專利名稱：一種在巖土復(fù)合地層使用的特殊盾構(gòu)刀具組合的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種在巖土復(fù)合地層使用的特殊盾構(gòu)刀盤刀具組合。
背景技術(shù)：
隨著我國城市建設(shè)步伐的加快，地鐵施工正在上海、廣州、深圳、南京、北京等城市 如火如荼的進行，而且全國其他多個城市都在計劃或準備修建地鐵。地鐵施工的全面開展 必然帶來一系列技術(shù)問題，特別是地質(zhì)條件對工程施工的影響尤為突出。在南京地鐵工程建設(shè)中，由于當?shù)氐刭|(zhì)條件復(fù)雜存在軟土層、砂土層、硬塑土層、 巖層等各種不同性狀的巖土層，對于盾構(gòu)施工帶來了很大的難度。這其中，盾構(gòu)在巖土復(fù)合 地層中掘進也是難點之一。所謂“復(fù)合地層”，就是在地下工程開挖斷面范圍內(nèi)和開挖延伸方向上，由兩種或 兩種以上不同地層組成，且這些地層的巖土力學、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)等特征相差懸殊的 組合地層。不同于上海、北京等地鐵等施工中的開挖全斷面為粘土層、砂層等均一地層。復(fù)合 地層可能是在開挖斷面垂直方向上不同地層的組合如“上軟下硬”地層，即隧道上部為強 度較低的軟土地層，下部是堅硬的巖石層；也可能是在開挖斷面水平方向上的不同地層組 合在一個施工段中，分布不同時代、不同層序、不同物理性質(zhì)的地層，表現(xiàn)出水平方向上工 程地質(zhì)的差異。在復(fù)合地層進行盾構(gòu)掘進，需要盾構(gòu)機特別是盾構(gòu)刀盤對地層有較強的適應(yīng)性。 在一般均一軟土地層，盾構(gòu)刀盤采用平面直角型，只安裝刮刀(如上海地鐵)；在均一硬巖 地層，盾構(gòu)刀盤采用全滾刀配置來切削巖層。由于切削機理不同，刮刀以剪切作用破碎巖土層，滾刀以擠壓作用破碎巖土層。如 采用單一刮刀破碎巖層，刮刀破碎效率極低，并造成快速磨損；如采用單一滾刀在軟土層掘 進，擠壓作用無法切削軟土，并且由于滾刀無法順利滾動，會造成滾刀偏磨效應(yīng)，破壞滾刀 功能。因此，在巖土復(fù)合地層采用單一刮刀或單一滾刀的盾構(gòu)刀盤配置都無法適應(yīng)特殊地 質(zhì)條件的要求，大大影響盾構(gòu)掘進效率。針對地質(zhì)條件的特殊性，在盾構(gòu)施工中使用的盾構(gòu)機應(yīng)是“度身定做”的，這個 “身”就是復(fù)合地層。因此，在特殊條件下，亟待發(fā)明一種能夠同時適應(yīng)軟土地層和巖石地層 的盾構(gòu)刀盤，保證在巖土復(fù)合地層盾構(gòu)能夠順利掘進。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是解決傳統(tǒng)單一配置的盾構(gòu)刀盤，在巖土復(fù)合地層這一特殊地 質(zhì)中難以適應(yīng)，從而造成盾構(gòu)掘進效率低下的情況。本實用新型設(shè)計一種在巖土復(fù)合地層 使用的特殊盾構(gòu)刀具組合，其特征在于采用半弧度式刀盤，開口率39 %，在刀盤同時配置 了滾刀、先行刀、刮刀、超挖刀四種切削刀具。其特征為刀盤為輻條面板型，由六根輻條加 封板組成，在各輻條及面板上設(shè)置了切削刀具。其特征為刀盤配置了的滾刀為中心滾刀和正面滾刀，刀盤配置的滾刀為四把中心滾刀和十六把正面滾刀，中心滾刀位于刀盤中部，正 面滾刀密布于刀盤的各圓環(huán)線上，中心滾刀和正面滾刀均為雙刃滾刀。其特征為刀盤上的 刮刀兩列一組設(shè)置，沿半徑分布，刀盤上有一百二十六把刮刀，先行刀成列設(shè)置，沿半徑分 布，位于兩組刮刀之間，刀盤上有四十七把先行刀，超挖刀位于刀盤兩邊側(cè)上。其特征為刮 刀高于刀盤面80mm，先行刀高于刀盤面105mm，滾刀高于刀盤面140mm，超挖刀沿徑向外伸 40mm。本實用新型的優(yōu)點是能夠同時適應(yīng)軟土地層和巖石地層的盾構(gòu)刀盤，保證在巖土復(fù) 合地層盾構(gòu)能夠順利掘進。

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為滾刀結(jié)構(gòu)示意圖，圖3為中心滾刀結(jié)構(gòu)示 意圖，圖4為先行刀結(jié)構(gòu)示意圖，圖5為刮刀結(jié)構(gòu)示意圖，圖6為超挖刀結(jié)構(gòu)示意圖。圖中 1為刀盤，2為中心滾刀，3為滾刀，4為先行刀，5為刮刀，6為超挖刀。
具體實施方式
采用半弧度式刀盤，開口率39%，刀盤直徑Φ6450，在刀盤同時配置了滾刀、先行 刀、刮刀、超挖刀四種切削刀具。其特征為刀盤為輻條面板型，由六根輻條加封板組成，在 各輻條及面板上設(shè)置了切削刀具。其特征為刀盤配置了的滾刀為中心滾刀和正面滾刀，刀 盤配置的滾刀為四把中心滾刀和十六把正面滾刀，中心滾刀位于刀盤中部，正面滾刀密布 于刀盤的各圓環(huán)線上，中心滾刀和正面滾刀均為雙刃滾刀。其特征為刀盤上的刮刀兩列一 組設(shè)置，沿半徑分布，刀盤上有一百二十六把刮刀，先行刀成列設(shè)置，沿半徑分布，位于兩組 刮刀之間，刀盤上有四十七把先行刀，超挖刀位于刀盤兩邊側(cè)上。其特征為刮刀高于刀盤 面80mm，先行刀高于刀盤面105mm，滾刀高于刀盤面140mm，超挖刀沿徑向外伸40mm。刀盤為輻條面板型的六根輻條加封板，中間支持方式，在各輻條及面板上設(shè)置了 切削刀具，可以順時針或逆時針回轉(zhuǎn)對開挖面進行掘削的構(gòu)造。對一般復(fù)合地層軟土、砂 土、巖石層都能很好地適應(yīng)。并且，考慮到如果在粘性土層中施工，可能會產(chǎn)生粘性土粘附 在刀盤及縫隙上從而引起堵塞，將開口率從一般的30%提高至39%。刀盤主體結(jié)構(gòu)由輻條、面板、側(cè)板、筋板、外緣板、后蓋板、耐磨合金條和支撐梁焊 接而成，整體性強。(2)設(shè)計刀盤直徑Φ 6450，大于盾體直徑Φ 6340。可保證刀盤、刀具在巖層掘進磨 損后，盾體與周邊圍巖不至于卡死。(3)刀盤配置了適用于切削巖層的中心滾刀、正面滾刀(都為雙刃滾刀)，可以切 削破碎天然單軸抗壓強度在50Mpa以下各類巖層；配置刮刀、先行刀、超挖刀，適用于切削 粉質(zhì)粘土、砂土等軟土層；滾刀磨損較大后，先行刀也可應(yīng)付短距離巖層掘進。刀盤配置4把中心滾刀、16把正面滾刀、126把刮刀、47把先行刀、2把超挖刀。(4)刀具高度及組合高度差刮刀高于刀盤面80mm，先行刀高于到盤面105mm，滾刀高于到盤面140mm。較高的刀具高度、較大的高度差有其重要意義刀具高度大對防止結(jié) 泥餅有利。復(fù)合地層中，巖土黏粒成分較高，這些細小顆粒會粘結(jié)在刀盤上形成“泥餅”。如 刀具高度不足，泥餅將會將刀具“糊死”。因此，刀具高度大有一定優(yōu)勢。各種刀具高差大有 利于破巖。巖層中，滾刀主要通過對巖石的擠壓來達到破巖效果。要求對滾刀提供一定正面壓力，并使?jié)L刀貫入巖石一定深度(以h表示)才可。如滾刀與刮刀等刀具高度差(以 d表示)較小，使其“卡住”巖面，從而限制了滾刀對巖面的進一步貫入，降低了滾刀的破巖 能力。因此，當滾刀與刮刀的高度差d限制滾刀貫入深度h，破巖效果肯定會降低 。
權(quán)利要求一種在巖土復(fù)合地層使用的特殊盾構(gòu)刀具組合，其特征在于采用半弧度式刀盤，開口率39％，在刀盤同時配置了滾刀、先行刀、刮刀、超挖刀四種切削刀具。
2 按權(quán)利要求1所述的一種在巖土復(fù)合地層使用的特殊盾構(gòu)刀具組合，其特征為刀 盤為輻條面板型，由六根輻條加封板組成，在各輻條及面板上設(shè)置了切削刀具。
3.按權(quán)利要求1所述的一種在巖土復(fù)合地層使用的特殊盾構(gòu)刀具組合，其特征為刀 盤配置了的滾刀為中心滾刀和正面滾刀，刀盤配置的滾刀為四把中心滾刀和十六把正面滾 刀，中心滾刀位于刀盤中部，正面滾刀密布于刀盤的各圓環(huán)線上，中心滾刀和正面滾刀均為 雙刃滾刀。
4.按權(quán)利要求1所述的一種在巖土復(fù)合地層使用的特殊盾構(gòu)刀具組合，其特征為刀 盤上的刮刀兩列一組設(shè)置，沿半徑分布，刀盤上有一百二十六把刮刀，先行刀成列設(shè)置，沿 半徑分布，位于兩組刮刀之間，刀盤上有四十七把先行刀，超挖刀位于刀盤兩邊側(cè)上。
5.按權(quán)利要求1所述的一種在巖土復(fù)合地層使用的特殊盾構(gòu)刀具組合，其特征為刮 刀高于刀盤面80mm，先行刀高于刀盤面105mm，滾刀高于刀盤面140mm，超挖刀沿徑向外伸 40mm ο
專利摘要本實用新型涉及一種在巖土復(fù)合地層使用的特殊盾構(gòu)刀具組合。其特點在于采用輻條式半弧度刀盤，開口率39％，在刀盤同時配置了滾刀、先行刀、刮刀、超挖刀四種切削刀具。采用輻條式半弧度刀盤提高了刀盤的整體剛度；開口率從一般的30％提高至39％，降低了粘性土堵塞刀盤的可能性；滾刀、先行刀、刮刀、超挖刀四種不同刀具的組合，適應(yīng)于巖層、砂土、軟土等不同地質(zhì)條件。本實用新型的應(yīng)用，能很好解決在類似巖土復(fù)合地層盾構(gòu)掘進施工使用，今后同類地質(zhì)條件下盾構(gòu)掘進施工中可參照使用。
文檔編號E21D9/08GK201588635SQ20092028614
公開日2010年9月22日 申請日期2009年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月23日
發(fā)明者施鴻蒙, 李新利, 蔡國樑, 金福強 申請人:上海市機械施工有限公司