本實用新型涉及一種盾構(gòu)刀盤，尤其是涉及一種開挖輪廓面可變的輻條式盾構(gòu)刀盤。

背景技術(shù)：

隨著城市化進程的加快，地下空間作為城市的又一寶貴資源得到了高強度地開發(fā)利用，隨之而來的是地下空間越發(fā)擁擠，地下工程施工控制要求越發(fā)提高，盾構(gòu)法開挖以其環(huán)境擾動小的優(yōu)點在城市軌道交通建設(shè)中得到了大規(guī)模的應(yīng)用，其聯(lián)絡(luò)通道施工往往采用凍結(jié)或注漿加固后進行礦山法開挖修筑，該方法施工周期長、施工過程地層擾動大，對地鐵隧道結(jié)構(gòu)及周邊的建構(gòu)筑物不僅會造成較大的瞬時影響，同時還會影響其長期性狀。如能在不加固土體的情況下采用盾構(gòu)法施工聯(lián)絡(luò)通道可則減少施工工期并降低施工對地層的擾動，盾構(gòu)法通過刀盤開挖切削的方式進行開挖掘進，開挖過程中需破除左右兩側(cè)的盾構(gòu)管片，常規(guī)刀盤結(jié)構(gòu)固定，無法根據(jù)切削結(jié)構(gòu)的形式進行調(diào)整，這勢必導致刀盤中刀具無法大面積與隧道管片密貼，這不僅會影響刀盤刀具的受力特性，同時也會影響盾構(gòu)的掘進效率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種可根據(jù)切削結(jié)構(gòu)形狀調(diào)整盾構(gòu)刀盤開挖輪廓面，增大刀具與切削結(jié)構(gòu)的接觸面，提高切削效率的開挖輪廓面可變的輻條式盾構(gòu)刀盤。

本實用新型解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：一種開挖輪廓面可變的輻條式盾構(gòu)刀盤，包括一個盾構(gòu)刀盤中心回轉(zhuǎn)軸 、若干個刀盤輻條、若干個輻條轉(zhuǎn)動控制裝置、若干個刀盤輻條滑動軸、一個中心刀控制裝置、若干個輻條刀具控制裝置、一個中心刀和若干個輻條刀具；

各個所述的刀盤輻條分別通過鉸接頭鉸接安裝在所述的盾構(gòu)刀盤中心回轉(zhuǎn)軸的頂部四周，所述的刀盤輻條可隨著所述的盾構(gòu)刀盤中心回轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動；

所述的刀盤輻條滑動軸焊接在所述的刀盤輻條面向盾構(gòu)刀盤中心回轉(zhuǎn)軸底面的一側(cè)，所述的輻條轉(zhuǎn)動控制裝置的底部焊接在所述的盾構(gòu)刀盤中心回轉(zhuǎn)軸的底部且所述的輻條轉(zhuǎn)動控制裝置的頂部與所述的刀盤輻條滑動軸滑動連接；

所述的中心刀控制裝置焊接在所述的盾構(gòu)刀盤中心回轉(zhuǎn)軸的頂部內(nèi)，所述的中心刀焊接在所述的中心刀控制裝置的頂部；

所述的輻條刀具控制裝置焊接在所述的刀盤輻條背對盾構(gòu)刀盤中心回轉(zhuǎn)軸的一側(cè)面內(nèi)，所述的輻條刀具焊接在所述的輻條刀具控制裝置的頂部。

所述的輻條轉(zhuǎn)動控制裝置包括輻條轉(zhuǎn)動控制動力裝置和滑動環(huán)，所述的輻條轉(zhuǎn)動控制動力裝置的底部焊接在所述的盾構(gòu)刀盤中心回轉(zhuǎn)軸的底部，所述的輻條轉(zhuǎn)動控制動力裝置的頂部與所述的滑動環(huán)焊接，所述的滑動環(huán)與所述的刀盤輻條滑動軸滑動連接。

所述的輻條轉(zhuǎn)動控制動力裝置為提供伸縮動力的第一液壓千斤頂，所述的滑動環(huán)為關(guān)節(jié)軸承，所述的關(guān)節(jié)軸承包括內(nèi)環(huán)和外環(huán)兩部分，所述的內(nèi)環(huán)在所述的外環(huán)內(nèi)轉(zhuǎn)動，所述的第一液壓千斤頂?shù)挠透椎缀附釉谒龅亩軜?gòu)刀盤中心回轉(zhuǎn)軸底且其油缸頂面垂直于盾構(gòu)刀盤面板，所述的外環(huán)垂直焊接在所述的第一液壓千斤頂?shù)捻敆U頂面，所述的內(nèi)環(huán)與所述的刀盤輻條滑動軸滑動連接。通過第一液壓千斤頂頂桿的伸縮可使內(nèi)環(huán)在刀盤輻條上發(fā)生滑動，進而促使刀盤輻條繞鉸接頭轉(zhuǎn)動。

所述的中心刀控制裝置為提供伸縮動力的第二液壓千斤頂，所述的第二液壓千斤頂?shù)挠透缀附釉谒龅亩軜?gòu)刀盤中心回轉(zhuǎn)軸的頂部內(nèi)且其油缸頂面與所述的盾構(gòu)刀盤中心回轉(zhuǎn)軸的頂面齊平，所述的第二液壓千斤頂?shù)捻敆U頂面焊接安裝所述的中心刀，所述的第二液壓千斤頂垂直于盾構(gòu)刀盤面板。千斤頂頂桿的伸縮可控制中心刀的空間位置發(fā)生變化。

所述的輻條刀具控制裝置為提供伸縮動力的第三液壓千斤頂，所述的第三液壓千斤頂?shù)挠透缀附釉谒龅牡侗P輻條的內(nèi)部且其油缸頂面與所述的刀盤輻條的表面齊平，所述的第三液壓千斤頂?shù)捻敆U頂面焊接安裝所述的輻條刀具，所述的輻條刀具與所述的刀盤輻條面垂直。千斤頂頂桿的伸縮可控制輻條刀具的空間位置發(fā)生變化。

所述的鉸接頭焊接在所述的盾構(gòu)刀盤中心回轉(zhuǎn)軸的頂部四周。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點在于：本實用新型首次公開了開挖輪廓面可變的輻條式盾構(gòu)刀盤，鉸接頭焊接在盾構(gòu)刀盤中心回轉(zhuǎn)軸頂，盾構(gòu)中心回轉(zhuǎn)軸可以發(fā)生自轉(zhuǎn)，刀盤輻條能隨著盾構(gòu)刀盤中心回轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動，同時刀盤輻條還能繞著鉸接頭轉(zhuǎn)動，中心刀具可在中心刀控制裝置的伸縮作用下發(fā)生空間位置的變化，輻條刀具可在刀盤輻條的轉(zhuǎn)動及輻條刀具控制裝置的伸縮作用下發(fā)生空間位置的變化，通過中心刀和輻條刀具的空間位置的變化可構(gòu)造出不同的開挖輪廓面。實用新型通過刀盤輻條的轉(zhuǎn)動及輻條刀具、中心刀空間位置的可變，實現(xiàn)了盾構(gòu)開挖輪廓面幾何形狀可根據(jù)實際需求進行實時調(diào)整，大大提高了盾構(gòu)機施工的適應(yīng)性，優(yōu)化了刀具的受力特性；可根據(jù)切削結(jié)構(gòu)形狀調(diào)整盾構(gòu)刀盤開挖輪廓面，增大刀具與切削結(jié)構(gòu)的接觸面，提高切削效率。

附圖說明

圖1為本實用新型的開挖輪廓面可變的輻條式盾構(gòu)刀盤示意圖；

圖2為刀盤輻條轉(zhuǎn)動控制裝置示意圖；

圖3為盾構(gòu)開挖輪廓面為直線時的開挖輪廓面可變的輻條式盾構(gòu)刀盤示意圖；

圖4為經(jīng)步驟二操作后的開挖輪廓面可變的輻條式盾構(gòu)刀盤示意圖；

圖5為經(jīng)步驟三操作后的開挖輪廓面可變的輻條式盾構(gòu)刀盤示意圖；

圖6為經(jīng)步驟四操作后的開挖輪廓面可變的輻條式盾構(gòu)刀盤示意圖；

圖中各部件標號如下：1-盾構(gòu)刀盤中心回轉(zhuǎn)軸，2-刀盤輻條，3-輻條轉(zhuǎn)動控制裝置，31-輻條轉(zhuǎn)動控制動力裝置，32-滑動環(huán)，321-內(nèi)環(huán)，322-外環(huán)，4-刀盤輻條滑動軸，5-中心刀控制裝置，6-輻條刀具控制裝置，7-中心刀，8-輻條刀具，9-鉸接頭，10-刀盤開挖輪廓面。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖實施例對本實用新型作進一步詳細描述。

具體實施例

一種開挖輪廓面可變的輻條式盾構(gòu)刀盤，如圖1所示，包括一個盾構(gòu)刀盤中心回轉(zhuǎn)軸1 、若干個刀盤輻條2、若干個輻條轉(zhuǎn)動控制裝置3、若干個刀盤輻條滑動軸4、一個中心刀控制裝置5、若干個輻條刀具控制裝置6、一個中心刀7和若干個輻條刀具8；各個刀盤輻條2分別通過鉸接頭9鉸接安裝在盾構(gòu)刀盤中心回轉(zhuǎn)軸1的頂部四周，刀盤輻條2可隨著盾構(gòu)刀盤中心回轉(zhuǎn)軸1的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動；刀盤輻條滑動軸4焊接在刀盤輻條2面向盾構(gòu)刀盤中心回轉(zhuǎn)軸1底面的一側(cè)，輻條轉(zhuǎn)動控制裝置3的底部焊接在盾構(gòu)刀盤中心回轉(zhuǎn)軸1的底部且輻條轉(zhuǎn)動控制裝置3的頂部與刀盤輻條滑動軸4滑動連接；中心刀控制裝置5焊接在盾構(gòu)刀盤中心回轉(zhuǎn)軸1的頂部內(nèi)，中心刀7焊接在中心刀控制裝置5的頂部；輻條刀具控制裝置6焊接在刀盤輻條2背對盾構(gòu)刀盤中心回轉(zhuǎn)軸1的一側(cè)面內(nèi)，輻條刀具8焊接在輻條刀具控制裝置6的頂部。

在此具體實施例中，如圖1和圖2所示，輻條轉(zhuǎn)動控制裝置3包括輻條轉(zhuǎn)動控制動力裝置31和滑動環(huán)32，輻條轉(zhuǎn)動控制動力裝置31的底部焊接在盾構(gòu)刀盤中心回轉(zhuǎn)軸1的底部，輻條轉(zhuǎn)動控制動力裝置31的頂部與滑動環(huán)32焊接，滑動環(huán)32與刀盤輻條滑動軸4滑動連接。輻條轉(zhuǎn)動控制動力裝置31為提供伸縮動力的第一液壓千斤頂，滑動環(huán)32為關(guān)節(jié)軸承，該關(guān)節(jié)軸承包括內(nèi)環(huán)321和外環(huán)322兩部分，內(nèi)環(huán)321在外環(huán)322內(nèi)轉(zhuǎn)動，第一液壓千斤頂?shù)挠透椎缀附釉诙軜?gòu)刀盤中心回轉(zhuǎn)軸1底且其油缸頂面垂直于盾構(gòu)刀盤面板（盾構(gòu)刀盤面板為盾構(gòu)機固有的通用構(gòu)件），外環(huán)322垂直焊接在第一液壓千斤頂?shù)捻敆U頂面，內(nèi)環(huán)321與刀盤輻條滑動軸4滑動連接。通過第一液壓千斤頂頂桿的伸縮可使內(nèi)環(huán)321在刀盤輻條2上發(fā)生滑動，進而促使刀盤輻條2繞鉸接頭9轉(zhuǎn)動。刀盤輻條2的數(shù)量為n ，n 的量值及刀盤輻條2所在盾構(gòu)刀盤中心回轉(zhuǎn)軸1上的空間位置可根據(jù)設(shè)計需求調(diào)整，其中各刀盤輻條2標號為i ，i =[1：2：…：n ]。輻條刀具控制裝置6其數(shù)量為m ，m 的量值及輻條刀具控制裝置6在刀盤輻條2上的分布位置可根據(jù)設(shè)計需求進行調(diào)整，其中輻條刀具控制裝置6標號為j ，j =[1：2：…：m]。

在此具體實施例中，如圖1所示，中心刀控制裝置5為提供伸縮動力的第二液壓千斤頂，第二液壓千斤頂?shù)挠透缀附釉诙軜?gòu)刀盤中心回轉(zhuǎn)軸1的頂部內(nèi)且其油缸頂面與盾構(gòu)刀盤中心回轉(zhuǎn)軸1的頂面齊平，第二液壓千斤頂?shù)捻敆U頂面焊接安裝中心刀7，第二液壓千斤頂垂直于盾構(gòu)刀盤面板。千斤頂頂桿的伸縮可控制中心刀7的空間位置發(fā)生變化。

在此具體實施例中，如圖1所示，輻條刀具控制裝置6為提供伸縮動力的第三液壓千斤頂，第三液壓千斤頂?shù)挠透缀附釉诘侗P輻條2的內(nèi)部且其油缸頂面與刀盤輻條2的表面齊平（該表面為刀盤輻條2背對盾構(gòu)刀盤中心回轉(zhuǎn)軸1的一側(cè)面），第三液壓千斤頂?shù)捻敆U頂面焊接安裝輻條刀具8，輻條刀具8與刀盤輻條2面垂直。千斤頂頂桿的伸縮可控制輻條刀具8的空間位置發(fā)生變化。

在此具體實施例中，如圖1所示，鉸接頭9焊接在盾構(gòu)刀盤中心回轉(zhuǎn)軸1的頂部四周。盾構(gòu)中心回轉(zhuǎn)軸可以發(fā)生自轉(zhuǎn)，刀盤輻條2能隨著盾構(gòu)刀盤中心回轉(zhuǎn)軸1的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動，同時刀盤輻條2還能繞著鉸接頭9轉(zhuǎn)動。

上述開挖輪廓面可變的輻條式盾構(gòu)刀盤的一般使用方法進行說明，具體實施例以開挖輪廓面由最初的平面形變化為圓曲面形為例進行說明，開挖輪廓面可變的輻條式盾構(gòu)刀盤所能實現(xiàn)的刀盤開挖輪廓面10是任意可變的，不限于平面形和曲面形，具體步驟如下：

步驟一：根據(jù)目標結(jié)構(gòu)物的形狀計算刀盤開挖輪廓面10，獲得刀盤輻條2所需的轉(zhuǎn)動角度θ_i，所述i 為刀盤輻條2標號，θ_i為標號為i 的刀盤輻條2所需轉(zhuǎn)動角度值，其中i =[1：2：…：n ]，中心刀控制裝置5千斤頂頂桿所需伸長量L ，輻條刀具控制裝置6的千斤頂頂桿所需伸長量L_j，j 為輻條刀具控制裝置6標號，L_j為標號為j 的輻條刀具控制裝置6的千斤頂頂桿所需伸長量，其中j =[1：2：…：m ]。本實施例中假設(shè)結(jié)構(gòu)物的切削面為圓曲面，即刀盤開挖輪廓面10為圓曲面，實際應(yīng)用不限于圓曲面，以上計算可由簡單的空間換算得到。

步驟二：如圖3和圖4所示，通過輻條轉(zhuǎn)動控制動力裝置31的千斤頂頂桿的伸縮使刀盤輻條2發(fā)生轉(zhuǎn)動，直至標號為i 的刀盤輻條2的轉(zhuǎn)動角度為θ_i。

步驟三：如圖4和圖5所示，使中心刀控制裝置5千斤頂頂桿伸長量為L 。

步驟四：如圖5和圖6所示，使標號為j 的輻條刀具控制裝置6的千斤頂頂桿伸長L_j。

通過步驟一至步驟四可使形成刀盤開挖輪廓面10為圓曲面。

上述實施例是對本實用新型的進一步說明，本實用新型的保護范圍以權(quán)利要求書為準。