中心刀式盾构机刀盘，其特征在于，所述偏置中心刀（4）的两把双刃切刀（40）连接点至刀盘面板圆孔（5）圆心的距离r与刀盘面板圆孔（5）半径R的关系为 $\frac{1}{\sqrt{10}}R\≤r\≤\frac{\sqrt{2}}{2}R.$

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