CN116163756A - 一种联络通道用复合式刀盘 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种联络通道用复合式刀盘，其包括：刀盘主体，所述刀盘主体的掘进面上设有正面滚刀、边缘滚刀、切刀和边缘刮刀，所述边缘滚刀沿所述刀盘主体的径向可伸缩设置；切削环，环设于所述刀盘主体外周，所述切削环沿所述刀盘主体的轴向在伸出所述掘进面和缩回至所述掘进面后侧的两个位置之间可伸缩设置，所述切削环的端部设置切砼刀具；所述切削环的切砼刀具与所述边缘滚刀错位布置。上述复合式刀盘可应用于复合地层或硬岩的掘进施工，工作效率高，刀具不易受损。
Description
技术领域
本发明涉及隧道掘进机技术领域，特别涉及一种联络通道用复合式刀盘。
背景技术
随着地下空间的高强度开发利用，城市地铁建设，穿山公路、铁路隧道建设等工程的不断增多，相邻隧道之间用于消防疏散、救援、排水等的多条应急通道(联络通道)的设置也是不可或缺的。传统联络通道施工方法施工周期长、地层扰动大，对已完工的隧道及周边建筑物易带来不利影响。顶管法以其安全、可靠、施工效率高、对周边环境影响小等特点，已应用在联络通道施工中。
联络通道的开挖，可分为三阶段，包括始发段内凹管片的开挖，中间段两隧道间地层开挖和接收段外凸管片的开挖。从出渣角度分析，始发段和中间段，为了确保岩渣能顺利的通过螺旋输送机或泥浆管路，需要针对全断面进行整体破碎，这与常规地铁隧洞开挖类似。然而接收段不同，开挖断面范围内管片并不一定需要全断面破碎，以环切形式将其与主隧洞分离后，直接顶推即可完成联络通道的贯通。此方式，既减少了对成型隧洞管片的破坏、降低对主隧道的影响，又可降低能耗，节省资源，提高施工效率。
现有技术中，公布号为CN 114776317 A的专利公布了一种可切削钢筋混凝土管片的刀盘，包括刀盘基体、外切削环及驱动件。刀盘基体设置有第一刀具，外切削环装设于刀盘基体的外周，驱动件用于带动外切削环相对刀盘基体收回和放出。所述刀盘基体开设有供所述驱动件装设的腔体结构。在该可切削钢筋混凝土管片的刀盘的工作过程中，可分为两种情况；其一，在始发端与接收端管片之间掘进时，外切削环收回，进行全断面掘进作业；刀盘基体上的第一刀具与外切削环上设置的第二刀具一同切削掘进，其二，在破除管片时，外切削环放出，进行破除作业。上述可切削钢筋混凝土管片的刀盘的外切削环可以单独伸出以切削隧道始发端与接收端主隧道钢筋混凝土管片，可以降低切削难度，提升切削掘进速度，缩短工程施工时间，且外切削环单独切削对主隧道扰动较小，可以减小对主隧道的影响。
然而，上述专利中刀盘主要针对联络通道中间开挖段为软土的单一地层，当开挖区间为复合地层或硬岩时，该专利已无法适应。
发明内容
(一)要解决的技术问题
鉴于现有技术的上述缺点和不足，本发明提供一种工作效率高、刀具不易损的联络通道用复合式刀盘法。
(二)技术方案
为了解决上述问题，本发明提供了一种联络通道用复合式刀盘，包括：
刀盘主体，所述刀盘主体的掘进面上设有正面滚刀、边缘滚刀、切刀和边缘刮刀，所述边缘滚刀沿所述刀盘主体的径向可伸缩设置；
切削环，环设于所述刀盘主体外周，所述切削环沿所述刀盘主体的轴向在伸出所述掘进面和缩回至所述掘进面后侧的两个位置之间可伸缩设置，所述切削环的端部设置切砼刀具；所述切削环的切砼刀具与所述边缘滚刀错位布置。
可选地，还包括伸缩驱动器，所述伸缩驱动器的一端与所述削环连接，另一端与所述刀盘主体连接，所述伸缩驱动器用于驱动所述切削环相对于所述刀盘主体的掘进面伸出和缩回，所述刀盘主体背离所述掘进面的一侧开设有封闭腔，所述伸缩驱动器收容于所述封闭腔。
可选地，所述刀盘主体包括主辐臂、辅辐臂和内套筒，所述主辐臂和辅辐臂设置在内套筒的一端，沿所述刀盘主体的径向方向布置，所述正面滚刀设置在所述主辐臂上，所述切刀和边缘刮刀设置在所述主辐臂的两侧，所述边缘滚刀设置在所述辅辐臂上。
可选地，所述主辐臂背离掘进面的一侧设有隔板。
可选地，所述切削环包括外套筒，所述外套筒上设有传扭支撑座，所述内套筒开设有滑槽，所述传扭支撑座设置在所述滑槽中，所述切削环轴向伸缩时所述传扭支撑座在所述滑槽中前后移动。
可选地，所述内套筒上设有导向槽，所述伸缩驱动器包括油缸安装座，所述油缸安装座设置在所述导向槽内并与所述切削环的外套筒连接，所述油缸安装座沿所述导向槽前后移动从而带动所述切削环沿所述刀盘主体轴向做伸缩运动。
可选地，所述内套筒内沿中心轴设有依次连接的中心圆筒、传扭圆筒和回转接头，所述中心圆筒将所述主辐臂和辅辐臂连接成一体，所述传扭圆筒的一端与所述中心圆筒栓接，另一端通过凸台与所述回转接头连接。
可选地，所述内套筒内还设有驱动件，所述刀盘主体的内套筒上设有法兰，所述驱动件与法兰相连，所述驱动件驱动所述刀盘主体运动，在驱动过程中带动所述回转接头的转子转动。
可选地，所述切削环的切砼刀具为可更换式切砼刀具。
可选地，所述伸缩驱动器包括多个伸缩油缸。
(三)有益效果
本发明的联络通道用复合式刀盘包括刀盘主体和切削环。在刀盘主体的掘进面上设有正面滚刀、切刀、边缘刮刀和边缘滚刀，切削环环设于刀盘主体外周，切削环的端部设置切砼刀具，边缘滚刀沿刀盘主体的径向可伸缩设置。切削环沿刀盘主体的轴向在伸出掘进面和缩回至掘进面后侧的两个位置之间可伸缩设置，切削环的端部设置切砼刀具，切削环的切砼刀具与边缘滚刀错位布置，边缘滚刀和切削环在不同阶段工作是不会发生干涉。联络通道的开挖，在复合地层或硬岩地层的掘进过程中，可分为三阶段，包括始发段内凹管片的开挖，中间段两隧道间地层开挖和接收段外凸管片的开挖。当复合式刀盘在始发段和中间段掘进时，刀盘主体上的正面滚刀、边缘滚刀、切刀和边缘刮刀进行全断面开挖，采用全断面的滚刀和切刀在复合地层或硬岩地层破岩，可靠性更强，效率更高。同时，由于切削环沿刀盘主体的轴向可伸缩设置，在全断面开挖时，切削环缩回至刀盘主体的掘进面的后端，切削环上的切砼刀具不参与破岩，从而不会受损，有效的保护切削环上的切砼刀具。当复合式刀盘在接收段掘进时，刀盘主体的边缘滚刀缩回至刀盘主体的掘进面的后端，切削环的切砼刀具伸出刀盘主体的掘进面进行旋转切削，利用切砼刀具完成对管片的切削，从而使管片与隧道主体分离，最终再通过对刀盘主体施加推力，将切断的管片往前推进，实现联络通道的顺利贯穿。上述复合式刀盘工作效率高、且刀盘主体和切削环的刀具都可以得到有效的保护。
附图说明
图1为本发明的联络通道用复合式刀盘的刀盘主体上边缘滚刀伸出时正视图；
图2为本发明的联络通道用复合式刀盘的边缘滚刀缩回时正视图；
图3为本发明的联络通道用复合式刀盘的切削环未伸出时的侧视图；
图4为本发明的联络通道用复合式刀盘的切削环伸出时的侧视图。
【附图标记说明】
1：刀盘主体；2：切削环；3：伸缩驱动器；4：传扭圆筒；5：回转接头；1-1：主辐臂；1-2：辅辐臂；1-3：内套筒；1-1-1：正面滚刀；1-1-2：切刀；1-1-3：边缘刮刀；1-1-4：封闭腔；1-1-5：中心圆筒；1-1-6：隔板；1-2-1：边缘滚刀；1-2-2：油缸；1-3-1：导向槽；2-1：切砼刀具；4-1：凸台。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
本发明提供了一种联络通道用复合式刀盘，其包括：刀盘主体1和环设于刀盘主体1外周的切削环2。刀盘主体1的掘进面上设有正面滚刀1-1-1、切刀1-1-2、边缘刮刀1-1-3和边缘滚刀1-2-1，边缘滚刀1-2-1沿刀盘主体1的径向可伸缩设置。切削环2沿刀盘主体1的轴向在伸出掘进面和缩回至掘进面后侧的两个位置之间可伸缩设置，切削环2的端部设置切砼刀具2-1，切削环2的切砼刀具与边缘滚刀错位布置，且切削环2和边缘滚刀1-2-1分别在刀盘主体1的轴向和径向伸缩运动，不会发生干涉。复合式刀盘在始发段和中间段掘进时，刀盘主体1的掘进面上的正面滚刀1-1-1、切刀1-1-2、边缘刮刀1-1-3和边缘滚刀1-2-1进行全断面开挖，此时切削环2缩回至刀盘主体1的掘进面的后端；复合式刀盘在接收段掘进时，边缘滚刀1-2-1缩回至刀盘主体1的掘进面的后端，为切削环2的伸出让出空间，切削环2伸出刀盘主体1的掘进面并通过切砼刀具2-1进行旋转切削。
本发明的联络通道用复合式刀盘包括刀盘主体和切削环。在刀盘主体的掘进面上设有正面滚刀、边缘滚刀、切刀和边缘刮刀，边缘滚刀沿刀盘主体的径向可伸缩设置，切削环环设于刀盘主体外周，切削环的端部设置切砼刀具。切削环沿刀盘主体的轴向在伸出掘进面和缩回至掘进面后侧的两个位置之间可伸缩设置，切削环的端部设置切砼刀具，切削环的切砼刀具与边缘滚刀错位布置，边缘滚刀和切削环在不同阶段工作是不会发生干涉。联络通道的开挖，在复合地层或硬岩地层的掘进过程中，可分为三阶段，包括始发段内凹管片的开挖，中间段两隧道间地层开挖和接收段外凸管片的开挖。当复合式刀盘在始发段和中间段掘进时，刀盘主体上的正面滚刀、边缘滚刀、切刀和边缘刮刀进行全断面开挖，采用全断面的滚刀和切刀在复合地层或硬岩地层破岩，可靠性更强，效率更高。同时，由于切削环沿刀盘主体的轴向可伸缩设置，在全断面开挖时，切削环缩回至刀盘主体的掘进面的后端，切削环上的切砼刀具不参与破岩，从而不会受损，有效的保护切削环上的切砼刀具。当复合式刀盘在接收段掘进时，刀盘主体的边缘滚刀缩回至刀盘主体的掘进面的后端，切削环的切砼刀具伸出刀盘主体的掘进面进行旋转切削，利用切砼刀具完成对管片的切削，从而使管片与隧道主体分离，最终再通过对刀盘主体施加推力，将切断的管片往前推进，实现联络通道的顺利贯穿。上述复合式刀盘工作效率高、且刀盘主体和切削环的刀具都可以得到有效的保护。
为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
如图1-4所示，本发明提供了一种联络通道用复合式刀盘，其包括：刀盘主体1、切削环2、伸缩驱动器3、中心圆筒1-1-5、传扭圆筒4和回转接头5。刀盘主体1呈圆筒状，切削环2环设在刀盘主体1的外圈，伸缩驱动器3的一端与切削环2连接，另一端与刀盘主体1连接，伸缩驱动器3用于驱动切削环2相对于刀盘主体1的掘进面伸出和缩回。在一实施方式中，伸缩驱动器3为伸缩油缸组，伸缩油缸组包括多个油缸，油缸的数量根据切削环2的数量确定。
刀盘主体1包括主辐臂1-1、辅辐臂1-2和内套筒1-3，主辐臂1-1和辅辐臂1-2设置在内套筒1-3的一个端面，沿刀盘主体1的径向方向布置，内套筒1-3形成一个圆筒空间可以放置复合式刀盘的多个零部件。具体地，主辐臂1-1和辅辐臂1-2都有三个，主辐臂1-1、辅辐臂1-2通过中心圆筒1-1-5连接为一体，主辐臂1-1和辅辐臂1-2的数量也可以根据需要设置成不同数量。刀盘主体1的掘进面上设有正面滚刀1-1-1、切刀1-1-2、边缘刮刀1-1-3和边缘滚刀1-2-1，边缘滚刀1-2-1可伸缩设置。具体地，正面滚刀1-1-1设置在主辐臂1-1上，切刀1-1-2和边缘刮刀1-1-3设置在主辐臂1-1的两侧，边缘滚刀1-2-1设置在辅辐臂1-2上，且边缘滚刀1-2-1通过油缸1-2-2可伸缩式设置。当进行全断面掘进的时候，边缘滚刀1-2-1和刀盘主体1上的其他刀具一起工作。当切削环2工作时，边缘滚刀1-2-1通过油缸伸缩作用，缩回至刀盘主体1掘进面的后端，并为切削环2的伸出让出空间，油缸2设置在掘进面的后端，并沿着刀盘主体的纵向设置，边缘滚刀1-2-1通过油缸实现伸缩，方便切削环2的顺利伸缩，为切削环2的前后运动提供有利条件。在一具体的实施方式中，切刀1-1-2和边缘刮刀1-1-3均为栓接式，正面滚刀1-1-1和边缘滚刀1-2-1为均为前装式，所有刀具按照一定刀间距布置。
刀盘主体1还包括隔板1-1-6，隔板1-1-6设置在主辐臂1-1背离掘进面的一侧。主辐臂1-1和辅辐臂1-2通过隔板1-1-6分为上下两层，上层布置刀具，下层预留封闭腔1-1-4。伸缩驱动器3和各管路预埋通道位于封闭腔1-1-4内。也就是说，采用上下双层分隔结构设计，既可满足安全可靠的开挖，同时，对驱动油缸、管路等关键性部件进行了封闭性保护，刀盘的整体长度得到控制，为设备在隧洞内横向布置创造条件。
在一实施方式中，中心圆筒1-1-5、传扭圆筒4和回转接头5均设置内套筒1-3内，并沿中心轴设置，中心圆筒1-1-5、传扭圆筒4和回转接头5依次连接，中心圆筒1-1-5将主辐臂1-1和辅辐臂1-2连接成一体，中心圆筒1-1-5作为过渡腔体，将回转接头5相连的各管路连接至主辐臂1-1和辅辐臂1-2内的各油缸。传扭圆筒4的一端与中心圆筒1-1-5栓接，另一端通过凸台4-1与回转接头5连接。在一实施方式中，复合式刀盘的驱动件设置在内套筒1-3内，刀盘主体1还包括设置在内套筒上的法兰，驱动件与法兰连接，法兰驱动件驱动刀盘主体1旋转运动，在驱动过程中带动回转接头5的转子转动。
在一实施方式中，切削环2包括外套筒，外套筒上设有传扭支撑座，内套筒上开设有滑槽，传扭支撑座设置在滑槽中，切削环2轴向伸缩时传扭支撑座在滑槽中前后移动。刀盘主体1的内套筒1-3上设有导向槽1-3-1，伸缩驱动器3包括油缸安装座，油缸安装座设置在导向槽1-3-1内并与切削环2的外套筒连接，油缸安装座沿导向槽1-3-1前后移动从而带动切削环2沿所述刀盘主体1轴向做伸缩运动。在具体工作中，伸缩驱动器3带动切削环2伸出的过程中，刀盘主体1不再往前推进，仅进行旋转运动，并带动切削环2旋转完成对接收段管片的切削，从而使管片与隧道主体分离。
具体地，在一实施方式中，切削环2的切砼刀具2-1与边缘滚刀1-2-1错位布置，即边缘滚刀1-2-1正后方不布置切砼刀具2-1，避开边缘滚刀1-2-1刀箱。边缘滚刀1-2-1正后方区域不切砼刀具2-1，可缩短切削环2的整体长度，使切削环的整体强度、刚度得到了保障。具体地，切削环2的切砼刀具2-1为可更换式切砼刀具，切砼刀具2-1按照一定刀间距布置。
本发明的联络通道用复合式刀盘包括刀盘主体和切削环。在刀盘主体的掘进面上设有正面滚刀、切刀、边缘刮刀和边缘滚刀，切削环环设于刀盘主体外周，切削环的端部设置切砼刀具，边缘滚刀沿刀盘主体的径向可伸缩设置。切削环沿刀盘主体的轴向在伸出掘进面和缩回至掘进面后侧的两个位置之间可伸缩设置，切削环的端部设置切砼刀具，切削环的切砼刀具与边缘滚刀错位布置，边缘滚刀和切削环在不同阶段工作是不会发生干涉。联络通道的开挖，在复合地层或硬岩地层的掘进过程中，可分为三阶段，包括始发段内凹管片的开挖，中间段两隧道间地层开挖和接收段外凸管片的开挖。当复合式刀盘在始发段和中间段掘进时，刀盘主体上的正面滚刀、边缘滚刀、切刀和边缘刮刀进行全断面开挖，采用全断面的滚刀和切刀在复合地层或硬岩地层破岩，可靠性更强，效率更高。同时，由于切削环沿刀盘主体的轴向可伸缩设置，在全断面开挖时，切削环缩回至刀盘主体的掘进面的后端，切削环上的切砼刀具不参与破岩，从而不会受损，有效的保护切削环上的切砼刀具。当复合式刀盘在接收段掘进时，刀盘主体的边缘滚刀缩回至刀盘主体的掘进面的后端，切削环的切砼刀具伸出刀盘主体的掘进面进行旋转切削，利用切砼刀具完成对管片的切削，从而使管片与隧道主体分离，最终再通过对刀盘主体施加推力，将切断的管片往前推进，实现联络通道的顺利贯穿。上述复合式刀盘工作效率高、且刀盘主体和切削环的刀具都可以得到有效的保护
需要说明，本实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本中的具体含义。
需要理解的是，以上对本的具体实施例进行的描述只是为了说明本的技术路线和特点，其目的在于让本领域内的技术人员能够了解本的内容并据以实施，但本并不限于上述特定实施方式。凡是在本权利要求的范围内做出的各种变化或修饰，都应涵盖在本的保护范围内。
Claims (10)
1.一种联络通道用复合式刀盘，其特征在于，包括：
刀盘主体，所述刀盘主体的掘进面上设有正面滚刀、边缘滚刀、切刀和边缘刮刀，所述边缘滚刀沿所述刀盘主体的径向可伸缩设置；
切削环，环设于所述刀盘主体外周，所述切削环沿所述刀盘主体的轴向在伸出所述掘进面和缩回至所述掘进面后侧的两个位置之间可伸缩设置，所述切削环的端部设置切砼刀具；所述切削环的切砼刀具与所述边缘滚刀错位布置。
2.根据权利要求1所述的联络通道用复合式刀盘，其特征在于，还包括伸缩驱动器，所述伸缩驱动器的一端与所述削环连接，另一端与所述刀盘主体连接，所述伸缩驱动器用于驱动所述切削环相对于所述刀盘主体的掘进面伸出和缩回，所述刀盘主体背离所述掘进面的一侧开设有封闭腔，所述伸缩驱动器收容于所述封闭腔。
3.根据权利要求2所述的联络通道用复合式刀盘，其特征在于，所述刀盘主体包括主辐臂、辅辐臂和内套筒，所述主辐臂和辅辐臂设置在内套筒的一端，沿所述刀盘主体的径向方向布置，所述正面滚刀设置在所述主辐臂上，所述切刀和边缘刮刀设置在所述主辐臂的两侧，所述边缘滚刀设置在所述辅辐臂上。
4.根据权利要求3所述的联络通道用复合式刀盘，其特征在于，所述主辐臂背离掘进面的一侧设有隔板。
5.根据权利要求3所述的联络通道用复合式刀盘，其特征在于，所述切削环包括外套筒，所述外套筒上设有传扭支撑座，所述内套筒开设有滑槽，所述传扭支撑座设置在所述滑槽中，所述切削环轴向伸缩时所述传扭支撑座在所述滑槽中前后移动。
6.根据权利要求5所述的联络通道用复合式刀盘，其特征在于，所述内套筒上设有导向槽，所述伸缩驱动器包括油缸安装座，所述油缸安装座设置在所述导向槽内并与所述切削环的外套筒连接，所述油缸安装座沿所述导向槽前后移动从而带动所述切削环沿所述刀盘主体轴向做伸缩运动。
7.根据权利要求3所述的联络通道用复合式刀盘，其特征在于，所述内套筒内沿中心轴设有依次连接的中心圆筒、传扭圆筒和回转接头，所述中心圆筒将所述主辐臂和辅辐臂连接成一体，所述传扭圆筒的一端与所述中心圆筒栓接，另一端通过凸台与所述回转接头连接。
8.根据权利要求7所述的联络通道用复合式刀盘，其特征在于，所述内套筒内还设有驱动件，所述刀盘主体的内套筒上设有法兰，所述驱动件与法兰相连，所述驱动件驱动所述刀盘主体运动，在驱动过程中带动所述回转接头的转子转动。
9.根据权利要求1所述的联络通道用复合式刀盘，其特征在于，所述切削环的切砼刀具为可更换式切砼刀具。
10.根据权利要求1所述的联络通道用复合式刀盘，其特征在于，所述伸缩驱动器包括多个伸缩油缸。
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| CN116517568A (zh) * | 2023-05-29 | 2023-08-01 | 上海勘测设计研究院有限公司 | 全断面硬岩隧洞掘进机用可变径装置及掘进机和使用方法 |
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2023
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| CN116517568B (zh) * | 2023-05-29 | 2024-03-22 | 上海勘测设计研究院有限公司 | 全断面硬岩隧洞掘进机用可变径装置及掘进机和使用方法 |
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