CN108468548A - 一种环形剪刀型盾构机刀盘装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环形剪刀型盾构机刀盘装置，安装于盾构机前部，其特征在于所述刀盘装置包括中心开挖刀盘以及位于所述中心开挖刀盘外侧的环状边缘剪切刀盘；所述刀盘装置具有两个驱动机构，两个所述驱动机构分别驱动所述中心开挖刀盘和所述环状边缘剪切刀盘按相反方向旋转。本发明的优点是：在盾构隧道施工时，环形剪刀型盾构机刀盘装置可减小切削土体过程中对刀盘边缘地层的扰动，从而减小盾构施工对周围建（构）筑物的影响，尤其是当孤石位于刀盘装置边缘位置时，利用环向锯切过程中的平衡关系，可以更大程度地防止孤石在地层翻滚，加大了对孤石破岩能力。
Description
技术领域
本发明属于盾构隧道技术领域，具体涉及一种环形剪刀型盾构机刀盘装置。
背景技术
现有的圆形盾构机刀盘普遍采用一个圆形的刀盘，刀盘以某一个方向转动（根据盾壳的扭转情况顺时针方向或逆时针方向）切削边缘土体时，对周围地层扰动大。尤其在盾构隧道施工过程中在开挖面边缘位置遇到孤石时，单向转动将导致孤石翻滚，难以切削与破碎孤石，此时极容易导致盾构前进方向发生偏移，最终影响盾构隧道施工质量。
中国专利（CN 101798928 A）公开了“一种大直径土压平衡盾构机”，该盾构机通过设计外周大刀盘与中心独立刀盘，所述的可以减少对土体的扰动，实际主要功能是减少开挖面（垂直面）的扰动，对外周大刀盘最边上的影响与只有一个刀盘时并没有区别。而最大限度地减少盾构机施工过程中对隧道外壁面上土体的扰动是最关键的，因为最终存在的面即为隧道外壁面，而开挖面是在盾构机推进过程在不断破损，且最终并不存在的面，利用专利“一种大直径土压平衡盾构机”减少开挖面的扰动，其意义远不如减少对盾构隧道外壁面的扰动有意义。专利“一种大直径土压平衡盾构机”两个刀盘并没有向前端突出的锯齿，并没有利用平衡作用对最外侧环向土体进行锯切。
发明内容
本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种环形剪刀型盾构机刀盘装置，该刀盘装置通过设置分别由两个驱动装置驱动进行反向旋转的中心开挖刀盘和环状边缘剪切刀盘，从而达到环面剪切的目的。
本发明目的实现由以下技术方案完成：
一种环形剪刀型盾构机刀盘装置，安装于盾构机前部，其特征在于所述刀盘装置包括中心开挖刀盘以及位于所述中心开挖刀盘外侧的环状边缘剪切刀盘。
所述刀盘装置具有两个驱动机构，两个所述驱动机构分别驱动所述中心开挖刀盘和所述环状边缘剪切刀盘按相反方向旋转。
所述中心开挖刀盘的盘体正面外边缘上设置有一圈向前凸出的刮刀Ⅰ，在所述盘体正面上且位于该圈所述刮刀Ⅰ的围合区域内分布有若干刀具。
所述中心开挖刀盘上的该圈所述刮刀Ⅰ的外径与所述盾构机的壳体内径相同。
所述环状边缘剪切刀盘包括位于所述盾构机的壳体内的支撑部分以及自所述支撑部分向前凸出的一圈刮刀Ⅱ，该圈所述刮刀Ⅱ位于所述中心开挖刀盘上该圈所述刮刀Ⅰ的外侧。
所述该圈所述刮刀Ⅱ的外径大于所述盾构机的壳体外径5-10cm之间。
所述刮刀Ⅰ以及所述刮刀Ⅱ相对于所述刀具向前凸出30-40cm。
本发明的优点是：在盾构隧道施工时，环形剪刀型盾构机刀盘装置可减小切削土体过程中对刀盘边缘地层的扰动，从而减小盾构施工对周围建（构）筑物的影响，尤其是当孤石位于刀盘装置边缘位置时，利用环向锯切过程中的平衡关系，可以更大程度地防止孤石在地层翻滚，加大了对孤石破岩能力。
附图说明
图1为本发明中环形剪刀型盾构机刀盘装置的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图通过实施例对本发明的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：
如图1，图中标记1-5分别为：盾构机1、环状边缘剪切刀盘2、支撑部分21、刮刀22、中心开挖刀盘3、刮刀31、刀具32、驱动机构4、驱动机构5。
实施例：如图1所示，本实施例具体涉及一种环形剪刀型盾构机刀盘装置，该刀盘装置安装于盾构机1的前端部，即壳体的前部，具体包括中心开挖刀盘3以及设置于中心开挖刀盘3外侧的环状边缘剪切刀盘2，两者可通过进行相反方向的旋转，从而实现环面剪切的目的。
如图1所示，本实施例中盾构机1内设置有两个驱动装置，分别为驱动装置4和驱动装置5，驱动装置4用于驱动环状边缘剪切刀盘2进行旋转，驱动装置5用于驱动中心开挖刀盘3旋转，驱动装置4和驱动装置5可驱动环状边缘剪切刀盘2和中心开挖刀盘3以相同的角速度向相反的方向转动；其中，中心开挖刀盘3可采用中心支承方式或采用中间支承方式，本实施例中中心开挖刀盘3采用中心支承方式并由驱动装置5的中心转轴进行支承；环状边缘剪切刀盘2则采用外周支承方式。
如图1所示，本实施例中的中心开挖刀盘3设置于盾构机1的前端面上，其盘体正面的外缘部上分布有一圈向前凸出的刮刀31，同时在该盘体正面该圈刮刀31所围合的区域内分布有若干常规的刀具32；需要说明的是，该圈刮刀31的外径与盾构机1的壳体内径相同，且该圈刮刀31向前凸出于盾构机1壳体之外。
如图1所示，本实施例中的环状边缘剪切刀盘2包括位于盾构机1壳体内呈筒状的支撑部分21以及自支撑部分21前端部向前方延伸并外凸于壳体之外的一圈刮刀22，该圈刮刀22的最前端部分与刮刀31的最前端部分相齐平；需要说明的是，支撑部分21位于壳体之内，而该圈刮刀22经折弯后前凸出于壳体端面之外并位于刮刀31的外侧，该圈刮刀22的外径略大于盾构机1的壳体外径，大出的直径介于5-10cm之间。此外，刮刀22与刮刀31相对于刀具32的前端面向前凸出30-40cm。
如图1所示，本实施例中的环形剪刀型盾构机刀盘装置的工作方法为：在盾构机1掘进施工的过程中，控制中心开挖刀盘3与环状边缘剪切刀盘2以相同的角速度向相反的方向转动，从而达到环面剪切的目的，利用锯切过程中正反双向平衡关系，减小中心开挖刀盘3切削土体过程中对周围地层的扰动，从而减小盾构施工对周围建（构）筑物的影响，尤其是当孤石位于中心开挖刀盘3边缘位置时，通过环状边缘剪切刀盘2的隔离可以更大程度地防止孤石在地层翻滚，加大了对孤石破岩能力。
Claims (7)
1.一种环形剪刀型盾构机刀盘装置，安装于盾构机前部，其特征在于所述刀盘装置包括中心开挖刀盘以及位于所述中心开挖刀盘外侧的环状边缘剪切刀盘。
2.根据权利要求1所述的一种环形剪刀型盾构机刀盘装置，其特征在于所述刀盘装置具有两个驱动机构，两个所述驱动机构分别驱动所述中心开挖刀盘和所述环状边缘剪切刀盘按相反方向旋转。
3.根据权利要求1所述的一种环形剪刀型盾构机刀盘装置，其特征在于所述中心开挖刀盘的盘体正面外边缘上设置有一圈向前凸出的刮刀Ⅰ，在所述盘体正面上且位于该圈所述刮刀Ⅰ的围合区域内分布有若干刀具。
4.根据权利要求3所述的一种环形剪刀型盾构机刀盘装置，其特征在于所述中心开挖刀盘上的该圈所述刮刀Ⅰ的外径与所述盾构机的壳体内径相同。
5.根据权利要求3所述的一种环形剪刀型盾构机刀盘装置，其特征在于所述环状边缘剪切刀盘包括位于所述盾构机的壳体内的支撑部分以及自所述支撑部分向前凸出的一圈刮刀Ⅱ，该圈所述刮刀Ⅱ位于所述中心开挖刀盘上该圈所述刮刀Ⅰ的外侧。
6.根据权利要求5所述的一种环形剪刀型盾构机刀盘装置，其特征在于所述该圈所述刮刀Ⅱ的外径大于所述盾构机的壳体外径5-10cm之间。
7.根据权利要求5所述的一种环形剪刀型盾构机刀盘装置，其特征在于所述刮刀Ⅰ以及所述刮刀Ⅱ相对于所述刀具向前凸出30-40cm。
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