盾构关键部件介绍--刀盘精选.ppt

暨智勇2011年8月11日 盾构关键部件介绍 刀 盘 提纲 一、刀盘结构介绍 二、刀盘制作过程介绍 三、不同厂家刀盘展示 2 盾构机是在地面以下暗挖隧洞的一种机械设备，主要是通过刀盘对掌子面岩土进行开挖。其中刀盘的主要功能是： 1、开挖掌子面岩土； 2、稳定掌子面； 3、搅拌土体。 3 盾构机在施工过程中会遇到各种不同地层，如淤泥、粘土、砂层、软岩、硬岩等式。作为盾构关键部件之一的刀盘工作环境恶劣，受力复杂。刀盘结构形式与工程地质情况密切相关，不同地层应采用不同的刀盘结构形式。 一、刀盘结构 4 1、刀盘结构组成 刀盘主要由刀盘体、刀具、磨损检测器、搅拌棒、泡沫管路等零部件组成。刀盘体由钢结构焊接而成，刀具有滚刀(齿刀)、切刀、边缘刮刀、超挖刀、保径刀等。 5 （1）纵断面形状 刀盘纵断面形状大致有以下几种： 垂直平面形； 突芯平面形； 穹顶形； 倾斜形； 收缩形。 2、刀盘结构形式 6 （2）刀盘正面形状 刀盘的正面形状主要有面板形、辐条形以及介于两者之间的辐板形。 优点：面板直接支随掘削面，有挡土功能，有利于掘削面稳定； 缺点：掘削粘土层时，晚发生粘土粘附面板表面，妨碍刀盘旋转，影响掘削 质量，防止措施是外加添加材料等。 面板式 （开口率相对较小） 7 辐条式优点：刀盘掘削扭矩小，排 土容易，土舱压力能 有效作用于掘削面 缺点：对于地下水压大，易坍塌土质，易喷水喷泥 辐条式 （开口率大） 8 具体应用哪种形式刀盘应根据施工条件及地质情况等因素决定，一般而言，土压平衡盾构根据地质条件可选用辐条式、面板式和辐板式，泥水平衡盾构一般采用面板式或辐板式。 辐板式（开口率居中） 9 3、刀盘与切口环的位置关系 刀盘与切口环的位置关系有三种形式， 刀盘位于切口环内，主要适用于软弱地层； 刀盘外沿凸出切口环，适用于土质范围较宽； 刀盘与切口环对齐，适用范围居中。 刀盘与前盾间隙为30mm，刀盘厚度与土舱长度有关。 10 4、刀盘支承方式 刀盘支承方式可分为中心支承式、中间支承式、周边支承式三种。支承方式与盾构直径、土质对象、螺旋输送机、土体粘附状况等因素有关。 11 刀盘不同支承方式的性能对比表 12 5、刀具 刀盘上配置有不同类型刀具，使盾构机能适应软土到硬岩各种地层的掘进。 滚压类刀具：单刃滚刀、双刃滚刀、三刃滚刀等。 切削类刀具：切刀、刮刀、齿刀、保径刀、超挖刀、中心鱼尾刀、贝壳刀等。 13 滚刀 在硬岩掘进时，采用滚刀破岩，滚刀破岩的特点是依靠刀具滚动产生冲击压碎和剪切碾碎的作用达到破碎岩石的目的。根据形状不同，可分为盘形滚刀，球齿滚刀，楔齿滚刀等。盘形滚刀是刀圈为盘形的滚刀，根据刀刃多少又分为单刃滚刀、双刃滚刀和三刃滚刀。目前普遍使用的是单刃滚刀，盘形滚刀主要由刀圈、刀体、刀轴、轴承、密封等组成。 14 15 刀圈断面形状有楔刃形和平刃形，刀刃角一般有60°、75°、90 °、120 °或平刃等，掘进硬岩时一般用较大刀刃角，掘进较软岩石时用较小刀刃角。对于特别软的岩层，刀刃角小容易嵌入岩层，增大刀刃角甚至做成平刃可以改善掘进效果。因平刃盘形滚刀与岩石表面接触面积磨损前后变化小，近年来平刃刀具使用逐渐增多。 16 滚刀破岩机理 当滚刀受载，刀刃切入围岩时，岩石表面首先产生局部变形并出现微观裂纹，此过程为岩石的初期破碎，当载荷继续增加，滚刀切入岩石深度也相应的加深，在滚刀刃端的岩石粉碎破碎，并且又重新被碾压，围观裂纹在刀刃两侧较快发展，一些裂纹开始延伸到岩石表面，最后形成几道主要裂纹并迅速发展，便形成体积较大的岩石碎块，继而崩落。 17 滚刀的安装形式 18 19 切刀是软土刀具，布置在刀盘开口槽的两侧，其切削原理是盾构向前推进的同时，切刀随刀盘旋转对开挖面土体产生轴向(沿隧道前进方向)剪切力和径向(刀盘旋转切线方向)切削力，在刀盘的转动下，通过刀刃和刀头部分插入到地层内部，象犁子犁地一样切削地层。切削机理示意图如下。 切刀 20 切刀安装形式 21 边缘刮刀 边缘刮刀位于刀盘弧形周边，在软土地层中用于刮削土体，在岩石地层中用于刮渣，起装载作用。 22 齿刀 适用于土层及软岩地层。安装方式与滚刀相同。 23 超挖刀（仿形刀） 超挖刀（仿形刀）是为曲线推进、转弯、纠偏而设计的，安装在刀盘的边缘上，通过一个液压油缸来控制刀的伸出量。 24 鱼尾中心刀 软土地层掘进时，中心部位不能布置切刀，布置鱼尾刀可改善中心部位土体的切削和搅拌效果。 25 6、刀具布置 主要原则： 尽可能保证刀