可變徑tbm刀盤的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于山嶺隧道施工技術(shù)，具體涉及一種可變徑TBM刀盤。
【背景技術(shù)】
[0002]由于我國現(xiàn)代化發(fā)展的需要，隧洞建設(shè)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于交通、水利、通信、冶金等諸多領(lǐng)域中。很多隧洞具有長、大、深埋、地質(zhì)條件復(fù)雜等特點，而硬巖掘進(jìn)機(jī)(即TBM)以其開挖巖石硬度范圍廣、作業(yè)環(huán)境好、信息化程度高、施工高效等優(yōu)點，被廣泛用于隧洞建設(shè)中。
[0003]TBM在大埋深軟弱圍巖地層施工，在刀盤開挖擾動的作用下，地層原始應(yīng)力分布遭到了改變，且圍巖強(qiáng)度低、穩(wěn)定性差，在較高圍壓的作用下，開挖的洞徑會縮小，產(chǎn)生圍巖收斂、變形、大變形、巖爆等地質(zhì)災(zāi)害。對于不同的埋深、圍巖強(qiáng)度及特性，隧道收斂、變形的的程度也不一樣。
[0004]當(dāng)護(hù)盾式硬巖掘進(jìn)機(jī)穿越較差圍巖，尤其是穿越深埋長大隧洞的斷層破碎帶時，圍巖變形大，易塌方，且當(dāng)圍巖的徑向位移大于盾殼與開挖輪廓面之間的預(yù)留間隙，致使盾殼被卡死，稱之為卡盾?？ǘ軐こ踢M(jìn)度造成嚴(yán)重影響，有的施工工期由于卡盾造成的停機(jī)時間占I至4月總時間的53%?？ǘ軐τ矌r掘進(jìn)機(jī)施工的影響極大，目前，應(yīng)對卡盾問題的主要措施為卡盾后的脫困技術(shù)，例如:側(cè)導(dǎo)坑法、輔助坑道法和其他人工處理法等。而這些技術(shù)和方法均沒有從根源上解決卡盾問題，均為卡盾問題出現(xiàn)后采取的應(yīng)對措施。
[0005]當(dāng)圍巖收斂或變形時，會將TBM的刀盤、護(hù)盾等部件卡死，緊靠TBM自身無法脫困，只能靠輔助工法穩(wěn)定刀盤及護(hù)盾頂部的圍巖，采用人工開挖清理的方式，輔助刀盤及護(hù)盾脫困。當(dāng)圍巖大變形或巖爆時，不僅會卡住主機(jī)而且會損壞后配套上的設(shè)備，甚至?xí)＜叭藛T的生命。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]本實用新型的目的是針對上述存在的問題和不足，提供一種結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，能夠改變刀盤開挖直徑，防止卡盾，實現(xiàn)長距離擴(kuò)挖掘進(jìn)的可變徑TBM刀盤。
[0007]為達(dá)到上述目的，所采取的技術(shù)方案是:
[0008]一種可變徑TBM刀盤，所述的刀盤呈中方五分式結(jié)構(gòu)，其包括設(shè)置在刀盤中部的中心塊、與中心塊各側(cè)邊匹配對接固定的呈扇形的邊塊、分布設(shè)置在中心塊和邊塊上的中心刀、正滾刀和邊滾刀，所述的可變徑TBM刀盤還包括有至少一套與中心塊各個側(cè)邊匹配對接固定的呈扇形的擴(kuò)挖變徑邊塊，所述的擴(kuò)挖變徑邊塊上分布設(shè)置有正滾刀和邊滾刀，所述的擴(kuò)挖變徑邊塊較邊塊的徑向增加的距離為刀盤所增加的擴(kuò)挖量。
[0009]所述的邊塊和擴(kuò)挖變徑邊塊與中心塊之間均設(shè)置有定位銷定位，通過螺栓固定連接，并最后進(jìn)行焊接，所述的相鄰兩邊塊之間或相鄰兩擴(kuò)挖變徑邊塊之間通過螺栓匹配固定連接，并最后進(jìn)行焊接。
[0010]所述的擴(kuò)挖變徑邊塊上分布的正滾刀數(shù)量較邊塊上的正滾刀數(shù)量多η個，其中刀盤擴(kuò)挖量為S，相鄰兩正滾刀破巖軌跡間距為d，則n=s/d。
[0011]一種可變徑TBM刀盤，所述的刀盤呈中方五分式結(jié)構(gòu)，其包括設(shè)置在刀盤中部的中心塊、與中心塊各側(cè)邊匹配對接固定的呈扇形的邊塊、分布設(shè)置在中心塊和邊塊上的中心刀、正滾刀和邊滾刀，所述的可變徑TBM刀盤還包括有至少一套匹配設(shè)置在邊塊與中心塊之間、和相鄰兩邊塊之間的擴(kuò)挖墊塊，所述的邊塊與中心塊之間的擴(kuò)挖墊塊的厚度為刀盤所增加的擴(kuò)挖量。
[0012]所述的邊塊、擴(kuò)挖墊塊和中心塊之間匹配設(shè)置有定位銷定位，通過螺栓固定連接，并最后進(jìn)行焊接，所述的相鄰兩邊塊和兩邊塊之間的擴(kuò)挖墊塊之間通過螺栓匹配固定連接，并最后進(jìn)行焊接。
[0013]所述的擴(kuò)挖墊塊與邊塊之間設(shè)置有與原刀盤滾刀破巖軌跡相匹配的增設(shè)正滾刀，其中增設(shè)正滾刀的數(shù)量為n，刀盤擴(kuò)挖量為S，相鄰兩正滾刀破巖軌跡間距為d，則n=s/d。
[0014]采用上述技術(shù)方案，所取得的有益效果是:
[0015]①本實用新型針對不同埋深、不同地質(zhì)所引起的變形量，采取不同的配套的超挖方式來進(jìn)行施工，其通過對邊塊進(jìn)行替換、或?qū)厜K與中心塊之間進(jìn)行增設(shè)擴(kuò)挖墊板，從而使得刀盤直徑增大，達(dá)到長距離擴(kuò)挖掘進(jìn)的目的；
[0016]②本實用新型整體結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，對于變徑后的刀盤上滾刀進(jìn)行新的設(shè)計，使得其能夠確保滾刀破巖軌跡的完整性和一致性，確保破巖性能的穩(wěn)定性，保持原有的施工速度和施工質(zhì)量；
[0017]③本實用新型的可變徑TBM刀盤，其大大提高了隧道掘進(jìn)的施工質(zhì)量，能夠通過擴(kuò)挖釋放應(yīng)力，避免出現(xiàn)卡死現(xiàn)象，大大提高了在整個隧道施工過程中的安全性能，同時期從根本上保證了整個隧道施工進(jìn)度的流暢性，使得在整個隧道掘進(jìn)過程中無需進(jìn)行其他防卡死或卡死后清理等施工作業(yè)，對于多變地質(zhì)結(jié)構(gòu)的地區(qū)，尤其是對于長大深埋軟巖隧道，能夠大大提高施工工期，保證施工質(zhì)量。
【附圖說明】
[0018]圖1為帶有原邊塊的刀盤結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2為更換為擴(kuò)挖變徑邊塊后的刀盤結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖3為圖2所示刀盤的滾刀破巖軌跡結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖4為增加擴(kuò)挖墊板后的刀盤結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖5為圖4所示刀盤破巖軌跡結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖中序號為中心塊、2為邊塊、3為中心刀、4為正滾刀、5為邊滾刀、6為擴(kuò)挖變徑邊塊、7為定位銷、8為螺栓、9為擴(kuò)挖墊塊、10為增設(shè)正滾刀。
【具體實施方式】
[0024]以下結(jié)合附圖對本實用新型的【具體實施方式】做詳細(xì)說明。
[0025]實施例一:參見圖1-圖3，一種可變徑TBM刀盤，所述的刀盤呈中方五分式結(jié)構(gòu)，其包括設(shè)置在刀盤中部的中心塊1、與中心塊I各側(cè)邊匹配對接固定的四塊呈扇形的邊塊2、分布設(shè)置在中心塊I和邊塊2上的中心刀3、正滾刀4和邊滾刀5，所述的可變徑TBM刀盤還包括有至少一套與中心塊I各個側(cè)邊匹配對接固定的呈扇形的擴(kuò)挖變徑邊塊6，一套擴(kuò)挖變徑邊塊6為四塊，四塊擴(kuò)挖變徑邊塊6上分布設(shè)置有正滾刀和邊滾刀，所述的擴(kuò)挖變徑邊塊較邊塊的徑向增加的距離為刀盤所增加的擴(kuò)挖量，由于擴(kuò)挖半徑的增大，為確保滾刀破巖軌跡，在所述的四塊擴(kuò)挖變徑邊塊6上較原邊塊合理分布更多的正滾刀4，所述的擴(kuò)挖變徑邊塊6上分布的正滾刀數(shù)量較邊塊2上的正滾刀數(shù)量多η個，其中刀盤擴(kuò)挖量為S，相鄰兩正滾刀破巖軌跡間距為d，則n=s/d。
[0026]所述的邊塊2和擴(kuò)挖變徑邊塊6與中心塊I之間均設(shè)置有定位銷7定位，通過螺栓8固定連接，并最后進(jìn)行焊接，所述的相鄰兩邊塊2之間或相鄰兩擴(kuò)挖變徑邊塊6之間通過螺栓8匹配固定連接，并最后進(jìn)行焊接。
[0027]實施例二:參見圖1、圖4、圖5，一種可變徑TBM刀盤，所述的刀盤呈中方五分式結(jié)構(gòu)，其包括設(shè)置在刀盤中部的中心，1、與中心塊I各側(cè)邊匹配對接固定的四塊呈扇形的邊塊2、分布設(shè)置在中心塊I和邊塊2上的中心刀3、正滾刀4和邊滾刀5，所述的可變徑TBM刀盤還包括有至少一套匹配設(shè)置在邊塊2與中心塊I之間、和相鄰兩邊塊2之間的擴(kuò)挖墊塊9，所述的邊塊2與中心塊I之間的擴(kuò)挖墊塊9的厚度為刀盤所增加的擴(kuò)挖量，由于擴(kuò)挖半徑的增大，其實質(zhì)是邊塊外移，導(dǎo)致邊塊與中心塊之間的破巖軌跡存有缺失，因此在所述的擴(kuò)挖墊塊9與邊塊2之間設(shè)置有與原刀盤滾刀破巖軌跡相匹配的增設(shè)正滾刀10，其中增設(shè)正滾刀的數(shù)量為n，刀盤擴(kuò)挖量為S，相鄰兩正滾刀破巖軌跡間距為d，則n=s/d，η個增設(shè)的正滾刀的破巖軌跡彌補(bǔ)邊塊外移后存在的破巖軌跡的缺失。
[0028]所述的邊塊2、擴(kuò)挖墊塊9和中心塊I之間匹配設(shè)置長度適中的定位銷7定位，通過螺栓8固定連接，并最后進(jìn)行焊接，所述的相鄰兩邊塊和兩邊塊之間的擴(kuò)挖墊塊之間通過螺栓8匹配固定連接，并最后進(jìn)行焊接。
【主權(quán)項】
1.一種可變徑TBM刀盤，所述的刀盤呈中方五分式結(jié)構(gòu)，其包括設(shè)置在刀盤中部的中心塊、與中心塊各側(cè)邊匹配對接固定的呈扇形的邊塊、分布設(shè)置在中心塊和邊塊上的中心刀、正滾刀和邊滾刀，其特征在于，所述的可變徑TBM刀盤還包括有至少一套與中心塊各個側(cè)邊匹配對接固定的呈扇形的擴(kuò)挖變徑邊塊，所述的擴(kuò)挖變徑邊塊上分布設(shè)置有正滾刀和邊滾刀，所述的擴(kuò)挖變徑邊塊較邊塊的徑向增加的距離為刀盤所增加的擴(kuò)挖量。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變徑TBM刀盤，其特征在于，所述邊塊和擴(kuò)挖變徑邊塊與中心塊之間均設(shè)置有定位銷定位，通過螺栓固定連接，并最后進(jìn)行焊接；所述的相鄰兩邊塊之間或相鄰兩擴(kuò)挖變徑邊塊之間通過螺栓固定連接，并最后進(jìn)行焊接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變徑TBM刀盤，其特征在于，所述的擴(kuò)挖變徑邊塊上分布的正滾刀數(shù)量較邊塊上的正滾刀數(shù)量多η個，其中刀盤擴(kuò)挖量為S，相鄰兩正滾刀破巖軌跡間距為d，則n=s/d。4.一種可變徑TBM刀盤，所述的刀盤呈中方五分式結(jié)構(gòu)，其包括設(shè)置在刀盤中部的中心塊、與中心塊各側(cè)邊匹配對接固定的呈扇形的邊塊、分布設(shè)置在中心塊和邊塊上的中心刀、正滾刀和邊滾刀，其特征在于，所述的可變徑TBM刀盤還包括有至少一套匹配設(shè)置在邊塊與中心塊之間、和相鄰兩邊塊之間的擴(kuò)挖墊塊，所述的邊塊與中心塊之間的擴(kuò)挖墊塊的厚度為刀盤所增加的擴(kuò)挖量。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可變徑TBM刀盤，其特征在于，所述的邊塊、擴(kuò)挖墊塊和中心塊之間匹配設(shè)置有定位銷定位，通過螺栓固定連接，并最后進(jìn)行焊接；所述的相鄰兩邊塊和兩邊塊之間的擴(kuò)挖墊塊之間通過螺栓匹配固定連接，并最后進(jìn)行焊接。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可變徑TBM刀盤，其特征在于，所述的擴(kuò)挖墊塊與邊塊之間設(shè)置有與原刀盤滾刀破巖軌跡相匹配的增設(shè)正滾刀，其中增設(shè)正滾刀的數(shù)量為n，刀盤擴(kuò)挖量為S，相鄰兩正滾刀破巖軌跡間距為d，則n=s/d。
【專利摘要】本實用新型屬于山嶺隧道施工技術(shù)。一種可變徑TBM刀盤，所述的刀盤呈中方五分式結(jié)構(gòu)，其包括設(shè)置在刀盤中部的中心塊、與中心塊各側(cè)邊匹配對接固定的呈扇形的邊塊、分布設(shè)置在中心塊和邊塊上的中心刀、正滾刀和邊滾刀，所述的可變徑TBM刀盤還包括有至少一套與中心塊各個側(cè)邊匹配對接固定的呈扇形的擴(kuò)挖變徑邊塊，所述的擴(kuò)挖變徑邊塊上分布設(shè)置有正滾刀和邊滾刀，所述的擴(kuò)挖變徑邊塊較邊塊的徑向增加的距離為刀盤所增加的擴(kuò)挖量。本實用新型針對不同埋深、不同地質(zhì)所引起的變形量，采取不同的配套的超挖方式來進(jìn)行施工，其通過對邊塊進(jìn)行替換、或?qū)厜K與中心塊之間進(jìn)行增設(shè)擴(kuò)挖墊板，從而使得刀盤直徑增大，達(dá)到長距離擴(kuò)挖掘進(jìn)的目的。
【IPC分類】E21D9/08
【公開號】CN204691777
【申請?zhí)枴緾N201520387274
【發(fā)明人】張世展, 賀飛, 李建斌, 趙振威, 高翔
【申請人】中鐵工程裝備集團(tuán)有限公司
【公開日】2015年10月7日
【申請日】2015年6月8日