CN220378278U - 具有格栅的双模tbm/epb盾构刀盘 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有格栅的双模TBM/EPB盾构刀盘，包括刀盘体和安装在所述刀盘体上的刀具，所述刀盘体采用面板结构并包括多根主梁、多根副梁以及多根支撑梁，所述主梁和所述副梁以所述刀盘体的中心轴为轴心沿周向排布并依次间隔排布，所述支撑梁用于连接相邻的主梁与副梁，所述主梁、所述副梁和所述支撑梁围合形成刀盘开口，所述主梁的至少一侧设置有格栅组，所述格栅组位于刀盘开口内。本实用新型公开的具体格栅的TBM刀盘，通过将刀盘开口处设置格栅组对TBM刀盘工作时进入刀盘开口的大型石块进行阻挡，从而防止大型石块进入土仓并砸坏主机输送机，具有保护TBM刀盘主机输送机的优点。

Description

具有格栅的双模TBM/EPB盾构刀盘

技术领域

本实用新型涉及掘进设备技术领域，特别地，涉及一种具有格栅的双模TBM/EPB盾构刀盘。

背景技术

刀盘是盾构机的一个重要组成部分，主要起开挖渣士、稳定掌子面、搅拌和改良渣士的作用，刀盘的结构设计和刀具配置直接关系到盾构施工的成败。现有的TBM刀盘通常包括刀盘体和设置在刀盘体上用于安装刀具的刀梁，各刀梁以刀盘体的中心轴为轴心沿周向排布并依次间隔设置，相邻两刀梁围合形成刀盘开口。

当TBM刀盘穿越RQD值较低的硬岩地层时，在TBM刀盘开挖渣土、搅拌和改良渣士的工作中，刀盘转动在刀具的作用下对渣土进行挖掘，经常出现有大型石块穿过刀盘开口进入土仓，大型石块砸到主机输送皮带输送机上，导致皮带输送机皮带损坏、滚筒变形等问题，不得不停机进行维修，影响掘进连续性。

实用新型内容

本实用新型提供了一种具有格栅的双模TBM/EPB盾构刀盘，以解决如何防止大型石块进入土仓，对主机输送机造成损坏的技术问题。

根据本实用新型提供的一种具有格栅的双模TBM/EPB盾构刀盘，包括刀盘体和安装在所述刀盘体上的刀具，所述刀盘体采用面板结构并包括多根主梁、多根副梁以及多根支撑梁，所述主梁和所述副梁以所述刀盘体的中心轴为轴心沿周向排布并依次间隔排布，所述支撑梁用于连接相邻的主梁与副梁，所述主梁、所述副梁和所述支撑梁围合形成刀盘开口，所述主梁的至少一侧设置有格栅组，所述格栅组位于刀盘开口内。

进一步地，所述格栅组包括沿所述主梁长度方向依次间隔设置的多个格栅。

进一步地，所述格栅包括与所述主梁固定连接的底板、固定连接在所述底板两侧的第一支撑板和第二支撑板、与所述底板相对设置且用于连接所述第一支撑板和所述第二支撑板的连接板，所述第一支撑板和所述第二支撑板均朝向刀盘开口方向倾斜。

进一步地，所述第一支撑板与所述底板之间的夹角为128.5°～129.5°；所述第二支撑板与所述底板之间的夹角为58.5°～59.5°。

进一步地，多个所述格栅的两两间距为200mm～300mm。

进一步地，所述格栅为钢制格栅。

进一步地，所述刀具包括6把双刃滚刀、38把单刃滚刀、61把刮刀和12组边刮刀，所述主梁、所述副梁以及所述支撑梁的数量均为六根，其中2把所述双刃滚刀位于所述刀盘体的中心，另外4把所述双刃滚刀一一对应的设置在四根主梁上且靠近所述刀盘体的中心；38把所述单刃滚刀分别设置在六根所述主梁上和五根所述副梁上；55把所述刮刀分别布置在六根所述主梁的两侧和六根所述副梁的两侧；12组边刮刀分别布置在六根所述副梁的靠近所述刀盘开口一端的两侧。

进一步地，所述刀具还包括一把设置在所述副梁上的仿行刀。

进一步地，所述刀盘开口的开口率为30％。

进一步地，所述刀盘体上布设八个泡沫注入口。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型提供了一种具有格栅的双模TBM/EPB盾构刀盘，刀盘体采用面板结构并包括多根主梁、多根副梁以及多根支撑梁，主梁和副梁以刀盘体的中心轴为轴心沿周向排布并依次间隔排布，支撑梁用于连接相邻的主梁与副梁，主梁、副梁和支撑梁围合形成刀盘开口，主梁的至少一侧设置有格栅组，格栅组位于刀盘开口内。该TBM刀盘在穿越硬岩地层时，多根主梁、多根副梁随刀盘体转动，设置在主梁和副梁上的刀具对开掘的岩层进行破碎开掘，开掘过程中的渣土石块在刀盘体转动时，大部分碴土往会向刀盘体周边流动，但会出现的少量渣土或石块在刀盘体上的刀具的作用下由进入刀盘开口内，此时设置在主梁上的格栅组会对体积较大的石块产生阻挡作用，防止大型石块由刀盘开口进入，砸到主机输送机上，从而避免了主机输送机被大型石块砸中受损。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型优选实施例的格栅在刀盘体上安装位置的结构示意图；

图2是本实用新型优选实施例中刀盘体上主梁与副梁分布的结构示意图；

图3是本实用新型优选实施例中格栅的结构示意图。

图例说明：

100、刀盘体；200、刀具；201、双刃滚刀；202、单刃滚刀；203、刮刀；204、边刮刀；205、仿行刀；300、主梁；301、第一主梁；302、第二主梁；303、第三主梁；304、第四主梁；305、第五主梁；306、第六主梁；400、副梁；401、第一副梁；402、第二副梁；403、第三副梁；404、第四副梁；405、第五副梁；406、第六副梁；500、支撑梁；600、格栅；601、底板；602、第一支撑板；603、第二支撑板；604、连接板；700、刀盘开口；800、泡沫注入口。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。

图1是本实用新型优选实施例的格栅在刀盘体上安装位置的结构示意图；

图2是本实用新型优选实施例中刀盘体上主梁与副梁分布的结构示意图；

图3是本实用新型优选实施例中格栅的结构示意图。

如图1～图2所示，本实施例的具有格栅的双模TBM/EPB盾构刀盘，包括刀盘体100和安装在刀盘体100上的刀具200，刀盘体100采用面板结构并包括多根主梁300、多根副梁400以及多根支撑梁，主梁300和副梁400以刀盘体100的中心轴为轴心沿周向排布并依次间隔排布，支撑梁500用于连接相邻的主梁300与副梁400，主梁300、副梁400和支撑梁500围合形成刀盘开口700，主梁300的至少一侧设置有格栅组，格栅组位于刀盘开口700内。在又一实施例中，该刀盘为具有格栅的双模(TBM-EPB)盾构刀盘，现场双模(TBM-EPB)盾构施工时，在TBM模式下加焊刀盘格栅组，以阻挡大石块进入土仓，防止大石块砸坏主机输送皮带机，而在EPB模式下会拆除刀盘格栅组，以确保出渣顺畅，降低刀盘结泥饼风险等。

具体的，TBM刀盘包括呈圆盘状的刀盘体100以及设置在刀盘体100上用于开挖渣土的刀具200，刀盘体100上沿顺时针方向依次设置有第一主梁301、第二主梁302、第三主梁303、第四主梁304、第五主梁305以及第六主梁306，刀盘体100上沿顺时针方向还依次设置有位于第一主梁301和第二主梁302之间的第一副梁401，位于第二主梁302和第三主梁303之间的第二副梁402，位于第三主梁303和第四主梁304之间的第三副梁403，位于第四主梁304和第五主梁305之间的第四副梁404，位于第五主梁305和第六主梁306之间的第五副梁405以及位于第六主梁306和第一主梁301之间的第六副梁406，上述主梁300和上述副梁400以刀盘体100的中心轴为轴心依次间隔设置并形成有十二个刀盘开口700，且六根主梁的两侧均设置有格栅600组，且格栅600组位于刀盘开口700内。主梁300和副梁301主要有以下作用：一是为破碎和切削岩土的刀具200提供安装的载体，二是有足够的强度和刚度以抵抗刀盘旋转产生的扭矩和盾构机向前掘进产生的推力。设置在主梁300两侧的格栅组则是为了阻挡大粒径石块进入土仓进而对主机输送机造成损坏，格栅组的设置有利于对主机输送机进行保护，从而刀盘进掘工作的顺利。

具体实施时，该TBM刀盘在穿越硬岩地层时，多根主梁300、多根副梁400随刀盘体100转动，设置在主梁300和副梁400上的刀具200对开掘的岩层进行破碎开掘，开掘过程中的渣土石块在刀盘体100转动时，大部分碴土往会向刀盘体100周边流动，但会出现的少量渣土或石块在刀盘体100上的刀具200的作用下由进入刀盘开口700内，此时设置在主梁300上的格栅组会对体积较大的石块产生阻挡作用，防止大型石块由刀盘开口700进入，砸到主机输送机上，从而避免了主机输送机被大型石块砸中受损。

进一步地，格栅600组包括沿主梁长度方向依次间隔设置的多个格栅600。在本实施例中，格栅600组包括间隔设置的三个格栅600，三个格栅600沿主梁的长度方向间隔设置，对进入刀盘开口700的大型石块进行三次阻挡，从而大大降低大型石块进入的概率。具体的，格栅600采用焊接的方式固定连接在主梁上。在其他实施例中格栅600的数量可以根据主梁的长度改变，具体数量不做限制。

参照图3，格栅600包括与主梁固定连接的底板601、固定连接在底板601两侧的第一支撑板602和第二支撑板603、与底板601相对设置且用于连接第一支撑板602和第二支撑板603的连接板604，第一支撑板602和第二支撑板603均朝向刀盘开口700方向倾斜。在本实施例中，将第一支撑板602和第二支撑板603倾斜设置后与主梁300配合形成V型的槽，从而可以阻挡部分渣土。具体实施时，为了使格栅600与石块碰撞时不轻易损坏，需要将连接板604与第一支撑板602的连接处开设圆角，将连接板604与第二支撑板603的连接处开设圆角。再又一实施例中，格栅600为实心的挡板，格栅600倾斜的设置在主梁300上，且朝向刀盘开口700的方向倾斜，采取凸出来的方式阻挡大石块，并防止大石块卡在刀盘开口处，便于刀具进一步破碎大石块。

进一步地，第一支撑板602与底板601之间的夹角为128.5°～129.5°；第二支撑板603与底板601之间的夹角为58.5°～59.5°。在本实施例中，第一支撑板602位于靠近刀盘开口700的一侧，第二支撑板603与第一支撑板602相对设置，为了满足格栅600与主梁300配合固定后形成V型的槽，所以第一支撑板602与底板601的夹角需要大于90°，在实际使用的过程中将第一支撑板602与底板601之间的夹角设置为128.5°～129.5°；第二支撑板603与底板601之间的夹角设置为58.5°～59.5°时，对石块的阻挡效果好。底板601与主梁300焊接，第一支撑板602靠近掌子面，连接板604在作业面一侧，因现场作业条件受限，为缩短底板601在正前方的焊接距离，底板601和第一支撑面602之间夹角采用钝角，采取凸出来的方式阻挡大石块，并防止大石块卡在刀盘开口处，便于刀具进一步破碎大石块。第一支撑板601和第二支撑板603的夹角主要是为了格栅的美观和节省材料以及防止603和604形成尖角伤人。夹角仅为参考值，作为现场施工下料用，具体的数值需要根据实际情况进行决定。

在本实施例，多个格栅600的两两间距为200mm～300mm。具体的，格栅600的间距和定位根据可焊接作业情况进行调整。格栅600设置间距一方面便于格栅600的焊接安装，另一方面格栅600间距的设置便于格栅6000对石块进行多次阻挡，从而加强对主机输送机的保护。当格栅600的两两间距小于200mm时，不方便进行焊接作业，当格栅的间距超过300mm时，由于刀梁的整体尺寸有限，不利于格栅的设置。

在本实施例中，格栅600为钢制格栅600。具体的，格栅600采用Q355B制作，采用该材料使得格栅600的综合力学性能优秀，焊接性能强，冷热加工以及耐腐蚀性能良好。优秀的力学性能使得格栅600抗碰撞能力强，能够抵挡大型石块的撞击，焊接性能好方便主梁300上对格栅600的焊接安装，使得焊接安装好的格栅600牢固稳定，不易脱落，同时良好的耐腐蚀性能够保证格栅600在恶劣的工作环境下不被轻易腐蚀损坏，提高了格栅600的使用寿命。

参照图1和图2，刀具200包括6把双刃滚刀201、38把单刃滚刀202、61把刮刀和12组边刮刀204，所述主梁300、所述副梁400以及所述支撑梁500的数量均为六根，其中2把双刃滚刀201位于刀盘体100的中心，另外4把双刃滚刀201一一对应的设置在四根主梁300上且靠近刀盘体100的中心；38把单刃滚刀202分别设置在六根主梁300上和五根副梁400上；55把刮刀分别布置在六根主梁300的两侧和六根副梁400的两侧；12组边刮刀204分别布置在六根副梁400的靠近刀盘开口700一端的两侧。

在本实施例中，其中2把双刃滚刀201位于刀盘体100的中心，另外4把双刃滚刀201分别设置在第一主梁301、第二主梁302、第四主梁304以及第五主梁305上且靠近刀盘体100的中心设置，设置双刃滚刀201主要是用于破碎软岩和复合地层。第一主梁301的中间区设置有4把单刃滚刀202，第一主梁301的外围设置有2把单刃滚刀202；第二主梁302的中间区设置有3把单刃滚刀202，第二主梁302的外围设置有2把单刃滚刀202；第三主梁303的中间部设置有3把单刃滚刀202，第三主梁303的外围设置有2把单刃滚刀202；第四主梁304的中间部设置有4把单刃滚刀202，第四主梁304的外围设置有2把单刃滚刀202；第五主梁305的中间部设置有3把单刃滚刀202，第五主梁305的外围设置有2把单刃滚刀202；第六主梁306的中间部设置有4把单刃滚刀202，第六主梁306的外围设置有2把单刃滚刀202。剩余的5把单刃滚刀202分别设置在第一至第五副梁405上，单刃滚刀202主要用于破碎硬岩和复合地层。55把刮刀分别布置在六根主梁300的两侧和六根副梁的两侧；12组边刮刀204分别布置在六根副梁400的靠近刀盘开口700一端的两侧。具体的，刮刀和边刮刀204用于在软岩盾构中单独使用或用于辅助单刃滚刀202使用。

进一步地，刀具200还包括一把设置在副梁上的仿行刀205。在本实施例中，仿行刀205设置在第六副梁406的外围，用于在软岩盾构中单独使用或用于辅助单刃滚刀202使用。进一步地，刀盘开口700的开口率为30％。便于中心区域的碴土往周边流动，提高了刀盘径向渣土的流动性。刀盘开口700的开口率大于30％时，在软土地层掘进有利，但刀具布置数量减少，刀间距增大，硬岩地层掘进时，刀具破岩效果降低，掘进困难。刀盘开口700的开口率小于30％时，在硬岩掘进下有利，但双模盾构在软土或上软下硬地层掘进时，易发生刀盘结泥饼现象。双模盾构因需要通过软土、上软下硬和全断面硬岩等地层，刀盘开口率在土压盾构和TBM两者之间，不宜过大，也不宜过小。

进一步地，刀盘体100上布设八个泡沫注入口800。刀盘体100上设置八个泡沫注入口800，并各自配置单管单泵，具有较强的渣土改良能力，对切削下来的渣土能够进行较强的改良，提高渣土流动性，防止产生刀盘泥饼。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有格栅的双模TBM/EPB盾构刀盘，包括刀盘体(100)和安装在所述刀盘体(100)上的刀具(200)，其特征在于，所述刀盘体(100)采用面板结构并包括多根主梁(300)、多根副梁(400)以及多根支撑梁(500)，所述主梁(300)和所述副梁(400)以所述刀盘体(100)的中心轴为轴心沿周向排布并依次间隔排布，所述支撑梁(500)用于连接相邻的主梁(300)与副梁(400)，所述主梁(300)、所述副梁(400)和所述支撑梁(500)围合形成刀盘开口(700)，所述主梁(300)的至少一侧设置有格栅组，所述格栅组位于刀盘开口(700)内。

2.根据权利要求1所述的具有格栅的双模TBM/EPB盾构刀盘，其特征在于，所述格栅组包括沿所述主梁(300)长度方向依次间隔设置的多个格栅(600)。

3.根据权利要求2所述的具有格栅的双模TBM/EPB盾构刀盘，其特征在于，所述格栅(600)包括与所述主梁(300)固定连接的底板(601)、分别固定连接在所述底板(601)两侧的第一支撑板(602)和第二支撑板(603)、与所述底板(601)相对设置且用于连接所述第一支撑板(602)和所述第二支撑板(603)的连接板(604)，所述第一支撑板(602)和所述第二支撑板(603)均朝向刀盘开口(700)方向倾斜。

4.根据权利要求3所述的具有格栅的双模TBM/EPB盾构刀盘，其特征在于，所述第一支撑板(602)与所述底板(601)之间的夹角为128.5°～129.5°；所述第二支撑板(603)与所述底板(601)之间的夹角为58.5°～59.5°。

5.根据权利要求2所述的具有格栅的双模TBM/EPB盾构刀盘，其特征在于，多个所述格栅(600)的两两间距为200mm～300mm。

6.根据权利要求2所述的具有格栅的双模TBM/EPB盾构刀盘，其特征在于，所述格栅(600)为钢制格栅(600)。

7.根据权利要求1所述的具有格栅的双模TBM/EPB盾构刀盘，其特征在于，所述刀具(200)包括6把双刃滚刀(201)、38把单刃滚刀(202)、61把刮刀和12组边刮刀(204)，所述主梁(300)、所述副梁(400)以及所述支撑梁(500)的数量均为六根，其中2把所述双刃滚刀(201)位于所述刀盘体(100)的中心，另外4把所述双刃滚刀(201)一一对应的设置在四根主梁(300)上且靠近所述刀盘体(100)的中心；38把所述单刃滚刀(202)分别设置在六根所述主梁(300)上和五根所述副梁(400)上；55把所述刮刀分别布置在六根所述主梁(300)的两侧和六根所述副梁(400)的两侧；12组边刮刀(204)分别布置在六根所述副梁(400)的靠近所述刀盘开口(700)一端的两侧。

8.根据权利要求7所述的具有格栅的双模TBM/EPB盾构刀盘，其特征在于，所述刀具(200)还包括一把设置在所述副梁(400)上的仿行刀(205)。

9.根据权利要求1～8中任意一项所述的具有格栅的双模TBM/EPB盾构刀盘，其特征在于，所述刀盘开口(700)的开口率为30％。

10.根据权利要求1～8中任意一项所述的具有格栅的双模TBM/EPB盾构刀盘，其特征在于，所述刀盘体(100)上布设八个泡沫注入口(800)。