CN212837817U - 一种微风化凝灰岩地层盾构掘进的刀盘结构 - Google Patents

Abstract

一种微风化凝灰岩地层盾构掘进的刀盘结构，包括刀盘本体和刀具；刀盘本体包括横主辐条、竖主辐条、内圆环、中间圆环、外圆环、第一斜辐条和第二斜辐条；内圆环、中间圆环和外圆环连接在横主辐条和竖主辐条上；横主辐条两端与外圆环之间连接有第一端板；第一斜辐条布置在竖主辐条的左右两侧；第二斜辐条布置在横主辐条的上下两侧；刀具包括有撕裂刀、边缘刮刀、正面刮刀、焊接刮刀、圆周保径刀、超控刀、双刃滚刀和单刃滚刀；双刃滚刀分别设在横主辐条和竖主辐条上；单刃滚刀分布在竖主辐条、第一斜辐条、第二斜辐条、第一端板和第二端板上。本实用新型解决了传统刀盘不适用于微风化凝灰岩地层以及难以保证盾构长距离安全、高效的掘进的技术问题。

Description

一种微风化凝灰岩地层盾构掘进的刀盘结构

技术领域

本实用新型涉及一种盾构掘进的刀盘结构，特别是一种微风化凝灰岩地层盾构掘进的刀盘结构。

背景技术

随着我国经济社会的快速发展及城市化进程的不断加快，轨道交通、综合管廊、高铁、公路等基础设施得到了快速发展，越来越多的工程需要进行地下隧道的修建。盾构工法因其具有机械化程度高、掘进速度相对较快、对地层扰动小及对周围环境影响小等特点，已经逐渐发展成为我国地下隧道修建的主要工法。但我国地域差异较大，盾构在岩石强度高，磨蚀性强的微风化凝灰岩地层中掘进对滚刀磨损非常严重，需及时对盾构刀盘布置进行优化设计，否则难以保证盾构长距离安全、高效的掘进。刀盘布置不合理，不仅造成盾构刀盘刀具磨损过大，需开仓换刀，延误工期，更为严重的会造成盾构刀盘刀具的脱落，导致整个刀盘异常工作，盾构受困于地下，难以脱困，极大的浪费人力财力。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种微风化凝灰岩地层盾构掘进的刀盘结构，要解决传统的刀盘不适用于微风化凝灰岩地层以及难以保证盾构长距离安全、高效的掘进的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案。

一种微风化凝灰岩地层盾构掘进的刀盘结构，包括有刀盘本体和安装在刀盘本体上的刀具；所述刀盘本体包括有横主辐条、竖主辐条、内圆环、中间圆环、外圆环、第一斜辐条和第二斜辐条；所述横主辐条与竖主辐条呈十字形交叉设置；所述内圆环、中间圆环和外圆环由内而外依次连接在横主辐条和竖主辐条上；在横主辐条的两端与外圆环之间连接有第一端板；所述第一斜辐条布置在竖主辐条的左右两侧，第一斜辐条的内端与内圆环连接，第一斜辐条的外端通过第二端板与外圆环连接；所述第二斜辐条布置在横主辐条的上下两侧，第二斜辐条的内端与内圆环连接，第二斜辐条的外端与外圆环连接；所述刀具包括有撕裂刀、边缘刮刀、正面刮刀、焊接刮刀、圆周保径刀、超控刀、双刃滚刀和单刃滚刀；所述撕裂刀有七把，分别设置在第一端板的外边缘、第二端板的外边缘和竖主辐条的一端；所述边缘刮刀有十二把，分别设置在竖主辐条的两侧以及第二斜辐条的两侧、靠近外端位置处；所述正面刮刀设置在竖主辐条的两侧、横主辐条的两侧以及第二斜辐条的两侧；所述焊接刮刀有六把，分别设置在竖主辐条的两侧以及一个第二斜辐条的两侧、对应内圆环的位置处；所述圆周保径刀有八把，间隔设置在外圆环的外边缘上；所述圆周保径刀分别位于竖主辐条的两端、第二端板的外边缘和第一端板的外边缘；所述超控刀有一把，设置在第一端板上，并且超控刀的端部超出外圆环的外边缘；所述双刃滚刀有八把，分别设置在横主辐条和竖主辐条上、靠近十字交点位置处；所述单刃滚刀有三十三把，分布在竖主辐条、第一斜辐条、第二斜辐条、第一端板和第二端板上。

优选的，所述内圆环的半径为1500mm~1600mm；所述中间圆环的半径为2500mm~2600mm；所述外圆环的半径为3300mm~3400mm。

优选的，所述双刃滚刀在横主辐条和竖主辐条分别布置有四把；横主辐条上相邻双刃滚刀之间的间距间为75mm~85mm；竖主辐条上相邻双刃滚刀之间的间距间为75mm~85mm；最内侧的双刃滚刀与十字交点之间的间距为75mm~85mm；所述双刃滚刀的刀高为140mm~160mm。

优选的，径向相邻的边缘刮刀之间的间距为450mm~550mm。

优选的，所述双刃滚刀的刀片外边缘上、沿环向间隔设置有第一齿块；相邻第一齿块之间的间距为30mm~40mm。

优选的，所述单刃滚刀的刀片外边缘上、沿环向间隔设置有第二齿块；相邻第二齿块之间的间距为30mm~40mm。

与现有技术相比本实用新型具有以下特点和有益效果。

1、本实用新型针对现有的盾构掘进工程，采用PFC3D颗粒流软件模拟施工状况，并进行相应刀盘结构与刀具布置相关研究，从而确定出最优刀间距以布置刀盘形式；同时，选取镶嵌合金齿块的单刃滚刀和双刃滚刀进行刀具布置，解决了传统的刀盘不适用于微风化凝灰岩地层以及难以保证盾构长距离安全、高效的掘进的技术问题。

2、本实用新型根据现有地层特性，确定出贯入度，找出相适应的刀间距，根据刀间距对刀盘刀具进行合理地布置；同时，本实用新型中的单刃滚刀和双刃滚刀的边缘处均间隔镶嵌有齿块，减轻了刀具磨损、加速刀具破岩效率。

附图说明

下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。

图1是本实用新型的刀盘结构的正面结构示意图。

图2是本实用新型中竖主辐条的结构示意图。

图3是本实用新型中双刃滚刀外设置第一齿块的结构示意图。

图4是本实用新型中单刃滚刀外设置第二齿块的结构示意图。

附图标记：1－刀盘本体、1.1－横主辐条、1.2－竖主辐条、1.3－内圆环、1.4－中间圆环、1.5－外圆环、1.6－第一斜辐条、1.7－第二斜辐条、1.8－第一端板、1.9－第二端板、2－撕裂刀、3－边缘刮刀、4－正面刮刀、5－焊接刮刀、6－圆周保径刀、7－超控刀、8－双刃滚刀、9－单刃滚刀、10－第一齿块、11－第二齿块。

具体实施方式

如图1-4所示，这种微风化凝灰岩地层盾构掘进的刀盘结构，包括有刀盘本体1和安装在刀盘本体1上的刀具；所述刀盘本体1包括有横主辐条1.1、竖主辐条1.2、内圆环1.3、中间圆环1.4、外圆环1.5、第一斜辐条1.6和第二斜辐条1.7；所述横主辐条1.1与竖主辐条1.2呈十字形交叉设置；所述内圆环1.3、中间圆环1.4和外圆环1.5由内而外依次连接在横主辐条1.1和竖主辐条1.2上；在横主辐条1.1的两端与外圆环1.5之间连接有第一端板1.8；所述第一斜辐条1.6布置在竖主辐条1.2的左右两侧，第一斜辐条1.6的内端与内圆环1.3连接，第一斜辐条1.6的外端通过第二端板1.9与外圆环1.5连接；所述第二斜辐条1.7布置在横主辐条1.1的上下两侧，第二斜辐条1.7的内端与内圆环1.3连接，第二斜辐条1.7的外端与外圆环1.5连接；所述刀具包括有撕裂刀2、边缘刮刀3、正面刮刀4、焊接刮刀5、圆周保径刀6、超控刀7、双刃滚刀8和单刃滚刀9；所述撕裂刀2有七把，分别设置在第一端板1.8的外边缘、第二端板1.9的外边缘和竖主辐条1.2的一端；所述边缘刮刀3有十二把，分别设置在竖主辐条1.2的两侧以及第二斜辐条1.7的两侧、靠近外端位置处；所述正面刮刀4设置在竖主辐条1.2的两侧、横主辐条1.1的两侧以及第二斜辐条1.7的两侧；所述焊接刮刀5有六把，分别设置在竖主辐条1.2的两侧以及一个第二斜辐条1.7的两侧、对应内圆环1.3的位置处；所述圆周保径刀6有八把，间隔设置在外圆环1.5的外边缘上；所述圆周保径刀6分别位于竖主辐条1.2的两端、第二端板1.9的外边缘和第一端板1.8的外边缘；所述超控刀7有一把，设置在第一端板1.8上，并且超控刀7的端部超出外圆环1.5的外边缘；所述双刃滚刀8有八把，分别设置在横主辐条1.1和竖主辐条1.2上、靠近十字交点位置处；所述单刃滚刀9有三十三把，分布在竖主辐条1.2、第一斜辐条1.6、第二斜辐条1.7、第一端板1.8和第二端板1.9上。

本实施例中，所述内圆环1.3的半径为1520mm；所述中间圆环1.4的半径为2550mm；所述外圆环1.5的半径为3384mm。

当然在其他实施例中，所述内圆环1.3的半径可以在1500mm~1600mm的范围内选取；所述中间圆环1.4的半径可以在2500mm~2600mm的范围内选取；所述外圆环1.5的半径可以在3300mm~3400mm的范围内选取。

本实施例中，所述第一斜辐条1.6与对应一侧的竖主辐条1.2之间的夹角为30°；第二斜辐条1.7与对应一侧的横主辐条1.1之间的夹角为30°；相邻的第一斜辐条1.6与第二斜辐条1.7之间的夹角为30°。

本实施例中，所述双刃滚刀8在横主辐条1.1和竖主辐条1.2分别布置有四把；横主辐条1.1上相邻双刃滚刀8之间的间距间为80mm；竖主辐条1.2上相邻双刃滚刀8之间的间距间为80mm；最内侧的双刃滚刀8与十字交点之间的间距为80mm；所述双刃滚刀8的刀高为150mm。

当然在其他实施例中，所述横主辐条1.1上相邻双刃滚刀8之间的间距间还可以在75mm~85mm的范围内选取；竖主辐条1.2上相邻双刃滚刀8之间的间距间还可以在75mm~85mm的范围内选取；最内侧的双刃滚刀8与十字交点之间的间距还可以在75mm~85mm的范围内选取；所述双刃滚刀8的刀高还可以在140mm~160mm的范围内选取。

本实施例中，径向相邻的边缘刮刀3之间的间距为500mm。

当然在其他实施例中，径向相邻的边缘刮刀3之间的间距还可以在450mm~550mm的范围内选取。

本实施例中，所述双刃滚刀8的刀片外边缘上、沿环向间隔设置有第一齿块10；相邻第一齿块10之间的间距为34mm。

当然在其他实施例中，相邻第一齿块10之间的间距还可以在30mm~40mm的范围内选取。

本实施例中，所述单刃滚刀9的刀片外边缘上、沿环向间隔设置有第二齿块11；相邻第二齿块11之间的间距为34mm。

当然在其他实施例中，相邻第二齿块11之间的间距为还可以在30mm~40mm的范围内选取。

本实施例中，所述单刃滚刀9共有三十三把；所述单刃滚刀9在竖主辐条1.2上布置有四把，并且四把单刃滚刀9对称分布在横主辐条1.1的两侧，靠近横主辐条1.1一侧的单刃滚刀9与横主辐条1.1之间的间距为2500mm；远离横主辐条1.1一侧的单刃滚刀9与横主辐条1.1之间的间距为3045mm；所述单刃滚刀9在每根第一斜辐条1.6上间隔布置有两把，且两把单刃滚刀9之间的间距为70mm；所述单刃滚刀9在每根第二斜辐条1.7上间隔布置有三把，且两把单刃滚刀9之间的间距为70mm；所述单刃滚刀9在每个第二端板1.9上布置有两把；所述单刃滚刀9在一侧的第一端板1.8上布置有两把，在另一侧的第一端板1.8上布置有一把；最内侧的单刃滚刀9与十字交点之间的间距为1700mm。

本实施例中，所述正面刮刀4共有70把；位于竖主辐条1.2两侧的正面刮刀4沿着对应的侧边、间隔布置在边缘刮刀3与横主辐条1.1之间的部位上，且相邻正面刮刀4之间的间距为160mm；位于横主辐条1.1两侧的正面刮刀4沿着对应的侧边、间隔布置在内圆环1.3与竖主辐条1.2之间的部位上，且相邻正面刮刀4之间的间距为160mm；位于第二斜辐条1.7两侧的正面刮刀4沿着对应的侧边、间隔布置在内圆环1.3与中间圆环1.4之间的部位上，且相邻正面刮刀4之间的间距为160mm。

本实施例中，所述第一齿块10呈楔形，由钨钴合金制成；所述第二齿块11呈楔形，由钨钴合金制成。

本实施例中，刀盘结构在制作前，先采用PFC3D颗粒流软件模拟施工状况，并进行相应刀盘结构与刀具布置相关研究，从而确定出最优刀间距以布置刀盘形式。

上述实施例并非具体实施方式的穷举，还可有其它的实施例，上述实施例目的在于说明本实用新型，而非限制本实用新型的保护范围，所有由本实用新型简单变化而来的应用均落在本实用新型的保护范围内。

Claims (6)

1.一种微风化凝灰岩地层盾构掘进的刀盘结构，其特征在于：包括有刀盘本体（1）和安装在刀盘本体（1）上的刀具；所述刀盘本体（1）包括有横主辐条（1.1）、竖主辐条（1.2）、内圆环（1.3）、中间圆环（1.4）、外圆环（1.5）、第一斜辐条（1.6）和第二斜辐条（1.7）；所述横主辐条（1.1）与竖主辐条（1.2）呈十字形交叉设置；所述内圆环（1.3）、中间圆环（1.4）和外圆环（1.5）由内而外依次连接在横主辐条（1.1）和竖主辐条（1.2）上；在横主辐条（1.1）的两端与外圆环（1.5）之间连接有第一端板（1.8）；所述第一斜辐条（1.6）布置在竖主辐条（1.2）的左右两侧，第一斜辐条（1.6）的内端与内圆环（1.3）连接，第一斜辐条（1.6）的外端通过第二端板（1.9）与外圆环（1.5）连接；所述第二斜辐条（1.7）布置在横主辐条（1.1）的上下两侧，第二斜辐条（1.7）的内端与内圆环（1.3）连接，第二斜辐条（1.7）的外端与外圆环（1.5）连接；所述刀具包括有撕裂刀（2）、边缘刮刀（3）、正面刮刀（4）、焊接刮刀（5）、圆周保径刀（6）、超控刀（7）、双刃滚刀（8）和单刃滚刀（9）；所述撕裂刀（2）有七把，分别设置在第一端板（1.8）的外边缘、第二端板（1.9）的外边缘和竖主辐条（1.2）的一端；所述边缘刮刀（3）有十二把，分别设置在竖主辐条（1.2）的两侧以及第二斜辐条（1.7）的两侧、靠近外端位置处；所述正面刮刀（4）设置在竖主辐条（1.2）的两侧、横主辐条（1.1）的两侧以及第二斜辐条（1.7）的两侧；所述焊接刮刀（5）有六把，分别设置在竖主辐条（1.2）的两侧以及一个第二斜辐条（1.7）的两侧、对应内圆环（1.3）的位置处；所述圆周保径刀（6）有八把，间隔设置在外圆环（1.5）的外边缘上；所述圆周保径刀（6）分别位于竖主辐条（1.2）的两端、第二端板（1.9）的外边缘和第一端板（1.8）的外边缘；所述超控刀（7）有一把，设置在第一端板（1.8）上，并且超控刀（7）的端部超出外圆环（1.5）的外边缘；所述双刃滚刀（8）有八把，分别设置在横主辐条（1.1）和竖主辐条（1.2）上、靠近十字交点位置处；所述单刃滚刀（9）有三十三把，分布在竖主辐条（1.2）、第一斜辐条（1.6）、第二斜辐条（1.7）、第一端板（1.8）和第二端板（1.9）上。

2.根据权利要求1所述的微风化凝灰岩地层盾构掘进的刀盘结构，其特征在于：所述内圆环（1.3）的半径为1500mm~1600mm；所述中间圆环（1.4）的半径为2500mm~2600mm；所述外圆环（1.5）的半径为3300mm~3400mm。

3.根据权利要求1所述的微风化凝灰岩地层盾构掘进的刀盘结构，其特征在于：所述双刃滚刀（8）在横主辐条（1.1）和竖主辐条（1.2）分别布置有四把；横主辐条（1.1）上相邻双刃滚刀（8）之间的间距间为75mm~85mm；竖主辐条（1.2）上相邻双刃滚刀（8）之间的间距间为75mm~85mm；最内侧的双刃滚刀（8）与十字交点之间的间距为75mm~85mm；所述双刃滚刀（8）的刀高为140mm~160mm。

4.根据权利要求1所述的微风化凝灰岩地层盾构掘进的刀盘结构，其特征在于：径向相邻的边缘刮刀（3）之间的间距为450mm~550mm。

5.根据权利要求1所述的微风化凝灰岩地层盾构掘进的刀盘结构，其特征在于：所述双刃滚刀（8）的刀片外边缘上、沿环向间隔设置有第一齿块（10）；相邻第一齿块（10）之间的间距为30mm~40mm。

6.根据权利要求1所述的微风化凝灰岩地层盾构掘进的刀盘结构，其特征在于：所述单刃滚刀（9）的刀片外边缘上、沿环向间隔设置有第二齿块（11）；相邻第二齿块（11）之间的间距为30mm~40mm。

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