CN207063984U - 一种软土地层泥水盾构超长距离掘进复合式刀盘 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于盾构施工领域，具体涉及一种软土地层泥水盾构超长距离掘进复合式刀盘，为了最大限度的减少换刀次数、延长刀盘寿命、提高掘进效率、降低施工风险，包括刀盘主体，刀盘主体上设置有相互垂直的刀盘辐条，相邻刀盘辐条间对称设置有呈Y字形的刀盘面板，刀盘辐条中部沿其长向设置有多把齿刀，刀盘辐条两端沿其长向对称设置有多把切刀，刀盘的中心位置设置有中心鱼尾刀；Y字形刀盘面板的顶部对称设置有滚刀，滚刀中部位于刀盘外缘和刀盘面板间设置有边缘刮刀。本实用新型按照齿刀、贝壳刀、切刀的顺序梯级配置，依次接触开挖面，利用齿刀、贝壳刀先扰动地层，再利用切刀切削剥离碴土，减少刀盘刀具磨损、增加使用寿命。

Description

一种软土地层泥水盾构超长距离掘进复合式刀盘

技术领域

本实用新型属于盾构施工领域，具体涉及一种软土地层泥水盾构超长距离掘进复合式刀盘。

背景技术

盾构法施工隧道在安全性、适应性和施工速度上有着不可比拟的优势，近年来随着盾构技术的发展和人工成本的升高，其经济性也逐渐占据优势，尤其是富水地层隧道施工，无一例外的选择盾构法施工。但是长距离富水地层掘进，对盾构机的刀盘选型和刀具配置非常关键，工程界对刀盘刀具的争论也一直存在，各种刀盘选型和刀具配置属于探索阶段；一旦刀具出现问题需带压开仓换刀，在富水砂层中带压换刀风险大、难度高、不可控因素多，稍有不慎极易造成开仓失败；刀盘出现问题则更加致命，往往需要增加竖井、明挖更换。如何最大限度的减少换刀次数、延长刀盘寿命、提高掘进效率、降低施工风险成为盾构施工的重中之重。

发明内容

本实用新型为了最大限度的减少换刀次数、延长刀盘寿命、提高掘进效率、降低施工风险，提供了一种软土地层泥水盾构超长距离掘进复合式刀盘。

本实用新型是通过如下技术方案实现的：一种软土地层泥水盾构超长距离掘进复合式刀盘，包括刀盘主体，刀盘主体上设置有相互垂直的刀盘辐条，刀盘辐条呈十字交叉设置且其中心与刀盘主体的圆心重合，刀盘辐条将刀盘主体划分为四个象限，相邻刀盘辐条间对称设置有呈Y字形的刀盘面板，相邻刀盘面板和刀盘辐条间连接有加强筋，刀盘辐条中部沿其长向设置有多把齿刀，刀盘辐条两端沿其长向对称设置有多把切刀，刀盘辐条在与刀盘主体外缘连接位置均设置有边缘刮刀，边缘刮刀间设置有与齿刀同向的贝壳刀，刀盘的中心位置设置有中心鱼尾刀；Y字形刀盘面板的顶部对称设置有滚刀，滚刀中部位于刀盘外缘和刀盘面板间设置有边缘刮刀和两对切刀，刀盘面板在一、三象限和二、四象限分别对称设置，一、三象限的刀盘面板上分别设置有6把贝壳刀，二、四象限的刀盘面板上分别设置有4把贝壳刀，第二象限的刀盘面板上设置有磨损检测装置，刀盘辐条在切刀间隙位置设置有多个泥浆冲刷孔。

刀盘主体的开口率为35%～40%。开口率维持在35%～40%范围内，不仅可提供对掌子面的有效机械支撑，使得刀盘主体的整体强度和刚度满足全断面硬岩的掘进要求，同时可防止大粒径孤石进入开挖舱形成阻塞。

刀盘主体外缘沿其圆周设置有合金耐磨板，可以提高刀盘边缘的耐磨性能，同时保证刀盘体的直径。

切刀与刀盘辐条的连接部位堆焊有网格状的耐磨层，切刀刀刃采用三排耐磨硬质合金，即切刀为三把切刀复合压制成型，切刀刀头设置有朝向隧道掘进方向5°～10°的倾角。

齿刀、贝壳刀和切刀凸出刀盘主体表面的尺寸依次降低。使得本实用新型刀盘在工作过程中，可按照齿刀、贝壳刀、切刀的顺序梯级配置，依次接触开挖面，利用齿刀、贝壳刀先扰动地层，再利用切刀切削剥离碴土，减少刀盘刀具磨损、增加使用寿命。

本实用新型通过加强刀盘结构增加刀盘可靠性，合理配置刀具，按照齿刀、贝壳刀、切刀的顺序梯级配置，依次接触开挖面，利用齿刀、贝壳刀先扰动地层，再利用切刀切削剥离碴土，减少刀盘刀具磨损、增加使用寿命，同时在靠近刀盘边缘区域，增加了刀具布置的数量，提高了边缘刮刀的使用寿命；此外刀盘边缘过渡区、刀盘进碴口、刀盘背部加焊致密耐磨网格，提高刀盘整体的耐磨性能；每种刀具都进行了针对性的耐磨设计以延长其使用寿命；刀盘上按照磨损检测装置，可对刀具的磨损状况进行有效检测，随时掌握刀盘刀具磨损情况；本实用新型配置合理、技术先进、可靠性高、实用性强，适合软土地层泥水盾构超长距离掘进。

附图说明

图1为本实用新型复合式刀盘的结构示意图；

图2为本实用新型刀盘的纵向剖面示意图。

图中：1-刀盘主体，2-刀盘辐条，3-刀盘面板，4-中心鱼尾刀，5-齿刀，6-切刀，7-边缘刮刀，8-贝壳刀，9-滚刀，10-磨损检测装置，11-泥浆冲刷孔，12-合金耐磨板，13-加强筋。

具体实施方式

结合图1和图2对本实用新型做进一步说明，一种软土地层泥水盾构超长距离掘进复合式刀盘，包括刀盘主体1，刀盘主体1上设置有相互垂直的刀盘辐条2，刀盘辐条2呈十字交叉设置且其中心与刀盘主体1的圆心重合，刀盘辐条2将刀盘主体1划分为四个象限，相邻刀盘辐条2间对称设置有呈Y字形的刀盘面板3，相邻刀盘面板3和刀盘辐条2间连接有加强筋13，刀盘辐条2中部沿其长向设置有多把齿刀5，刀盘辐条2两端沿其长向对称设置有多把切刀6，刀盘辐条2在与刀盘主体1外缘连接位置均设置有边缘刮刀7，边缘刮刀7间设置有与齿刀5同向的贝壳刀8，刀盘的中心位置设置有中心鱼尾刀4；Y字形刀盘面板3的顶部对称设置有滚刀9，滚刀9中部位于刀盘外缘和刀盘面板3间设置有边缘刮刀7，刀盘面板3在一、三象限和二、四象限分别对称设置，一、三象限的刀盘面板3上分别设置有6把贝壳刀8，二、四象限的刀盘面板3上分别设置有4把贝壳刀8，第二象限的刀盘面板3上设置有磨损检测装置10，刀盘辐条2在切刀6间隙位置设置有泥浆冲刷孔11。

刀盘主体1的开口率为35%～40%。刀盘主体1外缘沿其圆周设置有合金耐磨板12。切刀6与刀盘辐条2的连接部位堆焊有网格状的耐磨层，切刀6刀刃采用三排耐磨硬质合金，切刀刀头设置有朝向隧道掘进方向5°～10°的倾角。

齿刀5、贝壳刀8和切刀6凸出刀盘主体1表面的尺寸依次降低。

实施例：

某软弱地层隧道施工采用本实用新型软土地层泥水盾构超长距离掘进复合式刀盘，采用刀盘辐条2和刀盘面板3的复合式结构，且二者间连接有加强筋13，刀盘主体1上安装有中心鱼尾刀4、齿刀5、切刀6、边缘刮刀7、贝壳刀8、滚刀9对隧道进行全断面开挖，可实现正反双向旋转；根据不同的地质工况，中心鱼尾刀4及齿刀5可以全部或部分更换成滚刀9。刀盘主体1的开口率约37%，复合式设计可以提供对掌子面的机械支撑，整体强度和刚度满足全断面硬岩的掘进要求，增加刀盘主体1的可靠性，同时可防止大粒径孤石进入开挖舱形成阻塞。

刀盘主体1前部设有连续式磨损检测装置10，可对刀具的磨损状况进行有效检测，刀盘外圈焊有镶嵌合金耐磨板12，除耐磨功能外，还能保证刀盘体1的直径。刀盘主体1的刀盘辐条2上安装有64把切刀6，包括刀盘辐条2两端沿其长向对称设置有48把切刀6以及刀盘面板3 Y形上口内设置的16把切刀6，切刀6侧面堆焊有网格状的耐磨层，有利于保护刀具边角以及减少磨损；刀刃采用大尺寸的三排耐磨硬质合金设计可延长刀具使用寿命；刀头设计为带5度尖角结构形式，有效提高了切刀6切削剥离碴土的能力；在靠近刀盘主体1的边缘区域，增加了刀具布置的数量，提高了边缘刮刀7的使用寿命。

刀盘1的面板上布置有29把贝壳刀8，包括一、三象限的刀盘面板3上分别设置有6把贝壳刀8，二、四象限的刀盘面板3上分别设置有4把贝壳刀8，另外在刀盘辐条2与刀盘主体1外缘的9把贝壳刀。其中，位于刀盘辐条2与刀盘主体1外缘接触位置的9把贝壳刀8，包括刀盘辐条2在三处边缘位置各2把贝壳刀8，一处刀盘辐条2在边缘位置3把贝壳刀8，共计9把，所有贝壳刀8尺寸相同，其高度均为160mm，贝壳刀8可对碴土进行剥离破碎，改善碴土的流动性；刀刃采用两端大合金与中间三排合金的组合设计，具有很高的耐冲击性能和耐磨性能，刀体四周堆焊耐磨层可以防止刀体受到碴土的冲刷磨损。

刀盘主体1边缘安装16把边缘刮刀7，包括刀盘面板3与刀盘外缘接触位置的8把以及刀盘辐条2与刀盘外缘接触位置的8把，边缘刮刀7用以清理外围开挖的碴土，防止刀盘主体1外缘的直接磨损，保证开挖直径的精度，刀刃采用三排大尺寸的耐磨硬质合金，可延长刀具使用寿命。

刀盘主体1在刀盘面板3上配置8把滚刀9以减小始发和中间竖井的高压旋喷加固体和可能用到的混凝土素墙对刀盘主体1刀具的磨损。齿刀5、贝壳刀8、切刀6高度依次降低，依次接触掌子面，减少刀盘刀具磨损。

利用本实用新型可有效减少换刀次数、延长刀盘寿命、提高掘进效率、降低施工风险，具有较大的推广价值。

Claims (5)

1.一种软土地层泥水盾构超长距离掘进复合式刀盘，包括刀盘主体（1），其特征在于：刀盘主体（1）上设置有相互垂直的刀盘辐条（2），刀盘辐条（2）呈十字交叉设置且其中心与刀盘主体（1）的圆心重合，刀盘辐条（2）将刀盘主体（1）划分为四个象限，相邻刀盘辐条（2）间对称设置有呈Y字形的刀盘面板（3），相邻刀盘面板（3）和刀盘辐条（2）间连接有加强筋（13），刀盘辐条（2）中部沿其长向设置有多把齿刀（5），刀盘辐条（2）两端沿其长向对称设置有多把切刀（6），刀盘辐条（2）在与刀盘主体（1）外缘连接位置均设置有边缘刮刀（7），边缘刮刀（7）间设置有与齿刀（5）同向的贝壳刀（8），其中刀盘中心位置设置有中心鱼尾刀（4）；Y字形刀盘面板（3）的顶部对称设置有滚刀（9），滚刀（9）中部位于刀盘外缘和刀盘面板（3）间设置有边缘刮刀（7）和两对切刀（6），刀盘面板（3）在一、三象限和二、四象限分别对称设置，一、三象限的刀盘面板（3）上分别设置有6把贝壳刀（8），二、四象限的刀盘面板（3）上分别设置有4把贝壳刀（8），第二象限的刀盘面板（3）上设置有磨损检测装置（10），刀盘辐条（2）在切刀（6）间隙位置设置有泥浆冲刷孔（11）。

2.根据权利要求1所述的一种软土地层泥水盾构超长距离掘进复合式刀盘，其特征在于：刀盘主体（1）的开口率为35%～40%。

3.根据权利要求1所述的一种软土地层泥水盾构超长距离掘进复合式刀盘，其特征在于：刀盘主体（1）外缘沿其圆周设置有合金耐磨板（12）。

4.根据权利要求1所述的一种软土地层泥水盾构超长距离掘进复合式刀盘，其特征在于：切刀（6）与刀盘辐条（2）的连接部位堆焊有网格状的耐磨层，切刀（6）刀刃采用三排耐磨硬质合金，切刀（6）刀头设置有向前的5°～10°的倾角。

5.根据权利要求1所述的一种软土地层泥水盾构超长距离掘进复合式刀盘，其特征在于：齿刀（5）、贝壳刀（8）和切刀（6）凸出刀盘主体（1）表面的尺寸依次降低。